CN205297426U - 裸眼用可回收变径膨胀锥 - Google Patents

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刘志同
徐丙贵
尹洪伟
王建利
都亚楠
卢静
蒲晓莉
丁矿
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本实用新型提出一种裸眼用可回收变径膨胀锥,包括:液压总成,设有液压缸及能移动的放置于液压缸中的活塞管,活塞管与液压缸之间形成有环腔,活塞管的上端套接有上活塞,上活塞与液压缸相密贴,其设有与环腔相连通的泄压孔,液压缸的下端连接有下活塞,下活塞套设于活塞管上,上移时能与上活塞相卡接;变径锥总成,包括连接头、中心管、膨胀锥座以及多个膨胀锥分瓣,连接头中设有球座,其上端套接在活塞管的下端处,中心管的上端套接于连接头的下端,膨胀锥座螺接于中心管上,各膨胀分瓣的上端沿周向均布的活动连接于中心管上,其下端位于膨胀锥座的上端处,膨胀锥座在上移时,能撑开各膨胀锥分瓣。本实用新型在工作中能实现膨胀膨胀管且可回收。

Description

裸眼用可回收变径膨胀锥
技术领域
本实用新型涉及石油天然气行业中钻完井技术领域,具体而言,是一种可应用于裸眼系统的机械式膨胀工具,尤其是一种裸眼用可回收变径膨胀锥。
背景技术
膨胀管技术(ExpandableTubularTechnology)是上世纪九十年代产生并发展起来的一项新技术,可应用于钻井、完井、采油、修井等作业过程,被誉为可带来变革性发展的新技术。所谓膨胀管是指用特殊材料制成的金属圆管,其原始状态具有较好的延展性,在膨胀力的作用下,通过膨胀锥的挤压作用,其内径和外径均得到膨胀并发生永久塑性变形,膨胀率可达到15~30%。膨胀管技术通过对膨胀管实施胀管作业,改变膨胀管材料的晶体组织结构和机械性能,使其强度指标得到提高,而塑性指标下降。膨胀管技术通过选择膨胀管材料、控制膨胀率等技术手段,可使膨胀管获得与特定钢级套管相当的机械性能指标,从而满足石油工程的使用要求。
膨胀管技术一般可用来解决复杂地层引起的各种问题,如封堵严重漏失地层,解决井眼垮塌问题等,也可以用于套管的补贴与修复。根据膨胀管技术的用途对其进行分类,可分为套管补贴系统、裸眼系统、膨胀尾管悬挂系统及等直径钻完井系统等几大技术体系。其中,膨胀管裸眼系统是指当钻井过程中钻遇有问题的裸眼井段时,在该裸眼井段原常用的套管系列间加入一段(或多段)膨胀管,封隔问题层段的技术。
然而,在现有技术中,对于所使用的膨胀装置,在完成膨胀作业收,其回收不方便,给现场作业带来困扰,严重影响了工作效率及生产效益。
对现有有鉴于此,本设计人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验,研制出一种裸眼用可回收变径膨胀锥,以期解决现有技术存在的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是在于提供一种裸眼用可回收变径膨胀锥,在工作中能实现膨胀膨胀管且可回收,克服了现有技术的缺陷。
为此,本实用新型提出一种裸眼用可回收变径膨胀锥,其包括有:
液压总成,设有一液压缸及一能移动的放置于所述液压缸中的活塞管,所述活塞管与所述液压缸之间形成有一环腔,所述活塞管的上端套接有上活塞,所述上活塞与所述液压缸相密贴,其设有与所述环腔相连通的泄压孔,所述液压缸的下端通过内螺纹连接有下活塞,所述下活塞套设于所述活塞管上,其上移时能与所述上活塞相卡接;
变径锥总成,包括有一连接头、一中心管、一膨胀锥座以及多个膨胀锥分瓣,所述连接头的内腔中设有一球座,其上端套接在所述活塞管的下端处,所述中心管的上端套接于所述连接头的下端,所述膨胀锥座螺接于所述中心管上,各所述膨胀分瓣的上端沿周向均布的活动连接于所述中心管上,其下端位于所述膨胀锥座的上端处,所述膨胀锥座在上移时,能撑开各所述膨胀锥分瓣。
如上所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其中,另设有一活塞连接管及一密封套设于所述活塞连接管外侧的缸体连接管,所述上活塞的上端套接于所述活塞连接管,所述液压缸的上端套接于所述缸体连接管。
如上所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其中,所述缸体连接管的下端处设有一环肩,所述环肩的上端设有一第一缸体防尘环,其下端与所述液压缸的上端相螺接。
如上所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其中,所述上活塞下端处的外侧面设有花键,所述下活塞上端处的内侧面设有键槽,在所述下活塞上移时,所述花键能对应卡合于所述键槽处,以使所述上活塞与所述下活塞相卡接。
如上所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其中,所述上活塞的外侧面凸设有一环部,所述环部相邻于所述泄压孔的上侧,其与所述液压缸的内侧面相密贴,其外侧面嵌设有密封环。
如上所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其中,所述中心管上套设有一膨胀套,所述膨胀套的上端与所述中心管的外侧面凸设形成的限位环肩相抵接,各所述膨胀锥分瓣的上端对应与所述膨胀套相枢接,各所述膨胀锥瓣的下端外侧上分别设置有一周向嵌槽,一箍簧对应嵌设在各所述周向嵌槽内。
如上所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其中,所述膨胀套与所述中心管之间形成有一空腔,其上端设有一与所述中心管相接触的环挡,所述空腔内设有一复位弹簧及一止挡,所述复位弹簧的上端与所述环挡相接触,其下端与所述止挡相接触,所述止挡与所述中心管相固定,其位于所述膨胀套的下端内侧。
如上所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其中,所述连接头的上端嵌设有一第二缸体防尘环,其在与所述活塞管及中心管相连接的部位分别嵌设有密封环。
如上所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其中,所述中心管的下端套接有一下丝堵。
如上所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其中,所述膨胀锥座的横截面呈正六方形,其外周面形成有6个锥面,所述膨胀锥分瓣设有6个,各所述膨胀锥分瓣的下端对应贴合于各所述锥面的上端处。
本实用新型提出的裸眼用可回收变径膨胀锥,安全可靠,能够完成膨胀管在套管内及裸眼系统中的施工作业,在进行施工作业时,既能达到处理井下复杂情况的目的,又可保证后续钻井过程的正常进行,因此能够有效处理钻井风险和事故,提高钻井过程的安全可靠性及钻井速度;在膨胀过程完成后,可通过倒扣使膨胀锥分瓣直径变至最小,提出井眼。
附图说明
图1为本实用新型的裸眼用可回收变径膨胀锥的结构示意图,表示的是工作前的状态;
图2为本实用新型的裸眼用可回收变径膨胀锥的结构示意图,表示的是工作时的状态;
图3为本实用新型的裸眼用可回收变径膨胀锥中变径锥总成的结构示意图,表示的是工作前的状态;
图4为本实用新型的裸眼用可回收变径膨胀锥中变径锥总成的结构示意图,表示的是工作时的状态。
主要元件标号说明:
1液压总成11液压缸
12活塞管
13上活塞131泄压孔
132花键133环部
134密封环14下活塞
142键槽15活塞连接管
16缸体连接管161环肩
17第一缸体防尘环2变径锥总成
21连接头211球座
212第二缸体防尘环22中心管
221限位环肩
23膨胀锥座24膨胀锥分瓣
241周向嵌槽242箍簧
25丝堵
26膨胀套261环挡
27复位弹簧28止挡
H环腔S空腔
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本实用新型的具体实施方式:
图1为本实用新型的裸眼用可回收变径膨胀锥的结构示意图,表示的是工作前的状态;图2为本实用新型的裸眼用可回收变径膨胀锥的结构示意图,表示的是工作时的状态;图3为本实用新型的裸眼用可回收变径膨胀锥中变径锥总成的结构示意图,表示的是工作前的状态;图4为本实用新型的裸眼用可回收变径膨胀锥中变径锥总成的结构示意图,表示的是工作时的状态。
参见图1,本实用新型提出的裸眼用可回收变径膨胀锥,其包括有液压总成1以及变径锥总成2,其中,所述液压总成1设有一液压缸11及一能移动的放置于所述液压缸11中的活塞管12,所述活塞管12与所述液压缸11之间形成有一环腔H,所述活塞管12的上端套接有上活塞13,所述上活塞13与所述液压缸11相密贴,其设有与所述环腔H相连通的泄压孔131,所述液压缸11的下端通过内螺纹连接有下活塞14,所述下活塞14套设于所述活塞管12上,其上移时能与所述上活塞12相卡接;
所述变径锥总成2包括有一连接头21、一中心管22、一膨胀锥座23以及多个膨胀锥分瓣24,所述连接头21的内腔中设有一球座211,其上端套接在所述活塞管12的下端处,所述中心管22的上端套接于所述连接头21的下端,所述膨胀锥座23螺接于所述中心管22上,各所述膨胀分瓣24的上端沿周向均布的活动连接于所述中心管22上,其下端位于所述膨胀锥座23的上端处,所述膨胀锥座23在上移时,能撑开各所述膨胀锥分瓣24。其中,对于所述膨胀锥座23及膨胀锥分瓣24的具体结构,为现有技术,在此不再赘述。
请参见图1,另设有一活塞连接管15及一密封套设于所述活塞连接管15外侧的缸体连接管16,所述上活塞13的上端套接于所述活塞连接管15,所述液压缸11的上端套接于所述缸体连接管16。在使用时,可通过所述缸体连接管16与水力锚定器相连接。
进一步地,所述缸体连接管16的下端处设有一环肩161,所述环肩161的上端设有一第一缸体防尘环17,其下端与所述液压缸11的上端相螺接。
其中,所述上活塞13下端处的外侧面设有花键132,所述下活塞14上端处的内侧面设有键槽142,在所述下活塞14上移时,所述花键142能对应卡合于所述键槽132处,以使所述上活塞13与所述下活塞14相卡接,随后,所述下活塞14能带动所述上活塞13与之一同转动。
请参见图1,所述上活塞13的外侧面凸设有一环部133,所述环部133相邻于所述泄压孔131的上侧,其与所述液压缸11的内侧面相密贴,其外侧面嵌设有密封环134,以提高密封性能。
较佳地,所述中心管22上套设有一膨胀套26,所述膨胀套26的上端与所述中心管22的外侧面凸设形成的限位环肩221相抵接,各所述膨胀锥分瓣24的上端对应与所述膨胀套26相枢接,各所述膨胀锥瓣24的下端外侧上分别设置有一周向嵌槽241,一箍簧242对应嵌设在各所述周向嵌槽241内。
更进一步地,所述膨胀套26与所述中心管之间形成有一空腔S,其上端设有一与所述中心管22相接触的环挡261,所述空腔S内设有一复位弹簧27及一止挡28,所述复位弹簧27的上端与所述环挡261相接触,其下端与所述止挡28相接触,所述止挡28可以通过销接、螺接等方式与所述中心管22相固定,其位于所述膨胀套26的下端内侧。
如图3、图4所示,所述连接头21的上端嵌设有一第二缸体防尘环212,其在与所述活塞管12及中心管22相连接的部位分别嵌设有密封环(图中未标示)。另外,所述中心管22的下端套接有一下丝堵25。
在优选的实施方式中,所述膨胀锥座23的横截面呈正六方形,即其外周面的为正六方形,以使其外周面形成有6个锥面,所述膨胀锥分瓣24设有6个,各所述膨胀锥分瓣24的下端对应贴合于各所述锥面的上端处。
请一并参见图1至图4,本实用新型提出的裸眼用可回收变径膨胀锥,实际工作时,是在所述缸体连接管16的上端连接水力锚定器,并用钻杆或油管连接于水力锚定器的上端再一并下入井下,将本实用新型置于井下套管的预定井段处的膨胀管内,且膨胀锥座23、膨胀锥分瓣24下入至膨胀管3的下侧(参见图2);
投球4坐封于所述连接头21的球座211,将钻杆或油管上端连接好地面的高压泵和高压管线后,进行注液打压,高压液体先使水力锚定器张开,固定在井下套管中;继续打压,由于所述液压缸11、缸体连接管16随水力锚定器固定,同时所述连接头21的内腔向下的通道被封闭,使得液体经所述活塞连接管15、上活塞13的泄压孔131进入环腔H内,并在液压力的作用下推动所述上活塞13上移,进而带动所述活塞管12、连接头21、中心管22以及膨胀锥座23上行,使膨胀锥座23逐渐撑开各所述膨胀锥分瓣24至最大外径处;随着液流的持续注入,中心管22会通过止挡28压缩弹簧27,并顶推膨胀套26带动扩径后的膨胀锥分瓣24上移,当膨胀锥瓣24与膨胀管3接触后,会挤压膨胀管向外扩径,使膨胀管实现膨胀;
当膨胀管膨胀完成后,停止注液,使水力锚定器解除锚定状态,而所述胀锥瓣24此时卡掣于膨胀锥座23与扩径后的膨胀管之间;随后,上提钻杆或油管,带动所述液压缸11及下活塞14上行,使所述花键142对应进入所述键槽132并卡合,所述上活塞13及下活塞14相互卡接;根据所述膨胀锥套23与中心管22的螺纹旋向,反方向旋转钻杆(比如,左旋螺纹时顺时针旋转,右旋螺纹时则逆时针旋转),可以通过缸体连接管16、液压缸11及下活塞14带动上活塞13、活塞管12、连接头21及中心管22,由于所述膨胀锥座23为六方形,在各所述膨胀锥分瓣24的抱合下,不会随之转动,由此,所述中心管22会相对于所述膨胀锥座23旋转(倒扣),以使所述膨胀锥座23解扣并相对所述膨胀锥瓣24向下运动,逐渐与所述膨胀锥瓣24之间松动,同时,压缩状态的复位弹簧27还会通过止挡28推动中心管22下移……,如此,各所述膨胀锥瓣24在箍簧25的回复力下复位,外径变小,继续旋转至所述膨胀锥瓣24回复至初始状态,再将本实用新型从井下提出,从而完成本实用新型的回收。
本实用新型提出的裸眼用可回收变径膨胀锥,安全可靠,能够完成膨胀管在套管内及裸眼系统中的施工作业,在进行施工作业时,既能达到处理井下复杂情况的目的,又可保证后续钻井过程的正常进行,因此能够有效处理钻井风险和事故,提高钻井过程的安全可靠性及钻井速度;在膨胀过程完成后,可通过倒扣使膨胀锥分瓣直径变至最小,提出井眼。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式,并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改,均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种裸眼用可回收变径膨胀锥,其特征在于,所述裸眼用可回收变径膨胀锥包括有:
液压总成,设有一液压缸及一能移动的放置于所述液压缸中的活塞管,所述活塞管与所述液压缸之间形成有一环腔,所述活塞管的上端套接有上活塞,所述上活塞与所述液压缸相密贴,其设有与所述环腔相连通的泄压孔,所述液压缸的下端通过内螺纹连接有下活塞,所述下活塞套设于所述活塞管上,其上移时能与所述上活塞相卡接;
变径锥总成,包括有一连接头、一中心管、一膨胀锥座以及多个膨胀锥分瓣,所述连接头的内腔中设有一球座,其上端套接在所述活塞管的下端处,所述中心管的上端套接于所述连接头的下端,所述膨胀锥座螺接于所述中心管上,各所述膨胀锥分瓣的上端沿周向均布的活动连接于所述中心管上,其下端位于所述膨胀锥座的上端处,所述膨胀锥座在上移时,能撑开各所述膨胀锥分瓣。
2.如权利要求1所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其特征在于,另设有一活塞连接管及一密封套设于所述活塞连接管外侧的缸体连接管,所述上活塞的上端套接于所述活塞连接管,所述液压缸的上端套接于所述缸体连接管。
3.如权利要求2所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其特征在于,所述缸体连接管的下端处设有一环肩,所述环肩的上端设有一第一缸体防尘环,其下端与所述液压缸的上端相螺接。
4.如权利要求1或3所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其特征在于,所述上活塞下端处的外侧面设有花键,所述下活塞上端处的内侧面设有键槽,在所述下活塞上移时,所述花键能对应卡合于所述键槽处,以使所述上活塞与所述下活塞相卡接。
5.如权利要求4所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其特征在于,所述上活塞的外侧面凸设有一环部,所述环部相邻于所述泄压孔的上侧,其与所述液压缸的内侧面相密贴,其外侧面嵌设有密封环。
6.如权利要求1或5所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其特征在于,所述中心管上套设有一膨胀套,所述膨胀套的上端与所述中心管的外侧面凸设形成的限位环肩相抵接,各所述膨胀锥分瓣的上端对应与所述膨胀套相枢接,各所述膨胀锥瓣的下端外侧上分别设置有一周向嵌槽,一箍簧对应嵌设在各所述周向嵌槽内。
7.如权利要求6所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其特征在于,所述膨胀套与所述中心管之间形成有一空腔,其上端设有一与所述中心管相接触的环挡,所述空腔内设有一复位弹簧及一止挡,所述复位弹簧的上端与所述环挡相接触,其下端与所述止挡相接触,所述止挡与所述中心管相固定,其位于所述膨胀套的下端内侧。
8.如权利要求7所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其特征在于,所述连接头的上端嵌设有一第二缸体防尘环,其在与所述活塞管及中心管相连接的部位分别嵌设有密封环。
9.如权利要求1或8所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其特征在于,所述中心管的下端套接有一下丝堵。
10.如权利要求1所述的裸眼用可回收变径膨胀锥,其特征在于,所述膨胀锥座的横截面呈正六方形,其外周面形成有6个锥面,所述膨胀锥分瓣设有6个,各所述膨胀锥分瓣的下端对应贴合于各所述锥面的上端处。
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