专利名称：一种膨胀管用辅助工具的制作方法
技术领域：
一种膨胀管用辅助工具技术领域[0001]本实用新型涉及石油、天然气钻井领域，特别涉及一种膨胀管用辅助工具。
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或调整膨胀管材料、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]目前，在传统的油气井钻井作业中，当遇到需要封堵的地层时，常常采用提前下套管的措施来解决问题，其结果由于打乱了原钻井设计所规定的套管序列，将引发一系列连带的技术问题，特别是在深井、超深井和具有复杂地层的深井钻井作业中，随着下入井中的套管层数的不断增加，井眼直径将不断缩小，采用提前下套管的措施来封堵问题地层的方法，将导致最终无法钻达目的层或目的层井眼较小，而等直径钻井技术的运用很好地解决了这个问题，等直径钻井过程是指利用相同的钻柱结构和尺寸形成相同的井眼，然后逐级下入同一尺寸的膨胀管，注入水泥通过浮鞋(浮鞋是一种能产生浮力的一种套管引鞋或接箍)流入井壁进行固井，通过膨胀锥和加入高压液体使膨胀管膨胀到设计尺寸，从而形成从表层到目的层相同直径的井眼尺寸，顺利钻达目的层。[0004]在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题[0005]现有技术中需要先注入水泥进行固井，然后进行起钻，下入膨胀锥，并向井内加入高压液体，通过高压液体和膨胀锥的配合使膨胀管膨胀到设计尺寸，实际操作需要多次起下钻才能完成以上工序，操作繁杂，导致钻井效率低下，钻井工程的成本也相应较高。实用新型内容[0006]为了解决现有技术种固井和膨胀工序造成多次起下钻，操作复杂的问题，本实用新型实施例提供了一种膨胀管用辅助工具。所述技术方案如下[0007]—种膨胀管用辅助工具，设置在膨胀锥和浮鞋之间，所述辅助工具用于为固井水泥和高压液体提供通道，所述辅助工具包括波纹管、中心杆、固井胶塞、保径锥、外壳体和滑套，所述波纹管连接在所述膨胀管的下端，所述波纹管未膨胀时，所述波纹管的直径小于所述膨胀管的直径，且所述中心杆、所述保径锥、所述外壳体和所述滑套均设置于所述膨胀管的下部并位于所述膨胀管内部，所述中心杆为中空管，所述中心杆可长短伸缩，所述中心杆下端伸至所述波纹管的内部，所述中心杆的下端和所述波纹管的下端均和所述浮鞋连接，所述中心杆用于为所述固井水泥和所述高压液体提供通道，所述保径锥和所述外壳体由上至下依次套装在所述中心杆上，所述保径锥上端和所述膨胀锥相连，所述外壳体上开有泄流孔，所述泄流孔和所述中心杆内部相通，通过所述泄流孔使所述高压液体流出，所述滑套套装在所述外壳体外部，所述滑套与所述外壳体通过连接件固定，所述波纹管未膨胀时，所述滑套覆盖在所述泄流孔上，所述滑套用于封堵所述泄流孔；[0008]工作初始，所述波纹管未膨胀，所述固井水泥通过所述中心杆进行固井，固井完毕，所述固井胶塞安装在所述中心杆下端，所述固井胶塞用于对所述中心杆的下端开口进行封堵，所述中心杆封堵完毕，所述高压液体经所述中心杆流入，再通过所述泄流孔流出， 从而推动所述滑套相对所述外壳体脱离，所述高压液体继续经所述泄流孔流入所述波纹管内，从而使所述波纹管膨胀变粗，使得所述膨胀锥、所述保径锥和所述外壳体共同下滑进入所述波纹管内部。[0009]具体地，作为优选，所述波纹管的横截面为花形，所述波纹管的横截面具有多个波峰。[0010]具体地，作为优选，所述保径锥和所述外壳体之间通过螺纹连接。[0011]作为优选，所述外壳体上设置有定位台阶，所述定位台阶与伸缩后的中心杆相配， 通过所述定位台阶对所述伸缩后的中心杆定位。[0012]作为优选，所述连接件为剪钉。[0013]本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是[0014]本实用新型通过设置中心杆，为固井水泥提供通道，固井水泥从中心杆上端流入， 并由中心杆下端流出进入井壁进行固井，高压液体通过中心杆进入泄流孔并推动滑套下移，从而进入波纹管使其膨胀，如此实现了等直径钻井作业中利用同一中心杆通道先后注入固井水泥和高压液体，无需起下钻即可实现先固井后膨胀的功能，操作简单，提高了钻井效率，同时降低了钻井工程的成本。
[0015]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0016]图I是本实用新型实施例所述的辅助工具在波纹管未膨胀时的结构示意图；[0017]图2是本实用新型实施例所述的辅助工具在波纹管膨胀后的结构示意图；[0018]图3使本实用新型实施例所述的波纹管未膨胀时横截面的结构示意图。[0019]其中1膨胀管，2波纹管，3中心杆，31固井胶塞，32定位台阶，4保径锥，5外壳体， 51泄流孔，6滑套，61剪钉。
具体实施方式
[0020]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。[0021]如图I所示，也可参见图2，一种膨胀管用辅助工具，设置在膨胀锥和浮鞋之间，所述辅助工具用于为固井水泥和高压液体提供通道，所述辅助工具包括波纹管2、中心杆3、固井胶塞31、保径锥4、外壳体5和滑套6，所述波纹管2连接在所述膨胀管I的下端，所述波纹管2未膨胀时，所述波纹管2的直径小于所述膨胀管I的直径，且所述中心杆3、所述保径锥4、所述外壳体5和所述滑套6均设置于所述膨胀管I的下部并位于所述膨胀管I内部，所述中心杆3为中空管，所述中心杆3可长短伸缩，所述中心杆3下端伸至所述波纹管 2的内部，所述中心杆3的下端和所述波纹管2的下端均和所述浮鞋连接，所述中心杆3用于为所述固井水泥和所述高压液体提供通道，所述保径锥4和所述外壳体5由上至下依次套装在所述中心杆3上，所述保径锥4上端和所述膨胀锥相连，所述外壳体5上开有泄流孔 51，所述泄流孔51和所述中心杆3内部相通，通过所述泄流孔51使所述高压液体流出，所述滑套6套装在所述外壳体5外部，所述滑套6与所述外壳体5通过连接件固定，所述波纹管2未膨胀时，所述滑套6覆盖在所述泄流孔51上，所述滑套6用于封堵所述泄流孔51 ；[0022]工作初始，所述波纹管2未膨胀，所述固井水泥通过所述中心杆3进行固井，固井完毕，所述固井胶塞31安装在所述中心杆3下端，所述固井胶塞31用于对所述中心杆3的下端开口进行封堵，所述中心杆3封堵完毕，所述高压液体经所述中心杆3流入，再通过所述泄流孔51流出，从而推动所述滑套6相对所述外壳体5脱离，所述高压液体继续经所述泄流孔51流入所述波纹管2内，从而使所述波纹管2膨胀变粗，使得所述膨胀锥、所述保径锥4和所述外壳体5共同下滑进入所述波纹管2内部。[0023]其中，膨胀管I和浮鞋均为现有技术，分别连接于该辅助工具的上下两端，浮鞋是一种能产生浮力的一种套管引鞋或接箍；钻井过程中，注入水泥进行固井作业，即通过管路向膨胀管I外侧与井壁之间的环形空间注入水泥等胶凝状浆液，将水泥自下而上地置换出来并固结井壁的作业，本实施例中，固井用的水泥通过中心杆3上端流入，而中心杆3下端连接有浮鞋，水泥通过中心杆3下端的浮鞋流入井壁内，进行固井作业；固井结·束后，投入固井胶塞31，将中心杆3底部开口封堵密封，继续从中心杆3打入高压液体，通过设置，在高压作用下，高压液体通过外壳体5上的泄流孔51进入到外壳体5与滑套6之间，继续加压， 推动滑套6和外壳体5脱离并向下移动，从而使高压液体进入到波纹管2和中心杆3之间的腔体内，而浮鞋和波纹管2的连接使波纹管2底部密封，继续打入高压液体，随着压力的升高，波纹管2被膨胀成为一个用于打压的腔体，压力到12-15MPa时，波纹管2实现完全膨胀，此时，波纹管2被膨胀后直径大于膨胀管I的直径，中心杆3在自身及连接在中心杆3 上的设备共同的重力作用下缩短到最小长度，即中心杆3缩回至波纹管2内，同时，和中心杆3连接的保径锥4等设备一同下放至波纹管2内，保径锥4在下放的过程中，对膨胀不均匀的波纹管2起到通径的作用，能够保证和保径锥4连接的膨胀锥可以顺利下放到波纹管 2的腔体内，下放到位后，膨胀后的波纹管2为膨胀锥的直径变大提供足够大的空间，膨胀锥的直径自动变大到预先设计的程度，而膨胀锥变径属于现有技术，膨胀锥上方和膨胀管I 之间有密封结构也属于现有技术，继续打入高压液体，此时高压液体推动直径变大后的膨胀锥向上运动，从而实现膨胀锥对膨胀管I的膨胀作用。[0024]本实用新型通过设置中心杆3，为固井水泥提供通道，固井水泥从中心杆3下端流入井壁进行固井，高压液体通过中心杆3进入泄流孔51并推动滑套6下移，从而进入波纹管2使其膨胀，如此实现了等直径钻井作业中利用同一中心杆3通道先后注入固井水泥和高压液体，无需起下钻即可实现先固井后膨胀的功能，操作简单，提高了钻井效率，同时降低了钻井工程的成本；另外，为使膨胀管I膨胀到设计尺寸，膨胀锥直径需要在管内变大至足够尺寸，而现有技术中，膨胀锥需要先预置到膨胀管I内，导致膨胀锥受膨胀管I内空间限制，膨胀锥直径不能变大，而无法满足变径需求，而本实用新型中通过设计波纹管2后期进行膨胀，使波纹管2直径变到足够大，而保径锥4的设置又可以对膨胀不均匀的波纹管2 起到通径的作用，从而使和保径锥4相连的膨胀锥顺利下放到波纹管2内，膨胀后的波纹管 2为膨胀锥直径变大提供足够的空间，再经过高压液体的压迫使变径后的膨胀锥向上运动， 完成对膨胀管I的膨胀作业。[0025]如图3所示，具体地，作为优选，所述波纹管2的横截面为花形，所述波纹管2的横截面具有多个波峰。波纹管2在膨胀前是波纹状的，即横截面是凹凸不平的花形的，其目的在于波纹管2膨胀前收缩，能够使占用的空间更小，而在膨胀后波纹管2的直径尽可能变大，以满足实际需要。[0026]具体地，作为优选，所述保径锥4和所述外壳体5之间通过螺纹连接。[0027]如图I所示，作为优选，所述外壳体5上设置有定位台阶32，所述定位台阶32与伸缩后的中心杆3相配，通过所述定位台阶32对所述伸缩后的中心杆3定位。中心杆3长短伸缩至实际需要的长度时，外壳体5利用其上定位台阶32将中心杆3卡住不动，实现对中心杆3的定位。[0028]如图I所示，作为优选，所述连接件为剪钉。固井结束后，向中心杆3打入高压液体，高压液体通过泄流孔51流出，不断增加的压力使连接件剪钉61被剪断，推动滑套6脱离外壳体5。上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。[0030]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种膨胀管用辅助工具，设置在膨胀锥和浮鞋之间，所述辅助工具用于为固井水泥和高压液体提供通道，其特征在于，所述辅助工具包括波纹管、中心杆、固井胶塞、保径锥、 外壳体和滑套，所述波纹管连接在所述膨胀管的下端，所述波纹管未膨胀时，所述波纹管的直径小于所述膨胀管的直径，且所述中心杆、所述保径锥、所述外壳体和所述滑套均设置于所述膨胀管的下部并位于所述膨胀管内部，所述中心杆为中空管，所述中心杆可长短伸缩， 所述中心杆下端伸至所述波纹管的内部，所述中心杆的下端和所述波纹管的下端均和所述浮鞋连接，所述中心杆用于为所述固井水泥和所述高压液体提供通道，所述保径锥和所述外壳体由上至下依次套装在所述中心杆上，所述保径锥上端和所述膨胀锥相连，所述外壳体上开有泄流孔，所述泄流孔和所述中心杆内部相通，通过所述泄流孔使所述高压液体流出，所述滑套套装在所述外壳体外部，所述滑套与所述外壳体通过连接件固定，所述波纹管未膨胀时，所述滑套覆盖在所述泄流孔上，所述滑套用于封堵所述泄流孔；工作初始，所述波纹管未膨胀，所述固井水泥通过所述中心杆进行固井，固井完毕，所述固井胶塞安装在所述中心杆下端，所述固井胶塞用于对所述中心杆的下端开口进行封堵，所述中心杆封堵完毕，所述高压液体经所述中心杆流入，再通过所述泄流孔流出，从而推动所述滑套相对所述外壳体脱离，所述高压液体继续经所述泄流孔流入所述波纹管内， 从而使所述波纹管膨胀变粗，使得所述膨胀锥、所述保径锥和所述外壳体共同下滑进入所述波纹管内部。
2.根据权利要求I所述的辅助工具，其特征在于，所述波纹管的横截面为花形，所述波纹管的横截面具有多个波峰。
3.根据权利要求I所述的辅助工具，其特征在于，所述保径锥和所述外壳体之间通过螺纹连接。
4.根据权利要求I所述的辅助工具，其特征在于，所述外壳体上设置有定位台阶，所述定位台阶与伸缩后的中心杆相配，通过所述定位台阶对所述伸缩后的中心杆定位。
5.根据权利要求I所述的辅助工具，其特征在于，所述连接件为剪钉。
专利摘要本实用新型公开了一种膨胀管用辅助工具，包括波纹管、中心杆、固井胶塞、保径锥、外壳体和滑套，波纹管连接在膨胀管的下端，波纹管未膨胀时，中心杆、保径锥、外壳体和滑套均设置于膨胀管的下部的内部，中心杆为中空管，且可长短伸缩，中心杆下端伸至波纹管的内部，中心杆的下端和波纹管的下端均和膨胀管的浮鞋连接，固井胶塞用于将中心杆的下端开口进行封堵，保径锥和外壳体由上至下依次套装在中心杆上，保径锥上端和膨胀管的膨胀锥相连，外壳体上开有和中心杆内部相通的泄流孔，滑套套装在外壳体上并与之固定，滑套覆盖在泄流孔上。本实用新型通过设置中心杆，实现利用同一中心杆通道注入水泥和高压液体，无需起下钻即可先固井后膨胀。
文档编号E21B33/13GK202788744SQ20122039746
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者郭慧娟, 徐丙贵, 吕明杰, 尹洪伟, 任荣权, 王雪, 李雪辉, 王宏伟, 刘洋, 田毅, 卢静, 张士彬 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院