一種液壓變徑膨脹工具的製作方法

2023-05-21 13:15:26

專利名稱：一種液壓變徑膨脹工具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油鑽井、完井、修井、防砂等技術領域，特別涉及一種可膨脹篩
管的液壓變徑膨脹工具。
背景技術：
在儲層膠結疏鬆的稠油、超稠油油藏的開採過程中，特別是進入開發中後期時，地 層出砂越來越嚴重，地層出砂成為制約油井正常生產的主要原因之一。 國內外常見的機械防砂方法有篩管礫石充填防砂和濾砂管防砂。隨著石油開發技 術的發展，出現了振動礫石充填防砂、分層礫石充填防砂、旁通礫石充填防砂、高壓充填防 砂和壓裂_礫石充填防砂等新技術。但是各種機械防砂技術都有其自身的特點和適應性， 大都難以勝任中後期出砂較嚴重或經過多次防砂作業油井的防砂任務。 利用可膨脹篩管防砂是一種解決地層出砂的新方法。可膨脹篩管防砂機理是在油 層段下入膨脹篩管，用膨脹工具進行膨脹作業，膨脹篩管外壁緊緊的貼在生產套管的內壁 或者裸眼井的井壁上，達到防砂要求，解決了複雜井段的井壁穩定問題，提高了防砂效果， 能延長篩管使用壽命，降低完井成本。 所以，研製用於可膨脹篩管的膨脹工具是有重要意義的。 一般使用機械膨脹工具 膨脹篩管，雖然結構比較簡單，但是需要旋轉推進的軸向力很大，工藝性較差。而且若井眼 極不規則，在井徑縮小處膨脹篩管會壓實近井地帶，生產時不易恢復地層原始狀態；對於井 徑擴大處，無法實現篩管與井壁或套管環空的"零間隙"，影響防砂效果。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種液壓變徑膨脹工具，能將膨脹篩管的管體膨脹到 井壁上，實現篩管與井壁或套管環空的"零間隙"作業。 本實用新型採用的技術方案是液壓變徑膨脹工具，主要由錐軸、傳壓筒、上接頭、 輥錐、輥子、管錐環、活塞、壓板、套筒、銷子、擋板、底板、螺母和螺釘組成。上接頭的頂部有 內螺紋，能與上部鑽杆螺紋連接。其特徵在於在上接頭的下端螺紋連接著傳壓筒，傳壓筒 有中心孔，在傳壓筒中部外壁上均勻分布有三個軸向凸臺。在每個凸臺上有一個凹槽，凹槽 底部上有三個通孔，能與傳壓筒內部連通。在凸臺上有四個螺釘孔。在每個凹槽中裝有平 板狀活塞，活塞兩端分別有凸起的銷子支座，銷子支座上有銷孔。圓柱形銷子固定在銷子支 座的銷孔內，在在銷子上套有輥子。傳壓筒內憋壓後液壓推動活塞向外滑動，帶動輥子向外 伸出。輥子能根據井下管內徑大小自由伸縮，達到變徑目的。用壓板蓋在凹槽上部，螺釘將 壓板固定在凸臺上。套筒為圓筒狀，套筒壁上有三排通孔，每排有三個通孔，套筒壁上上的 通孔與傳壓筒凹槽底部的通孔連通。套筒在傳壓筒內。 在傳壓筒的下端螺紋連接著錐軸，錐軸一端有連接傳壓筒內螺紋的外螺紋和一個 圓柱體，錐軸另一端有外螺紋，另一端有外螺紋固定有螺母。擋板為圓環形，擋板套在錐軸 的圓柱體上，擋板的通孔直徑等於圓柱體的外徑，因此可以套合。擋板的最大徑略小於錐軸
3的最大徑。管錐環套在錐軸上，管錐環的一端面與擋板端面接觸。管錐環外壁呈圓錐面，管 錐環內有通孔。沿管錐環的圓錐面有八個圓柱形孔，圓柱形孔呈周向均勻分布。把個輥錐 裝入管錐環的圓柱形孔內，採用底板和螺母固定輥錐。 將膨脹篩管下入到井中，鑽杆連帶液壓變徑膨脹工具到位後，鑽壓推動液壓變徑 膨脹工具向下運動，使輥錐對膨脹篩管進行初步膨脹，鑽井管柱內的液體在膨脹工具內腔 憋壓，通過套筒和傳壓筒上的三個通孔推動活塞徑向運動，輥子向外伸出，增大了膨脹工具 外徑，由於輥錐外徑小於輥子伸出後外徑，從而使膨脹篩管在初步膨脹的基礎上再次進行 二次膨脹。膨脹完成後，篩管緊貼於井壁，回收膨脹工具。 本實用新型的有益效果本實用新型液壓變徑膨脹工具，(1)在膨脹作業時，輥錐 對篩管內壁進行初步膨脹，隨後輥子再對篩管內壁進行二次膨脹。液壓推動活塞使輥子可 以根據井壁或受壓力大小自由伸縮，達到變徑的目的。 (2)傳壓筒有三個凸臺，呈周向均勻分布，凸臺上有凹槽，凹槽內安裝有一個輥子。 輥子曲面與篩管內壁曲面相似，使篩管膨脹後緊貼井壁。從而為油井提供了較大的流動面 積，提高了生產效率。
(3)膨脹後篩管緊貼在井壁上，對防止井壁坍塌，起到了有效的支撐作用；同時還 可防止地層砂在近井範圍內的運移，降低了因沙粒運移對防砂管的衝蝕，提高了滲流能力。
(4)液壓膨脹時輥子與膨脹篩管內表面為線接觸，所需膨脹力小。

圖1是本實用新型液壓變徑膨脹工具結構立體示意圖，是液壓變徑膨脹工具總裝 圖。 圖2是傳壓筒2部分的分解圖。 圖中，l.上接頭，2.傳壓筒，3.錐軸，4.活塞，5.輥子，6.銷子，7.壓塊，8.螺釘， 9.套筒，IO.擋板，ll.管錐環，12.輥錐，13.底板，14.螺母。
具體實施方式
實施例1 :以一個液壓變徑膨脹工具為例，對本實用新型作進一步詳細說明。
參閱圖1。本實用新型液壓變徑膨脹工具，主要由錐軸3、傳壓筒2、上接頭1、輥錐 12、輥子5、管錐環11、活塞4、壓板7、套筒9、銷子6、擋板10、底板13、螺母14和螺釘8組 成。上接頭1的頂部有API內螺紋，能與上部鑽杆螺紋連接。在上接頭1的下端螺紋連接 著一個傳壓筒2。 參閱圖2。傳壓筒2有中心孔，在傳壓筒2中部外壁上均勻分布有三個軸向凸臺。 在每個凸臺上有一個兩端為半圓弧型的凹槽，每個凹槽底部上有三個通孔，能與傳壓筒2 內部連通。在凸臺上有四個螺釘孔，螺釘孔固定壓板7用。在每個凹槽中裝有一個平板狀 活塞4，活塞4兩端分別有向外凸起的銷子支座，銷子支座上有相對銷孔。圓柱形銷子6固 定在銷子支座的銷孔內，在在銷子6上套有輥子5。用壓板7蓋在凹槽上部，螺釘8將壓板 7固定在凸臺上。壓板7中間有孔，輥子5能露出壓板7的中間孔。套筒9為圓筒狀，套筒 9壁上有三排通孔，每排有三個通孔，套筒9壁上上的通孔與傳壓筒2凹槽底部的通孔連通。 套筒9在傳壓筒內。[0020] 參閱圖1。在傳壓筒2的下端螺紋連接著錐軸3，錐軸3 —端有連接傳壓筒2內螺 紋的外螺紋和一個圓柱體，錐軸3另一端有外螺紋，另一端有外螺紋固定有螺母14。擋板 10為圓環形，擋板10套在錐軸3的圓柱體上，擋板10的通孔直徑等於圓柱體的外徑。擋板 10的最大徑小於錐軸3的最大徑1 5毫米，本實施例的擋板10的最大徑小於錐軸3的 最大徑3毫米。管錐環11套在錐軸3上，管錐環11的一端面與擋板10端面接觸。管錐環 11外壁呈圓錐面，管錐環11圓錐面的小直徑端在固定有螺母14端。管錐環11內有通孔。 沿管錐環11的圓錐面有8個圓柱形孔，圓柱形孔呈周向均勻分布。8個輥錐12裝入管錐環 的圓柱形孔內，採用底板13和螺母14固定輥錐12。
權利要求一種液壓變徑膨脹工具，主要由錐軸(3)、傳壓筒(2)、上接頭(1)、輥錐(12)、輥子(5)、管錐環(11)、活塞(4)、壓板(7)、套筒(9)、銷子(6)、擋板(10)、底板(13)、螺母(14)和螺釘(8)組成，上接頭(1)的頂部有內螺紋，其特徵在於在上接頭(1)的下端螺紋連接著傳壓筒(2)，傳壓筒(2)有中心孔，在傳壓筒(2)中部外壁上均勻分布有三個軸向凸臺，在每個凸臺上有一個凹槽，凹槽底部上有三個通孔，在凸臺上有四個螺釘孔，在每個凹槽中裝有平板狀活塞(4)，活塞(4)兩端分別有凸起的銷子支座，銷子支座上有銷孔，圓柱形銷子(6)固定在銷子支座的銷孔內，在銷子(6)上套有輥子(5)，用壓板(7)蓋在凹槽上部，螺釘(8)將壓板(7)固定在凸臺上；套筒(9)為圓筒狀，套筒(9)壁上有三排通孔，每排有三個通孔，套筒(9)壁上上的通孔與傳壓筒(2)凹槽底部的通孔連通，套筒(9)在傳壓筒內；在傳壓筒(2)的下端螺紋連接著錐軸(3)，錐軸(3)一端有連接傳壓筒(2)內螺紋的外螺紋和一個圓柱體，錐軸(3)另一端有外螺紋，另一端有外螺紋固定有螺母(14)，擋板(10)為圓環形，擋板(10)套在錐軸(3)的圓柱體上，擋板(10)的通孔直徑等於圓柱體的外徑，擋板(10)的最大徑略小於錐軸(3)的最大徑，管錐環(11)套在錐軸(3)上，管錐環(11)的一端面與擋板(10)端面接觸，管錐環(11)外壁呈圓錐面，管錐環(11)內有通孔，沿管錐環(11)的圓錐面有八個圓柱形孔，圓柱形孔呈周向均勻分布，八個輥錐(12)裝入管錐環的圓柱形孔內，採用底板(13)和螺母(14)固定輥錐(12)。
專利摘要液壓變徑膨脹工具，應用於石油井下可膨脹篩管的液壓變徑膨脹。特徵是在上接頭的下端螺紋連接著傳壓筒，在傳壓筒中部外壁上均勻分布有三個軸向凸臺。在每個凸臺的凹槽中裝有平板狀活塞、圓柱形銷子和輥子。套筒壁上有三排通孔。套筒在傳壓筒內。在傳壓筒的下端螺紋連接著錐軸，擋板套在錐軸的圓柱體上。管錐環套在錐軸上。管錐環外壁呈圓錐面。沿管錐環的圓錐面有八個圓柱形孔，八個輥錐裝入管錐環的圓柱形孔內，採用底板和螺母固定。效果是輥錐對篩管內壁進行初步膨脹，輥子再對篩管內壁進行二次膨脹，達到變徑的目的。輥子與膨脹篩管內表面為線接觸，所需膨脹力小。
文檔編號E21B29/00GK201460784SQ20092011075
公開日2010年5月12日 申請日期2009年8月7日 優先權日2009年8月7日
發明者丁愛芹, 張立新, 李濤, 李益良, 韓偉業, 高向前, 黃紅梅 申請人:中國石油天然氣股份有限公司