CN216950297U - 新型液压进退式套管整形器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于受损套管整形修复相关的技术领域，解决了现有梨形胀管器结构单一，不适应于近井口井段，且液压整形技术单次整形长度有限的问题。本实用新型提供了一种新型液压进退式套管整形器，包括泄油器、水力锚、进退式增力器、加长管柱和至少一个合金钢多级胀头，每个合金钢多级胀头的一端设置有锥形胀头，每个合金钢多级胀头的中部柱体上均匀设置有多个外凸的高强度钢珠，合金钢多级胀头远离锥形胀头的一端连接于进退式增力器的一端，进退式增力器的另一端连接于水力锚的一端，水力锚的另一端连接于泄油器，加长管柱的一端连接于合金钢多级胀头的一端，加长管柱的另一端连接于进退式增力器的一端。

Description

新型液压进退式套管整形器

技术领域

本实用新型属于受损套管整形修复相关的技术领域，具体而言，涉及一种新型液压进退式套管整形器。

背景技术

油田开发中后期，由于地层压力衰减、地层运动等原因，套变井越来越多，大量油水井修复困难，修井增产等工艺措施无法实施，例如现有技术中，由于地层压力释放、地应力变化，使得套管变形或挤毁，需要进行套管整形，该套管整形技术是套管修复主体技术之一，针对现有实施技术中结构单一的梨形胀管器难以应用于近井口井段、液压整形技术单次整形的长度有限等问题，本申请提出了新的新型液压进退式套管整形器。

实用新型内容

本实用新型提出了一种新的新型液压进退式套管整形器，要解决的技术问题是现有梨形胀管器结构单一，不适应于近井口井段，且液压整形技术单次整形长度有限的问题。

有鉴于此，本实用新型提出了一种新的新型液压进退式套管整形器，包括泄油器、水力锚、进退式增力器、加长管柱和至少一个合金钢多级胀头，所述合金钢多级胀头的一端设置有锥形胀头，所述合金钢多级胀头的中部柱体上均匀设置有多个外凸的高强度钢珠，所述合金钢多级胀头远离所述锥形胀头的一端连接于所述进退式增力器的一端，所述进退式增力器的另一端连接于所述水力锚的一端，所述水力锚的另一端连接于所述泄油器，所述加长管柱的一端连接于所述合金钢多级胀头的一端，所述加长管柱的另一端连接于所述进退式增力器的一端。

其工作原理和过程如下：

上述技术方案中，新型液压进退式套管整形器由合金钢多级胀头、加长管柱、进退式增力器、水力锚和泄油器组成，其中加长管柱可以根据实际待整形套管的长度进行选择性使用，使得液压整形的单次整形长度可以根据实际需要进行调节，灵活度更高；上述合金钢多级胀头依靠径向进退式增力器的推力，使待整形套管发生塑性变形，利用合金钢多级胀头上径向密布的高强度钢珠对发生塑性变形的待整形套管的内侧壁进行碾压，将其修复成圆形，适用于近井口井段，便于推广使用。

进一步地，所述合金钢多级胀头包括多个合金钢胀头，每个所述合金钢胀头的内直径分别为105毫米、114毫米、118毫米、120毫米、123毫米、135毫米、145毫米、150毫米或157毫米。

其工作原理和过程如下：

上述技术方案中，合金钢胀头分为不同的级别，以适用于不同直径的待整形套管，使得该新型液压进退式套管整形器可整形的最小通道为50毫米，即待整形套管井眼通道必须大于50毫米，整形的深度可以为20毫米-6000毫米，例如，合金钢胀头的内直径为121.36毫米-124毫米，整形后的待整形套管的内直径可以恢复到114毫米-116毫米，合金钢胀头的内直径为159.4毫米，整形后的待整形套管的内直径可以恢复到150毫米-154毫米。

进一步地，所述加长管柱包括第一提升短节、第二提升短节、第三提升短节和第四提升短节，所述第四提升短节设置在所述合金钢多级胀头远离所述锥形胀头的一端。

其工作原理和过程如下：

上述技术方案中，该加长管柱为钻铤、钻杆类高强度管材，为了避免锚定管柱下入射孔井段，合金钢多级胀头上面连接第四提升短节，该加长管柱的连接可根据实际情况选择使用。

进一步地，所述进退式增力器包括所述第一提升短节、活塞、活塞杆、液缸和推力短节，所述推力短节的一端连接于所述第四提升短节远离所述合金钢多级胀头的一端，所述推力短节的另一端连接于所述液缸的一端，所述液缸的内部设置有带有所述活塞的活塞缸，所述液缸的另一端设置有所述第一提升短节。

其工作原理和过程如下：

上述技术方案中，进退式增力器也叫增力液缸，液压作用在活塞截面积上，通过活塞杆输出载荷，通常采用多级液缸串联的形式以达到输出较大载荷的目的，例如，进退式增力器的液缸采用七级串联设置，其外直径为150毫米，壁厚15毫米，内直径为120毫米，活塞外圆半径为70毫米，活塞通孔直径为20毫米，假设每一级液缸结构参数相同，当泵车提供1兆帕压力时，产生的推力为55.7千牛。

进一步地，所述水力锚包括所述第二提升短节、压片和锚爪，所述水力锚的本体上设置有所述压片和所述锚爪，所述水力锚的本体一端连接于所述第一提升短节远离所述液缸的一端，所述水力锚的本体另一端连接于所述第二提升短节。

其工作原理和过程如下：

上述技术方案中，水力锚上锚爪的数量和整形井段的深度有关，整形井段的深度越浅，需要的锚爪数量越多，单个锚爪可以提供15千牛的锚定力，上述水力锚多采用单向锚爪，依靠液压锚定，启动压力为1.5兆帕。

进一步地，所述泄油器包括所述第三提升短节、锁紧环、支撑杆、推力弹簧和泄压孔，所述锁紧环、所述支撑杆、所述推力弹簧和所述泄压孔均设置在所述泄油器的壳体内，所述泄油器的一端连接于所述第二提升短节远离所述水力锚的一端，所述泄油器的另一端设置有所述第三提升短节。

其工作原理和过程如下：

上述技术方案中，泄油器有两种工作状态，当泄油器的凸键处于短轨道时，泄压孔被关闭，油套不连通，水力锚的锚爪张开，当泄油器的凸键处于长轨道时，泄压孔被打开，油套连通，水力锚的锚爪收拢。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)新型液压进退式套管整形器由合金钢多级胀头、加长管柱、进退式增力器、水力锚和泄油器组成，其中加长管柱可以根据实际待整形套管的长度进行选择性使用，使得液压整形的单次整形长度可以根据实际需要进行调节，灵活度更高；

(2)合金钢多级胀头依靠径向进退式增力器的推力，使待整形套管发生塑性变形，利用合金钢多级胀头上径向密布的高强度钢珠对发生塑性变形的待整形套管的内侧壁进行碾压，将其修复成圆形，适用于近井口井段，便于推广使用。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的新型液压进退式套管整形器的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的实施例的合金钢胀头的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的实施例的进退式增力器的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型的实施例的水力锚的结构示意图；

图5示出了根据本实用新型的实施例的泄油器的结构示意图；

图6示出了根据本实用新型的另一个实施例的新型液压进退式套管整形器的结构示意图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为:101、泄油器；102、水力锚；103、进退式增力器；104、合金钢胀头；105、锥形胀头；106、高强度钢珠；107、第一提升短节；108、第二提升短节；109、第三提升短节；110、第四提升短节；111、万向活接器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已，同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。

以下结合图1至图6对本实用新型进行进一步的说明。

如图1所示，本实施例提供一种新型液压进退式套管整形器，包括泄油器101、水力锚102、进退式增力器103、加长管柱和至少一个合金钢多级胀头，所述合金钢多级胀头的一端设置有锥形胀头105，所述合金钢多级胀头的中部柱体上均匀设置有多个外凸的高强度钢珠106，所述合金钢多级胀头远离所述锥形胀头105的一端连接于所述进退式增力器103的一端，所述进退式增力器103的另一端连接于所述水力锚102的一端，所述水力锚102的另一端连接于所述泄油器101，所述加长管柱的一端连接于所述合金钢多级胀头的一端，所述加长管柱的另一端连接于所述进退式增力器103的一端；该合金钢多级胀头包括多个合金钢胀头104，每个所述合金钢胀头104的内直径分别为105毫米、114毫米、118毫米、120毫米、123毫米、135毫米、145毫米、150毫米或157毫米；如图2至图5所示，所述加长管柱包括第一提升短节107、第二提升短节108、第三提升短节109和第四提升短节110，如图2所示，所述第四提升短节110设置在所述合金钢多级胀头远离所述锥形胀头105的一端，其中，合金钢多级胀头可以正接在待整形套管内，也可以反接在待整形套管内，可以单独使用，也可以多级串联使用，当合金钢胀头104反向接入时，需要配套使用液压拉拔装置，将合金钢胀头104从待整形套管的下端强力拉出，此时，高压滚珠均处于最大外径的轨道上；多级接入使用可针对长套变段一趟管柱进行整形，对S变形段有扩径校直的作用。

具体地，如图3所示，上述进退式增力器103包括所述第一提升短节107、活塞、活塞杆、液缸和推力短节(图中未示出)，所述推力短节的一端连接于所述第四提升短节110远离所述合金钢多级胀头的一端，所述推力短节的另一端连接于所述液缸的一端，所述液缸的内部设置有带有所述活塞的活塞缸，所述液缸的另一端设置有所述第一提升短节107，如图4所示，所述水力锚102包括所述第二提升短节108、压片和锚爪(图中未示出)，所述水力锚102的本体上设置有所述压片和所述锚爪，所述水力锚102的本体一端连接于所述第一提升短节107远离所述液缸的一端，所述水力锚102的本体另一端连接于所述第二提升短节108；如图5所示，所述泄油器101包括所述第三提升短节109、锁紧环、支撑杆、推力弹簧和泄压孔(图中未示出)，所述锁紧环、所述支撑杆、所述推力弹簧和所述泄压孔均设置在所述泄油器101的壳体内，所述泄油器101的一端连接于所述第二提升短节108远离所述水力锚102的一端，所述泄油器101的另一端设置有所述第三提升短节109。

其中，根据帕斯卡定律，密闭液体上压强能够大小不变地向各个方向传播，即进退式增力器103每个液缸获得了相同大小的压强，液压缸提供的推力由液体作用面积决定，推力大小由以下公式确定：

上述F为进退式增力器103的推力，单位为千牛；P为泵车提供的压力，单位为兆帕；N为进退式增力器103的液缸级数；R为进退式增力器103的液缸内圆半径，单位为毫米；ri为进退式增力器103的活塞通孔半径，单位为毫米；ri-i大于等于2，为进退式增力器103的活塞外圆半径，单位为毫米。

根据欧拉公式得到活塞杆的临界力，具体公式如下：

上述Fcr为活塞杆临界力，单位为牛；E为活塞杆材料弹性模量，单位为帕；I为惯性矩，单位为面积二次矩；l为活塞杆长度，单位为米；例如活塞杆的长度为600毫米，活塞杆的外直径为50毫米，活塞杆内控的内直径为15毫米，活塞杆材料弹性模量取200吉帕，活塞杆横截面惯性矩

其中D为活塞杆外直径,d为活塞杆通孔内直径，Fcr＝1668千牛，这个数值即为当前活塞杆能够提供的最大推力，大于这个数值的力，活塞杆将会发生变形。

具体的压力阀值通过如下公式计算：

P_阀＝G/F；

上述P阀为压力阀值，单位为兆帕；G为管柱悬重，通常取200千牛；F为1兆帕泵压对应的液缸推力，通常取55/7千牛每兆帕，因此计算可得，P阀＝3.59兆帕，即液压整形泵车打压3.59兆帕，就能顺利整形，为了提高整形的效率，也可以利用管柱的重力机械整形。

具体的例如，在施工中针对套管S弯扭曲变型的井，采用了合金钢胀头104倒置接法从下向上进行整形，对S弯有效整形，针对套变S弯上下拐点相距不是太大的情况下，采用双合金钢胀头104连接施工可对S弯有效进行校直，最终，下入116×1.2m通井规顺利通过畅通无阻，下入114×3.5m套铣筒顺利通过，达到打捞井下封隔器的施工目的。

如图6所示，连接管路通过扶正器连接水力锚102的一端，水力锚102的另一端连接液压油缸的一端，液压油缸的另一端连接进退式增力器103的一端，进退式增力器103的另一端通过万向活接器111连接合金钢胀头104的连接端，具体地，目前液压整形器从上往下整形，上提遇卡普遍采用的大力上提、活动管柱、有时会受限作业机大小，不能解卡，造成事故，本技术的整形器不受限作业机大小，只需作业机上提2吨-5吨力，就能轻松解卡，具体为在本技术的整形器从下往上整形时，把本技术的整形器放入变形段下面，往上整形有效解决S弯曲段，这样不但解决目前现有整形器对套管变形S弯曲段弊端，另外，整形器在水平井上由于井身结构的特殊性和造斜段的作用，呈复杂的S形，井内管柱不仅承受井口拉力和管柱自重，还承受套管上侧或下侧、支反力和摩擦力等，受限很多，这样容易造成作业的难度，而本技术的整形器进退自如，不受以上限制，更大的提高整形效果，本技术的整形器不但采用冷焊工艺，还采用航空硬质合金材料，保证了整形质量。

以上结合附图详细说明了本实用新型的技术方案，本实用新型的技术方案提出了一种新的新型液压进退式套管整形器由合金钢多级胀头、加长管柱、进退式增力器、水力锚和泄油器组成，其中加长管柱可以根据实际待整形套管的长度进行选择性使用，使得液压整形的单次整形长度可以根据实际需要进行调节，灵活度更高；合金钢多级胀头依靠径向进退式增力器的推力，使待整形套管发生塑性变形，利用合金钢多级胀头上径向密布的高强度钢珠对发生塑性变形的待整形套管的内侧壁进行碾压，将其修复成圆形，适用于近井口井段，便于推广使用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型液压进退式套管整形器，其特征在于，包括泄油器、水力锚、进退式增力器、加长管柱和合金钢多级胀头，所述合金钢多级胀头的一端设置有锥形胀头，所述合金钢多级胀头的中部柱体上均匀设置有多个外凸的高强度钢珠，所述合金钢多级胀头远离所述锥形胀头的一端连接于所述进退式增力器的一端，所述进退式增力器的另一端连接于所述水力锚的一端，所述水力锚的另一端连接于所述泄油器，所述加长管柱的一端连接于所述合金钢多级胀头的一端，所述加长管柱的另一端连接于所述进退式增力器的一端。

2.根据权利要求1所述的新型液压进退式套管整形器，其特征在于，所述合金钢多级胀头通过万向活接器连接在所述进退式增力器的一端。

3.根据权利要求1所述的新型液压进退式套管整形器，其特征在于，所述合金钢多级胀头包括多个合金钢胀头，每个所述合金钢胀头的内直径为105毫米、114毫米、118毫米、120毫米、135毫米、145毫米、150毫米或157毫米。

4.根据权利要求1所述的新型液压进退式套管整形器，其特征在于，所述加长管柱包括第一提升短节、第二提升短节、第三提升短节和第四提升短节，所述第四提升短节设置在所述合金钢多级胀头远离所述锥形胀头的一端。

5.根据权利要求4所述的新型液压进退式套管整形器，其特征在于，所述进退式增力器包括所述第一提升短节、活塞、活塞杆、液缸和推力短节，所述推力短节的一端连接于所述第四提升短节远离所述合金钢多级胀头的一端，所述推力短节的另一端连接于所述液缸的一端，所述液缸的内部设置有带有所述活塞的活塞缸，所述液缸的另一端设置有所述第一提升短节。

6.根据权利要求5所述的新型液压进退式套管整形器，其特征在于，所述水力锚包括所述第二提升短节、压片和锚爪，所述水力锚的本体上设置有所述压片和所述锚爪，所述水力锚的本体一端连接于所述第一提升短节远离所述液缸的一端，所述水力锚的本体另一端连接于所述第二提升短节。

7.根据权利要求6所述的新型液压进退式套管整形器，其特征在于，所述泄油器包括所述第三提升短节、锁紧环、支撑杆、推力弹簧和泄压孔，所述锁紧环、所述支撑杆、所述推力弹簧和所述泄压孔均设置在所述泄油器的壳体内，所述泄油器的一端连接于所述第二提升短节远离所述水力锚的一端，所述泄油器的另一端设置有所述第三提升短节。

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