胀锥管柱及其胀锥单元的制作方法

本实用新型涉及油井、气井完井技术领域，特别涉及一种胀锥管柱及其胀锥单元。

背景技术：

随着油气工业的发展，来自各个方面的挑战和竞争越来越激烈，如何能降低油气的开发成本显得尤为重要。其中，如何通过开发新的钻井和完井技术来降低钻井、完井成本对油气工业的发展具有十分重要的指导意义和经济价值。

其中，完井技术中的膨胀筛管技术是国外正在发展中的用于降低完井成本的一项典型技术。该技术是将筛管管柱下入井底，用胀锥管柱以液力或机械的方法使筛管发生永久膨胀变形以贴合井眼内壁，从而达到增大采油管柱或井眼内径的目的。该胀锥管柱作为膨胀筛管技术的一项核心技术，直接影响技术的应用效果。

具体的，膨胀作业中对胀锥管柱的强度、耐磨性能、抗冲击能力都有较高的要求。但是，目前的胀锥管柱，无论是机械胀锥管柱还是液压胀锥管柱都是整体式的结构，如果胀锥管柱局部损坏，不方便维修，极有可能导致整个胀锥管柱的报废。

因此，有必要提出一种新的胀锥管柱，能够克服上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种胀锥管柱及其胀锥单元，多个胀锥单元连接成的胀锥管柱，方便维修和进行局部更换，能够降低完井开发成本。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种胀锥单元，包括：

本体，所述本体整体呈沿着轴向延伸的中空圆柱体，所述中空部分为贯通孔，所述本体沿着轴向具有相背对的第一端和第二端，所述第一端设置有第一连接部，所述第二端设置有第二连接部；

在所述本体的侧壁上开设有凹槽，所述本体在设置所述凹槽的位置设置有与所述贯通孔连通的导流孔；

在所述凹槽位置设置的胀体；

在所述胀体与所述本体之间设置的限位机构；所述限位机构包括固定在所述本体上的压板以及位于所述压板和胀体之间的弹性件；

当所述本体内流通有预定液压时，所述胀体沿着所述本体的径向向外移出；

当撤去所述液压时，所述胀体在所述限位机构的作用下复位。

在优选的实施方式中，所述压板包括能相对拼的第一子压板和第二子压板，

所述第一子压板与所述第二子压板对拼后，形成有用于穿设所述胀体的开孔。

在优选的实施方式中，所述第一子压板、第二子压板中至少一个与所述胀体相配合的内侧面上形成有非圆弧的防转面，相应的，形成的所述开孔为防转孔。

在优选的实施方式中，所述胀体整体呈回转体形，其底壁用于与所述导流孔相配合，其顶壁用于和待膨胀的筛管或膨胀管相接触，所述顶壁与底壁之间设置有中间连接体，所述中间连接体外套设有所述弹性件。

在优选的实施方式中，所述中间连接体上设置有用于和所述防转面配合的防转部。

在优选的实施方式中，所述胀体的顶壁上还设置有滚珠。

在优选的实施方式中，所述第一连接部为设置在靠近所述第一端的外螺纹，所述第二连接部为设置在靠近所述第二端的内螺纹，所述本体设置内螺纹的位置还设置有限位孔。

在优选的实施方式中，还包括第一密封件，所述第一密封件设置在所述胀体与所述本体之间。

在优选的实施方式中，还包括第二密封件，所述第二密封件设置在所述本体的侧壁上，且靠近设置所述第一连接部的位置。

一种胀锥管柱，包括：至少两个上述任一所述的胀锥单元，相邻两个所述胀锥单元通过螺纹连接。

在优选的实施方式中，所述胀锥单元的个数为N，N为大于等于2的正整数，相邻两个所述胀锥单元的相位角相差360/N度。

在优选的实施方式中，N个所述胀锥单元沿着轴向依次连接，且沿着所述轴向每个所述胀锥单元的本体的外径依次增大或者分组依次增大。

本实用新型的特点和优点是：本申请所提供的胀锥管柱，其由多个胀锥单元螺纹连接而成，其中一个胀锥单元失效时，可以单独维修或替换此胀锥单元即可，因此整体上方便维修和进行局部更换，能够降低完井开发成本。进一步的，由于在对筛管或膨胀管进行膨胀的过程中，通过调整锥胀单元的外径，可以实现相应的膨胀量的调整，整体上该胀锥管柱的参数可调，膨胀效果好，因此可以满足不同现场膨胀量的使用需求。

附图说明

图1是本申请实施方式中一种胀锥单元的整体示意图；

图2是本申请实施方式中一种胀锥单元的半剖图；

图3是本申请实施方式中一种压板的结构示意图；

图4是本申请实施方式中一种胀体的结构示意图；

图5是本申请实施方式中一种胀锥管柱的结构示意图。

附图标记说明：

本体-1；压板-2；胀体-3；弹性件-4；第一密封件-51；第二密封件-52；螺钉-6；外螺纹-11；内螺纹-12；凹槽-10；导流孔-101；限位孔-13；第一子压板-21；第二子压板-22；螺钉孔-23；防转面-20；防转部-30；底壁-31；顶壁-32；连接体-33；防转销钉-7；第一胀锥单元-1A；第二胀锥单元-1B；第三胀锥单元-1C；第四胀锥单元-1D；第五胀锥单元-1E；第六胀锥单元-1F。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种胀锥管柱及其胀锥单元，多个胀锥单元连接成的胀锥管柱，方便维修和进行局部更换，能够降低完井开发成本。

请参阅图1至图2，本申请实施方式中提供的一种胀锥单元，包括：本体1，所述本体1整体呈沿着轴向延伸的中空圆柱体，所述中空部分为贯通孔，所述本体1沿着轴向具有相背对的第一端和第二端，所述第一端设置有第一连接部，所述第二端设置有第二连接部；在所述本体1的侧壁上开设有凹槽10，所述本体1在设置所述凹槽10的位置设置有与所述贯通孔连通的导流孔101；在所述凹槽10位置设置的胀体3；在所述胀体3与所述本体1之间设置的限位机构；所述限位机构包括固定在所述本体1上的压板2以及位于所述压板2和胀体3之间的弹性件4。

本申请所述的胀锥单元，使用时，当所述本体1内流通有预定液压时，所述胀体3沿着所述本体1的径向向外移出；当撤去所述液压时，所述胀体3在所述限位机构的作用下复位，整体上，通过液压巧妙地控制所述胀体3的不同的位置，从而实现了膨胀作业，结构简单且能够达到理想的膨胀效果。

在本实施方式中，所述本体1可以为沿着轴向延伸的中空圆柱体，所述中空部分为贯通孔，用于流通带有压力的液体。所述本体1沿着轴向具有向背对的第一端和第二端。所述第一连接部可以为外螺纹11的形式，相应的，所述第二连接部可以为内螺纹12的形式。当所述第一连接部和第二连接部为螺纹连接的形式时，所述外螺纹11设置在靠近所述第一端的外壁上，所述内螺纹12设置在靠近所述第二端的内壁上。当然，所述第一连接部和第二连接部还可以为其他形式，本申请在此并不作具体的限定。其中，在所述本体1的侧壁上可以开设有凹槽10，整体上，所述凹槽10不与所述贯通孔相连通。在所述凹槽10所在的位置设置有导流孔101，该导流孔101与所述本体1的贯通孔相连通。当所述本体1的贯通孔内流通有高压液体时，高压液体能够通过该导流孔101与所述胀体3的底壁31相接触。

在本实施方式中，所述凹槽10的个数可以为一个，也可以为多个。当所述凹槽10的个数为多个时，多个凹槽10可以沿着所述本体1的周向均匀布置，相应的，所述胀体3、导流孔101、限位机构的个数也可多个。

此外，所述本体1设置有内螺纹12的位置还可以设置有限位孔13。所述限位孔13用于设置防转销钉7，以便当所述本体1通过螺纹的方式进行装配时，防止所述本体1与装配体发生转动，导致螺纹连接位置发生松动甚至是松脱。

在本实施方式中，为了保证所述胀体3与所述本体1配合位置的密封性，防止高压液体从所述胀体3与所述本体1之间泄压，所述胀锥单元还可以包括第一密封件51，所述第一密封件51设置在所述胀体3与所述本体1之间，以保证所述胀体3与所述本体1之间的密封性。具体的，所述密封件的形式可以为O型密封圈。例如，可在所述胀体3的表面设置一个环形凹槽10用于装配该O型密封圈。

进一步的，为了保证所述胀锥单元在进行装配时，例如与另一个胀锥单元进行连接时，在连接的位置还可以设置第二密封件52，以保证连接位置的密封性。具体的，所述第二密封件52可以设置在所述本体1的侧壁上，且靠近设置所述第一连接部的位置。所述第二密封件52的形式可以为O型密封圈的形式，所述第二密封件52的个数可以为一个，也可以为两个及以上。具体的，所述第二密封件52的个数可以根据实际需要和本体1的尺寸进行相应的选择，本申请在此并不作具体的限定。当所述第二密封件52的个数为两个时，可以较好地保证配合位置的密封性。

在本实施方式中，在所述本体1的凹槽10位置设置有胀体3，在所述胀体3与所述本体1之间设置有限位机构。所述限位机构用于为所述胀体3进行导向性地限位，并为其提供沿着所述本体1径向的回复力。具体的，所述限位机构包括固定在所述本体1上的压板2以及位于所述压板2和胀体3之间的弹性件4；当所述本体1内的流通有预定液压时，所述胀体3沿着所述本体1的径向向外移出；当撤去所述液压时，所述胀体3在所述限位机构的作用下复位。

请结合参阅图3，在一个实施方式中，所述压板2可以包括能相对拼的第一子压板21和第二子压板22，所述第一子压板21与所述第二子压板22对拼后，形成有用于穿设所述胀体3的开孔。在所述第一子压板21和第二子压板22上可以设置有螺钉孔23。安装时，所述第一子压板21和第二子压板22可以放置在所述本体1凹槽10的边缘位置，通过穿设在所述螺钉孔23内的螺钉6与所述本体1固定，实现所述第一子压板21和第二子压板22的定位。具体的，所述第一子压板21或所述第二子压板22上可以间隔布置多个螺钉孔23，相应的，与所述螺钉孔23相匹配的螺钉6的个数也可以为多个，以保证将所述第一子压板21和第二子压板22牢固可靠地固定在所述本体1上。

当然，所述压板2也并不限于包括两个子压板2，也可以为两个以上的压板2，例如三个、四个等等，具体的，本申请在此并不作具体的限定。

进一步的，所述第一子压板21、第二子压板22中至少一个与所述胀体3相配合的内侧面上形成有非圆弧的防转面20，相应的，形成的所述开孔为防转孔。

在本实施方式中，所述第一子压板21与所述第二子压板22可以镜像对称。其中，以第一子压板21为例，所述第一子压板21的整体形状可以为具有一定厚度的半圆环形板，在该半圆环板的内表面形成有一非圆弧的防转面20。具体的，该防转面20可以为平面，当然也可以为其他形式的表面，本申请在此并不作具体的限定。

请结合参阅图4，在一个实施方式中，所述胀体3整体可呈回转体形，其底壁31用于与所述导流孔101相配合，其顶壁32用于和待膨胀的筛管或膨胀管相接触，所述顶壁32与底壁31之间设置有中间连接体33，所述中间连接体33外套设有所述弹性件4。

在本实施方式中，所述胀体3卡设在所述凹槽10的位置，其通过所述压板2进行限位，通过所述弹性件4使其复位。具体的，所述弹性件4可以为呈压缩状态的弹簧的形式。当该弹簧处于预压状态下时，若该胀体3在液压作用下沿着本体1的径向向外移动，可以进一步压缩该弹簧，当撤去该液压时，该被压缩的弹簧能够保证胀体3可靠快速地复位。

具体的，所述胀体3可以呈回转体形，其具有相背对的底壁31和顶壁32以及位于所述底壁31和顶壁32之间的中间连接体33。其中，所述底壁31在向着所述顶壁32的方向形成有凸缘，在该凸缘上可以形成有用于设置密封件的凹槽10。所述胀体3的顶壁32可以为球面也可以为锥面，进一步的，所述胀体3的顶壁32上还可以设置有滚珠，用于将胀体3与待膨胀面之间滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而减小摩擦阻力。具体的，该滚珠可以为硬质合金滚珠，以提高该滚珠的耐磨性和使用寿命。

进一步的，所述中间连接体33上设置有用于和所述防转面20配合的防转部30。所述防转部30用于和所述压板2的防转面20进行配合，形成防转机构，从而实现防止压板2与所述胀体3之间的相对转动。具体的，所述防转部30可以与所述防转面20相适配。例如，当所述防转面20为平面时，所述防转部30可以为在所述中间连接体33上形成的平面开槽。此外，所述防转部30的具体形式并不限于上述举例，本申请在此并不作具体的限定。

请参阅图5，本申请实施方式中还提供了一种胀锥管柱，包括：至少两个上述的胀锥单元，相邻两个所述胀锥单元通过螺纹连接。

在本实施方式中，多个所述胀锥单元通过螺纹连接可以形成胀锥管柱。具体连接时，前一个胀锥单元的内螺纹12可以和后一个胀锥单元的外螺纹11向配合。进一步的，可以通过在所述限位孔13内设置防转销钉7，从而防止螺纹连接位置发送松脱。

具体的，所述胀锥单元的个数为N，其中，N为大于等于2的正整数，相邻两个所述胀锥单元的相位角相差360/N度。

在本实施方式中，N个所述胀锥单元可以为完全相同的结构，在装配时，相邻两个所述胀锥单元的相位角相差360/N度。该相位角可基于所述胀体3所在的圆周方向对应的角度确定。所述每个胀锥单元的胀体3的个数可以为一个。例如，当N为6时，相位角相差60度，当N为4时，相位角相差90度。当然，N还可以为其他数值，本申请在此不再赘述。

进一步的，N个所述胀锥单元沿着轴向依次连接，且沿着所述轴向每个所述胀锥单元的本体1的外径依次增大或者分组依次增大。

在本实施方式中，所述胀锥管柱的胀锥单元的本体1外径可以依次增大，或者分组依次增大。其中，当N个胀锥单元分组依次增大时，表示相邻两个或多个作为一组，其外径相同。

如图5所示，在一个具体的实施方式中，例如当N为6时，分别包括依次螺纹链接的：第一胀锥单元1A，第二胀锥单元1B，第三胀锥单元1C，第四胀锥单元1D，第五胀锥单元1E和第六胀锥单元1F。6个胀锥单元采用60°的相位角连接，膨胀作业时360°覆盖筛管或膨胀管内壁。其中，可以以6个胀锥单元为一组，每组胀锥单元最大膨胀外径逐渐增大。以胀锥单元本体外径和筛管或膨胀管内径的差值为膨胀总量，采用渐进的方式，分三次对筛管或膨胀管进行膨胀，每组胀锥单元实施膨胀总量的三分之一。筛管或膨胀管经过膨胀后，胀大的内径会有一定程度的回缩，经过三次膨胀后，筛管或膨胀管回缩程度小，膨胀效果较为理想。

此外，在另一个具体的实施方式中，多个胀锥单元形成的胀锥单元组可以连接在一起，胀锥单元组的外径依次增大，一次性进行对筛管或膨胀管进行膨胀，以提高膨胀效率。

本申请所提供的胀锥管柱，其由多个胀锥单元螺纹连接而成，其中一个胀锥单元失效时，可以单独维修或替换此胀锥单元即可，因此整体上方便维修和进行局部更换，能够降低完井开发成本。进一步的，由于在对筛管或膨胀管进行膨胀的过程中，通过调整锥胀单元的外径，可以实现相应的膨胀量的调整，整体上该胀锥管柱的参数可调，膨胀效果好，因此可以满足不同现场膨胀量的使用需求。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本实用新型的几个实施方式，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。