CN212671634U - 一种膨胀管修复套损井工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种膨胀管修复套损井工具，包括竖直设置的膨胀管，膨胀管的上部为发射腔，在发射腔内密封设有可溶式膨胀锥，在膨胀管的下端通过剪切销钉密封固定有可溶式底管。本实用新型的膨胀管修复套损井工具能够实现自上而下膨胀，在膨胀施工完成后无需磨铣或打捞膨胀管下底堵，使用安全且节省施工周期。

Description

一种膨胀管修复套损井工具

技术领域

本实用新型是关于石油行业钻修井装备与工具领域，尤其涉及一种膨胀管修复套损井工具，主要应用于对套损井进行修复。

背景技术

所谓膨胀管，就是具有良好延展性和一定强度的金属圆管，入井后，通过液压的方式驱动其内部预置的特殊胀头(膨胀锥)轴向运动，使其内径和外径均得到膨胀，膨胀率可达到15～30％。通过该技术的应用，可以实现对损坏套管的修复或对复杂裸眼段进行封堵等目标。

油田开发进入中、后期，套损问题是较为常见的问题。表现形势多种多样，主要包括：套管腐蚀、变形、错断等，这将严重影响油气井的正常生产，给油田造成了巨大的经济损失。膨胀管修复套损井技术是指在修井过程中的应用膨胀管对损坏套管进行修复，从而恢复正常生产。目前，我国各油田普遍存在着大量的套损井，套损井修复技术主要包括膨胀管技术、取换套技术、加固管加固技术等。其中，与其它密封加固修复技术相比，膨胀管修复套损井技术，不但可获得良好的密封及固定效果，修复后的井眼通径仅仅缩小大约两个膨胀管壁厚的尺寸。因此，该项技术在油田修井作业中得到广泛应用。

目前，在各油田所应用的膨胀管修复套损井工具均为膨胀锥自下而上膨胀的方式，膨胀施工完成后，需磨铣或打捞膨胀管下底堵，实现井眼连通。但是，在施工过程存在以下问题：1、一旦膨胀过程意外遇阻，易造成卡钻事故，膨胀锥无法取出地面，后期事故处理非常困难；2、膨胀施工完成后，必须磨铣或打捞膨胀管下底堵，连通井眼，增加了施工周期。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种膨胀管修复套损井工具，以克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种膨胀管修复套损井工具，能够实现自上而下膨胀，在膨胀施工完成后无需磨铣或打捞膨胀管下底堵，使用安全且节省施工周期。

本实用新型的目的是这样实现的，一种膨胀管修复套损井工具，包括竖直设置的膨胀管；膨胀管的上部为发射腔，在发射腔内密封设有可溶式膨胀锥，在膨胀管的下端通过剪切销钉密封固定有可溶式底管。

在本实用新型的一较佳实施方式中，可溶式膨胀锥包括呈圆柱体的可溶式膨胀锥体，可溶式膨胀锥体的侧壁开设有环形凹槽，在环形凹槽内套设有膨胀锥环，膨胀锥环与膨胀管的内壁密封接触。

在本实用新型的一较佳实施方式中，可溶式膨胀锥体包括可溶式膨胀锥座和可溶式锁紧环，可溶式膨胀锥座由底座以及自底座的中心向上延伸的加长柱体构成；膨胀锥环和可溶式锁紧环自下而上依次套设在加长柱体上，且可溶式锁紧环的内壁与加长柱体的外壁螺纹固定，可溶式锁紧环的底面、加长柱体的外壁以及底座的顶面之间构成环形凹槽。

在本实用新型的一较佳实施方式中，底座的下端外壁为向下渐缩的锥面。

在本实用新型的一较佳实施方式中，由加长柱体的顶面形成轴向向下的轴向槽。

在本实用新型的一较佳实施方式中，可溶式膨胀锥体和可溶式底管均由可溶金属制成。

在本实用新型的一较佳实施方式中，可溶金属为可溶镁合金。

在本实用新型的一较佳实施方式中，可溶式底管的内径小于膨胀管的内径，可溶式底管的上端从膨胀管的底端插入并与膨胀管的下端管壁通过剪切销钉固定。

在本实用新型的一较佳实施方式中，可溶式底管的下端外壁为向下渐缩的锥面。

在本实用新型的一较佳实施方式中，膨胀管修复套损井工具还包括连接在膨胀管顶端的送入接管，送入接管的下端外壁与膨胀管的内壁螺纹固定。

在本实用新型的一较佳实施方式中，在膨胀管的外壁套设有多个橡胶环。

由上所述，本实用新型中的膨胀管修复套损井工具，将发射腔设在膨胀管的上部，通过可溶式膨胀锥和可溶式底管的配合，进行打压膨胀后，可溶式膨胀锥和可溶式底管将全部落入井底，整个膨胀管修复套损井工具上下贯通。因此，本实用新型的工具能够实现自上而下进行膨胀管膨胀施工，一旦在膨胀过程中意外遇阻，可以直接将可溶式膨胀锥等相关工具直接提出，不会造成卡钻事故，使用更加安全。同时在工具下端利用可溶式底管代替了常规式膨胀管的下底堵，膨胀完成后也无需磨铣或打捞下底堵，操作简便，大大提高了施工的安全性，节省了施工周期，能够实现高效安全的套损井修复，且落入井底的可溶式膨胀锥和可溶式底管可以溶解，并不会井底造成影响。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1：为本实用新型提供的膨胀管修复套损井工具的结构示意图。

图2：为本实用新型提供的送入接头的结构示意图。

图3：为本实用新型提供的膨胀管的结构示意图。

图4：为本实用新型提供的可溶式膨胀锥的结构示意图。

图5：为本实用新型提供的可溶式底管的结构示意图。

图6：为本实用新型提供的膨胀管修复受损套管后的状态图。

附图标号说明：

1、送入接管；

2、膨胀管；21、发射腔；

3、可溶式膨胀锥；31、可溶式膨胀锥座；311、底座；312、加长柱体；3121、轴向槽；32、膨胀锥环；33、可溶式锁紧环；

4、可溶式底管；

5、剪切销钉；

6、橡胶环；

7、套管；71、套管损坏穿孔。

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。

如图1至图6所示，本实施例提供一种膨胀管修复套损井工具，包括竖直设置的膨胀管2，膨胀管2的上部为发射腔21，在发射腔21内密封设有可溶式膨胀锥3，在膨胀管2的下端通过剪切销钉5密封固定有可溶式底管4。

其中，发射腔21的内径大于膨胀管2的下部内径，发射腔21的下端孔壁为向下渐缩的锥面。该发射腔21对应的膨胀管2部分，具体是在地面对膨胀管2的上部通过机械的方式(例如液压缸施加推力)进行预膨胀形成。预膨胀时一般使用一膨胀锥进行，膨胀后的外径(即发射腔21对应的膨胀管2部分的外径)近似等于(或略小于)拟补贴的套管7内径，以保证预膨胀的膨胀管2能顺利下到预定井段。具体预膨胀过程为现有技术，在此不再赘述。

在使用时，将膨胀管2下入到井筒的预定位置后，向膨胀管2内进行打压，液压将推动可溶式膨胀锥3向下运动，使得膨胀管2发生径向膨胀。当可溶式膨胀锥3向下运动至与可溶式底管4接触时，将向下推动可溶式底管4，使得剪切销钉5被剪断，可溶式膨胀锥3和可溶式底管4将共同落入井底。经过一定时间后可溶式膨胀锥3和可溶式底管4将会溶解。

由此，本实施例中的膨胀管修复套损井工具，将发射腔21设在膨胀管2的上部，通过可溶式膨胀锥3和可溶式底管4的配合，进行打压膨胀后，可溶式膨胀锥3和可溶式底管4将全部落入井底，整个膨胀管修复套损井工具上下贯通。因此，本实施例的工具能够实现自上而下进行膨胀管2膨胀施工，一旦在膨胀过程中意外遇阻，可以直接将可溶式膨胀锥3等相关工具直接提出，不会造成卡钻事故，使用更加安全。同时在工具下端利用可溶式底管4代替了常规式膨胀管的下底堵，膨胀完成后也无需磨铣或打捞下底堵，操作简便，大大提高了施工的安全性，节省了施工周期，能够实现高效安全的套损井修复，且落入井底的可溶式膨胀锥3和可溶式底管4可以溶解，并不会井底造成影响。

在具体实现方式中，为了保证机械强度，如图1和图4所示，可溶式膨胀锥3包括呈圆柱体的可溶式膨胀锥体，可溶式膨胀锥体的侧壁开设有环形凹槽，在环形凹槽内套设有膨胀锥环32，膨胀锥环32与膨胀管2的内壁密封接触。其中，膨胀锥环32由硬质合金制成，以保证可溶式膨胀锥3的强度要求。

详细来说，为了便于加工和安装，可溶式膨胀锥体包括可溶式膨胀锥座31和可溶式锁紧环33，可溶式膨胀锥座31由底座311以及自底座311的中心向上延伸的加长柱体312构成。膨胀锥环32和可溶式锁紧环33自下而上依次套设在加长柱体312上，且可溶式锁紧环33的内壁与加长柱体312的外壁螺纹固定，可溶式锁紧环33的底面、加长柱体312的外壁以及底座311的顶面之间构成上述的环形凹槽。当可溶式膨胀锥3落入井底后，可溶式膨胀锥座31和可溶式锁紧环33将全部溶解。

另外，底座311的下端外壁为向下渐缩的锥面，进而与发射腔21下端的锥面相贴合，以便于可溶式膨胀锥3向下运动时对膨胀管2进行膨胀。

在实际应用中，由加长柱体312的顶面形成轴向向下的轴向槽3121，以保证可溶式膨胀锥3更顺利下行。

进一步地，上述的可溶式膨胀锥体和可溶式底管4均由可溶金属制成，即上述的可溶式膨胀锥座31和可溶式锁紧环33的材质均为可溶金属，使其能够在入井后48小时开始溶解，72～120小时后可完全溶解，对油气井生产不产生影响。

具体来说，可溶金属为可溶镁合金，能够在与井里的钻井液接触后开始溶解，因此可以根据钻井液的具体成分来选择可溶金属的具体类型。其中，可溶镁合金材料由镁基体及其它合金元素构成，其耐压压力、耐温温度、抗拉强度、溶解速率等技术参数可根据需求而定，可在含有电解质的水溶液和不同液体环境中自行溶解，组成不同，力学性能各异。上述的可溶镁合金材料为现有材料，在此不再详细赘述。

一般在可溶金属表面镀有控制膜，可以通过控制可溶金属表面的镀膜厚度，来控制可溶金属的溶解速度，进行延长或者缩短。具体是利用高压氢气将金属盐溶液中的金属离子还原并沉积到悬浮颗粒表面，控制腐蚀速率，进而控制溶解速率，对于镀膜技术为现有技术，在此不再赘述。

进一步地，为了便于可溶式膨胀锥3下行时能够向下推动可溶式底管4，如图1所示，可溶式底管4的内径小于膨胀管2的内径，可溶式底管4的上端从膨胀管2的底端插入并与膨胀管2的下端管壁通过剪切销钉5固定。一般可溶式底管4的下端外壁为向下渐缩的锥面，以对工具的下入起到引导作用。

在具体使用过程中，为了便于工具下入，如图1和图2所示，膨胀管修复套损井工具还包括连接在膨胀管2顶端的送入接管1，送入接管1的下端外壁与膨胀管2的内壁螺纹固定。

一般，送入接管1的上端内壁加工有油管螺纹，以便于与油管或者钻杆等送入管柱连接，实现工具的送入。送入接管1的下端外壁加工有左旋粗螺纹，膨胀管2的上端内壁加工有左旋粗螺纹，两者依靠左旋螺纹连接，施工完成后可通过正转送入管柱实现倒扣丢手。

为了保证打压时的密封性，在送入接管1的下部外壁、膨胀锥环32的侧壁以及可溶式底管4的上部外壁均设有密封槽，并在密封槽中套设有密封圈，以实现各部件之间的密封。

为了保证膨胀管2膨胀后的密封性，在膨胀管2的外壁套设有多个橡胶环6。一般各橡胶环6通过硫化工艺粘结在膨胀管2的外壁。在本实施例中，在膨胀管2的两端各设一组橡胶环6，每组橡胶环6包括呈上下均匀间隔排布的多个橡胶环6，例如每组橡胶环6包括3～5个橡胶环6，具体个数根据需要而定。

更详细来说，使用时，利用油管或者钻杆与送入接管1的上端进行连接，并将工具下入到井筒的预定位置，使得上下两组橡胶环6分别位于套管损坏穿孔71的两端。然后在地面连接打压膨胀管线，利用高压泵车或泥浆泵泵入钻井液进行打压膨胀，压力通过油管或钻杆传递到由送入接管1、膨胀管2和可溶式膨胀锥3构成的压力腔中。可溶式膨胀锥3在液压的驱动下向下运动，使膨胀管2发生径向膨胀。可溶式膨胀锥3在液压的驱动下向下运动直至与可溶式底管4接触。

此时，膨胀压力升高；继续打压，在可溶式膨胀锥3的推动下将剪切销钉5剪断；可溶式膨胀锥3与可溶式底管4共同落入井底。在72～120小时后除膨胀锥环32、膨胀锥环32上的密封圈以及剪切销钉5之外，可溶式膨胀锥座31、可溶式锁紧环33以及可溶式底管4可完全溶解与井里的钻井液中。由于钻井时井底都会有预留深度，膨胀锥环32、密封圈以及剪切销钉5均为小部件，对井底并不会产生影响。

膨胀管2施工完成后，各橡胶环6与套管7内壁紧密贴合，对受损的套管7形成牢固的悬挂和密封，从而使油气井恢复井筒的完整性，保障正常生产。另外，施工完成后，膨胀压力将由20～30MPa突然降低至0；此时，正转送入管柱便可实现倒扣丢手，送入接管1将随送入管柱起出地面。

以上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 (11)

1.一种膨胀管修复套损井工具，其特征在于，包括竖直设置的膨胀管；

所述膨胀管的上部为发射腔，在所述发射腔内密封设有可溶式膨胀锥，在所述膨胀管的下端通过剪切销钉密封固定有可溶式底管。

2.如权利要求1所述的膨胀管修复套损井工具，其特征在于，

所述可溶式膨胀锥包括呈圆柱体的可溶式膨胀锥体，所述可溶式膨胀锥体的侧壁开设有环形凹槽，在所述环形凹槽内套设有膨胀锥环，所述膨胀锥环与所述膨胀管的内壁密封接触。

3.如权利要求2所述的膨胀管修复套损井工具，其特征在于，

所述可溶式膨胀锥体包括可溶式膨胀锥座和可溶式锁紧环，所述可溶式膨胀锥座由底座以及自所述底座的中心向上延伸的加长柱体构成；

所述膨胀锥环和所述可溶式锁紧环自下而上依次套设在所述加长柱体上，且所述可溶式锁紧环的内壁与所述加长柱体的外壁螺纹固定，所述可溶式锁紧环的底面、所述加长柱体的外壁以及所述底座的顶面之间构成所述环形凹槽。

4.如权利要求3所述的膨胀管修复套损井工具，其特征在于，

所述底座的下端外壁为向下渐缩的锥面。

5.如权利要求3所述的膨胀管修复套损井工具，其特征在于，

由所述加长柱体的顶面形成轴向向下的轴向槽。

6.如权利要求2所述的膨胀管修复套损井工具，其特征在于，

所述可溶式膨胀锥体和所述可溶式底管均由可溶金属制成。

7.如权利要求6所述的膨胀管修复套损井工具，其特征在于，

所述可溶金属为可溶镁合金。

8.如权利要求1所述的膨胀管修复套损井工具，其特征在于，

所述可溶式底管的内径小于所述膨胀管的内径，所述可溶式底管的上端从所述膨胀管的底端插入并与所述膨胀管的下端管壁通过所述剪切销钉固定。

9.如权利要求1所述的膨胀管修复套损井工具，其特征在于，

所述可溶式底管的下端外壁为向下渐缩的锥面。

10.如权利要求1所述的膨胀管修复套损井工具，其特征在于，

所述膨胀管修复套损井工具还包括连接在所述膨胀管顶端的送入接管，所述送入接管的下端外壁与所述膨胀管的内壁螺纹固定。

11.如权利要求1所述的膨胀管修复套损井工具，其特征在于，

在所述膨胀管的外壁套设有多个橡胶环。

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