膨脹管用傘式可變徑膨脹工具的製作方法

2023-06-06 21:24:26

專利名稱：膨脹管用傘式可變徑膨脹工具的製作方法
技術領域：
本實用新型為膨脹管用傘式可變徑膨脹工具，適用於石油鑽井完井領域，使膨脹 管實現可變徑膨脹或等井徑膨脹。
背景技術：
隨著鑽井技術的不斷進步深井油藏的開發越來越多，傳統的井身一直存在一開井 眼大周期長而完鑽後生產段井眼卻很小的實際問題，不僅鑽井成本高，而且不利於生產與 後期作業；如果地層不穩定，井眼坍塌、縮徑，如鹽膏層以及一些疏鬆砂巖油層，就難以繼續 鑽進。可膨脹管的管體在徑向可以發生永久塑性變形，以達到顯著降低鑽井完井成本、 優化井身結構和提高石油鑽井、完井及修井作業水平的目的。ZL200420053900. 4，公開了一 種石油工程用可膨脹管的膨脹工具，為一種上窄下寬的錐體通孔結構，通過液壓實現管體 膨脹；ZL200620130884. 3，公布了一種鑽壓驅動式膨脹工具，這兩種膨脹工具均可實現膨脹 管管體的膨脹，但其膨脹量有限且不能實現可變徑膨脹的目的，不方便在大尺寸膨脹管中 使用，制約了大尺寸膨脹管技術和等井徑鑽井技術的發展。
發明內容為了使大尺寸膨脹管在裸眼井眼內解決複雜的鑽井問題，實現等井徑膨脹管鑽井 技術，要求膨脹工具具備可變徑特徵，從而使膨脹管獲得更大的膨脹量。本實用新型的目的 在於向現場提供一種膨脹管用傘式可變徑膨脹工具。本實用新型是這樣實現的。膨脹管用傘式可變徑膨脹工具包括固定錐和變徑錐兩 部分，變徑錐主要包括變徑錐片、膨脹頂錐和底板。固定錐位於變徑錐頂端，為分體式結構， 固定錐為上窄下寬的錐體通孔結構，表面加工有錐度，與膨脹管配合為密封配合；變徑錐也 為通孔結構，變徑錐片包括第一錐面、第二錐面和膨脹錐面三個錐面，錐片膨脹前第二錐面 為豎直面，外徑與固定錐最大徑相等。變徑錐的底板上安裝有變徑錐片，通過T型槽的方式 固定在底板上，錐片在外力作用下可在適當範圍內活動，膨脹頂錐為一上窄下寬的錐形結 構，頂端位於變徑錐片通孔內。變徑錐片的膨脹錐面的錐角與膨脹頂錐頂錐面的錐角相等， 膨脹時，膨脹工具在液壓力作用下，變徑錐片沿膨脹頂錐的頂錐面發生徑向擴張，變徑錐片 的第二錐面由豎直面變為斜錐面，使膨脹工具達到變徑的目的，當膨脹錐面變為豎直面時， 膨脹工具的外徑達到最大值。通過可變徑膨脹工具自下而上移動，實現管體的膨脹。本實用新型的優點在於膨脹工具的變徑錐在外力作用下可以實現變徑，從而通 過固定錐和變徑錐實現雙級膨脹，大大增加管體膨脹量，為膨脹管提供了最大的內外徑比， 提高井徑利用率；對於不穩定地層，井眼坍塌、縮徑，以及一些疏鬆砂巖油層，可以通過利用 膨脹管進行較大膨脹量的膨脹，對井身進行加固後繼續鑽進；本實用新型結構簡單，易於加 工製造，且膨脹力小，可適合在各種套管完井井眼及井壁規則的裸眼井眼中使用。
附圖1膨脹管用傘式可變徑膨脹工具變徑膨脹前結構示意圖附圖2膨脹管用傘式可變徑膨脹工具變徑膨脹後結構示意圖附圖3膨脹管用傘式可變徑膨脹工具位於啟動裝置內的膨脹系統的剖面圖附圖4膨脹管用傘式可變徑膨脹工具變徑後膨脹系統的剖面圖1固定錐2變徑錐片3膨脹頂錐4底板5第一錐面6第二錐面7膨脹錐面8 頂錐面9中心通孔10啟動裝置11中心管12活塞密封件13膨脹管14浮鞋
具體實施方式
現結合說明書附圖對本實用新型作進一步的描述。膨脹管用傘式可變徑膨脹工具，如圖1所示，包括固定錐1和變徑錐兩部分，固定 錐1和變徑錐為相互獨立構件，固定錐1為上窄下寬的錐體通孔結構，變徑錐主要由變徑錐 片2、膨脹頂錐3和底板4構成，變徑錐上安裝有若干變徑錐片2，均通過T型槽的方式固定 在底板上，變徑錐片2在外力作用下可在適當範圍內活動，膨脹頂錐3為一上窄下寬的錐形 結構，頂端位於變徑錐片2的中心通孔9內。如圖1、圖2所示，變徑錐的變徑錐片2包括第一錐面5、第二錐面6和膨脹錐面7 三個圓錐面，第一錐面5的錐角大於等於膨脹錐面7的錐角，同時變徑錐片2的膨脹錐面7 的錐角與膨脹頂錐3頂錐面8的錐角相等。膨脹前，變徑錐與固定錐1最大徑相等，其第二 錐面6為豎直面，膨脹時，膨脹工具在液壓力作用下，變徑錐片2沿膨脹頂錐3的頂錐面8發 生徑向擴張，變徑錐片2的第二錐面6由豎直面變為斜錐面，使膨脹工具達到變徑的目的， 當膨脹錐面7變為豎直面時，膨脹工具的外徑達到最大值，見圖2。如圖3、圖4所示，膨脹系統包括膨脹管組合和內管柱系統，膨脹管組合下端帶有 啟動裝置10和浮鞋14，啟動裝置10為一變徑圓管，喇叭口狀結構，上部直接與膨脹管13直 徑相等，底部直徑大於膨脹管13直徑，膨脹工具組合位於啟動裝置10內，其膨脹前外徑大 於膨脹管13內徑而小於啟動裝置10最大內徑。通過固定錐1錐面與啟動裝置10變徑錐 面的密封配合，懸掛膨脹管13組合，從而使膨脹管13下至預定位置。內管柱系統由膨脹工 具、中心管11和活塞密封件12組成，活塞密封件12位於膨脹工具上端，流體通過浮鞋14 可在中心管11和井眼內流動、循環，固井碰壓後，固井膠塞關閉了通過浮鞋14的流體通道， 從而配合活塞密封件12形成液壓空間。如圖3、圖4所示，當管柱內壓力達到一定程度後，變徑錐的變徑錐片2沿膨脹頂錐 3的頂錐面8呈輻射狀發生徑向運動，變徑錐片2的第二錐面6由豎直面變為斜錐面，使膨 脹工具達到變徑的目的，當膨脹錐面7變為豎直面時，膨脹工具的外徑達到最大值。此時， 變徑錐的變徑錐片2從原始位置移動至第二位置，即膨脹位置，膨脹工具的變徑使得膨脹 管13組合下部的啟動裝置10也隨之發生膨脹。固定錐1的錐面和變徑錐的膨脹錐面7共 同形成兩個膨脹面，在液壓作用下實現雙級可變徑膨脹，使膨脹管13膨脹至預定尺寸，增 大了完井井徑，大大提高了井徑利用率。通過可變徑膨脹工具自下而上移動，實現膨脹管13管體的膨脹，膨脹完成起出工 作管柱，如有需要，下入鑽頭，鑽掉浮鞋14及啟動裝置10未完全膨脹部分，繼續鑽進。
權利要求膨脹管用傘式可變徑膨脹工具，包括固定錐[1]和變徑錐兩部分，變徑錐主要由變徑錐片[2]、膨脹頂錐[3]和底板[4]構成，其特徵是固定錐[1]為上窄下寬的錐體通孔結構，表面加工有錐度，變徑錐的底板[4]上安裝有若干變徑錐片[2]，變徑錐片[2]包含有第一錐面[5]、第二錐面[6]和膨脹錐面[7]三個錐面，膨脹前第二錐面[6]為豎直面，且固定錐[1]和變徑錐二者的最大外徑相等，膨脹頂錐[3]為一上窄下寬的錐形結構，頂端位於變徑錐片[2]的通孔[9]內。
2.如權利要求1所述的膨脹管用傘式可變徑膨脹工具，其特徵在於變徑錐片[2]的 第一錐面[5]錐角大於等於膨脹錐面[7]的錐角，膨脹錐面[7]的錐角與膨脹頂錐[3]頂 錐面[8]的錐角相等。
3.如權利要求1所述的膨脹管用傘式可變徑膨脹工具，其特徵在於固定錐[1]位於 變徑錐頂端，為分體式結構。
4.如權利要求1所述的膨脹管用傘式可變徑膨脹工具，其特徵在於變徑錐的底板[4] 上安裝有變徑錐片[2]，通過T型槽的方式固定在底板[4]上。
專利摘要本實用新型為一種膨脹管用的傘式可變徑膨脹工具，包括固定錐和變徑錐兩部分。其特徵是固定錐為上窄下寬的錐體通孔結構，變徑錐主要由底板、變徑錐片和膨脹頂錐構成，變徑錐片包括第一錐面、第二錐面和膨脹錐面三個錐面，膨脹頂錐為一上窄下寬的錐形結構，頂端位於變徑錐片通孔內，膨脹錐面錐角與膨脹頂錐頂錐面錐角相等。膨脹工具擁有若干變徑錐片固定在底板上，膨脹時在液壓力作用下，變徑錐片沿膨脹頂錐的頂錐面發生徑向擴張，使膨脹工具達到變徑的目的，當膨脹錐面變為豎直面時，膨脹工具的外徑達到最大值。其優點在於膨脹工具的變徑錐在外力作用下可以實現變徑膨脹，大大增加管體膨脹量，提高井徑利用率；而且結構簡單，易於加工，膨脹力小，可適合在各種套管內及井壁規則的裸眼井眼中使用。
文檔編號E21B29/00GK201753592SQ20092015800
公開日2011年3月2日 申請日期2009年6月4日 優先權日2009年6月4日
發明者吳柳根, 唐成磊, 唐明, 寧學濤, 朱海波, 沈學祥, 沈琛, 滕照正, 蔡鵬 , 邱澤勝, 馬建忠 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鑽井工藝研究院