專利名稱：膨脹管用傘式可變徑膨脹工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為膨脹管用傘式可變徑膨脹工具，適用于石油鉆井完井領(lǐng)域，使膨脹管實(shí) 現(xiàn)可變徑膨脹或等井徑膨脹。
背景技術(shù)：
隨著鉆井技術(shù)的不斷進(jìn)步深井油藏的開(kāi)發(fā)越來(lái)越多，傳統(tǒng)的井身一直存在一開(kāi)井 眼大周期長(zhǎng)而完鉆后生產(chǎn)段井眼卻很小的實(shí)際問(wèn)題，不僅鉆井成本高，而且不利于生產(chǎn)與 后期作業(yè)；如果地層不穩(wěn)定，井眼坍塌、縮徑，如鹽膏層以及一些疏松砂巖油層，就難以繼續(xù) 鉆進(jìn)?？膳蛎浌艿墓荏w在徑向可以發(fā)生永久塑性變形，以達(dá)到顯著降低鉆井完井成本、 優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)和提高石油鉆井、完井及修井作業(yè)水平的目的。ZL200420053900. 4，公開(kāi)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(jié)構(gòu)，通過(guò)液壓實(shí)現(xiàn)管體 膨脹；ZL200620130884. 3，公布了一種鉆壓驅(qū)動(dòng)式膨脹工具，這兩種膨脹工具均可實(shí)現(xiàn)膨脹 管管體的膨脹，但其膨脹量有限且不能實(shí)現(xiàn)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(shù)和等井徑鉆井技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
為了使大尺寸膨脹管在裸眼井眼內(nèi)解決復(fù)雜的鉆井問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)等井徑膨脹管鉆井 技術(shù)，要求膨脹工具具備可變徑特征，從而使膨脹管獲得更大的膨脹量。本發(fā)明的目的在于 向現(xiàn)場(chǎng)提供一種膨脹管用傘式可變徑膨脹工具。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)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。固定錐位于變徑錐頂端，為分體式結(jié)構(gòu)，固 定錐為上窄下寬的錐體通孔結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，變徑錐片包括第一錐面、第二錐面和膨脹錐面三個(gè)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。膨脹工具擁有若干膨脹錐片，均通過(guò)T型槽或其他方式 組合在底板上，錐片在外力作用下可在適當(dāng)范圍內(nèi)活動(dòng)，膨脹頂錐為一上窄下寬的錐形結(jié) 構(gòu)，頂端位于膨脹錐片通孔內(nèi)。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(shí)，膨脹工具在液壓力作用下，膨脹錐片沿膨脹頂錐的頂錐面發(fā)生徑向擴(kuò)張，膨脹錐片 的第二錐面由豎直面變?yōu)樾卞F面，使膨脹工具達(dá)到變徑的目的，當(dāng)膨脹錐面變?yōu)樨Q直面時(shí)， 膨脹工具的外徑達(dá)到最大值。通過(guò)可變徑膨脹工具自下而上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)管體的膨脹。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于膨脹工具的變徑錐在外力作用下可以實(shí)現(xiàn)變徑，從而通過(guò)固 定錐和變徑錐實(shí)現(xiàn)雙級(jí)膨脹，大大增加管體膨脹量，為膨脹管提供了最大的內(nèi)外徑比，提高 井徑利用率；對(duì)于不穩(wěn)定地層，井眼坍塌、縮徑，以及一些疏松砂巖油層，可以通過(guò)利用膨脹 管進(jìn)行較大膨脹量的膨脹，對(duì)井身進(jìn)行加固后繼續(xù)鉆進(jìn)；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造， 且膨脹力小，可適合在各種套管完井井眼及井壁規(guī)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(jié)構(gòu)示意圖附圖2膨脹管用傘式可變徑膨脹工具變徑膨脹后結(jié)構(gòu)示意圖附圖3膨脹管用傘式可變徑膨脹工具位于啟動(dòng)裝置內(nèi)的膨脹系統(tǒng)的剖面圖附圖4膨脹管用傘式可變徑膨脹工具變徑后膨脹系統(tǒng)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(dòng)裝置11中心管12活塞密封件13膨脹管14浮鞋
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)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(dú)立構(gòu)件，固定錐1為上窄下寬的錐體通孔結(jié)構(gòu)，變徑錐主要由變徑錐 片2、膨脹頂錐3和底板4構(gòu)成，變徑錐上安裝有若干膨脹錐片2，均通過(guò)T型槽等方式組合 在底板上，變徑錐片2在外力作用下可在適當(dāng)范圍內(nèi)活動(dòng)，膨脹頂錐3為一上窄下寬的錐形 結(jié)構(gòu)，頂端位于膨脹錐片2的中心通孔9內(nèi)。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(gè)圓錐面，第一錐面5的錐角大于等于膨脹錐面7的錐角，同時(shí)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(shí)，膨脹工具在液壓力作用下，膨脹錐片2沿膨脹頂錐3的頂錐面8發(fā) 生徑向擴(kuò)張，膨脹錐片2的第二錐面6由豎直面變?yōu)樾卞F面，使膨脹工具達(dá)到變徑的目的， 當(dāng)膨脹錐面7變?yōu)樨Q直面時(shí)，膨脹工具的外徑達(dá)到最大值，見(jiàn)圖2。如圖3、圖4所示，膨脹系統(tǒng)包括膨脹管組合和內(nèi)管柱系統(tǒng)，膨脹管組合下端帶有 啟動(dòng)裝置10和浮鞋14，啟動(dòng)裝置10為一變徑圓管，喇叭口狀結(jié)構(gòu)，上部直接與膨脹管13直 徑相等，底部直徑大于膨脹管13直徑，膨脹工具組合位于啟動(dòng)裝置10內(nèi)，其膨脹前外徑大 于膨脹管13內(nèi)徑而小于啟動(dòng)裝置10最大內(nèi)徑。通過(guò)固定錐1錐面與啟動(dòng)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(yù)定位置。內(nèi)管柱系統(tǒng)由膨脹工 具、中心管11和活塞密封件12組成，活塞密封件12位于膨脹工具上端，流體通過(guò)浮鞋14 可在中心管11和井眼內(nèi)流動(dòng)、循環(huán)，固井碰壓后，固井膠塞關(guān)閉了通過(guò)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(dāng)管柱內(nèi)壓力達(dá)到一定程度后，變徑錐的膨脹錐片2沿膨脹頂錐 3的頂錐面8呈輻射狀發(fā)生徑向運(yùn)動(dòng)，膨脹錐片2的第二錐面6由豎直面變?yōu)樾卞F面，使膨 脹工具達(dá)到變徑的目的，當(dāng)膨脹錐面7變?yōu)樨Q直面時(shí)，膨脹工具的外徑達(dá)到最大值。此時(shí)， 變徑錐的變徑錐片2從原始位置移動(dòng)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(dòng)裝置10也隨之發(fā)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(gè)膨脹面，在液壓作用下實(shí)現(xiàn)雙級(jí)可變徑膨脹，使膨脹管13膨脹至預(yù)定尺寸，增 大了完井井徑，大大提高了井徑利用率。通過(guò)可變徑膨脹工具自下而上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)膨脹管13管體的膨脹，膨脹完成起出工 作管柱，如有需要，下入鉆頭，鉆掉浮鞋14及啟動(dòng)裝置10未完全膨脹部分，繼續(xù)鉆進(jìn)。
權(quán)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(gòu)成，其特征是固定錐[1]為上窄下寬的錐體通孔結(jié)構(gòu)，表面加工有錐度，變徑錐的底板[4]上安裝有若干膨脹錐片[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(gè)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(jié)構(gòu)，頂端位于膨脹錐片[2]的通孔[9]內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的膨脹管用傘式可變徑膨脹工具，其特征在于膨脹錐片[2]的 第一錐面[5]錐角大于等于膨脹錐面[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(quán)利要求1所述的膨脹管用傘式可變徑膨脹工具，其特征在于固定錐[1]位于 變徑錐頂端，為分體式結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的膨脹管用傘式可變徑膨脹工具，其特征在于變徑錐的底板[4] 上安裝有膨脹錐片[4]，通過(guò)T型槽他方式固定在底板[4]上。
全文摘要
本發(fā)明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。其特征是固定錐為上窄下寬的錐體通孔結(jié)構(gòu)，變徑錐主要由底板、變徑錐片和膨脹頂錐構(gòu)成，變徑錐片包括第一錐面、第二錐面和膨脹錐面三個(gè)錐面，膨脹頂錐為一上窄下寬的錐形結(jié)構(gòu)，頂端位于膨脹錐片通孔內(nèi)，膨脹錐面錐角與膨脹頂錐頂錐面錐角相等。膨脹工具擁有若干膨脹錐片組合在底板上，膨脹時(shí)在液壓力作用下，膨脹錐片沿膨脹頂錐的頂錐面發(fā)生徑向擴(kuò)張，使膨脹工具達(dá)到變徑的目的，當(dāng)膨脹錐面變?yōu)樨Q直面時(shí)，膨脹工具的外徑達(dá)到最大值。其優(yōu)點(diǎn)在于膨脹工具的變徑錐在外力作用下可以實(shí)現(xiàn)變徑膨脹，大大增加管體膨脹量，提高井徑利用率；而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，膨脹力小，可適合在各種套管內(nèi)及井壁規(guī)則的裸眼井眼中使用。
文檔編號(hào)E21B29/00GK101906947SQ20091014357
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者吳柳根, 唐成磊, 唐明, 寧學(xué)濤, 朱海波, 沈?qū)W祥, 滕照正, 蔡鵬 , 邱澤勝, 馬建忠 申請(qǐng)人:中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院