专利名称：一种金属管膨胀工具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种金属管膨胀工具，尤其是一种适用于油田油、气、水井用金属管膨胀工具。
背景技术：
膨胀管技术是将待膨胀的金属管下至井内设计位置，通过工作管柱以机械或液压为驱动力，驱动膨胀锥体，由上到下或由下往上使待膨胀的金属管发生永久的塑性变形，使其内径或外径膨胀至设计的尺寸，从而完成特定工程目的的一种技术。膨胀管在石油钻井、完井、采油、修井等作业过程中的应用，被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。该项技术的几个应用领域在国外均已投入到工业实施，展现出强劲的发展势头，正日益引起石油工程界的关注。近年来，国内石油科技界已经注意到国外膨胀管技术的发展，认识到了胀管技术对于促进我国油气井工程技术发展的重大意义，逐步开展了一些初步的研究工作。
膨胀锥体在实现金属管的径向膨胀领域起着重要的作用，膨胀锥体要满足极高的力学性能要求，即具有很高的硬度、强度和耐磨性。研究和实验证明，不同的膨胀锥体结构，对膨胀作业有直接影响，它直接关系到膨胀套管在膨胀后残余应力的大小、膨胀套管的轴向收缩量、膨胀套管的壁厚减少量、膨胀锥体所需的驱动力大小等等。对膨胀机构的合理设计，保障膨胀作业的顺利进行，是膨胀套管技术中的关键技术之一。在金属管膨胀技术中，可以采用多种结构的膨胀锥体。《西南石油学院学报》2004/04期报道了一种膨胀锥体的设计，其膨胀锥体的直径为一固定值。石油金属管在井下膨胀过程中，当油、气、水井套管或井壁形状不规则时，由于膨胀管膨胀后的直径受膨胀锥体直径的限制，膨胀管膨胀后其外径与外层套管或井壁的贴合密封性能大受影响，有时膨胀锥体甚至通过不了外层套管或井壁形状不规则处，造成工程事故。国外专利WO2005/088070A1公开了一种膨胀工具结构，其膨胀锥体是用直线来分瓣，其结果是分瓣过多时加工复杂，分瓣过少时膨胀力大。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服已有技术的不足，提供一种结构简单，操作方便，膨胀过程稳定可靠，广泛用于油田油、气、水井金属管膨胀工具。
本实用新的金属管膨胀工具，包括工作管柱，膨胀锥体。膨胀锥体的前部是直径固定的膨胀头部分，后部是直径可调的变径膨胀头部分。变径膨胀头部分被分割为两个以上的分瓣组成，分瓣之间的侧面为曲面的分瓣结构。
所述的膨胀锥体的前部直径固定的膨胀头部分和后部直径可调的变径膨胀头部分为整体结构，还可以为分体结构。采用分体结构的两部分通过接头连接后为一整体结构。
本实用新型结构简单，操作方便，连接工艺简单易行，膨胀过程稳定可靠，特别适用于油、气、水井套管或井壁形状不规则时套管损坏膨胀补贴，膨胀管膨胀后内径大小均匀并且光滑，能够满足复杂条件下工程实际需要。
图1为本实用新型一种整体结构的展开示意图。
图2为本实用新型一种整体结构示意图。
图3为本实用新型一种整体结构外观示意图。
图4为本实用新型一种分体结构示意图。
图5为本实用新型一种分体结构外观示意图。
图中1-工作管柱，2-膨胀锥体，3-固定膨胀头，4、7-变径膨胀头，5-分瓣之间的曲面缝隙，6-接头。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型所述的金属管膨胀工具的结构及工作原理作进一步说明实施例1如附图1、图2、图3所示，整体结构的膨胀锥体2与工作管柱1相连。膨胀锥体2前部是直径固定膨胀头部分3，后部是直径可调变径膨胀头部分4，直径可调变径膨胀头部分4加工成N瓣分瓣，分瓣之间的缝隙为曲面5。
实施例2如附图4和5所示，膨胀锥体2是一个整体部件。膨胀锥体2前部是单体直径固定膨胀头部分3，后部也是单体直径可调变径膨胀头部分7。直径可调变径膨胀头部分7加工成N瓣分瓣，分瓣之间的缝隙为曲面5。前后两部分之间通过接头6连接后成整体结构。分体式可用螺纹连接，还可以用万向节连接，也可以其他用方式形成一个柔性连接。
上述实施例中的N是不小于2的自然数，取值范围N＝3～48，最佳取值N＝12～16。
使用过程中，膨胀锥体2与工作管柱1相连，并置于膨胀管的内部，膨胀工具随同工作管柱1一起下入井内设计部位，通过工作管柱1由地面液压系统提供液压力，膨胀锥体在液压力的驱动下沿膨胀管轴线方向向前行进，进而挤压膨胀管并使待膨胀的金属管发生永久的塑性变形，使其内径或外径膨胀至设计的尺寸，从而完成膨胀工程的目的。
本实用新型的有益效果是，在膨胀过程中，当外层套管或井壁形状不规则时，往往大于直径固定的膨胀锥体的固定直径部分很难通过，而使用本实用新型膨胀工具，此时在膨胀力的作用下，直径可调的变径膨胀头直径变小，从而实现了变径膨胀头的直径大小随膨胀力的大小而自行调整。这样就确保了在外层套管或井壁形状不规则的情况下，仍然可以完成膨胀工作。由于是用曲面进行分瓣，膨胀管膨胀后内径大小均匀并且光滑。
权利要求1.一种金属管膨胀工具，包括工作管柱，膨胀锥体，膨胀锥体的前部是直径固定的膨胀头部分，后部是直径可调的变径膨胀头部分，变径膨胀头部分被分割为两个以上的分瓣组成，其特征在于后部直径可调的变径膨胀头部分是分瓣之间的侧面为曲面的分瓣结构。
2.根据权利要求1所述的金属管膨胀工具，其特征在于膨胀锥体的前部直径固定的膨胀头部分和后部直径可调的变径膨胀头部分为整体结构。
3.根据权利要求1所述的金属管膨胀工具，其特征在于膨胀锥体的前部直径固定的膨胀头部分和后部直径可调的变径膨胀头部分为分体结构，两部分通过接头连接后为一整体结构。
专利摘要本实用新型涉及一种金属管膨胀工具，包括工作管柱、膨胀锥体。膨胀锥体前部是直径固定的膨胀头，后部是直径可调的变径膨胀头，固定的膨胀头的前部连接工作管柱。固定膨胀头、变径膨胀头是一个整体部件，也可以是分体式，直径可调的变径膨胀头部分是分瓣之间的侧面为曲面的分瓣结构。变径膨胀头的最大直径大于固定直径的膨胀头的直径，变径膨胀头的直径大小可随膨胀力的大小而自行调整。适用于对油田油、气、水井用金属管进行膨胀，特别适用于套管补贴和防砂管的膨胀。
文档编号E21B29/10GK2886063SQ20062008349
公开日2007年4月4日 申请日期2006年4月26日 优先权日2006年4月26日
发明者鹿启义, 阮建飞 申请人:胜利油田固茂石油工程有限责任公司