适用于膨胀管钻井的机械液压双作用膨胀装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石油天然气行业中钻完井技术领域，具体而言，涉及一种可应用于属于裸眼系统的裸眼膨胀套管工具，尤其是一种适用于膨胀管钻井的机械液压双作用膨胀装置。
【背景技术】
[0002]膨胀管技术(Expandable Tubular Technology)是上世纪九十年代产生并发展起来的一项新技术，可应用于钻井、完井、采油、修井等作业过程，被誉为可带来变革性发展的新技术。所谓膨胀管是指用特殊材料制成的金属圆管，其原始状态具有较好的延展性，在膨胀力的作用下，通过膨胀锥的挤压作用，其内径和外径均得到膨胀并发生永久塑性变形，膨胀率可达到15?30%。膨胀管技术通过对膨胀管实施胀管作业，改变膨胀管材料的晶体组织结构和机械性能，使其强度指标得到提高，而塑性指标下降。膨胀管技术通过选择膨胀管材料、控制膨胀率等技术手段，可使膨胀管获得与特定钢级套管相当的机械性能指标，从而满足石油工程的使用要求。
[0003]膨胀管技术一般可用来解决复杂地层引起的各种问题，如封堵严重漏失地层，解决井眼垮塌问题等，也可以用于套管的补贴与修复。根据膨胀管技术的用途对其进行分类，可分为套管补贴系统、裸眼系统、膨胀尾管悬挂系统及等直径钻完井系统等几大技术体系。
[0004]膨胀管裸眼系统是指当钻井过程中钻遇有问题的裸眼井段时，在该裸眼井段原常用的套管系列间加入一段(或多段)膨胀管，封隔问题层段的技术。在常规情况下，钻井施工可采取提前下套管的技术措施来解决钻遇问题，其结果是由于打乱了原钻井设计所规定的套管序列，将引起一系列的连带技术问题，甚至影响到最终目的层的钻达。膨胀管裸眼系统技术利用在原常用的套管系列间加入的膨胀管，施工过程完成后，井眼通径几乎不损失，从而既达到了处理井下复杂情况的目的，又可保证后续钻井施工的正常进行。然而，国内现有膨胀管技术，对膨胀管的膨胀率仅为10%左右，井眼通径损失严重，膨胀管施工后原钻头不能继续通过，影响了后继的钻进作业。
[0005]有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种使井眼通径几乎不损失的适用于膨胀管钻井的机械液压双作用膨胀装置，以期解决现有技术存在的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是在于提供一种适用于膨胀管钻井的机械液压双作用膨胀装置，能够完成膨胀管在套管内及裸眼系统中的施工作业，保证后续钻井过程的正常进行。
[0007]为此，本发明提出一种适用于膨胀管钻井的机械液压双作用膨胀装置，其包括有:
[0008]在注液打压时能在井下锚定的锚定器，其下端通过接箍与插接管的上端相连接；
[0009]液压缸总成，包括一液压缸体及一能移动的穿置于所述液压缸体内腔的活塞管，所述液压缸体的上端通过一缸体调整套与所述插接管相连接，其下端与所述活塞管相密贝占，所述活塞管穿设于所述缸体调整套的内腔，其上端插设于所述插接管内，并与所述插接管的内侧面相密贴，所述活塞管的外侧壁上设有一凸环，所述凸环与所述液压缸体的内表面相接触，其将所述液压缸体的内腔分隔为上腔室及下腔室，所述活塞管的侧壁上另开设有与所述下腔室相连通的注液孔；
[0010]变径膨胀锥总成，包括一在上移时能使所述膨胀管膨胀的密封锥部分及一在注液打压时能扩径的变径膨胀锥部分，所述密封锥部分的上端连接于所述活塞管的下端处，其下端与所述变径膨胀锥部分的上端相连接。
[0011]如上所述的机械液压双作用膨胀装置，其中，所述插接管的下端通过外螺纹与所述缸体调整套的上端连接，所述缸体调整套的下端通过内螺纹与所述液压缸体的上端螺接，其下端的内侧面与所述活塞管相密贴。
[0012]如上所述的机械液压双作用膨胀装置，其中，所述缸体调整套的上端设有一缸体防尘环，所述缸体防尘环套接于所述插接管上，所述活塞管上端处的外侧面嵌设有一活塞防尘环，所述缸体调整套下端的内侧面设有密封环槽，所述密封环槽内嵌设有能与所述活塞管的外侧面相密贴的密封圈。
[0013]如上所述的机械液压双作用膨胀装置，其中，所述变径膨胀锥部分包括有一中心管及一在注液打压时能扩径的变径膨胀锥，所述中心管的上端与所述密封锥部分的下端相连接，所述变径膨胀锥套设在所述中心管上，其两端处对应设有一上端止位螺帽及一下端止位螺帽，所述上端止位螺帽及下端止位螺帽与所述中心管相螺接。
[0014]如上所述的机械液压双作用膨胀装置，其中，所述变径膨胀锥包括有一上膨胀座、多个上膨胀锥分瓣、多个下膨胀锥分瓣及一下膨胀座，所述上膨胀座及下膨胀座套设于所述中心管上，且所述上膨胀座的外侧嵌设有一卡簧，各所述上膨胀锥分瓣与各所述下膨胀锥分瓣沿圆周方向交错设置，以能相对滑动的组合成一膨胀锥，所述上膨胀锥分瓣的上端与所述上膨胀座活动相连，所述下膨胀锥分瓣的下端与所述下膨胀座活动相连。
[0015]如上所述的机械液压双作用膨胀装置，其中，所述上膨胀座的上端与所述上端止位螺帽相抵接，其与所述中心管之间形成有一空腔，所述上膨胀座上端的内侧面设有一与所述中心管相接触的环挡，所述空腔内设有一复位弹簧及一止挡，所述复位弹簧的上端与所述环挡相接触，其下端与所述止挡相接触，所述止挡与所述中心管相固定。
[0016]如上所述的机械液压双作用膨胀装置，其中，所述密封锥部分包括有一密封管、一密封锥、一开口向下的皮碗及一固定挡圈，所述密封锥、所述皮碗及所述固定挡圈依次套设在所述密封管上，所述固定挡圈与所述密封管相螺接，所述密封管的下端与所述变径膨胀锥部分的上端相连接，其中，所述密封管的外侧面设有一台肩，且所述密封锥相邻于所述台肩的上侧，所述皮碗相邻于所述台肩的下侧。
[0017]如上所述的机械液压双作用膨胀装置，其中，所述锚定器中放置有一滑套，所述滑套封堵对应所述锚定器的进液孔，其通过剪切销钉与所述锚定器相连接，所述滑套在下移时，能进入所述插接管中，并承托于所述活塞管的上端，其外径小于所述接箍及所述插接管的内径，所述滑套的侧壁上设有液流孔。
[0018]如上所述的机械液压双作用膨胀装置，其中，所述膨胀管的下端连接有一在注液打压时能扩径的异形管，所述异形管的自由端连接有一下堵头。
[0019]如上所述的机械液压双作用膨胀装置，其中，所述异形管的前段及后段的管径大于所述异形管的中段的管径，且所述前段与中段之间、以及所述中段与后段之间为光滑过渡连接。
[0020]本发明提出的适用于膨胀管钻井的机械液压双作用膨胀装置，安全可靠，能够完成膨胀管在套管内及裸眼系统中的施工作业，可完成20%以上膨胀率的膨胀作业；用本发明进行施工作业后，既能达到处理井下复杂情况的目的，又使施工后井眼通径几乎不损失，为后续的继续钻进提供方便。
【附图说明】
[0021]以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中:
[0022]图1为本发明的适用于膨胀管钻井的机械液压双作用膨胀装置的组成结构示意图。
[0023]图2为本发明在井下工作时初始注液打压时的局部示意图。
[0024]图3为本发明在井下工作时的示意图。
[0025]图4为本发明中变径膨胀锥部分的立体图。
[0026]图5为本发明中变径膨胀锥部分的剖面图。
[0027]图6为井下设置膨胀管前的示意图。
[0028]图7为井下设置膨胀管后的示意图。
[0029]主要元件标号说明:
[0030]1 锚定器11 接箍
[0031]12 插接管13 滑套
[0032]14 剪切销钉
[0033]2 液压缸总成 21 液压缸体
[0034]211 上腔室212 下腔室
[0035]22 活塞管221 凸环
[0036]222 注液孔23 缸体调整套
[0037]233a密封环槽 233b密封圈
[0038]24 缸体防尘环 25 活塞防尘环
[0039]3 变径锥总成 31 密封锥部分
[0040]310 密封管310a 台肩[0041 ]311 密封锥 312 皮碗
[0042]313 固定挡圈 32 变径膨胀锥部分
[0043]321 中心管322 变径膨胀锥
[0044]322a上膨胀锥分瓣322b下膨胀锥分瓣
[0045]323 上端止位螺帽32