CN203285335U - 用于井下分支装置的膨胀设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于井下分支装置的膨胀设备，包括管柱，在所述管柱上设置有液压系统，在所述管柱的下游端部设置有由所述液压系统驱动的膨胀单元，其中，所述膨胀单元包括安装在所述管柱下游端部的接头，和第一端部活动式连接于所述接头，第二端部为自由端的两个膨胀本体，所述两个膨胀本体能够张开以插入所述井下分支装置内，在所述膨胀本体的周向侧壁上设置有能在所述液压系统驱动下而凸出所述膨胀本体表面或缩回的膨胀板。这种膨胀设备结构简单，并且膨胀本体在接头处的活动不受限制。

Description

用于井下分支装置的膨胀设备

技术领域

本实用新型涉及一种支井施工装置，特别是一种用于井下分支装置的膨胀设备。

背景技术

分支井技术在一个主井眼的井壁上钻出两个或更多个进入储层的井眼，以便于使多个储层泄油。在油藏工程方面，分支井技术可以增大油藏的裸露面积、提高泄油效率、改善油流动态剖面、降低锥进效应、提高重力泄油效果、纵向调整油藏的开采。从钻井角度看，可以减少无效井段、减少钻井设备的搬迁、节约套管、泥浆费用。此外，对于海上工程来说可以充分利用海上平台井口槽；对于地面工程来说，可以大大降低土地使用面积、地面管汇建设、油井管理等费用，增加了经济效益。

目前，按照复杂性和功能性建立了分支井的TAML(TechnologyAdvancement Multilaterals)分级体系，将分支井按完井方式为6个等级：TAML1级完井的主井眼和分支井眼都为裸眼，完井作业不能对不同产层进行分隔，分支井眼连接处具有较弱的力学完整性，基本不具备水力完整性和再进入能力；TAML2级完井的主井眼下套管并注水泥，分支井眼裸眼或只下筛管不注水泥，连接处的机械支撑较第一等级强，但也不具备力学完整性、水力完整性和再进入能力；TAML3级完井的主井眼下套管注水泥固井，分支井眼下尾管并回接到主井眼套管中，连接部位不进行密封或注水泥，具有力学完整性和再进入能力，连接处所能承受的最大压裂压力，也就是连接处的岩石所能承受的最大压力；TAML4级完井从下套管的主井眼中侧钻分支井眼，分支井眼下尾管，连接处具有力学完整性和再进入能力，但窗口部分靠固井水泥环密封，封隔器和套管的共同作用，提供了层间分隔；TAML5级完井主井眼和分支井眼都下套管固井，连接处具有力学完整性、水力完整性和再进入能力，能实现完全的层间分隔；TAML6级完井靠有耐压密封或整体地面预制成型的连接窗口来实现结合部的压力整体性，预成型系统下井膨胀后，窗口可以恢复到原来的几何尺寸，为分支提供API全尺寸通道，分支井眼的钻井、下套管和完井可以彼此独立进行。其中，TAML6级分支井技术具有完整的压力完整性、液力封隔性和可选择性再进入等特性，是分支井技术中难度最高、应用前景广阔的一项当今正在蓬勃发展的高新钻井技术。

对于分支井技术，井下分支装置决定了分支井的施工工序和完井水平。由于TAML6级分支井技术的应用前景最为广阔，因此对于用于TAML6级分支井技术的母井分支装置的研究也更多。在Jose Fraija，Herve Ohmer,Tom Pulick,Mike Jardon,Mirush Kaj a,Ramiro Paez,Gabriel P.G.Sotomayor,Kenneth Umudjoro在“油田新技术http://www.slb-sis.com.cn/toc/”（2002年秋季刊）：52-69页发表的《多底分支井建井技术新进展》中介绍了一种TAML6级分支井井下分支装置及所使用的膨胀工具。这种膨胀工具包括电力驱动的两个活塞，两个活塞驱动膨胀单元将处于压缩状态的两个分支管膨胀开直到设计尺寸。但是这种膨胀工具的膨胀单元在接头处活动动受限，因此使用的范围有限。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本实用新型提出了一种用于井下分支装置的膨胀设备。这种用于井下分支装置的膨胀设备结构简单，并且膨胀本体在接头处的活动不受限制。

根据本实用新型，提出了一种用于井下分支装置的膨胀设备，包括管柱，在管柱上设置有液压系统，在管柱的下游端部设置有由液压系统驱动的膨胀单元，其中，膨胀单元包括安装在管柱下游端部的接头，和第一端部活动式连接于接头，第二端部为自由端的两个膨胀本体，两个膨胀本体能够张开以插入井下分支装置内，在膨胀本体的周向侧壁上设置有能在液压系统驱动下而凸出膨胀本体表面或缩回的膨胀板。

根据本实用新型的膨胀设备能够方便地插入井下分支装置内，并且在液压系统的驱动下，将被压缩的井下分支装置胀开以便于随后的支井施工作业。

在一个实施例中，膨胀本体与接头之间为铰链连接。铰链连接使得膨胀本体在接头处的活动范围较大，并且结构也较为简单。在一个优选的实施例中，在两个膨胀本体的第一端部均构造有与两个膨胀本体的张开运动相匹配的斜面。这种斜面使得膨胀本体在接头处的活动不再受限制，以适应更多类型的井下分支装置。

在一个实施例中，在接头内构造有滑槽，两个膨胀本体的第一端部各自通过活动式设置在滑槽内的连接件而连接于接头。在一个优选的实施例中，滑槽的数量为两个，并且两个滑槽的轴线在同一直线上，每个滑槽内仅设置有一个连接件。这种两个滑槽的设计确保在将膨胀设备下入井下分支装置时，两个膨胀本体不会进入同一个支管内，方便了使用。在一个优选的实施方案中，滑槽的数量为三个以上，并且相邻滑槽的轴线之间的夹角相等，每个滑槽内仅设置有一个连接件。

在一个实施例中，滑槽为T形槽，连接件包括能够凸出而连接到T形槽内部的弹性块。这种结构的连接件使得根据本实用新型的膨胀设备使用更加方便。在一个优选的实施例中，滑槽的朝向彼此的端部比远离彼此的端部更接近管柱。这种设置的滑槽能够使两个连接件自动远离彼此，从而使得两个膨胀本体自动远离彼此，方便了膨胀设备的使用。

在一个实施例中，接头为分体结构，在第一部分上沿轴向贯穿设置了T形槽，第二部分为能连接于第一部分的包含T形槽大端的端面的实体结构。在本申请中，“分体结构”规定为接头的第一部分和第二部分为分开制造，然后再装配在一起。“实体结构”是指在接头的第二部分内没有设置滑槽。这种接头使得连接件更加容易装配。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于，膨胀本体与接头之间为铰链连接，并且在膨胀本体的第一端部构造有与两个膨胀本体的张开运动相匹配的斜面。这使得膨胀本体在接头处的活动范围较大，不会受到限制从而能够适应多种井下分支装置。此外，还可以在接头内构造有滑槽，而膨胀本体通过活动式设置在滑槽内的连接件而连接于接头，这是能够确保膨胀本体在接头处的运动不会受到限制。此外，根据本实用新型的膨胀设备的结构也较为简单，使用也比较方便。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1是根据本实用新型的用于井下分支装置的膨胀设备的示意图；

图2是根据本实用新型的用于井下分支装置的膨胀设备的膨胀板的结构示意图；

图3示意性地显示了根据本实用新型的膨胀设备的接头的第一实施方案；

图4以剖视图示意性地显示了根据本实用新型的膨胀设备的接头的第二实施方案；

图5示意性地显示了根据本实用新型的膨胀设备的连接件；

图6以立体图示意性地显示了根据本实用新型的膨胀设备的接头的第三实施方案；

图7是图6的截面图；

图8示意性地显示了根据本实用新型的膨胀设备的接头的第四实施方案；

图9是图8中的接头的仰视图；

图10显示了带有三个滑槽的接头的示意图。

在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步说明。

图1示意性地显示了根据本实用新型的用于井下分支装置的膨胀设备10。膨胀设备10包括管柱11，在管柱11上设置有液压系统12（如图1中的虚线所示）。膨胀设备10还包括设置在管柱11的下游端部的膨胀单元20，膨胀单元20由液压系统12驱动而产生膨胀。

膨胀单元20包括安装在管柱11下游端部的接头21和连接于接头21两个膨胀本体22、23。膨胀本体23的第一端部35活动式连接于接头21，而第二端部36为自由端，膨胀本体22的装配方式与膨胀本体23完全相同，以使得两个膨胀本体22、23能够张开而插入井下分支装置（未示出）内。在膨胀本体23的周向侧壁上均设置有能凸出膨胀本体23表面或缩回的多个膨胀板24。图2示意性地显示了膨胀板24的结构，在膨胀本体23内设置有通过外推通道27和缩回通道26与液压系统12连通的液压槽25，膨胀板24的一端设置在液压槽25内，并且通过承压板28接受液压力，即从整体来看膨胀板24成活塞形状。这样，当液压槽25内增压时，膨胀板24凸出膨胀本体23的表面，而当液压槽25内减压时，膨胀板24会缩回。膨胀本体22的结构与膨胀本体23完全相同，为了简单起见，这里不再赘述。

为了使得膨胀本体22、23在接头21处的活动范围较大，膨胀本体22、23可与接头21之间为铰链连接，如图3所示的接头21的第一实施方案。在膨胀本体23的第一端部35固定连接有一个环状结构件31，在接头21上设置相应的安装结构（未示出），通过销钉33来实现膨胀本体23和接头21之间的铰链连接，这种铰链连接是现有技术中常见的，因此不再详细描述。在一个优选的实施例中，在膨胀本体23的第一端部35处构造有与膨胀本体23的张开运动相匹配的斜面90，斜面90使得膨胀本体23在接头21处的活动不再受限制，以适应更多类型的井下分支装置。应当理解地是，膨胀本体22与膨胀本体23的结构完全相同，这里不再赘述。

膨胀本体22、23与接头21’还可以为滑槽式连接。图4示意性地显示了这种接头21’第二实施方案的纵截面图，在接头21’的内部设置有滑槽40。滑槽40实施为其处于接头21’内部的部分的宽度大于其在接头21’表面处开口的宽度，即从横截面图上看，滑槽40整体呈字母“T”形，因此这里将滑槽40称之为T形槽。

为了能够将膨胀本体23与T形滑槽40相连接，可在滑槽40内设置连接件42，并且将膨胀本体23通过连接杆41连接于连接件42。在图5中示意性显示了连接件42一个实施方案，连接件42包括主体43，和弹性块44、45。在一个实施例中，弹性块44、45可通过弹簧作用而凸出主体43的表面以与T形滑槽40相配合。

图7以立体图的方式显示了接头21”第三实施方案。接头21”为分体结构，在第一部分50上构造有沿轴向而贯穿的T形滑槽70（如图7所示），而第二部分51为实体结构。在接头21”上还设置有贯穿第二部分51并延伸到第一部分50的装配孔52和53，以将第一部分50和第二部分51装配在一起。与T形滑槽70相匹配的连接件（未示出）可选择为与连接件42类似，但是弹性块44、45始终处于凸出状态，为了简单起见，这里不再详细描述与T形滑槽70相匹配的连接件。在装配过程中，首先将与T形滑槽70相匹配的连接件安装到T形滑槽70内，然后将第一部分50和第二部分51装配在一起从而完成接头21”的装配。

接头21’上的滑槽可为两个，如图8中所示的完全相同的两个滑槽40’和40”。两个滑槽40’和40”构造为倾斜滑槽，即滑槽40’和40”的朝向彼此的端部比远离彼此的端部更接近管柱11，并且滑槽40’和40”的轴线47处于同一直线上（如图9所示），每个滑槽内仅设置有一个连接件42’和42”。这样能够确保在膨胀设备10的使用过程中，连接件42’和42”会间隔开，从而与连接件42’和42”相连的膨胀本体不会进入同一个支管内。倾斜的滑槽40’和40”还有助于膨胀本体22、23自动分开，方便了膨胀设备10的使用。优选地，接头21’上的滑槽还可以为三个以上，图10显示了设置有三个相同滑槽60、61、62的接头21’。相邻滑槽的轴线（图10中的虚线）之间的角度相等，在图10所示的实施例中，该角度为120°。三个相同滑槽60、61、62的其他结构与上文所述的两个滑槽的结构相同，这里不再赘述。这种多滑槽结构适用于多分支井的设计。

在使用根据图1来描述根据本实用新型的膨胀设备10的使用方法。首先将膨胀设备10下入井内，在管柱11上的扶正定位器13与套管（未示出）中的定位槽（未示出）的配合作用下，能确保膨胀设备10居中。当膨胀设备10下入到设计位置处后，管柱11上的抓紧装置14会与套管上的凹槽（未示出）相结合，与此同时，由于膨胀设备10的膨胀本体22、23在接头21的活动受限很小，因此在井下分支装置的引导作用下膨胀本体22、23会自动进入支管内。接着，通过液压系统12向膨胀本体22、23内加压，使得膨胀本体22、23上的膨胀板24凸出而将压缩的支管胀开，直到支管的膨胀程度达到设计要求为止。最后降低膨胀本体22、23内的压力，使得膨胀板24缩回，取出膨胀设备10，完成施工。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于井下分支装置的膨胀设备，包括，

管柱，在所述管柱上设置有液压系统，在所述管柱的下游端部设置有由所述液压系统驱动的膨胀单元，

其特征在于，所述膨胀单元包括安装在所述管柱下游端部的接头，和第一端部活动式连接于所述接头，第二端部为自由端的两个膨胀本体，所述两个膨胀本体能够张开以插入所述井下分支装置内，在所述膨胀本体的周向侧壁上设置有能在所述液压系统驱动下而凸出所述膨胀本体表面或缩回的膨胀板。

2.根据权利要求1所述的膨胀设备，其特征在于，所述膨胀本体与所述接头之间为铰链连接。

3.根据权利要求2所述的膨胀设备，其特征在于，在所述两个膨胀本体的第一端部均构造有与所述两个膨胀本体的张开运动相匹配的斜面。

4.根据权利要求1所述的膨胀设备，其特征在于，在所述接头内构造有滑槽，所述两个膨胀本体的第一端部各自通过活动式设置在滑槽内的连接件而连接于所述接头。

5.根据权利要求4所述的膨胀设备，其特征在于，所述滑槽的数量为两个，并且所述两个滑槽的轴线在同一直线上，每个滑槽内仅设置有一个连接件。

6.根据权利要求4所述的膨胀设备，其特征在于，所述滑槽的数量为三个以上，并且相邻滑槽的轴线之间的夹角相等，每个滑槽内仅设置有一个连接件。

7.根据权利要求5或6所述的膨胀设备，其特征在于，所述滑槽为T形槽，所述连接件包括能够凸出而连接到所述T形槽内部的弹性块。

8.根据权利要求7所述的膨胀设备，其特征在于，所述接头为分体结构，在第一部分上沿轴向贯穿设置了T形槽，第二部分为能连接于所述第一部分的包含T形槽大端的端面的实体结构。

9.根据权利要求5或6所述的膨胀设备，其特征在于，所述滑槽的朝向彼此的端部比远离彼此的端部更接近管柱。

10.根据权利要求7所述的膨胀设备，其特征在于，所述接头的第一部分和第二部分通过螺栓连接。

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