专利名称：用于膨胀筛管的可变径膨胀工具的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种用于石油完井、防砂领域的可膨胀防砂筛管的可变径 膨胀工具。
技术背景我国疏松砂岩油藏分布范围较广、储量大，产量占有重要的地位。油井 出砂是疏松砂岩油藏开采普遍存在的问题，出砂的危害主要表现在以下几个 方面影响油井正常生产、增加生产成本、破坏地层、污染环境。传统的防砂工艺大多以牺牲部分产能为代价。在机械防砂领域先后出现了绕丝筛管、割缝筛管、金属棉筛管、TBS筛管等防砂技术。随着油田开发中后期的到来，特殊工艺井逐年增多，而水平井、多分支井、侧钻井的完井 及防砂较为困难。膨胀筛管防砂技术是将筛管下入井内，用膨胀工具使其发生径向塑性变 形，实现膨胀的一种技术，膨胀后外壁紧贴于井壁，实现"零环空"的作业 要求，大大提高防砂效果，延长筛管使用寿命。因此，研制用以实现可膨胀 筛管膨哮的膨胀工具具有十分重要的技术和经济意义。通常采用机械式膨胀 工具插入筛管内对其进行膨胀，机械式膨胀工具虽然结构简单，但其锥面和 筛管内壁为面接触，接触面积大，工作时机械膨胀工具要旋转推进，所需轴 向力大，且使用操作不方便。 发明内容可膨胀筛管的管体在径向可以发生永久塑性变形，以达到增大筛管内径、优化井身结构的目的，从而显著降低防砂作业费用少和油井生产成本和 提高油井产能。本实用新型的目的是向现场提供一种实现膨胀筛管膨胀的可 变径膨胀工具。本实用新型是这样实现的。可膨胀筛管的膨胀工具由变径锥、固定锥、 鼻状结构组成。鼻状结构装在变径锥下部，固定锥焊接套固在鼻状结构上部； 固定锥为下窄上宽的锥体通孔结构，表面加工有锥度，与可膨胀筛管配合为 密封配合；变径锥为带滚轮的柱状通孔结构，滚轮在压力作用下可以自由伸 縮，使变径锥的直径根据井眼的不规则形状而有所不同；滚轮安装在变径锥 上，共9对，分3组，每组滚轮错开40。，各组滚轮间呈120。螺旋状均匀 分布，滚轮轴面与中心通孔相互垂直，滚轮面为曲面，曲面弧度与膨胀后筛 管的圆面弧度相匹配；鼻状结构通孔内固装着喷嘴，喷嘴的内径小于中心通 孔的内径。通过可变径膨胀工具自上而下移动，实现筛管膨胀的目的。本实用新型的优点在于(1) 在膨胀作业时，鼻状结构起引领作用，通过固定锥给筛管内壁施 加压力使其发生初步塑性变形，变径锥的滚轮根据所受压力大小可自由伸 縮，变径锥的直径根据井眼的不规则形状而有所不同，达到变径目的，使筛 管顺应地层膨胀；(2) 变径锥上安装有3组滚轮，各组滚轮间呈螺旋状均匀分布，滚轮 轮面为曲面，曲面弧度与膨胀后筛管的圆面弧度相匹配，3组滚轮逐级对筛 管进行膨胀，保证筛管充分膨胀并紧贴于井壁；(3) 该实用新型采用液压滚轮方式膨胀，滚轮轮面与筛管内表面为线 接触，接触面小，所需膨胀力小，无需旋转，对筛管悬挂及连接强度要求较低；(4) 膨胀后，消除了筛管与井壁的环形空间，可以最大限度地减少砂粒撞击和冲蚀问题，增加滤砂面积，提高筛管防砂效果，延长筛管防砂寿命；(5) 本实用新型为膨胀筛管提供了最大的内外径比，提高井径利用率，所以，膨胀筛管可适合各种套管完井井眼，以及井壁规则的裸眼井眼，特别 适用于水平井、多分支井、侧钻井、过油管、连续油管、重复补救防砂及小 井眼井的防砂，达到保护油气藏、提高产能和采收率的开发效果。
附图1一种用于膨胀筛管的可变径膨胀工具示意图附图2 —种用于膨胀筛管的可变径膨胀工具滚轮面截面图 1变径锥2固定锥3鼻状结构4喷嘴5通孔6滚轮7液压腔具体实施方式
现结合说明书附图对本实用新型作进一步的描述。 如图l、图2所示，钻井结束后，下入可膨胀筛管，可变径膨胀工具到 位后，利用机械钻压推动可变径膨胀工具向下移动，鼻状结构3起引领作用， 固定锥2在机械压力作用下，使膨胀筛管发生径向塑性变形，实现初步膨胀。 鼻状结构3的通孔5内固装着喷嘴4，由于喷嘴4的孔径小于中心通孔5的 内径，液体通过中心通孔5流经喷嘴4时，可在通孔5和工具外表面之间憋 压，形成压力差，3组滚轮6在此压差作用下沿着液压腔7向外伸出，从而 增大可变径膨胀工具的外径，由于3组滚轮6呈螺旋状分布，且曲面弧度与 膨胀后筛管的圆面弧度相匹配，保证筛管充分膨胀并紧贴于井壁；膨胀作业 时锥体向下移动，由于下段直径小于上段直径，从而使可膨胀筛管在初步膨 胀的基础上，再次发生径向膨胀。当筛管外压力大于通孔5内压力时，可变径膨胀工具上的滚轮6会自动收縮，所以在筛管膨胀过程中，根据井眼大小 和井下复杂情况，可变径膨胀工具的滚轮6自动伸縮，实现可变径膨胀工具 变径的目的，使筛管顺应井壁膨胀，膨胀后紧贴于井壁。随着可变径膨胀工 具的移动，形成完整的膨胀筛管，膨胀完成后，起出工作管柱。
权利要求1.一种用于膨胀筛管的可变径膨胀工具，它由变径锥[1]、固定锥[2]、鼻状结构[3]组成，其特征是鼻状结构[3]装在变径锥[1]下部，固定锥[2]焊接套固在鼻状结构[3]上部；固定锥[2]为下窄上宽的锥体通孔结构，外表为带有锥度的密封配合，其材料为硬度较高；变径锥[1]为带滚轮[6]的柱状通孔结构，在变径锥[1]上安装有3组滚轮[6]，呈螺旋状均匀分布，滚轮[6]轴面与中心通孔[5]相互垂直，滚轮[6]在压力作用下可以自由伸缩，使变径锥的直径根据井眼的不规则形状而有所不同；鼻状结构[3]的通孔[5]内固装着喷嘴[4]，喷嘴[4]的内径小于中心通孔[5]的内径。
2. 如权利要求1所述的一种用于膨胀筛管的可变径膨胀工具，其特征在于 滚轮[6]面为曲面，曲面弧度与膨胀后筛管的圆面弧度相匹配，使筛管完全膨胀 并紧贴于井壁，滚轮[6]轮面与筛管内表面为线接触。
3. 如权利要求1所述的一种用于膨胀筛管的可变径膨胀工具，其特征在于 固定锥[2]外径大于变径锥[1]本体直径而又小于滚轮[6]完全伸出后滚轮面外 径。
4. 如权利要求1所述的一种用于膨胀筛管的可变径膨胀工具，其特征在于 滚轮[6]安装在变径锥[1]上，共9对，分3组，每组滚轮[6]相互错开40° ，呈 120°螺旋状均匀分布，在压力作用下可顺着液压腔[7]自由伸縮。
专利摘要本实用新型为一种可膨胀筛管的可变径膨胀工具的改进。可膨胀筛管的膨胀工具由变径锥、固定锥、鼻状结构组成。其特征是固定锥为下窄上宽的锥体通孔结构，外表为带有锥度的密封配合；变径锥为带滚轮的柱状通孔结构，滚轮组呈螺旋状分布，憋压后滚轮向外伸出；滚轮可根据井径情况和压差大小可自由伸缩，达到变径的目的。优点在于通过固定锥实现筛管的初步膨胀，变径锥使筛管顺应地层膨胀；滚轮受压力可自由伸缩，达到变径目的；滚轮轮面与筛管内壁为线接触，膨胀力小，且轮面弧度与筛管膨胀后圆周弧度相匹配，使筛管充分膨胀紧贴于井壁，消除环形空间，提高井径利用率，提供了较大的流动面积，利于油井生产与后期作业。
文档编号E21B29/00GK201170072SQ20082001890
公开日2008年12月24日 申请日期2008年3月13日 优先权日2008年3月13日
发明者何育荣, 吴柳根, 明 唐, 唐成磊, 宁学涛, 朱海波, 沈学祥, 滕照正, 马建忠 申请人:中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院