CN204457548U - 一种螺旋式膨胀波纹管胀管器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种螺旋式膨胀波纹管胀管器，包括上接头，其特征是：所述上接头连接本体，所述本体连接螺旋形流道，所述螺旋形流道连接下接头，所述上接头、本体、螺旋形流道和下接头一体式加工成型，所述螺旋形流道上设置有螺旋胀管单元，所述螺旋胀管单元上镶嵌有硬质耐磨体。本实用新型采用上接头、本体、螺旋形流道和下接头一体式结构，无活动部件设计以增强胀管器的整体强度；采用圆柱形聚晶金刚石作为摩擦表面摩擦材料，以降低接触摩擦力，磨铣膨胀波纹管内壁不规则处和焊缝余高，降低扭矩，提高机械膨胀效果和安全性。

Description

一种螺旋式膨胀波纹管胀管器

技术领域

本实用新型涉及石油钻井器具领域，具体地讲，涉及一种螺旋式膨胀波纹管胀管器。

背景技术

膨胀波纹管技术利用金属的塑性变形，将大直径的圆管经轧制截面为异形的外径较小的波纹管，由送入工具下下入到预定井段后，利用水力和机械力作用将其胀开到圆管状态。该技术可以使井眼直径保持不变，由此大大简化了油井井身结构，提高了钻井速度，降低了钻井成本，同时也简便有效地解决复杂井段的井壁稳定问题，甚至可实现深井的单一井眼尺寸钻井和单一套管尺寸完井，从而可钻更深的直井和大位移井。

膨胀波纹管技术的原理是利用金属波纹管封隔复杂井段技术得主要原理利用金属的塑性变形，将大直径的圆管经轧制成为通径较小的波纹管，下入到使用井段后，利用水力和机械力作用将其胀开到圆管状态，达到井眼直径不变的目的。

膨胀波纹管技术在国内取得了很大进展，已成功应用多口井的。该技术优点是可封隔井下漏失、易坍塌等复杂地层，简化井身结构，降低钻井成本。同时，该技术可应用于套管补贴，甚至可实现深井的单一井眼尺寸钻井和单一套管尺寸完井，大幅降低油气井建井成本。

膨胀波纹管技术有以下特点：

①在水力膨胀后存在椭圆度，实际截面形状见图1。需要采用机械胀管方式修整成圆形，同时磨铣过渡接头、下堵头。

②波纹管采用焊接方法连接，存在较多焊缝。波纹管内壁和外壁均有焊缝余高，机械膨胀时需在焊缝时难以通过，需要胀管器具备一定切销能力。

③波纹管管串下端为球座，在机械膨胀过程中需要磨铣掉。

为保障钻具顺利下入和后期施工，需要采用机械胀管器将椭圆的截面膨胀至圆形。现有技术中采用三滚轮胀管器和球形胀管器共同进行机械膨胀。施工中先下入滚轮胀管器机械膨胀，再起钻下入球形胀管器机械膨胀。

(1)三滚轮胀管器

三滚轮胀管器结构由壳体、滚轮系构成。该滚轮胀管器的轴承系统采用滚针或滚柱轴承和硬质合金止推轴承。滚轮系统与壳体的连接采用螺栓锁紧机构。

该胀管器在实际中多次应用，基本能满足大尺寸井眼中应用。但应用中发现以下不足①轴承在机械膨胀过程中容易发生变形弯曲，导致滚轮无法活动。②轴承锁紧螺栓在井下振动、冲蚀发生脱落。③结构中存在轴承系统，在小井眼中受空间限制轴承和本体强度不高。④由于布置有滚轮等胀管器长度较长，在大弯曲井眼中刚度较大，不易通过，使用效果不佳。

(2)球形胀管器(专利号CN102052056A)

球形胀管器，由球形胀管器接头、焊口、巴掌、球形滚轮、锁紧轴、轴承系统六部分组成。

球形胀管器的巴掌用于支撑轴承系统和球形滚轮；轴承系统由滚柱轴承、止推轴承和锁紧轴构成；滚轮锁紧机构由两部分构成：滚珠轴承和锁紧轴。其中，滚珠轴承降低摩阻，锁紧轴起锁紧作用，以防止球形滚轮脱落。

该胀管器存在不足：目前该结构在实际应用暴露出一下以下不足①加工中本体强度要求高，焊接难度大②结构中存在轴承系统，在井下受力复杂，球形滚轮一旦脱落造成井下复杂，由于是球形落物无法打捞，难以处理。③在小井眼中，受空间限制，强度不够。

(3)可变径机械胀管器(授权公告号CN202560138U)

可变径胀管器设计的目的是机械膨胀过程中，可以多次变径，一次起下钻即能完成所有机械膨胀作业，提高了膨胀波纹管的施工效率；在作业完成后，其外径可以收缩到较小的尺寸，保证其能够顺利起出。壳体和安装在壳体内腔中的与其同轴线的限压限位滑块；壳体包括在径向中心对称分布N个凹槽；每个凹槽的上、下两端安装滑动轴；每个凹槽内安装一个滚轮轴和滚轮；当限压限位滑块在轴向上移动时，推动所述滑动轴在径向上滑动，进而带动滚轮轴在径向上滑动，实现所述可变径机械胀管器的扩径和缩径。

该胀管器存在不足：①目前该结构仅在设计阶段，没有实际应用。②结构中存在轴承、滚子、弹簧等部件，强度和抗冲蚀能力有限。③在小井眼中，受空间限制，结构件截面小，强度满足不了应用要求。

(4)一种梨形胀管器(授权公告号CN202348192U)

该胀管器为修补套管用的简易胀管器。结构包括主体和工作头，主体呈柱状，工作头呈椎体状，主体和工作头采用一体式结构设计。本实用新型结构简单，操作方便，工作效率高，可广泛用于管状金属器械的整形。特点是一体式结构、锥体工作头、螺旋式本体。

该胀管器和其它修补套管用的胀管器如阶梯式滚珠胀管器均有以下不足，无法用于膨胀波纹管的膨胀：①主要用于与圆形套管的修补。②无循环钻井液通道。③有活动部件或采用一体式设计，强度满足，但膨胀中扭矩大，主要靠钻压膨胀，无法修复膨胀波纹管。④无法磨铣下堵头。

发明内容：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种膨胀波纹管胀管器，提高膨胀波纹管的机械胀管效率和安全性。

本实用新型采用如下技术方案实现发明目的：

一种螺旋式膨胀波纹管胀管器，包括上接头，其特征是：所述上接头连接本体，所述本体连接螺旋形流道，所述螺旋形流道连接下接头，所述上接头、本体、螺旋形流道和下接头为同轴一体式加工成型，所述螺旋形流道的相邻流道间的凸起部分为螺旋胀管单元，所述螺旋胀管单元上镶嵌有硬质耐磨体。

作为对本技术方案的进一步限定，所述螺旋胀管单元包括基体，所述基体上设置所述硬质耐磨体。

作为对本技术方案的进一步限定，所述硬质耐磨体为聚晶金刚石片或者硬质合金块，所述螺旋胀管单元的中间部分设置所述聚晶金刚石片，所述螺旋胀管单元上、下两端分别设置所述硬质合金块。

作为对本技术方案的进一步限定，所述聚晶金刚石片或硬质合金块采用圆柱形。

作为对本技术方案的进一步限定，所述硬质耐磨体高出所述基体1-2mm。

作为对本技术方案的进一步限定，所述下接头连接通用球底磨鞋。

作为对本技术方案的进一步限定，所述螺旋胀管单元采用螺旋结构，所述螺旋胀管单元的两端直径小于波纹管两端接头的直径，所述螺旋胀管单元的最大直径等于井眼的钻头直径。

作为对本技术方案的进一步限定，所述螺旋胀管单元的同一横截面的外轮廓线为圆形。

作为对本技术方案的进一步限定，所述上接头采用螺纹结构。

作为对本技术方案的进一步限定，所述下接头采用螺纹结构。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型采用上接头、本体、螺旋形流道和下接头一体式结构，无活动部件设计以增强胀管器的整体强度；采用圆柱形聚晶金刚石作为摩擦表面摩擦材料，以降低接触摩擦力，磨铣膨胀波纹管内壁不规则处和焊缝余高，降低扭矩，提高机械膨胀效果和安全性。

附图说明

图1为现有的膨胀波纹管在水力膨胀后的截面形状。

图2为本实用新型优选实施例的结构示意图。

图3为膨胀波纹管的管串结构示意图。

图中，1-上接头，2-本体，3-聚晶金刚石片，4-螺旋形流道，5-硬质合金块，6-下接头，7-螺旋胀管单元，8-圆形接箍，9-焊缝，10-膨胀波纹管，11-球座，12-基体。

具体实施方式:

下面结合实施例，对本实用新型作更进一步的详细说明。

参见图1-图3，本实用新型包括上接头1，所述上接头1连接本体2，所述本体2连接螺旋形流道4，所述螺旋形流道4连接下接头6，所述上接头1、本体2、螺旋形流道4和下接头6一体式加工成型，所述螺旋形流道4上设置有螺旋胀管单元7，所述螺旋胀管单元7上镶嵌有硬质耐磨体。

所述螺旋胀管单元7包括基体12，所述基体12上设置所述硬质耐磨体。

所述硬质耐磨体为聚晶金刚石片或者硬质合金块，所述螺旋胀管单元7的中间部分设置所述聚晶金刚石片3，所述螺旋胀管单元7上、下两端分别设置所述硬质合金块5。

所述聚晶金刚石片3或硬质合金块4采用圆柱形。

所述硬质耐磨体高出所述基体1-2mm。

所述下接头6连接通用球底磨鞋。

所述螺旋胀管单元7采用螺旋结构，所述螺旋胀管单元7的两端直径小于相应波纹管两端接头的直径，所述螺旋胀管单元7的最大直径等于相应井眼的钻头直径。本螺旋胀管单元7的螺旋结构的端面直径由上至下是变化的，先增大后减小，以保障下行和上行时顺利进入。

所述螺旋胀管单元7的同一横截面的外轮廓线为圆形。

所述上接头1采用螺纹结构。

所述下接头6采用螺纹结构。

图3所示为膨胀波纹管的管串结构示意图，包括圆形接箍8和一组膨胀波纹管10，两个膨胀波纹管10之间有焊缝9，膨胀波纹管10的底部设置有球座11。

本实用新型的使用方法为：

(1)将膨胀波纹管管串通过送入工具下入井下至预定定段，水力打压至20-25MPa；

(2)连接上接头1和送入工具，下接头6接通用球底磨鞋，下入至膨胀波纹管中，启动泥浆泵，旋转加钻压膨胀；

(3)螺旋胀管单元7接触膨胀波纹管内壁，在压力和扭矩作用下胀开膨胀波纹管；

(4)螺旋膨胀单元7接触波纹管内壁焊缝余高，聚晶金刚石片3和硬质合金块5磨铣焊缝余高；

(5)下接头6接通用球底磨鞋磨铣球座后，起出胀管器。

Claims (10)

1.一种螺旋式膨胀波纹管胀管器，包括上接头，其特征是：所述上接头连接本体，所述本体连接螺旋形流道，所述螺旋形流道连接下接头，所述上接头、本体、螺旋形流道和下接头为同轴一体式加工成型，所述螺旋形流道的相邻流道间的凸起部分为螺旋胀管单元，所述螺旋胀管单元上镶嵌有硬质耐磨体。

2.根据权利要求1所述的螺旋式膨胀波纹管胀管器，其特征是：所述螺旋胀管单元包括基体，所述基体上设置所述硬质耐磨体。

3.根据权利要求2所述的螺旋式膨胀波纹管胀管器，其特征是：所述硬质耐磨体为聚晶金刚石片或者硬质合金块，所述螺旋胀管单元的中间部分设置所述聚晶金刚石片，所述螺旋胀管单元上、下两端分别设置所述硬质合金块。

4.根据权利要求3所述的螺旋式膨胀波纹管胀管器，其特征是：所述聚晶金刚石片或硬质合金块采用圆柱形。

5.根据权利要求2所述的螺旋式膨胀波纹管胀管器，其特征是：所述硬质耐磨体高出所述基体1-2mm。

6.根据权利要求1所述的螺旋式膨胀波纹管胀管器，其特征是：所述下接头连接通用球底磨鞋。

7.根据权利要求1所述的螺旋式膨胀波纹管胀管器，其特征是：所述螺旋胀管单元采用螺旋结构，所述螺旋胀管单元的两端直径小于波纹管两端接头的直径，所述螺旋胀管单元的最大直径等于相应井眼的钻头直径。

8.根据权利要求1所述的螺旋式膨胀波纹管胀管器，其特征是：所述螺旋胀管单元的同一横截面的外轮廓线为圆形。

9.根据权利要求1-8之一所述的螺旋式膨胀波纹管胀管器，其特征是：所述上接头采用螺纹结构。

10.根据权利要求1-8之一所述的螺旋式膨胀波纹管胀管器，其特征是：所述下接头采用螺纹结构。