CN113153199A - 一种液压牵引式膨胀套管补贴装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压牵引式膨胀套管补贴装置，属井下套管套管补贴修复技术领域。该补贴装置由上壳体、固定机构和膨胀机构构成，上壳体内通过主轴安装有液压泵；上壳体的底部端头通过伸缩液压缸安装有膨胀机构，伸缩液压缸与液压泵之间的上壳体内设置有固定机构。该补贴装置能使膨胀管膨胀补贴在套管内壁上，从而能对套管进行修复；能输出高压液压油，由于不依赖钻井液的压力，使套管不需要密封承压，即能进行补贴作业，且由于主轴的扭矩不存在限制，使输出的高压液压油的压力不存在限制，进而能有效提高推力，从而提高修复效率；解决了现有膨胀管修复方法因钻井液压力有限导致修复效率低、套管必须密封承压的问题。

Description

一种液压牵引式膨胀套管补贴装置

技术领域

本发明涉及一种液压牵引式膨胀套管补贴装置，属井下套管套管补贴修复技术领域。

背景技术

进行石油勘探以及长时间油气开发的整个过程中，因为复杂断层、地层的塑性变形、异常地应力、盐膏层、射孔、腐蚀、套管磨损、高矿化度地层水、增产增注措施等因素的影响，油水井套管会出现变形、漏失和错断等不同程度的损坏，套管损坏会严重影响油田的正常生存和发展，给油田开采带来了巨大的经济损失。

对于套损井的修复，通常采用补贴工具对套管破损的位置进行修复，从而保证石油开采过程的安全性。目前，套管补贴的方法分为有波纹管补贴、实体膨胀管补贴、爆轰补贴以及燃气动力套管补贴，各种补贴技术具有不同的优势和缺点。

波纹管补贴的工作原理是将一种特别的耐高压封隔器套着波纹管，波纹管两端由卡环固定，上联树脂虹和扶正器，下接用于平衡压力的喷嘴送到井下预定位置后，憋压使波纹管胀圆，同时，波纹管上端的树脂虹挤出的粘合剂将波纹管紧贴套管修补处。这种方法的特点是施工简单，补贴位置精确，地面所需压力低，施工风险小周期短；但是相关技术不成熟，补贴成功率低。

爆轰补贴套管技术是使用外径小于套管内径的金属无缝管作为补贴管，用炸药或火药爆炸时释放的能量将补贴管胀大并牢固地补贴到套管内壁上模型车双层或多层组合套管。具有承受内压和抗地层挤压能力高，补贴管与套管结合牢固的优点。缺点：由于受套管外界约束限制，炸药量难以控制；粘合剂在井下油水介质中密封效果差。

燃气动力套管补贴技术为油田套损井的修复提供了一种先进手段。该技术工作原理新颖，施工工艺简单，效果优良，经济实用，具有广泛的推广应用价值。但在其应用中也存在器材系列不够，不能满足各种规格的API套管、国产套管及苏联套管等的补贴加固需要、超高温井适应性差，难以满足热采稠油井、注气井的补贴加固需要、承受外压能力需提高等问题。

膨胀管补贴的工作原理是膨胀管补贴套管技术，是指将钢制套管下到井下后，在井下通过冷挤扩张的方法使套管达到要求尺寸，从而达到修补损坏的套管的目的。

其中，膨胀管补贴技术是近年来蓬勃兴起的、对破损套管进行有效修复的一项新技术，它可应用于钻井、完井及采油、修井等作业过程。但是，目前本领域所用常规膨胀管补贴技术方法的局限是：（1）由于套管的承载能力有限，钻井液压力不能无限制增大，钻井液对膨胀锥提供的推力有限，导致对套管进行修复的效率较低。（2）施工中工具上方的套管必须密封承压，一旦密封条件失效，就不能保证施工的正常进行。因此有必要设计一种补贴装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术不足，提供一种套管不需要密封承压，且修复效率较高，以解决现有膨胀管修复方法因钻井液压力有限导致修复效率低、套管必须密封承压问题的液压牵引式膨胀套管补贴装置。

本发明的技术方案是：

一种液压牵引式膨胀套管补贴装置，它由上壳体、上接头、液压泵、固定机构和膨胀机构构成，其特征在于：上壳体的顶部端头螺纹安装有上接头，上接头下方的上壳体内通过主轴安装有液压泵；上壳体的底部端头设置有伸缩液压缸，伸缩液压缸与液压泵之间的上壳体内设置有固定机构；伸缩液压缸的活塞杆延伸至上壳体下方，延伸至上壳体下方的伸缩液压缸活塞杆端头设置有膨胀机构。

所述的液压泵由泵体、油箱和配流器构成，泵体底部通过配流盘安装有油箱，油箱的下方设置有配流器；所述的配流盘和配流器分别与上壳体固定连接。

所述的泵体由液压缸体、增压柱塞和增压凸轮构成，液压缸体上通过均布设置的增压孔活动插装有增压柱塞，增压柱塞下方的增压孔内设置有柱塞弹簧；液压缸体的上方设置有增压凸轮，增压凸轮的底部呈波形设置有增压面，增压面与增压柱塞的顶部端面滑动连接；所述的增压凸轮通过轴承与上壳体连接，液压缸体与上壳体固定连接。

所述的油箱由箱体、油箱活塞和油箱弹簧构成，箱体内设置有油箱活塞，油箱活塞下方的箱体内设置有油箱弹簧，油箱活塞上方箱体内充装有液压油；箱体顶部与配流盘固定连接，油箱活塞与配流盘之间的箱体通过回油管与配流器连通。

所述的主轴的端头依次穿过增压凸轮、液压缸体、配流盘、油箱活塞、箱体与配流器连接；增压凸轮与主轴键连接；液压缸体、配流盘、油箱活塞和配流器分别与主轴滑动密封连接。

所述的增压孔一侧的配流盘上设置有进液单向阀，进液单向阀的进口与箱体连通，进液单向阀的出口与增压孔连通；增压孔另一侧的配流盘上设置有出液单向阀，出液单向阀的出口通过主轴上设置的连通孔与配流器连通，出液单向阀的进口与增压孔连通。

所述的配流器包括二位四通换向阀，二位四通换向阀连接有油路A和油路B，油路A上并联有顺序阀A、B、C、D；油路B上并联有顺序阀E、F、G和膨胀缸无杆腔回油单向阀，顺序阀G、D的出油口分别与二位四通换向阀连通；顺序阀A、B、E、F分别并联有回油单向阀；二位四通换向阀上还设置有进油口和回油口，进油口设置有进油单向阀，进油单向阀的进口与连通孔连通并通过溢流阀与回油管连通；回油口与回油管连通。

所述的顺序阀A、B、C、D的开启压力按由小到大的顺序为：顺序阀A、C、B、D；顺序阀E、F、G的开启压力按由小到大的顺序为：顺序阀E、F、G。

所述的固定机构由卡爪液压缸、锥形滑块和卡爪构成，卡爪液压缸的活塞杆端头固装有锥形滑块，锥形滑块的锥面上均布设置有滑槽，滑槽上活动安装有卡爪；所述的卡爪液压缸与上壳体固定连接，卡爪的端头穿过上壳体延伸至上壳体外侧。

所述的卡爪液压缸的有杆腔通过卡爪缸有杆腔油管与顺序阀A的出油口和与顺序阀A对应的回油单向阀的进口连通；卡爪液压缸的无杆腔通过卡爪缸无杆腔油管与顺序阀E的出油口和与顺序阀E对应的回油单向阀的进口连通。

所述的膨胀机构由下壳体、膨胀液压缸和膨胀锥构成，下壳体呈倒扣的杯状体，下壳体内固装有膨胀液压缸，膨胀液压缸的活塞杆上设置有膨胀锥；所述的下壳体与伸缩液压缸的活塞杆固定连接。

所述的膨胀锥由下膨胀体、上膨胀体、上锥座和下锥座构成，下膨胀体的上端套装有上膨胀体，上膨胀体的顶部端面上设置有上锥座；下膨胀体的底部端面上设置有下锥座；所述的膨胀液压缸的活塞杆端头依次穿过上锥座、上膨胀体、下膨胀体与下锥座螺纹连接；所述的上锥座与下壳体螺纹连接。

所述的伸缩液压缸的有杆腔通过伸缩缸有杆腔油管与顺序阀B的出油口和与顺序阀B对应的回油单向阀的进口连通；伸缩液压缸的无杆腔通过伸缩缸无杆腔油管与顺序阀F的出油口和与顺序阀F对应的回油单向阀的进口连通。

所述的伸缩液压缸的活塞杆上通过伸缩孔并列插装有伸缩油管A和伸缩油管B；伸缩油管A的底部端头通过伸缩孔连接有膨胀缸有杆腔油管，膨胀缸有杆腔油管与膨胀液压缸的有杆腔连通；伸缩油管A的顶部端头通过连通管与顺序阀C的出油口和与顺序阀C对应的回油单向阀的进口连通；伸缩油管B的底部端头通过伸缩孔连接有膨胀缸无杆腔油管，膨胀缸无杆腔油管与膨胀液压缸的无杆腔连通；伸缩油管B的顶部端头通过连通管与膨胀缸无杆腔回油单向阀的进口连通。

所述的上接头圆周面上均布有出水孔。

本发明的有益效果在于：

该液压牵引式膨胀套管补贴装置通过膨胀机构配合伸缩液压缸和固定机构在液压油的作用下能对膨胀管挤压，使膨胀管膨胀补贴在套管内壁上，从而能对套管进行修复；通过主轴驱动液压泵，从而输出高压液压油，由于不依赖钻井液的压力，使套管不需要密封承压，即能进行补贴作业，且由于主轴的扭矩不存在限制，使输出的高压液压油的压力不存在限制，进而能有效提高推力，从而提高修复效率；解决了现有膨胀管修复方法因钻井液压力有限导致修复效率低、套管必须密封承压的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是图1中B处的放大示意图；

图4是本发明增压凸轮的结构示意图；

图5是图1中C-C向的结构示意图；

图6是本发明卡爪的装配示意图；

图7是本发明配流器的油路示意图；

图8是本发明膨胀锥的结构示意图；

图9是本发明的工作状态示意图。

图中：1、上壳体，2、上接头，3、主轴，4、伸缩液压缸，5、配流器，6、配流盘，7液压缸体、，8、增压柱塞，9、增压凸轮，10、增压孔，11、柱塞弹簧，12、箱体，13、油箱活塞，14、油箱弹簧，15、回油管，16、进液单向阀，17、出液单向阀，18、连通孔，19、二位四通换向阀，20、油路A，21、油路B，22、顺序阀A，23、顺序阀B，24、顺序阀C，25、顺序阀D，26、顺序阀E，27、顺序阀F，28、膨胀缸无杆腔回油单向阀，29、顺序阀G，30、回油单向阀，31、进油单向阀，32、溢流阀，33、卡爪液压缸，34、锥形滑块，35、卡爪，36、卡爪缸有杆腔油管，37、卡爪缸无杆腔油管，38、下壳体，39、膨胀液压缸，40、下膨胀体，41、上膨胀体，42、上锥座，43、下锥座，44、伸缩缸有杆腔油管，45、伸缩缸无杆腔油管，46、伸缩油管A，47、伸缩油管B，48、膨胀缸有杆腔油管，49、膨胀缸无杆腔油管，50、出水孔，51、膨胀管，52、套管。

具体实施方式

该液压牵引式膨胀套管补贴装置由上壳体1、上接头2、液压泵、固定机构和膨胀机构构成，上壳体1的顶部端头螺纹安装有上接头2，上接头2圆周面上均布有出水孔50，以通过出水孔50循环钻井液；上接头2下方的上壳体1内通过主轴3安装有液压泵；上壳体1的底部端头设置有伸缩液压缸4，伸缩液压缸4与液压泵之间的上壳体1内设置有固定机构；伸缩液压缸4的活塞杆延伸至上壳体1下方，延伸至上壳体1下方的伸缩液压缸4活塞杆端头设置有膨胀机构；装配时，上接头2与管柱连接，以通过管柱能带动上壳体1上行，从而能带动该补贴装置上行；主轴3的上端与井下电机或钻杆连接，以通过井下电机或钻杆驱动主轴3转动，从而驱动液压泵工作，由此通过液压泵分别向固定机构、伸缩液压缸4和膨胀机构输出高压液压油，进而通过固定机构、伸缩液压缸4和膨胀机构对膨胀管膨胀，从而使膨胀管补贴在套管内壁上，由于未直接利用钻井液驱动膨胀锥进行补贴作业，由此使套管不用密封承压，且由于井下电机或钻杆驱动主轴3转动，井下电机或钻杆对主轴输出的扭矩不存在限制，从而能有效提高液压油的压力，即提高驱动力，由此能有效提高补贴效率。

液压泵由泵体、油箱和配流器5构成，泵体底部通过配流盘6安装有油箱，油箱的下方设置有配流器5，配流盘6和配流器5分别与上壳体1固定连接；泵体由液压缸体7、增压柱塞8和增压凸轮9构成，液压缸体7上通过均布设置的增压孔10活动插装有增压柱塞8，增压柱塞8下方的增压孔10内设置有柱塞弹簧11；液压缸体7的上方设置有增压凸轮9，增压凸轮9的底部呈波形设置有增压面，增压面与增压柱塞8的顶部端面滑动连接；增压凸轮9通过轴承与上壳体1连接，液压缸体7与上壳体1固定连接；油箱由箱体12、油箱活塞13和油箱弹簧14构成，箱体12内设置有油箱活塞13，油箱活塞13下方的箱体12内设置有油箱弹簧14，油箱活塞13上方箱体12内充装有液压油；箱体12顶部与配流盘6固定连接，油箱活塞13与配流盘6之间的箱体12通过回油管15与配流器5连通；增压孔10一侧的配流盘6上设置有进液单向阀16，进液单向阀16的进口与箱体12连通，进液单向阀16的出口与增压孔10连通；增压孔10另一侧的配流盘6上设置有出液单向阀17，出液单向阀17的出口通过主轴3上设置的连通孔18与配流器5连通，出液单向阀17的进口与增压孔10连通；主轴3的端头依次穿过增压凸轮9、液压缸体7、配流盘6、油箱活塞13、箱体12与配流器5连接；增压凸轮9与主轴3键连接；液压缸体7、配流盘6、油箱活塞13和配流器5分别与主轴3滑动密封连接；主轴3的作用是在主轴3转动过程中带动增压凸轮9转动，使增压凸轮9在转动过程中通过增压面配合柱塞弹簧11带动增压柱塞8在增压孔10中做往复运动，由此在增压柱塞8上行时，增压柱塞8通过进液单向阀16由油箱的箱体12中吸入液压油，在增压柱塞8下行时，挤压增压孔10中的液压油，从而对液压油加压，同时依次通过出液单向阀17、连通孔18向配流器5中泵入加压后的液压油；进液单向阀16的作用是使液压油只能由箱体12向增压孔10流动，而不能由增压孔10向箱体12流动，以保证泵出液压油的过程中液压油能由增压孔10向连通孔18泵出；出液单向阀17的作用是使液压油只能由增压孔10向连通孔18流动，而不能由连通孔18向增压孔10流动，以保证吸入液压油的过程中不会吸入连通孔18中的液压油，即不会吸入配流器5中的液压油，由此保证配流器5中液压油的压力；油箱活塞13的作用是与油箱弹簧14配合，挤压箱体12内的液压油向进液单向阀16流动，以保证泵体吸入液压油的过程中箱体12内的液压油能由进液单向阀16进入增压孔10中。

配流器5包括二位四通换向阀19，二位四通换向阀19连接有油路A20和油路B21，油路A20上并联有顺序阀A22、B23、C24、D25；油路B21上并联有顺序阀E26、F27、G29和膨胀缸无杆腔回油单向阀28，顺序阀G29、D25的出油口分别与二位四通换向阀19连通；顺序阀A22、B23、E26、F27分别并联有回油单向阀30；二位四通换向阀19上还设置有进油口和回油口，进油口设置有进油单向阀31，进油单向阀31的进口与连通孔18连通并通过溢流阀32与回油管15连通；回油口与回油管15连通；顺序阀A22、B23、C24、D25的开启压力按由小到大的顺序为：顺序阀A22、C24、B23、D25；顺序阀E26、F27、G29的开启压力按由小到大的顺序为：顺序阀E26、F27、G29；回油单向阀30的作用是油路A20或油路B21泄压时，通过回油单向阀30向对应的油路A20或油路B21回油，进而通过二位四通换向阀19向回油管15回油，即向油箱的箱体12回油；顺序阀A22、C24、B23、D25的作用是通过开启压力的不同，使顺序阀A22、C24、B23、D25能按顺序开启，从而能使油路A20能按顺序导通；顺序阀E26、F27、G29的作用是使油路B21能按顺序阀E26、F27、G29的开启压力顺序导通；顺序阀G29、D25的作用是顺序阀G29或D25导通时，在液压油压力的作用下使二位四通换向阀19的油路进行切换，具体为：顺序阀G29导通时，高压液压油由顺序阀G29进入二位四通换向阀19，使高压液压油由二位四通换向阀19的进油口向油路B21输出切换至由二位四通换向阀19的进油口向油路A20输出；顺序阀D25导通时，高压液压油由顺序阀D25进入二位四通换向阀19，使高压液压油由二位四通换向阀19的进油口向油路A20输出切换至由二位四通换向阀19的进油口向油路B21输出。

固定机构由卡爪液压缸33、锥形滑块34和卡爪35构成，卡爪液压缸33的活塞杆端头固装有锥形滑块34，锥形滑块34的锥面上均布设置有滑槽，滑槽上活动安装有卡爪35，卡爪35的端头穿过上壳体1延伸至上壳体1外侧；卡爪液压缸33与上壳体1固定连接；卡爪液压缸33的有杆腔通过卡爪缸有杆腔油管36与顺序阀A22的出油口和与顺序阀A22对应的回油单向阀30的进口连通；卡爪液压缸33的无杆腔通过卡爪缸无杆腔油管37与顺序阀E26的出油口和与顺序阀E26对应的回油单向阀30的进口连通；卡爪液压缸33的作用是在顺序阀A22导通时，高压液压油通过顺序阀A22进入卡爪液压缸33的有杆腔，从而在高压液压油的压力下推动卡爪液压缸33的活塞上行，使卡爪液压缸33的活塞带动锥形滑块34上行，在锥形滑块34锥面的作用下使卡爪35向上壳体1外侧伸出，由此使卡爪35与膨胀管、套管和井壁相互作用，将卡爪35的位置固定；在顺序阀E26导通时，通过顺序阀E26进入卡爪液压缸33无杆腔的高压液压油推动卡爪液压缸33的活塞下行，从而使锥形滑块34带动卡爪35向上壳体1内收缩，使卡爪35的位置不再固定。

膨胀机构由下壳体38、膨胀液压缸39和膨胀锥构成，下壳体38呈倒扣的杯状体，下壳体38与伸缩液压缸4的活塞杆固定连接；下壳体38内固装有膨胀液压缸39，膨胀液压缸39的活塞杆上设置有膨胀锥；膨胀锥由下膨胀体40、上膨胀体41、上锥座42和下锥座43构成，下膨胀体40的上端套装有上膨胀体41，上膨胀体41的顶部端面上设置有上锥座42；下膨胀体40的底部端面上设置有下锥座43；膨胀液压缸39的活塞杆端头依次穿过上锥座42、上膨胀体41、下膨胀体40与下锥座43螺纹连接；上锥座42与下壳体38螺纹连接；上膨胀体41和下膨胀体40分别沿周向呈间隔120度间隔状分布，下膨胀体40与上膨胀体41呈间隔交错设置；上膨胀体41和下膨胀体40能相互插入组合为膨胀环，在组合为膨胀环的过程中，上膨胀体41与下膨胀体40相互挤压，使膨胀环向外膨胀，进而使膨胀环的最大外径逐渐增大，由此通过膨胀后的膨胀环对膨胀管进行挤压膨胀，使膨胀管补贴在套管内壁上；膨胀液压缸39的作用是在工作时拉动下锥座43上行，从而通过下锥座43拉动下膨胀体40上行，同时由于上锥座42与下壳体38螺纹连接，下膨胀体40上行时，上锥座42的轴向位置不变，进而保持上膨胀体41的轴向位置不变，由此在下锥座43上行过程中，下锥座43与上锥座42对上膨胀体41和下膨胀体40挤压，使上膨胀体41与下膨胀体40相互插入，进而使上膨胀体41和下膨胀体40组合的膨胀环向外膨胀。

伸缩液压缸4的有杆腔通过伸缩缸有杆腔油管44与顺序阀B23的出油口和与顺序阀B23对应的回油单向阀30的进口连通；伸缩液压缸4的无杆腔通过伸缩缸无杆腔油管45与顺序阀F27的出油口和与顺序阀F27对应的回油单向阀30的进口连通；伸缩液压缸4的活塞杆上通过伸缩孔并列插装有伸缩油管A46和伸缩油管B47；伸缩油管A46的底部端头通过伸缩孔连接有膨胀缸有杆腔油管48，膨胀缸有杆腔油管48与膨胀液压缸39的有杆腔连通；伸缩油管A46和伸缩油管B47的的顶部端头分别延伸至伸缩液压缸4缸体的上方，延伸至伸缩液压缸4缸体上方的伸缩油管A46和伸缩油管B47端头分别连接有连通管，伸缩油管A46通过连通管与顺序阀C24的出油口连通；伸缩油管B47的底部端头通过伸缩孔连接有膨胀缸无杆腔油管49，膨胀缸无杆腔油管49与膨胀液压缸39的无杆腔连通；伸缩油管B47的顶部端头通过连通管与膨胀缸无杆腔回油单向阀28的进口连通。

该液压牵引式膨胀套管补贴装置的初始状态为配流器5的油路A20通过二位四通换向阀19与进油单向阀31连通，油路B21通过二位四通换向阀19与回油管15连通；卡爪液压缸33、伸缩液压缸4和膨胀液压缸39的活塞分别处于缸体的底部。

该液压牵引式膨胀套管补贴装置工作时，主轴3转动，主轴3转动过程中驱动液压泵的泵体工作通过连通孔18向配流器5中输入液压油，使液压油依次通过进油单向阀31、二位四通换向阀19进入油路A20中，使油路A20中的液压油压力逐渐升高；油路A20中液压油压力增大至顺序阀A22的开启压力时，顺序阀A22导通，顺序阀A22导通后，油路A20中的液压油通过顺序阀A22进入卡爪液压缸33的有杆腔中，使卡爪液压缸33有杆腔中的液压油压力逐渐增大，从而推动卡爪液压缸33的活塞上行，在卡爪液压缸33的液压油压力逐渐过程中卡爪液压缸33的活塞杆通过锥形滑块34带动卡爪35向上壳体1外侧伸出并逐渐与膨胀管、套管或井壁卡接；卡爪液压缸33的活塞上行完成后，随着泵体继续向配流器5中输出液压油，油路A20中液压油的压力继续升高，油路A20中的液压油压力达到顺序阀C24的开启压力时，顺序阀C24导通，油路A20开始向膨胀液压缸39的有杆腔中输入液压油，从而推动膨胀液压缸39的活塞上行，膨胀液压缸39的活塞上行过程中通过下锥座43带动下膨胀体40上行，使下膨胀体40与上膨胀体41组合为膨胀环，且其最大外径逐渐增大；在膨胀环外径增大过程中膨胀环对膨胀管的内壁进行挤压，使膨胀管补贴在套管内壁上；膨胀液压缸33的活塞上行完成后，油路A20中液压油的压力继续升高，液压油压力达到顺序阀B23的开启压力时，顺序阀B23导通，油路A20中的高压液压油通过顺序阀B23进入伸缩液压缸4的有杆腔中，推动伸缩液压缸4的活塞上行，由于卡爪35卡接，卡爪35通过上壳体1使伸缩液压缸4的位置相对固定，从而伸缩液压缸4的活塞上行过程中依次通过下壳体38、膨胀液压缸39带动膨胀锥上行，膨胀锥上行过程中通过膨胀环对膨胀管挤压，从而使膨胀管补贴在套管内壁上；在卡爪液压缸33、膨胀液压缸39、伸缩液压缸4的活塞依次上行过程中，卡爪液压缸33、膨胀液压缸39、伸缩液压缸4的无杆腔中的液压油分别依次通过油路B21、二位四通换向阀19、回油管15进入油箱的箱体12中，以补充箱体12中的液压油；伸缩液压缸4的活塞上行到位后，油路A20中液压油压力继续升高过程中，液压油达到顺序阀D25的开启压力时，顺序阀D25导通，顺序阀D25导通后，油路A20中的高压液压油通过顺序阀D25进入二位四通换向阀19中，使二位四通换向阀19换向，从而使油路B21与二位四通换向阀19的进油口连通，油路A20与二位四通换向阀19的出油口连通；油路B21与二位四通换向阀19的进油口连通后，泵体通过二位四通换向阀19向油路B21中进油，使油路B21中液压油的压力逐渐升高，油路B21中液压油的压力达到顺序阀E26的开启压力时，顺序阀E26导通，油路B21通过顺序阀E26向卡爪液压缸33的无杆腔中进油，从而通过卡爪液压缸33无杆腔中的推动卡爪液压缸33的活塞复位，进而通过锥形滑块34带动卡爪35复位；卡爪液压缸33的活塞复位后，油路B21中的液压油压力继续增大至顺序阀F27的开启压力时，顺序阀F27导通，油路B21通过顺序阀F27向伸缩液压缸4的无杆腔中进油，使伸缩液压缸4的活塞下行复位，在伸缩液压缸4的活塞复位过程中，由于膨胀液压缸39的有杆腔未连接回油单向阀30，膨胀液压缸39的有杆腔中液压油压力依然保持在高压状态，即膨胀锥保持在膨胀状态，膨胀锥通过摩擦力对膨胀机构形成支撑，进而对伸缩液压缸4的活塞杆进行支撑，由此伸缩液压缸4的活塞复位过程中，伸缩液压缸4通过上壳体1带动固定机构上行；油路A20与二位四通换向阀19的出油口连通后，油路A20依次通过二位四通换向阀19、回油管15向箱体12中泄压，在卡爪液压缸33、伸缩液压缸4复位过程中，卡爪液压缸33、伸缩液压缸4有杆腔中的液压油分别通过油路A20、二位四通换向阀19、回油管15向箱体12中回油；伸缩液压缸4复位后，油路B21中液压油压力增大至顺序阀G29的开启压力时，顺序阀G29导通，油路B21中的液压油通过顺序阀G29进入二位四通换向阀19中，使二位四通换向阀19换向，从而使油路A20与二位四通换向阀19的进油口连通，油路B21与二位四通换向阀19的出油口连通，完成一个工作循环。

该液压牵引式膨胀套管补贴装置通过膨胀机构配合伸缩液压缸4和固定机构在液压油的作用下能对膨胀管挤压，使膨胀管膨胀补贴在套管内壁上，从而能对套管进行修复；通过主轴驱动液压泵，从而输出高压液压油，由于不依赖钻井液的压力，使套管不需要密封承压，即能进行补贴作业，且由于主轴的扭矩不存在限制，使输出的高压液压油的压力不存在限制，进而能有效提高推力，从而提高修复效率；解决了现有膨胀管修复方法因钻井液压力有限导致修复效率低、套管必须密封承压的问题。

Claims (10)

1.一种液压牵引式膨胀套管补贴装置，它由上壳体（1）、上接头（2）、液压泵、固定机构和膨胀机构构成，其特征在于：上壳体（1）的顶部端头螺纹安装有上接头（2），上接头（2）下方的上壳体（1）内通过主轴（3）安装有液压泵；上壳体（1）的底部端头设置有伸缩液压缸（4），伸缩液压缸（4）与液压泵之间的上壳体（1）内设置有固定机构；伸缩液压缸（4）的活塞杆延伸至上壳体（1）下方，延伸至上壳体（1）下方的伸缩液压缸（4）活塞杆端头设置有膨胀机构。

2.根据权利要求1所述的一种液压牵引式膨胀套管补贴装置，其特征在于：所述的液压泵由泵体、油箱和配流器（5）构成，泵体底部通过配流盘（6）安装有油箱，油箱的下方设置有配流器（5）；所述的配流盘（6）和配流器（5）分别与上壳体（1）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种液压牵引式膨胀套管补贴装置，其特征在于：所述的油箱由箱体（12）、油箱活塞（13）和油箱弹簧（14）构成，箱体（12）内设置有油箱活塞（13），油箱活塞（13）下方的箱体（12）内设置有油箱弹簧（14），油箱活塞（13）上方箱体（12）内充装有液压油；箱体（12）顶部与配流盘（6）固定连接，油箱活塞（13）与配流盘（6）之间的箱体（12）通过回油管（15）与配流器（5）连通。

4.根据权利要求2所述的一种液压牵引式膨胀套管补贴装置，其特征在于：所述的泵体由液压缸体（7）、增压柱塞（8）和增压凸轮（9）构成，液压缸体（7）上通过均布设置的增压孔（10）活动插装有增压柱塞（8），增压柱塞（8）下方的增压孔（10）内设置有柱塞弹簧（11）；液压缸体（7）的上方设置有增压凸轮（9），增压凸轮（9）的底部呈波形设置有增压面，增压面与增压柱塞（8）的顶部端面滑动连接；所述的增压凸轮（9）通过轴承与上壳体（1）连接，液压缸体（7）与上壳体（1）固定连接；增压孔（10）一侧的配流盘（6）上设置有进液单向阀（16），进液单向阀（16）的进口与箱体（12）连通，进液单向阀（16）的出口与增压孔（10）连通；增压孔（10）另一侧的配流盘（6）上设置有出液单向阀（17），出液单向阀（17）的出口通过主轴（3）上设置的连通孔（18）与配流器（5）连通，出液单向阀（17）的进口与增压孔（10）连通。

5.根据权利要求1所述的一种液压牵引式膨胀套管补贴装置，其特征在于：所述的主轴（3）的端头依次穿过增压凸轮（9）、液压缸体（7）、配流盘（6）、油箱活塞（13）、箱体（12）与配流器（5）连接；增压凸轮（9）与主轴（3）键连接；液压缸体（7）、配流盘（6）、油箱活塞（13）和配流器（5）分别与主轴（3）滑动密封连接。

6.根据权利要求2所述的一种液压牵引式膨胀套管补贴装置，其特征在于：所述的配流器（5）包括二位四通换向阀（19），二位四通换向阀（19）连接有油路A（20）和油路B（21），油路A（20）上并联有顺序阀A（22）、B（23）、C（24）、D（25）；油路B（21）上并联有顺序阀E（26）、F（27）、G（29）和膨胀缸无杆腔回油单向阀（28），顺序阀G（29）、D（25）的出油口分别与二位四通换向阀（19）连通；顺序阀A（22）、B（23）、E（26）、F（27）分别并联有回油单向阀（30）；二位四通换向阀（19）上还设置有进油口和回油口，进油口设置有进油单向阀（31），进油单向阀（31）的进口与连通孔（18）连通并通过溢流阀（32）与回油管（15）连通；回油口与回油管（15）连通。

7.根据权利要求6所述的一种液压牵引式膨胀套管补贴装置，其特征在于：所述的顺序阀A（22）、B（23）、C（24）、D（25）的开启压力按由小到大的顺序为：顺序阀A（22）、C（24）、B（23）、D（25）；顺序阀E（26）、F（27）、G（29）的开启压力按由小到大的顺序为：顺序阀E（26）、F（27）、G（29）。

8.根据权利要求1所述的一种液压牵引式膨胀套管补贴装置，其特征在于：所述的固定机构由卡爪液压缸（33）、锥形滑块（34）和卡爪（35）构成，卡爪液压缸（33）的活塞杆端头固装有锥形滑块（34），锥形滑块（34）的锥面上均布设置有滑槽，滑槽上活动安装有卡爪（35）；所述的卡爪液压缸（33）与上壳体（1）固定连接，卡爪（35）的端头穿过上壳体（1）延伸至上壳体（1）外侧；所述的卡爪液压缸（33）的有杆腔通过卡爪缸有杆腔油管（36）与顺序阀A（22）的出油口和与顺序阀A（22）对应的回油单向阀（30）的进口连通；卡爪液压缸（33）的无杆腔通过卡爪缸无杆腔油管（37）与顺序阀E（26）的出油口和与顺序阀E（26）对应的回油单向阀（30）的进口连通。

9.根据权利要求1所述的一种液压牵引式膨胀套管补贴装置，其特征在于：所述的膨胀机构由下壳体（38）、膨胀液压缸（39）和膨胀锥构成，下壳体（38）呈倒扣的杯状体，下壳体（38）内固装有膨胀液压缸（39），膨胀液压缸（39）的活塞杆上设置有膨胀锥；所述的下壳体（38）与伸缩液压缸（4）的活塞杆固定连接；所述的膨胀锥由下膨胀体（40）、上膨胀体（41）、上锥座（42）和下锥座（43）构成，下膨胀体（40）的上端套装有上膨胀体（41），上膨胀体（41）的顶部端面上设置有上锥座（42）；下膨胀体（40）的底部端面上设置有下锥座（43）；所述的膨胀液压缸（39）的活塞杆端头依次穿过上锥座（42）、上膨胀体（41）、下膨胀体（40）与下锥座（43）螺纹连接；所述的上锥座（42）与下壳体（38）螺纹连接。

10.根据权利要求9所述的一种液压牵引式膨胀套管补贴装置，其特征在于：所述的伸缩液压缸（4）的有杆腔通过伸缩缸有杆腔油管（44）与顺序阀B（23）的出油口和与顺序阀B（23）对应的回油单向阀（30）的进口连通；伸缩液压缸（4）的无杆腔通过伸缩缸无杆腔油管（45）与顺序阀F（27）的出油口和与顺序阀F（27）对应的回油单向阀（30）的进口连通；所述的伸缩液压缸（4）的活塞杆上通过伸缩孔并列插装有伸缩油管A（46）和伸缩油管B（47）；伸缩油管A（46）的底部端头通过伸缩孔连接有膨胀缸有杆腔油管（48），膨胀缸有杆腔油管（48）与膨胀液压缸（39）的有杆腔连通；伸缩油管A（46）的顶部端头通过连通管与顺序阀C（24）的出油口连通；伸缩油管B（47）的底部端头通过伸缩孔连接有膨胀缸无杆腔油管（49），膨胀缸无杆腔油管（49）与膨胀液压缸（39）的无杆腔连通；伸缩油管B（47）的顶部端头通过连通管与膨胀缸无杆腔回油单向阀（28）的进口连通。

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