CN110608007A - 一种旋转推进式液压滚珠套管整形器 - Google Patents

一种旋转推进式液压滚珠套管整形器 Download PDF

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Abstract

一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，包括锚定装置、液压系统、整形器；锚定装置包括锚定上接头，锚定上接头通过弹簧座连接锚定锲形体宽面，锚定锲形体窄面通过锚定卡瓦座连接锚定下接头，锚定卡瓦座上通过锚定卡瓦螺母装有锚定卡瓦牙，下接头连接锚定装置，锚定装置上连接有压力阀外套；液压系统包括与压力阀外套相连的液压缸上接头，液压缸上接头与液压缸下接头之间设置有马达轴，马达轴上还圈有液压缸弹簧，在靠近液压缸上接头的一段装有液压缸；整形器包括整形头，整形头与靠近液压缸下接头一端的马达轴相连，整形头上设有球槽，球槽内卡有整形头钢球。本发明实现一次下井管柱，连续修复套管和修复可控的目的，提高修井效率、降低修复成本。

Description

一种旋转推进式液压滚珠套管整形器
技术领域
本发明涉及套管整形修复技术领域，特别涉及一种旋转推进式液压滚珠套管整形器。
背景技术
随着油田开采时间的不断延长及开发工作的不断深化，油井地层中的流体场、压力场都发生极大变化，加上频繁的油气井措施和修井施工以及井身结构、完井固井质量、管材及腐蚀等诸多因素，使得油气井套管不断发生变形、穿孔、破裂、错断等套管损坏现象。套损井的变形位置地层条件相当复杂，常常经受高压挤压、地应力变化、岩层下沉和地心引力等作用，导致油水井套管出现损坏情况。在油田生产过程中套管变形还会引起注采系统不完善、开采量迅速下降、影响管柱下入性等严重后果，造成间接的经济损失更大。因此，注重油气田变形套管的修复技术对减少油气田损失、完善注采系统、可持续开发油气田具有重要意义。
变形和错断是油气田最常出现的两种套管损坏情况，但常规套管整形修复技术还存在很多缺陷，如修复周期长、成功率低、成本高和安全系数低等问题。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供基于一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，可实现一次下井管柱，连续修复套管和修复可控的目的，提高修井效率、降低修复成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，包括锚定装置9、液压系统21、整形器25；
所述的锚定装置9包括锚定上接头1，锚定上接头1一端通过弹簧座2连接锚定锲形体3宽面一端，锚定锲形体3窄面一端通过锚定卡瓦座6连接锚定下接头7一端，所述的锚定卡瓦座6上通过锚定卡瓦螺母5装有锚定卡瓦牙4，下接头7另一端连接锚定装置9，锚定装置9上连接有压力阀外套8；
所述的液压系统21包括与压力阀外套8相连的液压缸上接头10，液压缸上接头10与液压缸下接头20之间设置有马达轴18，且马达轴18上还圈有液压缸弹簧19，在靠近液压缸上接头10的一段装有液压缸；
所述的整形器25包括整形头22，整形头22与靠近液压缸下接头20一端的马达轴18相连，整形头22上设有球槽，球槽内卡有数十个整形头钢球23，整形头钢球23在整形槽内可以上下自由移动。
所述的锚定上接头1、弹簧座2以及锚定锲形体3之间通过螺纹连接，弹簧座2在锚定上接头与锚定锲形体3中间。
所述的锚定卡瓦座6与锚定锲形体3和锚定下接头7通过螺纹连接，锚定卡瓦座6在它们之间。
所述的锚定卡瓦牙4在锚定装置9中起固定作用。
所述的马达轴18与液压缸上接头10和液压缸下接头20通过螺纹连接。
所述的液压缸包括与液压缸上接头10相接的马达配油盘上接头11，马达配油盘上接头11上设置有马达转子12和马达柱塞13，马达转子12和马达柱塞13外侧设置有马达外套14，马达外套14端部设置有马达下端盖15，液压缸上接头10与液压缸下接头20之间的马达轴18外侧设置有液压缸外套16。
所述的液压缸外套16与马达轴18间还通过销连接装有6个液压缸轴承17。
所述的整形器25是圆锥形结构。
所述的整形头22上设有球槽，球槽环绕整形头22一圈水平设置，球槽是带有坡度的燕尾槽。
本发明的有益效果：
(1)创新性提出一种旋转推进式液压系统，将两种传统执行元件液压马达和液压缸的特点相结合，在同一液压源的作用下，在单一缸体内实现具有负载能力的往复推进和旋转的复合运动，带动整形头对产生变形的套管进行整形修复。
(2)该整形器采用的是圆锥形结构的整形头，并在锥体上开有坡度的燕尾槽，数十个整形球卡在球槽内，整形球在整形槽内可以上下自由移动结构紧凑，使整形头与套管内壁线性接触。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2为本发明的锚定装置结构示意图。
图3为本发明的液压系统结构示意图。
图4为本发明的整形头结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示：一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，包括锚定装置9、液压系统21、整形器25；
如图2所示：所述的锚定装置9上面装有锚定上接头1、弹簧座2、锚定锲形体3、锚定卡瓦牙4、锚定卡瓦螺母5、锚定卡瓦座6、锚定下接头7、压力阀外套8、锚定中心管26、弹簧座27、压力阀内芯28以及压力阀弹簧29。其中锚定上接头1、弹簧座2以及锚定锲形体3之间通过螺纹连接，弹簧座2在锚定上接头与锚定锲形体3中间。锚定卡瓦座6与锚定锲形体3和锚定下接头7通过螺纹连接，锚定卡瓦座6在它们之间。在锚定卡瓦座6上通过锚定卡瓦螺母5装有锚定卡瓦牙4，锚定卡瓦牙4在锚定装置9中起固定作用。在锚定装置9的末端与锚定下接头7通过螺纹连接装有压力阀外套8。
如图3所示：所述的液压系统21由液压缸上接头10、马达配油盘上接头11、马达转子12、马达柱塞13、马达外套14、马达下端盖15、液压缸外套16、液压缸轴承17、马达轴18、液压缸弹簧19以及液压缸下接头20组成。其中液压缸上接头10与压力阀外套8通过螺纹连接，马达轴18与液压缸上接头10和液压缸下接头20通过螺纹连接，并且马达轴18上还圈有液压缸弹簧19，在靠近液压缸上接头10的一段装有由马达配油盘上接头11、马达转子12、马达柱塞13、马达外套14、马达下端盖15、液压缸外套16组成的液压缸。在液压缸外套16与马达轴18间还通过销连接装有6个液压缸轴承17。
如图4所示：所述的整形器25是圆锥形结构，与马达轴18通过螺纹连接。整形头22上设有球槽，球槽是带有坡度的燕尾槽，数十个整形头钢球23卡在球槽内，整形头钢球23在整形槽内可以上下自由移动。
液压系统(如图3)液压油进入缸体，一部分流量作用在马达配油盘上接头11所形成的活塞面上，使活塞作往复运动；另一部分流量通过马达配油盘上接头11的开孔进入马达转子12所围成的封闭空间，推动马达转子12带动马达轴18作旋转运动。
本申请将从液压缸工作原理和套管整形器结构等方面，在液压传动与控制、流体力学、材料力学、现代结构试验与优化设计等理论基础上，利用三维建模软件、机械优化设计等技术，设计了一个一种旋转推进式液压滚珠套管整形器。
本申请创新设计了一种一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，该装置的液压系统将两种传统执行元件液压马达和液压缸的特点相结合，在同一液压源的作用下，在单一缸体内实现具有负载能力的往复推进和旋转的复合运动，带动整形头对产生变形的套管进行整形修复。
该套管整形器设计确立的修复技术能够克服传统常用修复技术的缺点，实现一次下井管柱，连续修复套管和修复可控的目的，提高修井效率、降低修复成本。
本发明的工作原理：
工作时，首先用管柱将整形工具下至井下套管变形部位，注入高压液，当高压液从锚定中心管26注入，最初液体压力不足以打开压力阀内芯28，所以液体从锚定中心管26空隙流入锚定楔形体3和中心构成的环空空间，推动锚定楔形体3向前运动，从而使锚定卡瓦牙4张开，将整形工具锚定在套管内壁上，阻止上部钻具下移，实现对锚定系统上部管柱和修井设备的有效保护。当压力继续增大时，打开压力阀内芯28，高压液流入液压系统21，进行下一步工作。高压液从液压缸上接头10进入液压系统21，一部分流量作用在马达配油盘上接头11端面所形成的马达柱塞13面上，使马达柱塞13作往复运动；另一部分流量通过配油盘上的开孔进入马达定子、转子12所围成的封闭空间，推动马达转子12带动马达轴18作旋转运动。整形器25上的整形头钢球23滚动挤压套变部位，使套管直径逐渐恢复。套管变形的恢复是逐级进行的，首先整形器25下部的整形头钢球23先接触套管变形部位，对其滚压，随着整形工具的下移，整形头钢球23沿楔形球槽上移，逐步修复变形套管；下部的整形球通过套管变形部位后，整形器25上部的整形头钢球23开始滚压套管变形部位，随着整形工具的继续下移，整形头钢球23沿楔形球槽上移，进一步修复变形套管，直至整形头钢球23通过套管变形部位，套管直径恢复到预先设计的尺寸，完成套管修复。整形过程中，通过旋转推进液压缸持续增大整形器25向下的挤压力，提高了工作效率。整形结束后通过泄压装置卸掉管柱内的压力，解除锚定，即可上提管柱，起出整形工具。

Claims (9)

1.一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，其特征在于，包括锚定装置(9)、液压系统(21)、整形器(25)；
所述的锚定装置(9)包括锚定上接头(1)，锚定上接头(1)一端通过弹簧座(2)连接锚定锲形体(3)宽面一端，锚定锲形体(3)窄面一端通过锚定卡瓦座(6)连接锚定下接头(7)一端，所述的锚定卡瓦座(6)上通过锚定卡瓦螺母(5)装有锚定卡瓦牙(4)，下接头(7)另一端连接锚定装置(9)，锚定装置(9)上连接有压力阀外套(8)；
所述的液压系统(21)包括与压力阀外套(8)相连的液压缸上接头(10)，液压缸上接头(10)与液压缸下接头(20)之间设置有马达轴(18)，且马达轴(18)上还圈有液压缸弹簧(19)，在靠近液压缸上接头(10)的一段装有液压缸；
所述的整形器(25)包括整形头(22)，整形头(22)与靠近液压缸下接头(20)一端的马达轴(18)相连，整形头(22)上设有球槽，球槽内卡有数十个整形头钢球(23)，整形头钢球(23)在整形槽内可以上下自由移动。
2.根据权利要求1所述的一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，其特征在于，所述的锚定上接头(1)、弹簧座(2)以及锚定锲形体(3)之间通过螺纹连接，弹簧座(2)在锚定上接头与锚定锲形体(3)中间。
3.根据权利要求1所述的一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，其特征在于，所述的锚定卡瓦座(6)与锚定锲形体(3)和锚定下接头(7)通过螺纹连接，锚定卡瓦座(6)在它们之间。
4.根据权利要求1所述的一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，其特征在于，所述的锚定卡瓦牙(4)在锚定装置(9)中起固定作用。
5.根据权利要求1所述的一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，其特征在于，所述的马达轴(18)与液压缸上接头(10)和液压缸下接头(20)通过螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，其特征在于，所述的液压缸包括与液压缸上接头(10)相接的马达配油盘上接头(11)，马达配油盘上接头(11)上设置有马达转子(12)和马达柱塞(13)，马达转子(12)和马达柱塞(13)外侧设置有马达外套(14)，马达外套(14)端部设置有马达下端盖(15)，液压缸上接头(10)与液压缸下接头(20)之间的马达轴(18)外侧设置有液压缸外套(16)。
7.根据权利要求1所述的一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，其特征在于，所述的液压缸外套(16)与马达轴(18)间还通过销连接装有6个液压缸轴承(17)。
8.根据权利要求1所述的一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，其特征在于，所述的整形器(25)是圆锥形结构。
9.根据权利要求1所述的一种旋转推进式液压滚珠套管整形器，其特征在于，所述的整形头(22)上设有球槽，球槽环绕整形头(22)一圈水平设置，球槽是带有坡度的燕尾槽。
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