一種套管居中定位器及其工作方法
2023-05-06 14:30:31
一種套管居中定位器及其工作方法
【專利摘要】本發明公開了一種油井套管居中定位器及其工作方法，包括套管本體和翼板控制系統，翼板控制系統由液壓鎖緊機構、翼板驅動裝置和扶正翼板構成。本發明設置有自保護設計，採用液壓控制翼板張開的方式，通過套管內的液體壓力作用觸動翼板驅動裝置，推動翼板張開，使套管在油井內穩定、準確定位。且本發明設置有自鎖緊機構，當套管內壓力釋放時，鎖緊機構因壓力作用封閉液體通道，有效防止翼板回縮，達到持續、穩定的固井效果。本發明扶正翼板外形採用弧度設計，使本發明與套管一同入井的過程中不會受阻，不會發生井下事故，且極大程度的提高固井的穩定性和作用力，從而提高固井的質量和採油率。
【專利說明】一種套管居中定位器及其工作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種石油工業中的完井裝置，屬於石油開採井下工具【技術領域】，具體的說涉及一種在石油完井過程中使用的套管居中定位器及其工作方法。
【背景技術】
[0002]目前，油田已進入精細開發階段，細分層注採需要較高的固井質量，在石油鑽井完井後下套管的過程中，需要對套管進行定位，使套管位於油井的中心，套管居中度會嚴重影響固井質量，套管居中度越好，固井的頂替效率越高，特別是水平井和定向井中，由於套管處於傾斜或水平狀態，使套管偏離油井的中心，影響了固井質量，在進行射孔後，一部分孔道容易被泥沙等物質堵塞，影響採油率。
[0003]目前，油田通常採用彈性扶正器加直稜的剛性扶正器交叉使用，現在所使用的彈性扶正器和剛性扶正器的外徑是一定的，與裸眼井的直徑相當或大於裸眼井的直徑，在水平井和定向井下入套管的過程中容易受阻，下入困難，影響固井施工且易發生井下事故。並且，由於彈性扶正器的扶正力太小，剛性扶正器的菱角直徑和面積小，所以兩者的扶正效果較差。套管柱會因自重和井眼的彎曲，會貼近一側井壁，影響了水泥和泥漿的頂替環境，不能實現平板流的頂替效果，影響了固井質量。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的問題，是針對以上問題，提供一種在套管下入過程中不會發生井下事故、對套管進行準確定位、具有良好扶正效果，提高固井質量和採油率的套管居中定位器及其工作方法。
[0005]為解決上述問題，本發明所使用的技術方案是:
一種套管居中定位器，其特徵在於，包括套管本體和翼板控制系統，所述套管本體一端設置有內螺紋、另一端設置有外螺紋；所述翼板控制系統包括液壓鎖緊機構、翼板驅動裝置和扶正翼板，液壓鎖緊機構和翼板驅動裝置之間設置有液體通道；所述翼板控制系統嵌裝在套管本體外側，翼板控制系統與套管本體內腔之間設置有徑向通孔；所述扶正翼板與翼板驅動裝置之間通過螺釘相連接。
[0006]作為一種優選的方案，所述液壓鎖緊機構包括液壓控制閥、液壓控制閥腔、進液通道和回液通道；所述徑向通孔設置於液壓控制閥腔與套管本體之間；所述進液通道和回液通道分別與翼板驅動裝置之間通過液體通道相連接。
[0007]—種具體優化的方案，所述液壓控制閥可更換。
[0008]作為一種優選的方案，所述翼板驅動裝置包括液壓活塞和液壓活塞腔；所述液壓活塞腔與液體通道間設有徑向中心通孔；所述液壓活塞上設置有與扶正翼板相連接的螺釘。
[0009]一種具體優化的方案，所述翼板控制系統外側設置有扶正翼板座。
[0010]一種具體優化的方案，所述扶正翼板被收復在扶正翼板座內，通過液壓活塞受到的壓力推動扶正翼板向外張開。
[0011]作為一種優選的方案，所述扶正翼板為外側為弧形的長條狀剛性結構，其外側弧度與套管本體的外側弧度一樣。
[0012]一種套管居中定位器的工作方法，其特徵如上所述的一種套管居中定位器，兩端與套管柱相連接，套管柱內高壓泥漿通過徑向通孔推開液壓控制閥進入液壓控制閥腔，之後通過進液通道進入液體通道內，繼而通過液壓活塞腔與液體通道間設有的徑向中心進入液壓活塞腔中，推動液壓活塞，將扶正翼板支出，與井壁相接觸，完成套管居中定位；當套管柱內釋放壓力，高壓泥漿通過回液通道快速進入控制閥腔內，推動液壓控制閥，關閉徑向通孔，完成自鎖緊工作。
[0013]本發明採取以上的技術方案，具有以下的優點:
本發明具有和套管柱相同的連接口，並與套管外徑相同，可以連接在套管柱的任何需要位置作為套管柱的一部分下入井中，且長度適中，現場連接方便。
[0014]本發明設置有自保護設計，採用液壓控制翼板張開的方式，在套管下設完畢後，再通過地面壓力裝置給本發明施壓，在壓力作用下，將液壓鎖緊機構中液壓控制閥推開，高壓泥漿流入本發明液體通道內，觸發翼板驅動裝置，推動翼板向外張開，避免了在套管入井的過程中發生居中定位器發生提前膨脹的問題，使本發明在進行固井前，可在井眼內自由活動。
[0015]本發明具有液壓鎖緊機構，當套管內壓力釋放時，翼板受到來自套管外井壁的反作用力和本居中定位器內部和套管本體內產生的壓力差，使液壓鎖緊機構中的液壓控制閥迅速關閉，已經打開的控制翼板因居中定位器中的液體壓力作用不會回縮。達到持續、穩定的固井效果。
[0016]本發明中扶正翼板設置為外側為弧形的長條狀剛性結構，其外側弧度與套管本體的外側弧度一樣。因此，在隨套管一同入井的過程中不會受阻，不會發生井下事故；且翼板與井壁間採用面與面的接觸方式，極大程度的提高固井的穩定性和作用力，從而提高固井的質量和採油率。
[0017]本發明採用液壓設計，可以根據要求，在固井前將套管支撐，所述工作過程都在下入井下後通過自身設計完成，原理簡單，易於操作。
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明實施例中一種套管劇中定位器的半剖圖。
[0020]圖中，1-套管本體，2-翼板控制系統，3-液壓鎖緊機構，4-翼板驅動裝置，5-扶正翼板，6-液壓控制閥，7-液壓控制閥腔，8-徑向通孔，9-徑向中心通孔，10-液體通道，11-進液通道，12-回液通道，13-液壓活塞，14-液壓活塞腔。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，本發明一種套管居中定位器的半剖圖。包括套管本體I和翼板控制系統2，所述套管本體I 一端設置有內螺紋、另一端設置有外螺紋；所述翼板控制系統2包括液壓鎖緊機構3、翼板驅動裝置4和扶正翼板5，鎖緊裝置3和翼板驅動裝置4之間設置有液體通道10 ;所述翼板控制系統2嵌裝在套管本體I外側，翼板控制系統2與套管本體I內腔之間設置有徑向通孔8 ；所述扶正翼板5與翼板驅動裝置4之間通過螺釘相連接。
[0022]所述液壓鎖緊機構3包括液壓控制閥6、液壓控制閥腔7、進液通道11和回液通道12 ;所述徑向通孔8設置於液壓控制閥腔7與套管本體I之間；所述進液通道11和回液通道12分別與翼板驅動裝置4之間通過液體通道10相連接。
[0023]所述液壓控制閥6可更換。
[0024]所述翼板驅動裝置4包括液壓活塞13和液壓活塞腔14 ;所述液壓活塞腔14與液體通道10間設有徑向中心通孔9 ;所述液壓活塞13上設置有與扶正翼板5相連接的螺釘。
[0025]所述翼板驅動裝置4中與每個扶正翼板相連接的液壓活塞13不少於2個。
[0026]所述翼板控制系統2外側設置有扶正翼板座。
[0027]所述扶正翼板5被收復在扶正翼板座內，通過液壓活塞13受到的壓力推動扶正翼板5向外張開。
[0028]所述扶正翼板5為外側為弧形的長條狀剛性結構，其外側弧度與套管本體I的外側弧度一樣。
[0029]所述液壓鎖緊機構3不少於I個。
[0030]所述翼板驅動裝置4和扶正翼板5數量相同，為4-6個。
[0031]本發明兩端與套管柱相連接，與套管柱一同下如井中。在套管下設完畢後，再通過地面壓力裝置與井下壓力裝置相配合，給本發明進行施壓，在壓力作用下，套管內高壓泥漿通過徑向通孔8推開液壓控制閥6進入液壓控制閥腔7內，之後通過進液通道11進入液體通道10內，繼而通過翼板驅動裝置中徑向中心通孔9推動液壓活塞13，進入液壓活塞腔14中，將扶正翼板5支出。地面壓力裝置持續增壓，緩慢升高壓力值10MPa，13MPa，16MPa, 181MPa，最後升高壓力值20MPa，每個壓力臺階穩壓3min，以保證扶正翼板5受到壓力充分向外張開，與井壁面與面形式充分相接觸。當壓力升到2(T22Mpa時，通過井下壓力裝置與地面壓力裝置的配合，瞬間釋放壓力，重新建立泥漿循環。本發明內高壓泥漿與套管本體I內泥漿瞬時形成壓力差，本發明內高壓泥漿通過回液通道12進入控制閥腔7內，推動液壓控制閥6，使本發明與套管本體I之間相連的徑向通孔8關閉，高壓泥漿被封閉在本發明內。扶正翼板5持續處於打開狀態，不會回縮，與油井的井壁相配合，對套管進行定位，使套管位於油井的中心位置處，達到持續、穩定的固井效果，固井質量和採油率。
[0032]以上所述僅為本發明的較佳實施例，非用以限定本發明的專利範圍，其它運用本發明的專利精神的等效變化，均應屬於本發明的專利範圍。
【權利要求】
1.一種套管居中定位器，其特徵在於，包括套管本體和翼板控制系統，所述套管本體一端設置有內螺紋、另一端設置有外螺紋；所述翼板控制系統包括液壓鎖緊機構、翼板驅動裝置和扶正翼板，液壓鎖緊機構和翼板驅動裝置之間設置有液體通道；所述翼板控制系統嵌裝在套管本體外側，翼板控制系統與套管本體內腔之間設置有徑向通孔；所述扶正翼板與翼板驅動裝置之間通過螺釘相連接。
2.如權利要求1所述的一種套管居中定位器，其特徵在於，所述液壓鎖緊機構包括液壓控制閥、液壓控制閥腔、進液通道和回液通道；所述徑向通孔設置於液壓控制閥腔與套管本體之間；所述進液通道和回液通道分別與翼板驅動裝置之間通過液體通道相連接。
3.如權利要求2所述的一種套管居中定位器，其特徵在於，所述液壓控制閥可更換。
4.如權利要求1所述的一種套管居中定位器，其特徵在於，所述翼板驅動裝置包括液壓活塞和液壓活塞腔；所述液壓活塞腔與液體通道間設有徑向中心通孔；所述液壓活塞上設置有與扶正翼板相連接的螺釘。
5.如權利要求1所述的一種套管居中定位器，其特徵在於，所述翼板控制系統外側設置有扶正翼板座。
6.如權利要求5所述的一種套管居中定位器，其特徵在於，所述扶正翼板被收復在扶正翼板座內，通過液壓活塞受到的壓力推動扶正翼板向外張開。
7.如權利要求f6任一權利要求所述的一種套管居中定位器，其特徵在於，所述扶正翼板為外側為弧形的長條狀剛性結構，其外側弧度與套管本體的外側弧度一樣。
8.一種套管居中定位器的工作方法，其特徵是如權利要求廣7中任一權利要求所述的一種套管居中定位器，兩端與套管柱相連接，套管柱內高壓泥漿通過徑向通孔推開液壓控制閥進入液壓控制閥腔，之後通過進液通道進入液體通道內，繼而通過液壓活塞腔與液體通道間設有的徑向中心進入液壓活塞腔中，推動液壓活塞，將扶正翼板支出，與井壁相接觸，完成套管居中定位；當套管柱內釋放壓力，高壓泥漿通過回液通道快速進入控制閥腔內，推動液壓控制閥，關閉徑向通孔，完成自鎖緊工作。
【文檔編號】E21B17/10GK104033115SQ201410210832
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】何宏俊 申請人:廊坊市志宏協佳石油技術有限公司