一种旋转变径膨胀装置的制作方法

文档序号:5398216阅读:424来源:国知局
专利名称:一种旋转变径膨胀装置的制作方法
技术领域
本发明涉及石油钻井、修井及完井作业用的一种旋转变径膨胀装置。
背景技术
随着等直径钻井技术及膨胀管套管补贴技术的发展,膨胀管膨胀作业越来越多的应用在石油钻修井及完井施工当中。现有的膨胀管作业基本上采用液压或机械方式驱动定径胀锥沿膨胀管轴向移动,进而膨胀管产生塑性变形,使其外表面紧密贴靠在被悬挂或补贴的套管内壁上。然而当外部套管受损变形,或其内壁不规则时,膨胀管的径向膨胀和膨胀锥的轴向运动常常会受到限制,导致驱动胀锥的推拉力增加,甚至出现安全事故如胀锥遇卡、管柱拉断或高压液体泄漏等,影响正常的安全施工。因此有必要研制一种装置,可在一定范围内改变膨胀锥的外径,实现膨胀管的变截面膨胀,提高膨胀管作业的安全性和适应性,减少施工周期和成本。

发明内容
本发明的目的是提供一种旋转变径膨胀装置,该装置解决了现有技术中存在的膨胀管作业采用液压或机械驱动定径胀锥沿膨胀管轴向移动,进而膨胀管产生塑性变形,使其外表面紧贴靠在被悬挂或补贴的套管内壁上,当外部套管受损变形,或其内壁不规则时,膨胀管的径向膨胀和膨胀锥的轴向运动常受到限制,导致驱动胀锥的推拉力增加,甚至出现胀锥迂卡,管柱拉断或高压液体泄漏等安全事故的问题。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种旋转变径膨胀装置,由上接头、中心管、固定座、固定钉、环形弹簧、膨胀块、驱动锥、剪切钉、防松螺钉、液缸套、活塞、复位弹簧、活塞外密封圈、活塞内密封圈、液缸端部密封圈组成上接头两端为内螺纹,上端与送
入提拉管柱螺纹连接,下端与中心管螺纹连接;中心管两端为外螺纹,其下端连接引鞋或膨胀限压阀;中心管下部设有多个液压孔,使中心管内壁的流体进入液缸套内;中心管上部设有2个凸起台阶,上部台阶开有T字形导向定位槽与固定座配合,承受轴向力和正向扭转力;中心管下部台阶设有轴向通槽,通槽数量与中心管的T字形导向定位槽数量一致;固定座设有螺纹孔,通过固定钉与中心管螺纹连接;固定座下部径向设有T字形导向限位槽,可使膨胀块在轴向和径向微量滑动;环形弹簧具有一定的弹性张力,能够为膨胀块提供一定的收縮力;驱动锥上部为一锥面,膨胀块与驱动锥之间通过矩形、T形或者燕尾槽形结构滑动连接,驱动锥与中心管由剪切钉实现初始固定;驱动锥下部与活塞螺纹连接用放松钉固定;活塞为阶梯状环形结构,其下部内外表面分别设有活塞外密封圈、活塞内密封圈,实现与中心管和液缸套的液压密封;活塞与中心管之间安装有复位弹簧,两端分别顶靠在台阶上;液缸套与中心管下部螺纹连接,由液缸端部密封圈实现密封;本发明通过驱动锥的轴向移动改变膨胀块的径向高度,能够较好的满足变截面膨胀的需要,具有一定的膨胀接触力自适应性,克服了定径膨胀装置膨胀迂卡、膨胀力过大或者径向膨胀力不足等缺点。
本发明的有益效果是本发明采用径向可调试膨胀块改变膨胀工具外径,并通过旋转膨胀实现膨胀管的膨胀作业,具有良好的变截面膨胀适应性,克服了定径膨胀装置膨 胀迂卡、膨胀力过大或者径向膨胀力不足的缺点;对于膨胀相同尺寸的膨胀管,该发明比普 通的定径膨胀装置具有更小的初始外径和更广泛的适应性;本发明结构较简单,施工方便 快捷,提高了施工的安全性和作业效率,降低作业成本。


附图是本发明套体结构示意图。 图中,1、上接头,2、中心管,3、固定座,4、固定钉,5、环形弹簧,6、膨胀块,7、驱动 锥,8、剪切钉,9、放松螺钉,10、液缸套,11、活塞,12、复位弹簧,13、活塞外密封圈,14、活塞 内密封圈,15、液缸端部密封圈。
具体实施例方式
在附图中,一种旋转变径膨胀装置,由上接头1、中心管2、固定座3、固定钉4、环形 弹簧5、膨胀块6、驱动锥7、剪切钉8、放松螺钉9、液缸套10、活塞11、复位弹簧12、活塞外 密封圈13、活塞内密封圈14、液缸端部密封圈15组成;上接头l两端为内螺纹,上端与送入 提拉管柱螺纹连接,下端与中心管2螺纹连接;中心管2两端为外螺纹,其下端连接引鞋或 膨胀限压阀;中心管2下部设有多个液压孔,使中心管2内壁的流体进入液缸套内;中心管 2上设有2个凸起台阶,上部台阶开有T字形导向定位槽与固定座3配合,承受轴向力和正 向扭转力;中心管2下部台阶设有轴向通槽,通槽数量与中心管2的T字形导向定位槽数量 一致;固定座3设有螺纹孔,通过固定钉4与中心管2螺纹连接;固定座3下部径向设有T 字形导向限位槽,可使膨胀块6在轴向和径向微量滑动;环形弹簧5具有一定的弹性张力, 能够为膨胀块6提供一定的收縮力;驱动锥7上部为一锥面,膨胀块6与驱动锥7之间通过 矩形、T形或者燕尾槽形结构滑动连接,驱动锥7与中心管2有剪切钉8实现初始固定;驱 动锥7下部与活塞11螺纹连接用防松钉9固定;活塞为阶梯状环形结构,其下部内外表面 分别设有活塞外密封圈13、活塞内密封圈14,实现与中心管2和液缸套10的液压密封;活 塞11与中心管2之间安装有复位弹簧12,两端分别顶靠在台阶上;液缸套10与中心管2 下部螺纹连接,由液缸端部密封圈15实现密封;本发明通过驱动锥7的轴向移动改变膨胀 块6的径向高度,能够较好的满足变截面膨胀的需要,具有一定的膨胀接触力自适应性,克 服了定径膨胀装置膨胀迂卡、膨胀力过大或者径向膨胀力不足等缺点。
施工时,该旋转变径膨胀装置下部可以连接引鞋或者膨胀限压阀等其他工具,上 部与送入提拉管柱连接。当该工具下入到设计位置时,开动转盘,使该装置随送入管柱一起 低速旋转。在地面打压,高压液体通过中心管的液压孔进入液缸套内。当液压达到一定值 时,活塞在液压力作用下克服弹簧弹性向上运动,剪断剪切钉,使驱动锥向上移动,膨胀块 在锥面作用下向外滑动。管柱旋转运动和膨胀块径向高度的增大联合作用,使膨胀管产生 均匀的径向膨胀。匀速提升送入管柱,可实现一段管柱的均匀膨胀作业。若提升管柱过程中 提拉力过大或者出现遇阻现象,可适当降低膨胀液体的压力值,膨胀块在外挤力及环形弹 簧和复位弹簧的作用下收縮,自行调节满足管径变化的需要。可利用本装置对同一段管柱 进行多次膨胀,逐次提高液压值,能够实现良好的膨胀密封效果。对于长距离管柱膨胀时, 可分段逐次膨胀完成。
权利要求
一种旋转变径膨胀装置,由上接头(1)、中心管(2)、固定座(3)、固定钉(4)、环形弹簧(5)、膨胀块(6)、驱动锥(7)、剪切钉(8)、防松螺钉(9)、液缸套(10)、活塞(11)、复位弹簧(12)、活塞外密封圈(13)、活塞内密封圈(14)、液缸端部密封圈(15)组成;其特征在于上接头(1)两端为内螺纹,上端与送入提拉管柱螺纹连接,下端与中心管(2)螺纹连接;中心管(2)两端为外螺纹,其下端连接引鞋或膨胀限压阀;中心管(2)下部设有液压孔,使中心管(2)内壁的流体进入液缸套内;中心管(2)上部设有2个凸起台阶,上部台阶开有T字形导向定位槽与固定座(3)配合,承受轴向力和正向扭转力;中心管(2)下部台阶设有轴向通槽,通槽数量与中心管(2)的T字形导向定位槽数量一致;固定座(3)设有螺纹孔,通过固定钉(4)与中心管(2)螺纹连接;固定座(3)下部径向设有T字形导向限位槽,可使膨胀块(6)在轴向和径向微量滑动;环形弹簧(5)具有一定的弹性张力,能够为膨胀块(6)提供一定的收缩力;驱动锥(7)上部为一锥面,膨胀块(6)与驱动锥(7)之间通过矩形、T形或者燕尾槽形结构滑动连接,驱动锥(7)与中心管(2)由剪切钉(8)实现初始固定;驱动锥(7)下部与活塞(11)螺纹连接用防松钉(9)固定;活塞为阶梯状环形结构,其下部内外表面分别设有活塞外密封圈(13)、活塞内密封圈(14),实现与中心管(2)和液缸套(10)的液压密封;活塞(11)与中心管(2)之间安装有复位弹簧(12),两端分别顶靠在台阶上;液缸套(10)与中心管(2)下部螺纹连接,由液缸端部密封圈(15)实现密封;本发明通过驱动锥(7)的轴向移动改变膨胀块(6)的径向高度,能够较好的满足变截面膨胀的需要,具有一定的膨胀接触力自适应性,克服了定径膨胀装置膨胀迂卡、膨胀力过大或者径向膨胀力不足的问题。
全文摘要
石油钻井、修井及完井作业用的一种旋转变径膨胀装置,由上接头、中心管、固定座、固定钉、环形弹簧、膨胀块、驱动锥、剪切钉、防松螺钉、液缸套、活塞、复位弹簧、活塞外密封圈、活塞内密封圈、液缸端部密封圈组成上接头上端与送入提拉管柱螺纹连接,下端与中心管螺纹连接;中心管两端为外螺纹,其下端连接引鞋或膨胀限压阀;中心管上部设有2个凸起台阶,上部台阶开有T字形导向定位槽与固定座配合,其下部设有液压孔,下部台阶设有轴向通槽;固定座通过固定钉与中心管螺纹连接;膨胀块与驱动锥滑动连接,中心管与液缸套通过密封圈密封;液缸套与中心管螺纹连接。该装置解决了胀锥迂卡,管柱拉断或高压液体泄漏等安全事故的问题。可广泛用于石油钻井、修井及完井作业。
文档编号E21B33/127GK101709632SQ200910219919
公开日2010年5月19日 申请日期2009年11月17日 优先权日2009年11月17日
发明者余雷, 吴兴国, 喻晨, 尚宪飞, 朱太辉, 李敏, 李敬东, 苏涛, 邓旭, 陈振刚 申请人:中国石油集团长城钻探工程有限公司
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