專利名稱：自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田油水井修井領(lǐng)域套損段所用的密封加固裝置，尤其是自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置。
背景技術(shù)：
隨著油田的開發(fā)，油水井套管損壞越來越多，影響油田采收率。為了提高油田采收率，需要對套管損壞的油水井套管進行加固。而目前對損壞套管加固主要采用吊管加固、爆炸焊接加固、波紋管補貼、燃氣密封加固、液壓密封加固等方法。目前常用的為液壓密封加固和燃氣密封加固技術(shù)，但受其加固管柱結(jié)構(gòu)影響，一方面加固后內(nèi)通徑只能達到φ108mm(壁厚5mm)，繼續(xù)加大通徑已經(jīng)沒有余地。另一方面由于只有加固管上下金屬錨與套管內(nèi)壁實現(xiàn)密封，密封段較短，密封性較差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有加固裝置加固后內(nèi)通徑小，密封段短及密封性差的不足，本發(fā)明提供一種自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置，該自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置具有加固后內(nèi)通徑大，密封段長及密封性好的特點。
本發(fā)明的技術(shù)方案是該自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置包括拉桿，上端連接有防脫頭的拉桿下端與T字形錐形芯軸相連，錐形芯軸下端與上下端為圓錐形的一級脹頭相連，一級脹頭的密封凹槽內(nèi)填充有密封圈，一級脹頭下端通過連接桿與上下端為圓錐形的扶正體相連，一級脹頭上端錐形芯軸外錐面下端套有扶正套，扶正套上端與錐形芯軸錐面上端間卡套有分瓣脹頭，錐形芯軸上端拉桿外置有密封環(huán)，拉桿外密封環(huán)內(nèi)連接有下端帶卡拉凸臺的丟手滑套，丟手滑套中部有與棘爪相配的釋放凹槽，密封環(huán)上端丟手滑套外通過銷釘連接有中部有階臺孔的丟手棘爪，丟手棘爪上端與外滑套相連，外滑套卡套在內(nèi)滑套外凸臺上，內(nèi)滑套階臺孔內(nèi)置有外端帶帽的滑動銷釘，滑動銷釘內(nèi)端與拉桿上凸環(huán)相觸，滑動銷釘外端帽置于外滑套的凹槽內(nèi)，丟手棘爪外卡套有膨脹管，膨脹管中部沿一級脹頭下端圓錐形變徑，內(nèi)滑套與外滑套上端接觸處的凹槽內(nèi)填充有密封圈，丟手滑套上端凹槽內(nèi)填充有密封圈，膨脹管上端丟手棘爪的凹槽內(nèi)填充有密封圈，密封環(huán)內(nèi)外的凹槽內(nèi)填充有密封圈。
上述方案中的扶正套上端面有環(huán)形卡套凸臺，錐形芯軸錐面上端有環(huán)形卡套凹槽，卡套凸臺與卡套凹槽間卡套有分瓣脹頭；扶正體上縱向均布有凹槽。
本發(fā)明具有的有益效果是該自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置由于采用了上述方案，通過地面高壓泵對井液加壓，井液依次通過油管柱、內(nèi)滑套、丟手滑套及錐形芯軸后，壓力作用于一級脹頭和錐形心軸，其合力推動一級脹頭和錐形心軸在扶正體引導(dǎo)下整體下行對膨脹管進行膨脹。當(dāng)一級脹頭通過套管內(nèi)徑較大段時，自適應(yīng)錐形芯軸直徑增大，將膨脹管內(nèi)徑膨脹至φ112mm，當(dāng)一級脹頭通過套管內(nèi)徑較小段或縮徑段時，自適應(yīng)錐形芯軸直徑縮小φ109mm，從而通過套管縮徑段。反復(fù)重復(fù)以上過程，并帶動拉桿下行，直至膨脹完成。因一級脹頭和錐形芯軸上的分瓣脹頭外徑都大于套管的內(nèi)徑，再根據(jù)金屬材料膨脹原理，即當(dāng)給一個鋼件施加一個應(yīng)力時，在材料上會出現(xiàn)應(yīng)變(變形)。隨著應(yīng)力增大，變形呈線性增加，當(dāng)材料達到屈服強度時，應(yīng)力消除。這樣膨脹管就被脹內(nèi)貼在套管破損處的內(nèi)壁上，而且是內(nèi)徑還大。所以說該自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置具有加固后內(nèi)通徑大，密封段長及密封性好的特點。


附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-拉桿，2-錐形芯軸，3-一級脹頭，4-連接桿，5-扶正體，6-扶正套，7-分瓣脹頭，8-密封環(huán)，9-卡拉凸臺，10-丟手滑套，11-銷釘，12-丟手棘爪，13-外滑套，14-內(nèi)滑套，15-滑動銷釘，16-凸環(huán)17-膨脹管，18-卡套凸臺，19-卡套凹槽，20-凹槽，21-密封凹槽，22-防脫頭，23-釋放凹槽。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖將對本發(fā)明作進一步說明由圖1所示，該自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置包括拉桿1，拉桿1上端連接有防脫頭22，防脫頭22是在完成對膨脹管17的膨脹后，通過防脫頭22卡在丟手滑套10上端，防止錐形芯軸2、一級脹頭3及扶正體5落入井中；拉桿1下端與T字形錐形芯軸2相連，錐形芯軸2下端與一級脹頭3相連，一級脹頭3上下端為圓錐形，一級脹頭3的密封凹槽21內(nèi)填充有密封圈，一級脹頭3下端通過連接桿4與扶正體5相連，扶正體5上下端為圓錐形，扶正體5上縱向均布有凹槽20，一級脹頭3主要起膨脹作用的，利用金屬材料膨脹原理，即當(dāng)給一個鋼件施加一個應(yīng)力時，在材料上會出現(xiàn)應(yīng)變(變形)，通過井液壓力壓力在一級脹頭3上，一級脹頭3向下移動，對膨脹管17進行膨脹，同時一級脹頭3帶動錐形芯軸2及扶正體5下移，錐形芯軸2對膨脹管17進行二次膨脹，一級脹頭3上下端的圓錐形是起引導(dǎo)作用，防止管內(nèi)異形凸臺卡住一級脹頭3，通過一級脹頭3密封凹槽21內(nèi)的密封圈加強一級脹頭3與膨脹管17密封，扶正體5是起總引導(dǎo)作用的，防止一級脹頭3及錐形芯軸2走偏，保證膨脹管17在套管內(nèi)徑向均勻膨脹，扶正體5上下端的圓錐形也是起引導(dǎo)作用，也是防止管內(nèi)異形凸臺卡住扶正體5，扶正體5上的凹槽20首先是為了減輕重量，同時也防止由于膨脹管17內(nèi)不光滑影響扶正效果；一級脹頭3上端錐形芯軸2外錐面下端套有扶正套6，扶正套6上端面有環(huán)形卡套凸臺18，錐形芯軸2錐面上端有環(huán)形卡套凹槽19，卡套凸臺18與卡套凹槽19間卡套有分瓣脹頭7，扶正套6通過上端面的卡套凸臺18與錐形芯軸2錐面上端的卡套凹槽19配合，來實現(xiàn)對分瓣脹頭7的連接，這樣連接方便裝卸，通過分瓣脹頭7對膨脹管17進行二次膨脹；錐形芯軸2上端拉桿1外置有密封環(huán)8，密封環(huán)8主要起密封作用的；拉桿1外密封環(huán)8內(nèi)連接有丟手滑套10，丟手滑套10下端有卡拉凸臺9，丟手滑套10中部有與棘爪相配的釋放凹槽23，密封環(huán)8上端丟手滑套10外通過銷釘11連接有丟手棘爪12，丟手棘爪12中部有階臺孔，在銷釘11剪斷時，卡拉凸臺9卡在丟手棘爪12中部的階臺孔上，防止丟手滑套10脫離丟手棘爪12，也就是防止丟手滑套10脫離管柱，丟手滑套10中部的釋放凹槽23是起釋放丟手棘爪12作用的，當(dāng)卡拉凸臺9卡在丟手棘爪12中部的階臺孔上時，釋放凹槽23與棘爪相對，棘爪在彈力的作用下回收到釋放凹槽23內(nèi)，丟手棘爪12丟去膨脹管17；丟手棘爪12上端與外滑套13相連，外滑套13卡套在內(nèi)滑套14外的凸臺上，內(nèi)滑套14階臺孔內(nèi)置有滑動銷釘15，滑動銷釘15外端有帽，滑動銷釘15內(nèi)端與拉桿1上凸環(huán)16相觸，滑動銷釘15外端帽置于外滑套13的凹槽內(nèi)，通過滑動銷釘15將外滑套13與內(nèi)滑套14連接在一起，當(dāng)拉桿1上的凸環(huán)16下移后，滑動銷釘15內(nèi)縮，內(nèi)滑套14于外滑套13脫離，內(nèi)滑套14下端座在丟手滑套10的上端，再通過墩擊管柱滑動銷釘11，使該自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置脫離丟去膨脹管17，達到回收的目的；丟手棘爪12外卡套有膨脹管17，膨脹管17中部沿一級脹頭3下端圓錐形變徑，通過膨脹管17的變徑加固套管，內(nèi)滑套11與外滑套12上端接觸處的凹槽內(nèi)填充有密封圈，丟手滑套10上端凹槽內(nèi)填充有密封圈，膨脹管17上端丟手棘爪12的凹槽內(nèi)填充有密封圈，密封環(huán)8內(nèi)外的凹槽內(nèi)填充有密封圈，密封圈是起加強密封作用的。
實際使用時，首先將自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置與油管柱相連，連接好后下放到套管損壞處，再通過地面高壓泵對井液加壓，井液依次通過油管柱、內(nèi)滑套14、丟手滑套10及錐形芯軸2后，壓力作用于一級脹頭3和錐形心軸2，其合力推動一級脹頭3和錐形心軸2在扶正體5引導(dǎo)下整體下行對膨脹管17進行膨脹。當(dāng)一級脹頭3通過套管內(nèi)徑較大段時，自適應(yīng)錐形芯軸2直徑增大，將膨脹管內(nèi)徑膨脹至φ112mm，當(dāng)一級脹頭3通過套管內(nèi)徑較小段或縮徑段時，自適應(yīng)錐形芯軸2直徑縮小φ109mm，從而通過套管縮徑段。反復(fù)重復(fù)以上過程，并帶動拉桿1下行，直至膨脹完成。一級脹頭3和錐形心軸2全部走出膨脹管后，因一級脹頭3和錐形芯軸2上的分瓣脹頭7外徑都大于套管的內(nèi)徑，再根據(jù)金屬材料膨脹原理，即當(dāng)給一個鋼件施加一個應(yīng)力時，在材料上會出現(xiàn)應(yīng)變(變形)。隨著應(yīng)力增大，變形呈線性增加，當(dāng)材料達到屈服強度時，應(yīng)力消除。這樣膨脹管17就被脹內(nèi)貼在套管破損處的內(nèi)壁上，而且是內(nèi)徑還大。這時扶正體5、一級脹頭3及錐形芯軸2已移出膨脹管17，拉桿1上的凸環(huán)16已下移，滑動銷釘15內(nèi)縮，內(nèi)滑套14于外滑套13脫離，內(nèi)滑套14下端已座在丟手滑套10的上端，再通過墩擊油管柱滑動銷釘11，卡拉凸臺9卡在丟手棘爪12中部的階臺孔上，釋放凹槽23與棘爪相對，棘爪在彈力的作用下回收到釋放凹槽23內(nèi)，丟手棘爪12丟去膨脹管17，上提油管柱完成加固破損套管操作。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置，包括拉桿(1)，其特征在于上端連接有防脫頭(22)的拉桿(1)下端與T字形錐形芯軸(2)相連，錐形芯軸(2)下端與上下端為圓錐形的一級脹頭(3)相連，一級脹頭(3)的密封凹槽(21)內(nèi)填充有密封圈，一級脹頭(3)下端通過連接桿(4)與上下端為圓錐形的扶正體(5)相連，一級脹頭(3)上端錐形芯軸(2)外錐面下端套有扶正套(6)，扶正套(6)上端與錐形芯軸(2)錐面上端間卡套有分瓣脹頭(7)，錐形芯軸(2)上端拉桿(1)外置有密封環(huán)(8)，拉桿(1)外密封環(huán)(8)內(nèi)連接有下端帶卡拉凸臺(9)的丟手滑套(10)，丟手滑套(10)中部有與棘爪相配的釋放凹槽(23)，密封環(huán)(8)上端丟手滑套(10)外通過銷釘(11)連接有中部有階臺孔的丟手棘爪(12)，丟手棘爪(12)上端與外滑套(13)相連，外滑套(13)卡套在內(nèi)滑套(14)外凸臺上，內(nèi)滑套(14)階臺孔內(nèi)置有外端帶帽的滑動銷釘(15)，滑動銷釘(15)內(nèi)端與拉桿(1)上凸環(huán)(16)相觸，滑動銷釘(15)外端帽置于外滑套(13)的凹槽內(nèi)，丟手棘爪(12)外卡套有膨脹管(17)，膨脹管(17)中部沿一級脹頭(3)下端圓錐形變徑，內(nèi)滑套(11)與外滑套(12)上端接觸處的凹槽內(nèi)填充有密封圈，丟手滑套(10)上端凹槽內(nèi)填充有密封圈，膨脹管(17)上端丟手棘爪(12)的凹槽內(nèi)填充有密封圈，密封環(huán)(8)內(nèi)外的凹槽內(nèi)填充有密封圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置，其特征在于扶正套(6)上端面有環(huán)形卡套凸臺(18)，錐形芯軸(2)錐面上端有環(huán)形卡套凹槽(19)，卡套凸臺(18)與卡套凹槽(19)間卡套有分瓣脹頭(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置，其特征在于扶正體(5)上縱向均布有凹槽(20)。
全文摘要
一種自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置。主要解決現(xiàn)有加固裝置加固后內(nèi)通徑小的問題。其特征在于上端有防脫頭(22)的拉桿(1)下端與錐形芯軸(2)相連，錐形芯軸(2)下端與一級脹頭(3)相連，一級脹頭(3)下端連接桿(4)上連有扶正體(5)，扶正套(6)與錐形芯軸(2)間卡套有分瓣脹頭(7)，錐形芯軸(2)上端置有密封環(huán)(8)，密封環(huán)(8)內(nèi)連有丟手滑套(10)，丟手滑套(10)上有釋放凹槽(23)，丟手滑套(10)外通過銷釘(11)連有丟手棘爪(12)，內(nèi)滑套(14)上置有滑動銷釘(15)，丟手棘爪(12)外卡套有膨脹管(17)。該自適應(yīng)脹頭膨脹管加固裝置具有加固后內(nèi)通徑大，密封段長的特點。
文檔編號E21B29/00GK101059068SQ200710004948
公開日2007年10月24日 申請日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月13日
發(fā)明者劉合, 王中國, 孫曉明, 徐炳輝, 閆百瑩, 李庚昌 申請人:大慶油田有限責(zé)任公司