薄壁膨胀管装置的制作方法

本发明涉及石油工业钻井完井、修井技术领域，特别是涉及薄壁膨胀管装置。

背景技术：

发展于上世纪90年代的实体膨胀管技术在钻井、完井和修井技术领域发挥了重要作用。

最初的膨胀管技术是利用液压力推动膨胀锥体，同时叠加钻杆对膨胀锥体的上提力来完成膨胀作业的。

中国专利，申请号201010106783.3，申请日2010.02.03，“膨胀管总成、油井补贴施工机构及施工方法”公开了一种利用膨胀管修复破损套管的装置及方法，该装置是在膨胀管的上部设置一套动力缸，在膨胀管的下部设置膨胀锥体，在膨胀锥体的下面又设置了卡挂定位机构，该装置的动力缸上部压住膨胀管，动力缸的中心管向下拉住卡挂定位机构，通过动力缸的拉力向上拉动膨胀锥体来膨胀膨胀管。其卡挂定位机构能够单向卡住中心管，即为膨胀锥体提供一下向上的推力，又能满足动力缸多次行程向上提升的需求。

上述膨胀管技术存在的不足是，a、其中心杆是特殊制造的，当膨胀管较长时，其中心杆也相应地较长，制造成本较高。b、其液缸机构复位困难，地面作业人员难以判断液缸机构是否已经复位，作业不方便。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，发明了能够降低制造成本且作业方便的薄壁膨胀管装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

薄壁膨胀管装置，包括膨胀管、膨胀锥、液缸机构和锚定机构，膨胀锥以上设置液缸机构，膨胀锥以下设置锚定机构；液缸机构的液缸套与膨胀锥相固定连接；膨胀锥套在液缸机构的中心管外形成滑动连接，中心管下端连接锚定机构，中心管下端或与其连接的锚定机构下端封闭；承拉环置于膨胀管上端外，其外径大于膨胀管内径，承拉环套在中心管外且相固定连接。

优选地，所述的锚定机构是卡瓦锚定机构，所述的卡瓦锚定机构为“T”形槽式卡瓦锚定机构。所述的卡瓦锚定机构还可以为卡瓦摩擦块一体式卡瓦锚定机构。

优选地，所述的锚定机构还可以是水力锚锚定机构。

本发明的技术优点在于，该装置将液缸装置与膨胀锥直接相连，当膨胀管较长时，液缸装置以上的中心管可以使用作业管柱，降低了制造成本。同时，当液缸装置上提膨胀锥完成一个行程时，下放作业管柱即可使液缸装置复位，操作方便。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1是薄壁膨胀管装置的结构示意图，图中的液缸机构是一级液缸，锚定机构为卡瓦锚定机构。

图2是薄壁膨胀管装置的结构示意图，图中的液缸机构是二级液缸，锚定机构为卡瓦锚定机构。

图3是薄壁膨胀管装置的结构示意图，图中的锚定机构是水力锚锚定机构。

图4是薄壁膨胀管装置的结构示意图，图示了锚定机构进入了膨胀管内的状态。

图5是“T”形槽式卡瓦锚定机构的结构示意图。

图6是卡瓦摩擦块一体式卡瓦锚定机构结构示意图。

图7是水力锚的结构示意图。

具体实施方式

本说明书的叙述说明中，所述的上、下位置关系，与附图中图示的位置关系相同，这也是本发明的工具在直井中应用时的各构件间的相互位置关系。

见图1所示，薄壁膨胀管装置，中心管1、液缸套4和活塞5共同构成液缸机构20。所述的液缸机构20，其中心管1外设液缸套4和活塞5，其中活塞5与中心管1相固定且密封连接，液缸套4与中心管1相套接且形成第一滑动密封面，液缸套4与活塞5相套接且形成第二滑动密封面，第一滑动密封面与第二滑动密封面存在直径差，液缸套4和活塞5之间于中心管1侧壁上设进液孔14；

膨胀管3下端外设膨胀锥6，膨胀锥6以上于膨胀管内设液缸机构20，膨胀锥6以下设锚定机构30。

膨胀锥6套在液缸机构20的中心管1外，可上下滑动，形成滑动连接。液缸套4与膨胀锥6相固定连接；

中心管1下端与锚定机构30相固定连接。

承拉环2置于膨胀管3上端外，其外径大于膨胀管内径，承拉环2套在中心管1外且相固定连接。

为了利于液体排出，在活塞5以下的液缸套4侧壁上还可以设出液孔13。

为了保证中心管内产生足够液压力，中心管下端应封闭，当然也可以是与中心管相连的锚定机构的下中心管12封闭。

此处以及本说明书的其它部分所述的相固定连接，可以是螺纹连接，也可以是焊接；所述的相固定且密封连接，可以是密封螺纹连接，如石油油管螺纹，还可以是非密封螺纹加密封圈连接，也可以是焊接。

见图5所示，所述的锚定机构30是卡瓦锚定机构。所述的卡瓦锚定机构为“T”形槽式卡瓦锚定机构，这是一种在油田井下211型或221型封隔器上常用的锚定机构，也称为“燕尾槽”式卡瓦锚定机构，包括下中心管12、锚定锥7、卡瓦8、卡瓦托9、弹簧10和挡帽11，锚定锥7、卡瓦托9、弹簧10和挡帽11自上而下顺次套接在下中心管12外，其中，锚定锥7和挡帽11还与下中心管相固定连接；锚定锥7与卡瓦托9上均设“T”形槽，卡瓦8安装在所述的“T”形槽中。所述的弹簧10可以是碟簧或圆柱螺旋压缩弹簧。

见图6所示，所述的卡瓦锚定机构还可以为卡瓦摩擦块一体式卡瓦锚定机构，这也是在油田井下211型或221型封隔器上常用的另一种锚定机构。如图6所示，卡瓦摩擦块一体式卡瓦锚定机构包括下中心管12、锥体61、摩擦卡瓦62、卡环63、小弹簧64、卡瓦底托65和挡环66。锥体61、卡瓦底托65和挡环66自上而下顺次套在下中心管12外，且锥体61、和挡环66还与下中心管12相固定连接；卡瓦底托65设断面为“J”形环状槽，摩擦卡瓦62下端安装在所述的“J”形环状槽内，小弹簧64横向安装在摩擦卡瓦62和卡瓦底托65之间，卡环63套在摩擦卡瓦62外周。

见图3所示，所述的锚定机构30还可以是水力锚锚定机构。水力锚是油田井下常用的工具之一，如附图7所示。当使用水力锚锚定机构时，为了使液缸机构和水力锚同时获得液压力，应把水力锚下部封闭。

图1所示的是由一级液缸套和一级活塞构成的单级液缸机构，液缸机构可以是由多级液缸套和多级活塞构成的多级液缸机构。见图2所示，附图2展示了一个二级液缸机构，包括一级液缸机构201和二级液缸机构202，一二级液缸套连接在一起，其它连接要素与单级液缸机构相同。三级以上的液缸机构的连接方式与二级液缸机构的连接方式相同。

见图1和图4所示，膨胀锥初始时位于膨胀管下，液缸机构在液压力的作用下开始第一个行程中，液缸机构下拉承拉环，上提膨胀锥，由于承拉环卡在膨胀管上端因而保持不动，膨胀锥就被拉入膨胀管内从而将膨胀管直径胀大。然后，上提作业管柱，使液缸机构复位，开始第二个行程。在第二个行程中，液缸机构下推锚定机构使其锚定在膨胀管内壁上保持不动，同时上提膨胀锥膨胀膨胀管，完成第二个行程，重复第二行程至完成全部膨胀管作业。

薄壁膨胀管装置通过中心管与作业管柱相连。其作业步骤是：

a、用作业管柱把薄壁膨胀管装置下至井下套管破裂处或裸眼内井；

b、作业管柱上端与地面的液压泵相连；

c、启动液压泵使薄壁膨胀管装置中心管中的液压力升高，推动膨胀锥上行膨胀膨胀管，液缸机构完成一个上行行程；

d、停止液压泵，卸去薄壁膨胀管装置中心管中的液压力；

e、上提作业管柱使液缸机构上行一个行程；

f、重复步骤c、d、e，直至完成全部膨胀管的膨胀作业。

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。