一种自上而下的膨胀套管膨胀装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钻井完井作业工具领域，为一种深井膨胀套管钻完井作业中的自上而下的膨胀套管膨胀装置。
【背景技术】
[0002]随着国内外油田开发的不断深入，石油工程面临着“新井难打、老井难修”的难题，严重制约了老区稳产和新区开发。尾管钻井完井内径小、尾管头易漏失，后期生产受限；深井超深井中复杂地层钻井难题不断加大，易钻遇漏失、高压等复杂地层而难以达到钻井目的。能有效解除上述瓶颈的膨胀套管技术，自国外公司上世纪90年代研发以来，得到蓬勃发展，是一项具有“革命性”的新兴技术。
[0003]现有的膨胀套管膨胀装置只要是利用上锥体结构的膨胀锥来实现，作业方法是在固井碰压后利用液压加机械的方式自下而上对膨胀套管进行膨胀，最后座挂膨胀悬挂器。总体来说，现有作业方式施工风险较大，地面需持续高压作业，人身和设备安全存在较大隐患，作业时间较长，严重制约了膨胀套管技术的发展。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是针对现有的深井、超深井膨胀套管钻完井技术存在的问题，提供一种自上而下的膨胀套管膨胀装置，能够克服常规自下而上进行的膨胀套管作业方式过度依赖液压膨胀的不足，作业方式更加安全可靠。
[0005]本实用新型是这样实现的:
[0006]—种自上而下的膨胀套管膨胀装置，包括中心管和连接在中心管上的膨胀锥;膨胀锥上下为锥体对称结构，膨胀锥设有轴向通孔。
[0007]上述方案还包括:
[0008]在膨胀锥上方的中心管上连接膨胀锥液压助力器，在膨胀锥下方的中心管端部连接胶塞剪切短节，以及与胶塞剪切短节连接的空心胶塞。
[0009]膨胀锥液压助力器外周边设置密封圈。
[0010]本实用新型的优点在于:
[0011]采用本装置的自上而下的膨胀方式:(1)膨胀膨胀套管可以克服由于压力腔失效造成膨胀套管作业失败，最大程度的降低施工风险。(2)可以仅在膨胀悬挂器座挂时存在地面高压作业，正常膨胀膨胀套管时无需带压作业，大大降低作业安全。(3)可省去传统自下而上膨胀方式每一立柱连接井口高压管汇的作业时间，大大节省作业时间。
【附图说明】
[0012]图1-图6是本实用新型的装置的具体应用实施例。其中
[0013]图1是膨胀套管和膨胀工具组合后下入井下示意图；
[0014]图2是固井替浆过程示意图；
[0015]图3是碰压座挂膨胀悬挂器示意图；
[0016]图4是自上而下膨胀膨胀套管示意图；
[0017]图5是膨胀至膨胀套管底部示意图；
[0018]图6是起出膨胀工具后的井身结构示意图；
[0019]图中:1.技术套管，2.上部钻具，3.膨胀悬挂器，4.膨胀锥液压助力器，5.膨胀锥，
6.膨胀锥承托轴，7.胶塞剪切短节，8.空心胶塞，9.膨胀套管，10.碰压座，11.浮箍，12.引鞋，13.钻杆胶塞。
【具体实施方式】
[0020]现结合说明书附图，对本实用新型作进一步的描述。
[0021]如图1?6所示，一种自上而下的膨胀套管膨胀装置，中心管与上部钻具2连接，在中心管上依次连接有膨胀锥液压助力器4、膨胀锥5、膨胀锥承托轴6、胶塞剪切短节7、空心胶塞8。
[0022]利用该装置的膨胀方法主要由以下步骤:(I)膨胀套管9和膨胀工具组合后下入井下，(2)注水泥浆顶替(简称替浆)并剪切空心胶塞8碰压，(3)坐挂膨胀悬挂器3，(4)自上而下膨胀膨胀套管9，(5)起出膨胀工具完成后续作业等步骤组成。
[0023I 步骤(I)具体内容如图1所示，包括:
[0024]内管串由上部钻具2、膨胀锥液压助力器4、膨胀锥5、膨胀锥承托轴6、胶塞剪切短节7、空心胶塞8组成，其中膨胀锥液压助力器4、膨胀锥5、膨胀锥承托轴6、胶塞剪切短节7之间通过中心管串接。外部管串由膨胀悬挂器3、膨胀套管9、碰压座10、浮箍11、引鞋12组成，其中碰压座10、浮箍11、引鞋12共同构成内置式固井附件。膨胀套管9串上下各有一段预先膨胀过的膨胀套管，上部与膨胀悬挂器3连接，下部预装内置式固井附件。内管串中膨胀锥5上下均为带有角度的对称结构，可实现向上和向下两个方向对外管串的膨胀，膨胀锥5加工有轴向通孔，可在自上而下对膨胀套管9进行膨胀时排出管内液体。在膨胀锥5上部连接了膨胀锥液压助力器4，膨胀锥液压助力器4在膨胀悬挂器3坐挂前与膨胀悬挂器3内壁为密封接触，可在碰压后依靠液力作用向上进行轴向移动，同时拉动膨胀锥沿膨胀悬挂器3轴向向上移动，从而坐挂膨胀悬挂器3，在膨胀悬挂器3坐挂后，密封面失效不影响自上而下进行膨胀套管9膨胀。
[0025]步骤(2)如图2所示，按照设计要求进行固井作业，注完水泥浆后从上部钻具2投入钻杆胶塞13替浆推动其至空心胶塞8处复合。提高压力憋掉钻杆胶塞13和孔心胶塞8组成的复合胶塞，继续顶替推动复合胶塞至碰压座10处碰压。
[0026]步骤(3)如图3所示，提高压力采用液压推动膨胀锥液压助力器4沿膨胀悬挂器3轴向向上移动，同时拉动膨胀锥5沿膨胀悬挂器3轴向向上移动直至完成膨胀悬挂器3膨胀座挂，实现对整个外部管串的悬挂定位。
[0027]步骤(4)如图4所示，利用上部钻具2重量下压内管串，实现膨胀套管9的自上而下的膨胀。膨胀套管9管串所受的向下推力由膨胀悬挂器3承受，整个管串可保持在井内位置不变。膨胀套管9内的液体通过膨胀锥5上的排液孔向上排出，不影响膨胀过程。
[0028]如图5所示，地面继续接入钻具向下对全部膨胀套管9实施膨胀，直至完成全部膨胀套管9的膨胀。
[0029]步骤(5)如图6所示，上提内管串，除了复合胶塞留置碰压座10处外，其它部件完全提出，完成整个膨胀套管9作业，按照设计要求进行后续作业。
[0030]本实用新型采用先膨胀座挂膨胀悬挂器3实现对管串定位然后自上而下膨胀膨胀套管9的作业方式，能有效降低作业风险，增加人身和设备安全性，大大节约作业时间，可广泛用于深井膨胀套管完井、钻井封堵等领域。
【主权项】
1.一种自上而下的膨胀套管膨胀装置，包括中心管和连接在中心管上的膨胀锥;其特征是:膨胀锥上下为锥体对称结构，膨胀锥设有轴向通孔。2.根据权利要求1所述的自上而下的膨胀套管膨胀装置，其特征是:在膨胀锥上方的中心管上连接膨胀锥液压助力器，在膨胀锥下方的中心管端部连接胶塞剪切短节，以及与胶塞剪切短节连接的空心胶塞。3.根据权利要求2所述的自上而下的膨胀套管膨胀装置，其特征是:膨胀锥液压助力器外周边设置密封圈。4.根据权利要求1或2、3所述的自上而下的膨胀套管膨胀装置，其特征是:膨胀锥通过膨胀锥承托轴与中心管连接。
【专利摘要】一种自上而下的膨胀套管膨胀装置，包括中心管和连接在中心管上的膨胀锥；膨胀锥上下为锥体对称结构，膨胀锥设有轴向通孔。在膨胀锥上方的中心管上连接膨胀锥液压助力器，在膨胀锥下方的中心管端部连接胶塞剪切短节，以及与胶塞剪切短节连接的空心胶塞。采用本装置的自上而下的膨胀方式：（1）膨胀膨胀套管可以克服由于压力腔失效造成膨胀套管作业失败，最大程度的降低施工风险。（2）可以仅在膨胀悬挂器座挂时存在地面高压作业，正常膨胀膨胀套管时无需带压作业，大大降低作业安全。（3）可省去传统自下而上膨胀方式每一立柱连接井口高压管汇的作业时间，大大节省作业时间。
【IPC分类】E21B29/10
【公开号】CN205172498
【申请号】CN201520786623
【发明人】唐明, 蔡鹏 , 吴柳根, 马建忠, 宁学涛, 侯婷, 曹会莲, 朱万胜, 滕照正, 朱海波, 唐成磊, 沈学祥
【申请人】中石化石油工程技术服务有限公司, 中石化胜利石油工程有限公司, 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年10月12日