膨胀管的制作方法

1.本发明涉及石油装备技术领域，具体而言，涉及一种膨胀管。


背景技术：

2.在油田开发进入中后期后，会出现油气井中的套管损坏，套管损坏会直接影响油气井的正常生产甚至导致油气井报废，损坏的油气井套管的修理工作是油田开发过程中的重要工作。
3.目前套管损坏治理主要采用整形、磨铣、加固、取套等工艺手段，而套管加固是一项重要的套损治理技术。目前采用的几种常规套管加固方法，如爆炸焊接、波纹管套管加固技术，均对管柱的密封性有较高的要求。波纹管加固技术用环氧类胶与套管粘接、密封，其固定力度低，易于脱落，并且耐高温性能差，不适合注汽热采井；爆炸焊接加固技术只能用于套管外约束力较大的井段，不适合对埋藏浅、地层胶结疏松、固井质量未作评价的油气井进行修复。
4.为了解决上述问题，出现了一种膨胀管加固技术，即利用膨胀管在井中的直径的增大来将套管损坏部分修补加固。但是，现有的膨胀管在施工结束后，在井筒围岩的压力作用下，管体容易向内收缩，因而达不到加固修复的目的，大大影响了膨胀管的加固效果。
5.由上可知，现有技术中存在膨胀管的加固效果较差的问题。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于提供一种，以解决现有技术中膨胀管的加固效果较差的问题。
7.为了实现上述目的，本发明提供了一种膨胀管，包括：管体，管体的两端卷叠后至少部分互相重合，管体的两端的重合处设置有单向啮合段，以使管体的两端只能分别沿重合处的面积减小的方向移动；扩张结构，扩张结构设置在管体内并与管体可拆卸地连接，扩张结构向外扩张挤压管体，以使管体的管径扩大至目标管径；第一卡位件，第一卡位件设置在管体上，膨胀管下入套管内后，第一卡位件能够与套管的管壁形成止挡卡位，以使膨胀管停留在套管的待加固位置。
8.进一步地，扩张结构包括：拉环，拉环与吊绳连接；拉杆，拉环设置在拉杆的顶端，拉杆具有沿拉杆的径向贯穿的移动槽，移动槽沿拉杆的轴向延伸；定位件，定位件套设在拉杆上，管体内具有定位槽，定位件的至少一部分伸入定位槽内并与定位槽形成止挡定位，以使扩张结构在管体内定位；扩张件，扩张件套设在拉杆上并与拉杆滑动连接，扩张件相对于定位件远离拉环，向上拉拽拉杆时，扩张件向外扩张挤压管体，以使管体的管径扩大。
9.进一步地，定位件包括：定位件主体，定位件主体套设在拉杆上；定位销，定位销穿过移动槽并分别与定位件主体的两端连接，以使定位件无法沿拉杆的径向转动；支撑杆，支撑杆与定位件主体之间可转动地连接，支撑杆的一端伸入定位槽内并与定位槽形成止挡定位，支撑杆为多个，多个支撑杆沿拉杆的周向间隔设置。
10.进一步地，定位件主体具有转动凹部，支撑杆的至少一部分容置在转动凹部内，支撑杆靠近定位件主体的一端向下倾斜且具有止挡凸部，以使支撑杆转动至与拉杆垂直时被定位件主体止挡。
11.进一步地，扩张件包括：第一连接环；第二连接环，第一连接环和第二连接环均套设在拉杆上且间隔设置；第一连接杆，第一连接杆的一端与第一连接环可转动地连接；第二连接杆，第二连接杆的一端与第二连接环可转动地连接，第二连接杆的另一端与第一连接杆的另一端可转动地连接，第一连接杆和第二连接杆对应设置且均为多个，多个第一连接杆和第二连接杆沿拉杆的周向间隔设置；
12.滚轮，滚轮设置在第一连接杆和第二连接杆的连接处，第一连接杆和第二连接杆相向收缩时，滚轮向外移动挤压管体。
13.进一步地，扩张结构还包括第一弹性件，第一弹性件套设在拉杆上且分别与第一连接环和第二连接环抵接。
14.进一步地，扩张件为一个或多个，扩张件为多个时，多个扩张件沿拉杆的轴向顺次设置，靠近定位件的扩张件的第一连接环与定位件连接。
15.进一步地，扩张结构还包括止挡件，止挡件设置在拉杆的底端并与拉杆可拆卸地连接，以在向上拉拽拉杆时，止挡件带动扩张件向上滑动。
16.进一步地，拉杆包括顺次连接的第一段和第二段，第一段的外径大于第二段的外径，定位件的内径和扩张件的内径均与第二段的外径相适配，移动槽设置在第二段上。
17.进一步地，第一卡位件与管体可转动地连接，第一卡位件与管体呈角度地设置且朝向远离管体的方向，第一卡位件为多个，多个第一卡位件沿管体的周向间隔设置。
18.进一步地，膨胀管还包括第二弹性件，第二弹性件分别与管体和第一卡位件连接，用于向第一卡位件提供能够与套管的管壁卡位止挡的弹力。
19.进一步地，膨胀管还包括第二卡位件，第二卡位件与第一卡位件错位设置，第二卡位件为多个，多个第二卡位件间隔设置在管体的外表面上且多个第二卡位件的延伸方向与管体的轴向平行。
20.应用本发明的技术方案，膨胀管包括管体、扩张结构和第一卡位件，管体的两端卷叠后至少部分互相重合，管体的两端的重合处设置有单向啮合段，以使管体的两端只能分别沿重合处的面积减小的方向移动，扩张结构设置在管体内并与管体可拆卸地连接，扩张结构向外扩张挤压管体，以使管体的管径扩大至目标管径，第一卡位件设置在管体上，膨胀管下入套管内后，第一卡位件能够与套管的管壁形成止挡卡位，以使膨胀管停留在套管的待加固位置，这样膨胀管先通过第一卡位件能够准确定位在套管的待加固位置，然后通过扩张结构向外扩张挤压管体，以使管体的管径扩大，且由于单向啮合段的存在，膨胀管只能向外扩张而不能向内收缩，避免在井筒围压的作用下导致膨胀管的收缩，使得膨胀管始终保持在目标管径，保证了膨胀管的加固效果，解决了现有技术中膨胀管的加固效果较差的问题。
附图说明
21.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
22.图1示出了本发明的一个具体实施例中的膨胀管的截面图；
23.图2示出了本发明的一个具体实施例中的膨胀管的一个角度的结构示意图；
24.图3示出了本发明的一个具体实施例中的膨胀管的另一个角度的结构示意图；
25.图4示出了本发明的一个具体实施例中的定位件的结构示意图。
26.其中，上述附图包括以下附图标记：
27.10、管体；11、单向啮合段；12、定位槽；20、第一卡位件；30、拉环；40、拉杆；41、移动槽；42、第一段；43、第二段；50、定位件；51、定位件主体；511、转动凹部；512、连接段；52、定位销；53、支撑杆；531、止挡凸部；60、扩张件；61、第一连接环；62、第二连接环；63、第一连接杆；64、第二连接杆；65、滚轮；70、第一弹性件；80、止挡件；90、第二弹性件；100、第二卡位件。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
29.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
30.在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
31.显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
32.为了解决现有技术中膨胀管的加固效果较差的问题，本发明提供了一种膨胀管。
33.如图1至图3所示，膨胀管包括管体10、扩张结构和第一卡位件20。管体10的两端卷叠后至少部分互相重合，管体10的两端的重合处设置有单向啮合段11，以使管体10的两端只能分别沿重合处的面积减小的方向移动。扩张结构设置在管体10内并与管体10可拆卸地连接，扩张结构向外扩张挤压管体10，以使管体10的管径扩大至目标管径。第一卡位件20设置在管体10上，膨胀管下入套管内后，第一卡位件20能够与套管的管壁形成止挡卡位，以使膨胀管停留在套管的待加固位置。
34.通过膨胀管包括管体10、扩张结构和第一卡位件20，管体10的两端卷叠后至少部分互相重合，管体10的两端的重合处设置有单向啮合段11，以使管体10的两端只能分别沿重合处的面积减小的方向移动，扩张结构设置在管体10内并与管体10可拆卸地连接，扩张结构向外扩张挤压管体10，以使管体10的管径扩大至目标管径，第一卡位件20设置在管体10上，膨胀管下入套管内后，第一卡位件20能够与套管的管壁形成止挡卡位，以使膨胀管停留在套管的待加固位置，这样膨胀管先通过第一卡位件20能够准确定位在套管的待加固位置，然后通过扩张结构向外扩张挤压管体10，以使管体10的管径扩大，且由于单向啮合段11的存在，膨胀管只能向外扩张而不能向内收缩，避免在井筒围压的作用下导致膨胀管的收缩，使得膨胀管始终保持在目标管径，保证了膨胀管的加固效果。
35.具体的，管体10的两端卷叠处设置有两个单向啮合段11，两个单向啮合段11分别设置在管体10的两端的重合的两个端面上，且沿管体10的周向延伸。其中，单向啮合段11的长度大于等于管体10的两端的重合处沿管体10的周向方向上的长度。两个单向啮合段11之间为啮合的倒扣齿结构。这样管体10只能在扩张结构的挤压下沿管径增大的方向移动而无法沿管径减小的方向移动。可以理解的是，在管体10的管径增大的过程中，管体10的两端重合处的面积逐渐减小。
36.如图1至图3所示，扩张结构包括拉环30、拉杆40、定位件50和扩张件60。拉环30与吊绳连接。拉环30设置在拉杆40的顶端，当使用膨胀管时，拉环30作为膨胀管的连接固定端，将吊绳固定在拉环30上，然后向井内下放膨胀管。拉杆40具有沿拉杆40的径向贯穿的移动槽41，移动槽41沿拉杆40的轴向延伸。定位件50套设在拉杆40上，管体10内具有定位槽12，定位件50的至少一部分伸入定位槽12内并与定位槽12形成止挡定位，以使扩张结构在管体10内定位。扩张件60套设在拉杆40上并与拉杆40滑动连接，扩张件60相对于定位件50远离拉环30，向上拉拽拉杆40时，扩张件60向外扩张挤压管体10，以使管体10的管径扩大。
37.如图1至图2所示，拉杆40包括顺次连接的第一段42和第二段43。第一段42的外径大于第二段43的外径，定位件50的内径和扩张件60的内径均与第二段43的外径相适配，移动槽41设置在第二段43上。这样第一段42能够对定位件50形成限位止挡。
38.如图1和图4所示，定位件50包括定位件主体51、定位销52和支撑杆53。定位件主体51套设在拉杆40上。具体的，定位件主体51具有中部横梁和位于横梁两侧的镂空部，中部横梁容置在移动槽41中，拉杆40穿过镂空部，这样定位件主体51能够沿拉杆40的轴向移动。定位销52穿过移动槽41并分别与定位件主体51的两端连接，以使定位件50无法沿拉杆40的径向转动。具体的，定位件主体还包括连接段512，连接段512为u型。定位件主体51套设在拉杆40上后，连接段512的两个延伸段分别位于拉杆40的两侧且均具有开孔，扩张件60具有连接孔，定位销52分别穿过扩张件60的连接孔，连接段512的开孔以及移动槽41，从而将定位件50与扩张件60连接，且限制定位件50沿拉杆40的径向转动。支撑杆53与定位件主体51之间可转动地连接，支撑杆53的一端伸入定位槽12内并与定位槽12形成止挡定位，支撑杆53为多个，多个支撑杆53沿拉杆40的周向间隔设置。
39.如图4所示，定位件主体51具有转动凹部511，支撑杆53的至少一部分容置在转动凹部511内。支撑杆53靠近定位件主体51的一端向下倾斜且具有止挡凸部531，以使支撑杆53转动至与拉杆40垂直时被定位件主体51止挡。具体的，在本实施例中，支撑杆53为两个，定位件主体51具有对称设置的两个悬臂，转动凹部511开设在悬臂上，悬臂的外侧端具有销孔，相应的，支撑杆53上也开设有销孔，转动销穿过悬臂和支撑杆53的销孔，使得支撑杆53与悬臂转动连接。当支撑杆53转动至与悬臂平行时，止挡凸部531与悬臂形成止挡。需要说明的是，支撑杆53的长度与膨胀管扩张的目标管径相关。当支撑杆53转动至与悬臂平行时，膨胀管正好扩张至目标管径，或者在支撑杆53转动至与悬臂平行之前，膨胀管就已经扩张至目标管径。这样能够保证支撑杆53能够始终与定位槽12止挡限位，防止扩张结构与管体10脱离。
40.需要强调的是，支撑杆53具有止挡凸部531的一端的重量大于另一端，以使在自然状态下，支撑杆53保持具有止挡凸部531的一端即靠近定位件主体51的一端向下倾斜。
41.如图1所示，扩张件60包括第一连接环61、第二连接环62、第一连接杆63、第二连接
杆64和滚轮65。第一连接环61和第二连接环62均套设在拉杆40上且间隔设置。第一连接杆63的一端与第一连接环61可转动地连接。第二连接杆64的一端与第二连接环62可转动地连接，第二连接杆64的另一端与第一连接杆63的另一端可转动地连接，第一连接杆63和第二连接杆64对应设置且均为多个，多个第一连接杆63和第二连接杆64沿拉杆40的周向间隔设置。滚轮65设置在第一连接杆63和第二连接杆64的连接处，第一连接杆63和第二连接杆64相向收缩时，滚轮65向外移动挤压管体10。
42.具体的，当扩张件60通过沿拉杆40的轴向方向的收缩来实现沿拉杆40的径向方向的扩张。当扩张件60沿拉杆40的轴向方向收缩时，第一连接杆63与第二连接杆64之间的夹角逐渐减小，既第一连接杆63与第二连接杆64逐渐拱起，使得第一连接杆63与第二连接杆64的连接处沿拉杆40的径向方向向外移动，带动滚轮65向外移动，从而挤压管体10，使得管体10的管径增大。可以理解的是，当第一连接杆63与第二连接杆64沿拉杆40的轴向方向收缩至最短位置时，第一连接杆63与第二连接杆64沿拉杆40的径向方向的扩张距离达到最大，且此时管体10的管径正好为管体10所要扩张至的目标管径。这样能够保证管体10能够准确地扩张至目标管径，不会因为施工人员的用力过大而导致管体10的管径过大。此外，通过设置滚轮65，能够将滑动摩擦变为滚动摩擦，从而使得扩张件60沿拉杆40的轴向方向收缩的力最大限度的传输到管体10上。
43.如图1所示，扩张结构还包括第一弹性件70。第一弹性件70套设在拉杆40上且分别与第一连接环61和第二连接环62抵接。第一弹性件70能够提供使得扩张件60沿拉杆40的轴向方向扩张的回复力。
44.在本实施例中，扩张件60为一个或多个，扩张件60为多个时，多个扩张件60沿拉杆40的轴向顺次设置，靠近定位件50的扩张件60的第一连接环61与定位件50连接。具体的，靠近定位件50的扩张件60的第一连接环61具有上述的连接孔，定位销52分别穿过连接孔，连接段512的开孔以及移动槽41，从而将定位件50与靠近定位件50的扩张件60连接。
45.如图1和图3所示，扩张结构还包括止挡件80。止挡件80设置在拉杆40的底端并与拉杆40可拆卸地连接，以在向上拉拽拉杆40时，止挡件80带动扩张件60向上滑动。具体的，拆下止挡件80即可将定位件50和扩张件60安装在拉杆40上。
46.如图1至图2所示，第一卡位件20与管体10可转动地连接，第一卡位件20与管体10呈角度地设置且朝向远离管体10的方向。也就是说，第一卡位件20与管体10的轴向之间的夹角为锐角，这样使得膨胀管能够顺利地下入套管内，第一卡位件20为多个，多个第一卡位件20沿管体10的周向间隔设置。在本实施例中，第一卡位件20为两个，两个第一卡位件20对称设置在管体10的两侧。当然，第一卡位件20可以为两个以上，以具有更好的止挡定位效果，可以根据实际需求进行选择。
47.如图1至图2所示，膨胀管还包括第二弹性件90。第二弹性件90分别与管体10和第一卡位件20连接，用于向第一卡位件20提供能够与套管的管壁卡位止挡的弹力。这样能够保证第一卡位件20具有足够的止挡作用。第一卡位件20和第二弹性件90的共同作用使得膨胀管在套管内只能向下移动而无法向上移动。
48.在本实施例中，第一弹性件70和第二弹性件90均为弹簧。
49.如图2至图3所示，膨胀管还包括第二卡位件100。第二卡位件100与第一卡位件20错位设置。第二卡位件100为多个，多个第二卡位件100间隔设置在管体10的外表面上且多
个第二卡位件100的延伸方向与管体10的轴向平行。通过设置第二卡位件100，与第一卡位件20形成互补，进一步保证膨胀管能够准确定位在套管的待加固位置。
50.下面对本实施例中的膨胀管的加固过程进行具体阐述。
51.当油气井的套管出现损坏时，从油气井中起出油管以及抽油泵，下入测井电缆确定损坏套管的位置以及形状。然后起出测井电缆，将本实施例中的膨胀管的拉环30与吊绳的一端固定，然后将膨胀管下入油气井中，由于支撑杆53与定位槽12之间的止挡定位，管体10能够与扩张结构一同下入而不会脱离。膨胀管在自身重力的作用下能够不断地下入井内，直至套管的待加固位置。在第一卡位件20、第二弹性件90以及第二卡位件100的共同作用下，管体10会卡在套管的待加固位置。上拉吊绳，由于定位件50的支撑杆53此时卡嵌在定位槽12内，拉杆40会穿过定位件50并带动止挡件80向上移动，止挡件80挤压扩张件60，使得扩张件60向外扩张，管体10的管径相应增大。不断上提吊绳，直至管体10扩张至目标管径。此时下放吊绳，扩张件60在第一弹性件70的复位力的作用下向内收缩，且支撑杆53从定位槽12内脱离，使得扩张结构与管体10脱离。之后将扩张结构起出油气井，管体10则停留在套管的待加固位置，从而完成整个加固过程。
52.通过上述过程可以知道，本实施例中的膨胀管主要是通过将对拉杆40施加的向上拉力转化为对管体10的径向挤压力来实现管体10的管径增大。
53.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过膨胀管包括管体10、扩张结构和第一卡位件20，管体10的两端卷叠后至少部分互相重合，管体10的两端的重合处设置有单向啮合段11，以使管体10的两端只能分别沿重合处的面积减小的方向移动，扩张结构设置在管体10内并与管体10可拆卸地连接，扩张结构向外扩张挤压管体10，以使管体10的管径扩大至目标管径，第一卡位件20设置在管体10上，膨胀管下入套管内后，第一卡位件20能够与套管的管壁形成止挡卡位，以使膨胀管停留在套管的待加固位置，这样膨胀管先通过第一卡位件20能够准确定位在套管的待加固位置，然后通过扩张结构向外扩张挤压管体10，以使管体10的管径扩大，且由于单向啮合段11的存在，膨胀管只能向外扩张而不能向内收缩，避免在井筒围压的作用下导致膨胀管的收缩，使得膨胀管始终保持在目标管径，保证了膨胀管的加固效果。
54.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
55.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
56.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。