CN212927781U - 一种活塞式大通径补贴管膨胀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种活塞式大通径补贴管膨胀装置，设置补贴管，沿补贴管轴向依次设置锚定组件、限位动力组件和弹性膨胀组件；所述的弹性膨胀组件至少由弹性膨胀芯和膨胀套嵌套形成；锚定组件提供径向锚定力；限位动力组件带动弹性膨胀组件沿补贴管轴向移动提供径向膨胀挤压力。本实用新型的目的是使补贴管膨胀系统全部外径尺寸小，利于井下传输，而膨胀头外径尺寸大，补贴后可获得更大通径，弹性膨胀头可适应套管内径不规则变化，防止卡井，降低施工难度，提高施工成功率。

Description

一种活塞式大通径补贴管膨胀装置

技术领域

本实用新型属于油田采油采气领域所用的套管补贴堵水装置技术领域，具体涉及一种活塞式大通径补贴管膨胀装置。

背景技术

在油田开发生产过程中，随着开发时间的延长和注水措施的强化，由于地质结构的不均一性，常常使部分油井的含水量快速升高，造成油井产量下降，水驱效果变差，能耗增加，油气资源得不到有效开采。采用补贴管膨胀封堵射孔段中的高含水层(水淹层)，是一种快速、有效的解决方案，可降低油井含水量，恢复水驱效能，提高油井产量。但采取常规补贴管膨胀封堵射孔段中的高含水层会缩小井筒的通道直径，影响井下施工作业工具通过，造成全井筒综合开采和后续井下工艺措施实施变的困难。分析常规补贴管膨胀结构可以发现，由于膨胀锥被包在发射腔内，为使常规补贴管膨胀系统在井下顺利传输，膨胀锥的外径就不能太大，而膨胀后的补贴管内径就不得不缩小。在常规补贴管膨胀施工过程中，因为套管内径在井下长期生产中发生变形、椭圆，常常使膨胀锥挤不动，或膨胀锥被卡，造成施工失败，甚至油井报废的情况发生。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种以液压为动力源，驱动活塞运动，活塞带动弹性膨胀头挤压膨胀补贴管的装置，解决了现有技术中补贴管膨胀后内通径小的问题，提高了膨胀器适应套管内径不均一性，满足施工成功率高的要求。

为了解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种活塞式大通径补贴管膨胀装置，设置补贴管，沿补贴管轴向依次设置锚定组件、限位动力组件和弹性膨胀组件；所述的弹性膨胀组件至少由弹性膨胀芯和膨胀套嵌套形成；锚定组件提供径向锚定力；限位动力组件带动弹性膨胀组件沿补贴管轴向移动提供径向膨胀挤压力。

可选的，所述的膨胀套为中部向端部外径逐渐减小的空腔式构件；沿轴向，在膨胀套的腔壁上开设多个限位缝；所述的弹性膨胀芯嵌设在膨胀套内。

可选的，所述限位缝的缝宽为4～8mm，限位缝的个数为4～8个。

可选的，所述膨胀套的腔壁厚度为20～30mm。

可选的，所述的弹性膨胀芯为硫化在膨胀套腔体内的橡胶构件。

可选的，膨胀套的外径加上2倍的补贴管壁厚小于套管内径的0～3mm；或者，膨胀套的外径加上2倍的补贴管壁厚大于套管内径的0～1mm。

可选的，所述的弹性膨胀组件还包括与限位动力组件轴接的拉杆，拉杆上设置扶正器；还包括轴接在膨胀套端部的导向头。

可选的，所述的限位动力组件包括沿轴向依次接设的限位组件和膨胀动力组件；膨胀动力组件由多级液压缸形成。

可选的，所述的限位组件和膨胀动力组件之间通过中心杆连接；所述的限位组件包括轴向设置的中心杆，中心杆上设置导向缸和导向缸接头，导向缸外套设座封筒；所述的膨胀动力组件至少包括两级液压缸组件；所述的两级液压缸组件与中心杆轴接。

可选的，在所述的补贴管端部外壁包覆设置密封层；所述的密封层为橡胶层。

本实用新型与现有技术相比，有益的技术效果是：

本实用新型的装置，扩大补贴管膨胀后的内通径，改刚性膨胀锥为弹性膨胀头，以满足补贴封堵后井下工艺措施实施的要求，并提高施工过程中的可靠性和成功率。膨胀头外无发射腔，膨胀前膨胀头位于补贴管外，补贴管膨胀系统全部外径尺寸小，利于井下传输，而膨胀头外径尺寸大，补贴后可获得更大通径。使用弹性膨胀头代替刚性膨胀锥可以适应井下套管内径变形、椭圆等不均一性对施工的影响，提高补贴管膨胀施工成功率。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1为本实用新型的活塞式大通径补贴管膨胀装置整体结构示意图；

图2本实用新型的锚定组件和限位组件结构示意图；

图3本实用新型的膨胀动力组件结构示意图；

图4本实用新型的弹性膨胀组件结构示意图；

图5本实用新型的弹性膨胀组件结构示意图(放大)；

图中各标号表示为：

1-补贴管、11-密封层；

a-锚定组件、a1-第一水力锚、a2-第二水力锚；

b-限位动力组件、b1-限位组件、b11-导向缸接头、b12-导向缸、b13-中心杆、b14-座封筒；b2-膨胀动力组件、b21-中心杆连接套、b22-一级活塞杆、b23-第一活塞缸接头、b24-第一活塞缸、b25-二级活塞杆、b26-第二活塞缸接头、b27-第二活塞缸、b28-活塞杆堵塞；

c-弹性膨胀组件、c1-拉杆接头、c2-扶正器、c3-拉杆、c4-弹性膨胀芯、c5-膨胀套、c6-导向头。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、前、后”通常是指沿车辆行驶方向相对于驾驶员的前方、后方、上方、下方、左侧、右侧。

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

如图1至图5所示，本实用新型提供了活塞式大通径补贴管膨胀装置，设置补贴管1，沿补贴管1轴向依次设置锚定组件a、限位动力组件b和弹性膨胀组件c；弹性膨胀组件c至少由弹性膨胀芯c4和膨胀套c5嵌套形成；锚定组件a提供径向锚定力；限位动力组件b带动弹性膨胀组件c沿补贴管1轴向移动提供径向膨胀挤压力。弹性膨胀组件c外无发射腔，膨胀前弹性膨胀组件c位于补贴管1外，补贴管膨胀系统全部外径尺寸小，利于井下传输，而弹性膨胀组件c外径尺寸大，补贴后可获得更大通径。使用弹性膨胀组件c代替刚性膨胀锥可以适应井下套管内径变形、椭圆等不均一性对施工的影响，提高补贴管膨胀施工成功率。

在本公开的实施例中，膨胀套c5为中部向端部外径逐渐减小的空腔式构件，比如，如图5所示，膨胀套c5为类椭圆形的空腔构件，椭圆形的长轴两端为圆筒形；沿轴向，在膨胀套c5的腔壁上开设多个限位缝，比如在椭圆形的腔壁沿轴向开有4～8条贯通椭圆形的缝，缝宽为4～8mm，椭圆形的每个分瓣厚度为20～30mm；弹性膨胀芯c4嵌设在膨胀套c5内；上述结构的设置保证了弹性膨胀组件c在轴向和径向具有一定的弹性形变能力。

在本公开的实施例中，限位缝的缝宽为4～8mm，限位缝的个数为4～8个，限位缝的设置为弹性膨胀芯c4的设置提供硫化窗口，同时减小了膨胀套c5在径向的变形阻力，保证其在径向为补贴管1提供的径向挤压力。

在本公开的实施例中，膨胀套c5的腔壁厚度为20～30mm，膨胀套的制作材料一般为金属材料，比如钢材，一定的厚度需要保证膨胀套c5具有一定的弹性变形支撑。

在本公开的实施例中，弹性膨胀芯c4为硫化在膨胀套c5腔体内的橡胶构件，使膨胀套c5在补贴施工时能适应套管内径的不规则变形。

在本公开的实施例中，膨胀套c5的外径加上2倍的补贴管1壁厚小于套管(待补贴的套管)内径的0～3mm；或者，膨胀套c5的外径加上2倍的补贴管1壁厚大于套管内径的0～1mm，保证整体装置能在待补贴的套管内顺利的移动。

在本公开的实施例中，弹性膨胀组件c还包括与限位动力组件b轴接的拉杆c3，拉杆c3上设置扶正器c2，在拉杆c3与限位动力组件b之间通过拉杆接头c1连接；还包括轴接在膨胀套c5端部的导向头c6，实现轴向扶正和轴向导向。

在本公开的实施例中，限位动力组件b包括沿轴向依次接设的限位组件b1和膨胀动力组件b2；膨胀动力组件b2由多级液压缸形成，由多级液压缸为弹性膨胀组件c提供轴向移动的动力，可根据井下的实际情况进行液压缸数量的选择，保证动力输出。

在本公开的实施例中，限位组件b1和膨胀动力组件b2之间通过中心杆b13连接；限位组件b1包括轴向设置的中心杆b13，中心杆b13上设置导向缸b12和导向缸接头b11，导向缸b12外套设座封筒b14；膨胀动力组件b2至少包括两级液压缸组件，比如膨胀动力组件b2包括连接中心杆b13和一级活塞杆b22的中心杆连接套b21，然后是依次设置的第一活塞缸接头b23、第一活塞缸b24、二级活塞杆b25、第二活塞缸接头b26、第二活塞缸b27和活塞杆堵塞b28；两级液压缸组件与中心杆b13轴接。

在本公开的实施例中，在补贴管1端部外壁包覆设置密封层11；密封层11为橡胶层，另外，在本公开的实施例中，锚定组件a包括沿轴向依次接设的第一水力锚a1和第二水力锚a2。

本实用新型的工作过程：

(Ⅰ)完成本实用新型装配并将本实用新型输送至套管射孔段待补贴封堵位置：

根据套管射孔段动态含水率的测试结果，依据需要封堵的射孔井段选择相应规格的补贴管1，补贴管1的长度必须保证使补贴管两端的密封层11(橡胶包覆层)膨胀后贴在射孔段以外的完好套管内壁上，以达到密封要求。

根据施工时井下油管的密封承压条件，在进行补贴管膨胀动力工具组装时可选择两级液压缸串联或多级液压缸串联，在保证提供足够输出动力的条件下，满足安全施工要求。

先按照图3完成膨胀动力组件b2的装配，再根据补贴管1的长度，选配相应长度的拉杆c3，再将装配好的膨胀动力组件b2、拉杆c3和与补贴管1相匹配的弹性膨胀组件c串联起来；在装配好的工具串外套上补贴管1，使补贴管1下端顶在膨胀套c5上；将限位组件b1上的座封筒锁紧螺母和座封筒b14退到导向缸b12螺纹最里端，连接限位组件b1上导向缸接头b11的内螺纹与中心杆b13的外螺纹，调整座封筒锁紧螺母和座封筒b14的位置，使座封筒b14顶住补贴管1上端口；在导向缸接头b11上装上锚定组件a，再在锚定组件a上连接提升短节，在提升短节上装卡瓦，用作业机将整套补贴管膨胀系统吊起，放入井口。

采用油管或外加厚油管将本实用新型传输到井下待封堵的射孔段位置，使用电缆测试传输管柱上的定位短节的深度，校准补贴管的位置，经过调整传输管柱的深度，使补贴管与要封堵的射孔段对正，保证补贴管膨胀后能覆盖射孔段。地面上连接液压泵与下井传输管柱，完成补贴管膨胀前的各项准备工作。

(Ⅱ)完成补贴管膨胀封堵射孔段出水层：

启动地面液压泵提供液压动力，通过密封油管传输到井下补贴管膨胀工具，首先高压液通过中心杆b13、一级活塞、二级活塞上的中心孔进入多级串联液压缸，推动活塞，使由活塞缸接头、活塞缸、拉杆接头连接的组件与由一级活塞杆b22、二级活塞杆b25和活塞杆堵塞b28连接起来的组件做相对运动，带动拉杆c3和弹性膨胀组件c向上移动一个活塞缸的行程，补贴管1上端受限位组件b1阻挡不动，补贴管下端在弹性膨胀组件c上行作用下，由弹性膨胀芯c4和膨胀套c5组成的弹性膨胀头将补贴管1下端膨胀出一段与活塞缸行程相等的长度，其外壁与套管内壁紧贴，补贴管1端包覆的橡胶受压缩填充在套管与补贴管环空间隙内，完成补贴管1下端的悬挂和密封，当活塞移动到活塞缸尽头时，泄压孔打开，高压液体排入井筒，之后地面液压泵泄压；第二步用地面作业机上的游车大钩上提传输管柱，利用已完成悬挂的补贴管1下端的锚定作用，在作业机上提力下使补贴管膨胀动力工具中的多级串联液压缸复位，然后地面液压泵再次启动，高压液体进入锚定组件a内，锚定组件a上的锚爪伸出，与套管内壁锚定，将补贴管膨胀装置与套管轴向位置固定，补贴管膨胀装置上的多级串联液压缸组件输出拉力，带动拉杆c3和弹性膨胀头向上移动一个活塞缸行程的长度，完成第二段补贴管1膨胀；重复以上第二步将补贴管1从下往上逐段胀大，使补贴管1紧贴在套管内壁上，补贴管1两端外表包覆的橡胶被挤压、填充在补贴管与套管环空间隙中，起到锚定密封作用，在完成全部补贴管1膨胀工作后，将膨胀工具提出。

在遇到补贴段套管变形、椭圆时，弹性膨胀头的补贴工艺过程：

补贴时在遇到套管变形、椭圆的特殊情况下，地面液压泵的输出压力会增大，相应的补贴管膨胀装置上的拉力也会增加，膨胀套c5的椭圆形分瓣结构球壳也会随着套管变形、椭圆的截面形状发生变化，在外约束的作用下，膨胀套c5的椭圆形分瓣球体收缩，延着套管与补贴管1叠加后的截面形状通过；在通过套管变形、椭圆段后，膨胀套c5在内部弹性膨胀芯c4和椭圆形分瓣结构回弹力的作用下，恢复到原始的椭圆球形状，并继续进行后续的膨胀管补贴施工，从而避免了膨胀头被卡的事故发生，提高了本实用新型施工中的成功率。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种活塞式大通径补贴管膨胀装置，其特征在于，设置补贴管(1)，沿补贴管(1)轴向依次设置锚定组件(a)、限位动力组件(b)和弹性膨胀组件(c)；

所述的弹性膨胀组件(c)至少由弹性膨胀芯(c4)和膨胀套(c5)嵌套形成；

锚定组件(a)提供径向锚定力；限位动力组件(b)带动弹性膨胀组件(c)沿补贴管轴向移动提供径向膨胀挤压力。

2.根据权利要求1所述的活塞式大通径补贴管膨胀装置，其特征在于，所述的膨胀套(c5)为中部向端部外径逐渐减小的空腔式构件；

沿轴向，在膨胀套(c5)的腔壁上开设多个限位缝；

所述的弹性膨胀芯(c4)嵌设在膨胀套(c5)内。

3.根据权利要求2所述的活塞式大通径补贴管膨胀装置，其特征在于，所述限位缝的缝宽为4～8mm，限位缝的个数为4～8个。

4.根据权利要求2或3所述的活塞式大通径补贴管膨胀装置，其特征在于，所述膨胀套(c5)的腔壁厚度为20～30mm。

5.根据权利要求2或3所述的活塞式大通径补贴管膨胀装置，其特征在于，所述的弹性膨胀芯(c4)为硫化在膨胀套(c5)腔体内的橡胶构件。

6.根据权利要求1、2或3所述的活塞式大通径补贴管膨胀装置，其特征在于，膨胀套(c5)的外径加上2倍的补贴管(1)壁厚小于套管内径的0～3mm；或者，膨胀套(c5)的外径加上2倍的补贴管(1)壁厚大于套管内径的0～1mm。

7.根据权利要求1、2或3所述的活塞式大通径补贴管膨胀装置，其特征在于，所述的弹性膨胀组件(c)还包括与限位动力组件(b)轴接的拉杆(c3)，拉杆(c3)上设置扶正器(c2)；

还包括轴接在膨胀套(c5)端部的导向头(c6)。

8.根据权利要求1、2或3所述的活塞式大通径补贴管膨胀装置，其特征在于，所述的限位动力组件(b)包括沿轴向依次接设的限位组件(b1)和膨胀动力组件(b2)；

膨胀动力组件(b2)由多级液压缸形成。

9.根据权利要求8所述的活塞式大通径补贴管膨胀装置，其特征在于，所述的限位组件(b1)和膨胀动力组件(b2)之间通过中心杆(b13)连接；

所述的限位组件(b1)包括轴向设置的中心杆(b13)，中心杆(b13)上设置导向缸(b12)和导向缸接头(b11)，导向缸(b12)外套设座封筒(b14)；

所述的膨胀动力组件(b2)至少包括两级液压缸组件；所述的两级液压缸组件与中心杆(b13)轴接。

10.根据权利要求1、2或3所述的活塞式大通径补贴管膨胀装置，其特征在于，在所述的补贴管(1)端部外壁包覆设置密封层(11)；

所述的密封层(11)为橡胶层。

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