一种套管居中定位器及其工作方法
【专利摘要】本发明公开了一种油井套管居中定位器及其工作方法，包括套管本体和翼板控制系统，翼板控制系统由液压锁紧机构、翼板驱动装置和扶正翼板构成。本发明设置有自保护设计，采用液压控制翼板张开的方式，通过套管内的液体压力作用触动翼板驱动装置，推动翼板张开，使套管在油井内稳定、准确定位。且本发明设置有自锁紧机构，当套管内压力释放时，锁紧机构因压力作用封闭液体通道，有效防止翼板回缩，达到持续、稳定的固井效果。本发明扶正翼板外形采用弧度设计，使本发明与套管一同入井的过程中不会受阻，不会发生井下事故，且极大程度的提高固井的稳定性和作用力，从而提高固井的质量和采油率。
【专利说明】一种套管居中定位器及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种石油工业中的完井装置，属于石油开采井下工具【技术领域】，具体的说涉及一种在石油完井过程中使用的套管居中定位器及其工作方法。
【背景技术】
[0002]目前，油田已进入精细开发阶段，细分层注采需要较高的固井质量，在石油钻井完井后下套管的过程中，需要对套管进行定位，使套管位于油井的中心，套管居中度会严重影响固井质量，套管居中度越好，固井的顶替效率越高，特别是水平井和定向井中，由于套管处于倾斜或水平状态，使套管偏离油井的中心，影响了固井质量，在进行射孔后，一部分孔道容易被泥沙等物质堵塞，影响采油率。
[0003]目前，油田通常采用弹性扶正器加直棱的刚性扶正器交叉使用，现在所使用的弹性扶正器和刚性扶正器的外径是一定的，与裸眼井的直径相当或大于裸眼井的直径，在水平井和定向井下入套管的过程中容易受阻，下入困难，影响固井施工且易发生井下事故。并且，由于弹性扶正器的扶正力太小，刚性扶正器的菱角直径和面积小，所以两者的扶正效果较差。套管柱会因自重和井眼的弯曲，会贴近一侧井壁，影响了水泥和泥浆的顶替环境，不能实现平板流的顶替效果，影响了固井质量。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的问题，是针对以上问题，提供一种在套管下入过程中不会发生井下事故、对套管进行准确定位、具有良好扶正效果，提高固井质量和采油率的套管居中定位器及其工作方法。
[0005]为解决上述问题，本发明所使用的技术方案是:
一种套管居中定位器，其特征在于，包括套管本体和翼板控制系统，所述套管本体一端设置有内螺纹、另一端设置有外螺纹；所述翼板控制系统包括液压锁紧机构、翼板驱动装置和扶正翼板，液压锁紧机构和翼板驱动装置之间设置有液体通道；所述翼板控制系统嵌装在套管本体外侧，翼板控制系统与套管本体内腔之间设置有径向通孔；所述扶正翼板与翼板驱动装置之间通过螺钉相连接。
[0006]作为一种优选的方案，所述液压锁紧机构包括液压控制阀、液压控制阀腔、进液通道和回液通道；所述径向通孔设置于液压控制阀腔与套管本体之间；所述进液通道和回液通道分别与翼板驱动装置之间通过液体通道相连接。
[0007]—种具体优化的方案，所述液压控制阀可更换。
[0008]作为一种优选的方案，所述翼板驱动装置包括液压活塞和液压活塞腔；所述液压活塞腔与液体通道间设有径向中心通孔；所述液压活塞上设置有与扶正翼板相连接的螺钉。
[0009]一种具体优化的方案，所述翼板控制系统外侧设置有扶正翼板座。
[0010]一种具体优化的方案，所述扶正翼板被收复在扶正翼板座内，通过液压活塞受到的压力推动扶正翼板向外张开。
[0011]作为一种优选的方案，所述扶正翼板为外侧为弧形的长条状刚性结构，其外侧弧度与套管本体的外侧弧度一样。
[0012]一种套管居中定位器的工作方法，其特征如上所述的一种套管居中定位器，两端与套管柱相连接，套管柱内高压泥浆通过径向通孔推开液压控制阀进入液压控制阀腔，之后通过进液通道进入液体通道内，继而通过液压活塞腔与液体通道间设有的径向中心进入液压活塞腔中，推动液压活塞，将扶正翼板支出，与井壁相接触，完成套管居中定位；当套管柱内释放压力，高压泥浆通过回液通道快速进入控制阀腔内，推动液压控制阀，关闭径向通孔，完成自锁紧工作。
[0013]本发明采取以上的技术方案，具有以下的优点:
本发明具有和套管柱相同的连接口，并与套管外径相同，可以连接在套管柱的任何需要位置作为套管柱的一部分下入井中，且长度适中，现场连接方便。
[0014]本发明设置有自保护设计，采用液压控制翼板张开的方式，在套管下设完毕后，再通过地面压力装置给本发明施压，在压力作用下，将液压锁紧机构中液压控制阀推开，高压泥浆流入本发明液体通道内，触发翼板驱动装置，推动翼板向外张开，避免了在套管入井的过程中发生居中定位器发生提前膨胀的问题，使本发明在进行固井前，可在井眼内自由活动。
[0015]本发明具有液压锁紧机构，当套管内压力释放时，翼板受到来自套管外井壁的反作用力和本居中定位器内部和套管本体内产生的压力差，使液压锁紧机构中的液压控制阀迅速关闭，已经打开的控制翼板因居中定位器中的液体压力作用不会回缩。达到持续、稳定的固井效果。
[0016]本发明中扶正翼板设置为外侧为弧形的长条状刚性结构，其外侧弧度与套管本体的外侧弧度一样。因此，在随套管一同入井的过程中不会受阻，不会发生井下事故；且翼板与井壁间采用面与面的接触方式，极大程度的提高固井的稳定性和作用力，从而提高固井的质量和采油率。
[0017]本发明采用液压设计，可以根据要求，在固井前将套管支撑，所述工作过程都在下入井下后通过自身设计完成，原理简单，易于操作。
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例中一种套管剧中定位器的半剖图。
[0020]图中，1-套管本体，2-翼板控制系统，3-液压锁紧机构，4-翼板驱动装置，5-扶正翼板，6-液压控制阀，7-液压控制阀腔，8-径向通孔，9-径向中心通孔，10-液体通道，11-进液通道，12-回液通道，13-液压活塞，14-液压活塞腔。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，本发明一种套管居中定位器的半剖图。包括套管本体I和翼板控制系统2，所述套管本体I 一端设置有内螺纹、另一端设置有外螺纹；所述翼板控制系统2包括液压锁紧机构3、翼板驱动装置4和扶正翼板5，锁紧装置3和翼板驱动装置4之间设置有液体通道10 ;所述翼板控制系统2嵌装在套管本体I外侧，翼板控制系统2与套管本体I内腔之间设置有径向通孔8 ；所述扶正翼板5与翼板驱动装置4之间通过螺钉相连接。
[0022]所述液压锁紧机构3包括液压控制阀6、液压控制阀腔7、进液通道11和回液通道12 ;所述径向通孔8设置于液压控制阀腔7与套管本体I之间；所述进液通道11和回液通道12分别与翼板驱动装置4之间通过液体通道10相连接。
[0023]所述液压控制阀6可更换。
[0024]所述翼板驱动装置4包括液压活塞13和液压活塞腔14 ;所述液压活塞腔14与液体通道10间设有径向中心通孔9 ;所述液压活塞13上设置有与扶正翼板5相连接的螺钉。
[0025]所述翼板驱动装置4中与每个扶正翼板相连接的液压活塞13不少于2个。
[0026]所述翼板控制系统2外侧设置有扶正翼板座。
[0027]所述扶正翼板5被收复在扶正翼板座内，通过液压活塞13受到的压力推动扶正翼板5向外张开。
[0028]所述扶正翼板5为外侧为弧形的长条状刚性结构，其外侧弧度与套管本体I的外侧弧度一样。
[0029]所述液压锁紧机构3不少于I个。
[0030]所述翼板驱动装置4和扶正翼板5数量相同，为4-6个。
[0031]本发明两端与套管柱相连接，与套管柱一同下如井中。在套管下设完毕后，再通过地面压力装置与井下压力装置相配合，给本发明进行施压，在压力作用下，套管内高压泥浆通过径向通孔8推开液压控制阀6进入液压控制阀腔7内，之后通过进液通道11进入液体通道10内，继而通过翼板驱动装置中径向中心通孔9推动液压活塞13，进入液压活塞腔14中，将扶正翼板5支出。地面压力装置持续增压，缓慢升高压力值10MPa，13MPa，16MPa, 181MPa，最后升高压力值20MPa，每个压力台阶稳压3min，以保证扶正翼板5受到压力充分向外张开，与井壁面与面形式充分相接触。当压力升到2(T22Mpa时，通过井下压力装置与地面压力装置的配合，瞬间释放压力，重新建立泥浆循环。本发明内高压泥浆与套管本体I内泥浆瞬时形成压力差，本发明内高压泥浆通过回液通道12进入控制阀腔7内，推动液压控制阀6，使本发明与套管本体I之间相连的径向通孔8关闭，高压泥浆被封闭在本发明内。扶正翼板5持续处于打开状态，不会回缩，与油井的井壁相配合，对套管进行定位，使套管位于油井的中心位置处，达到持续、稳定的固井效果，固井质量和采油率。
[0032]以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其它运用本发明的专利精神的等效变化，均应属于本发明的专利范围。
【权利要求】
1.一种套管居中定位器，其特征在于，包括套管本体和翼板控制系统，所述套管本体一端设置有内螺纹、另一端设置有外螺纹；所述翼板控制系统包括液压锁紧机构、翼板驱动装置和扶正翼板，液压锁紧机构和翼板驱动装置之间设置有液体通道；所述翼板控制系统嵌装在套管本体外侧，翼板控制系统与套管本体内腔之间设置有径向通孔；所述扶正翼板与翼板驱动装置之间通过螺钉相连接。
2.如权利要求1所述的一种套管居中定位器，其特征在于，所述液压锁紧机构包括液压控制阀、液压控制阀腔、进液通道和回液通道；所述径向通孔设置于液压控制阀腔与套管本体之间；所述进液通道和回液通道分别与翼板驱动装置之间通过液体通道相连接。
3.如权利要求2所述的一种套管居中定位器，其特征在于，所述液压控制阀可更换。
4.如权利要求1所述的一种套管居中定位器，其特征在于，所述翼板驱动装置包括液压活塞和液压活塞腔；所述液压活塞腔与液体通道间设有径向中心通孔；所述液压活塞上设置有与扶正翼板相连接的螺钉。
5.如权利要求1所述的一种套管居中定位器，其特征在于，所述翼板控制系统外侧设置有扶正翼板座。
6.如权利要求5所述的一种套管居中定位器，其特征在于，所述扶正翼板被收复在扶正翼板座内，通过液压活塞受到的压力推动扶正翼板向外张开。
7.如权利要求f6任一权利要求所述的一种套管居中定位器，其特征在于，所述扶正翼板为外侧为弧形的长条状刚性结构，其外侧弧度与套管本体的外侧弧度一样。
8.一种套管居中定位器的工作方法，其特征是如权利要求广7中任一权利要求所述的一种套管居中定位器，两端与套管柱相连接，套管柱内高压泥浆通过径向通孔推开液压控制阀进入液压控制阀腔，之后通过进液通道进入液体通道内，继而通过液压活塞腔与液体通道间设有的径向中心进入液压活塞腔中，推动液压活塞，将扶正翼板支出，与井壁相接触，完成套管居中定位；当套管柱内释放压力，高压泥浆通过回液通道快速进入控制阀腔内，推动液压控制阀，关闭径向通孔，完成自锁紧工作。
【文档编号】E21B17/10GK104033115SQ201410210832
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】何宏俊 申请人:廊坊市志宏协佳石油技术有限公司