复合施力膨胀管装置及其作业方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及复合施力膨胀管装置及其作业方法，应用于石油工业钻井完井、修井技术领域。该装置底堵安装在膨胀管的底部，膨胀锥安装在膨胀管的扩径腔内，膨胀锥以上设置液缸机构，膨胀锥以下设置锚定机构，液缸机构的中心管下端与膨胀管内腔液力连通，活塞与中心管相固定且密封连接，液缸套与膨胀锥相固定连接；膨胀锥与中心管相套接且滑动密封；中心管下端连接锚定机构。该装置将动力缸的液压力与传统技术推动膨胀锥体的液压力叠加起来共同推动膨胀锥体实现对膨胀管的膨胀，从而大幅度降低了作业时的泵压，降低了作业风险，保证了施工人员安全。

【技术实现步骤摘要】
复合施力膨胀管装置及其作业方法
本专利技术涉及石油工业钻井完井、修井
，特别是涉及复合施力膨胀管装置及其作业方法。
技术介绍
发展于上世纪90年代的实体膨胀管技术在钻井、完井和修井
发挥了重要作用。最初的膨胀管技术是利用液压力推动膨胀锥体，同时叠加钻杆对膨胀锥体的上提力来完成膨胀作业的。中国专利，申请号201010106783.3，申请日2010.02.03，“膨胀管总成、油井补贴施工机构及施工方法”公开了一种利用膨胀管修复破损套管的装置及方法，该装置是在膨胀管的上部设置一套动力缸，在膨胀管的下部设置膨胀锥体，在膨胀锥体的下面又设置了卡挂定位机构，该装置的动力缸上部压住膨胀管，动力缸的中心管向下拉住卡挂定位机构，通过动力缸的拉力向上拉动膨胀锥体来膨胀膨胀管。其卡挂定位机构能够单向卡住中心管，即为膨胀锥体提供一下向上的推力，又能满足动力缸多次行程向上提升的需求。中国专利，申请号201310220019.2，申请日2013.06.05，“一种膨胀管膨胀工艺方法及工具系统”公开了一种膨胀管装置，该装置在膨胀锥体下面连接了动力缸，在动力缸下面又连接了卡瓦锚定装置。作业时，卡瓦锚定装置卡在套管上。动力缸通过液压力上推膨胀锥体，下推卡瓦锚定装置。上述两项膨胀管技术都是使用动力缸的液压力推动膨胀锥体来膨胀套管的，当被膨胀管的强度较高，需要的膨胀力较大时，仅靠动力缸的力就会造成作业液压力较高，存在安全风险。
技术实现思路
为解决上述技术问题，专利技术了能够大幅度降低作业时地面液压泵泵压的复合施力膨胀管装置及其作业方法，降低了作业风险，保证了施工人员安全。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：复合施力膨胀管装置，底堵安装在膨胀管的底部，底堵与膨胀管相固定且密封连接，膨胀管下部设扩径腔，膨胀锥安装在所述的扩径腔内，膨胀锥以上设置液缸机构，膨胀锥以下设置锚定机构，液缸机构的中心管穿过膨胀锥与锚定机构相固定连接；膨胀锥与中心管相套接且滑动密封，中心管下端与膨胀管内腔液力连通，液缸机构的液缸套与膨胀锥相固定连接。优选地，所述的锚定机构是卡瓦锚定机构，所述的卡瓦锚定机构为“T”形槽式卡瓦锚定机构。所述的卡瓦锚定机构还可以为卡瓦摩擦块一体式卡瓦锚定机构。优选地，所述的锚定机构还可以是水力锚锚定机构。复合施力膨胀管装置的作业方法，其使用包括所述的复合施力膨胀管装置，其作业步骤是，a、用作业管柱把复合施力膨胀管装置下至井下套管破裂处或裸眼内井；b、作业管柱上端与地面的液压泵相连；c、启动液压泵使复合施力膨胀管装置中心管中的液压力升高，推动膨胀锥上行膨胀膨胀管，液缸机构完成一个上行行程；d、停止液压泵，卸去复合施力膨胀管装置中心管中的液压力；e、上提作业管柱使液缸机构上行一个行程；f、重复步骤c、d、e，直至完成全部膨胀管的膨胀作业。本专利技术的技术优点在于，该装置将动力缸的液压力与传统技术推动膨胀锥体的液压力叠加起来共同推动膨胀锥体实现对膨胀管的膨胀，从而大幅度降低了作业时的泵压，降低了作业风险，保证了施工人员安全。附图说明当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本专利技术以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定，其中：图1是复合施力膨胀管装置的结构示意图，图中的液缸机构是一级液缸，锚定机构为卡瓦锚定机构。图2是复合施力膨胀管装置的结构示意图，图中的液缸机构是二级液缸，锚定机构为卡瓦锚定机构。图3是复合施力膨胀管装置的结构示意图，在膨胀锥的下面设有辅助密封机构皮碗封隔器。图4是复合施力膨胀管装置的结构示意图，在膨胀锥的下面设有辅助密封机构密封圈挡环。图5是“T”形槽式卡瓦锚定机构的结构示意图。图6是卡瓦摩擦块一体式卡瓦锚定机构结构示意图。图7是复合施力膨胀管装置的结构示意图，图中的锚定机构是水力锚锚定机构，其中的节流器为节流水嘴。图8是水力锚的结构示意图。图9是复合施力膨胀管装置的结构示意图，图中的锚定机构是水力锚锚定机构，其中的节流器为节流阀。具体实施方式本说明书的叙述说明中，所述的上、下位置关系，与附图中图示的位置关系相同，这也是本专利技术的工具在直井中应用时的各构件间的相互位置关系。见图1所示，复合施力膨胀管装置，包括膨胀管2、膨胀锥4和底堵6。膨胀管2下部设扩径腔，膨胀锥4安装在所述的扩径腔内。底堵6安装在膨胀管2的底部，底堵6与膨胀管2相固定且密封连接。此处以及本说明书的其它部分所述的相固定连接，可以是螺纹连接，也可以是焊接；所述的相固定且密封连接，可以是密封螺纹连接，如石油油管螺纹，还可以是非密封螺纹加密封圈连接，也可以是焊接。中心管1外设液缸套31和活塞32，中心管1、液缸套31和活塞32共同构成液缸机构3，其中活塞32与中心管1相固定且密封连接，液缸套31与中心管1相套接且形成第一滑动密封面，液缸套31与活塞32相套接且形成第二滑动密封面，第一滑动密封面与第二滑动密封面存在直径差，液缸套31和活塞32之间于中心管1侧壁上设进液孔7。中心管1下端与膨胀管2内腔液力连通，也就是中心管1下端有开孔与膨胀管2和底堵6所形成的内腔相通。液缸套31与膨胀锥4相固定连接；膨胀锥4与中心管1相套接且滑动密封；中心管1下端与锚定机构5相固定连接。为了利于液体排出，在活塞32以下的液缸套31侧壁上还可以设出液孔8。图1所示的是由一级液缸套和一级活塞构成的单级液缸机构，液缸机构可以是由多级液缸套和多级活塞构成的多级液缸机构。见图2所示，这个附图展示了一个二级液缸机构，包括一级液缸机构201和二级液缸机构202，一二级液缸套连接在一起，其它连接要素与单级液缸机构相同。三级以上的液缸机构的连接方式与二级液缸机构的连接方式相同。所述的锚定机构5是卡瓦锚定机构，见图5所示，所述的卡瓦锚定机构为“T”形槽式卡瓦锚定机构，这是一种在油田井下211型或221型封隔器上常用的锚定机构，也称为“燕尾槽”式卡瓦锚定机构，包括下中心管56、锚定锥51、卡瓦52、卡瓦托53、弹簧54和挡帽55，锚定锥51、卡瓦托53、弹簧54和挡帽55自上而下顺次套接在下中心管56外，其中，锚定锥51和挡帽55还与下中心管56相固定连接；锚定锥51与卡瓦托53的外周上均设“T”形槽，卡瓦52安装在所述的“T”形槽中。所述的弹簧54可以是碟簧或圆柱螺旋压缩弹簧。通过本专利技术上述的叙述可以看出，本专利技术的复合施力膨胀管装置包括膨胀管及底堵、膨胀锥、液缸机构和锚定机构。膨胀管下部，底堵以上设扩径腔，膨胀锥安装在扩径腔内；膨胀锥以上设液缸机构，膨胀锥以下设锚定机构。中心管从中心穿过膨胀锥，上连液缸机构，下连锚定机构，中心管既是液缸机构的一部分，也是锚定机构的一部分；液缸机构的液缸套与膨胀锥相连，液缸机构的活塞通过中心管下连锚定机构。下推锚定机构时，锚定机构通过卡瓦卡在膨胀管的内壁上，上提锚定机构时，锚定机构则解除锚定沿膨胀管上行。在液压力作用下，液缸机构下推锚定机构卡住膨胀管不动，其反力则通过液缸套上拉膨胀锥上行，实现对套管的膨胀。膨胀锥与中心管形成滑动密封，膨胀锥的外周与膨胀管也形成密封面，液压力作用在膨胀锥的下端，也推动膨胀锥上行。膨本文档来自技高网...

【技术保护点】
复合施力膨胀管装置，底堵（6）安装在膨胀管（2）的底部，底堵（6）与膨胀管（2）相固定且密封连接，膨胀管（2）下部设扩径腔，膨胀锥（4）安装在所述的扩径腔内，其特征在于，膨胀锥（4）以上设置液缸机构（3），膨胀锥（4）以下设置锚定机构（5），液缸机构（3）的中心管（1）穿过膨胀锥（4）与锚定机构（5）相固定连接；膨胀锥（4）与中心管（1）相套接且滑动密封，中心管（1）下端与膨胀管（2）内腔液力连通，液缸机构（3）的液缸套（31）与膨胀锥（4）相固定连接。

【技术特征摘要】
1.复合施力膨胀管装置，底堵（6）安装在膨胀管（2）的底部，底堵（6）与膨胀管（2）相固定且密封连接，膨胀管（2）下部设扩径腔，膨胀锥（4）安装在所述的扩径腔内，其特征在于，膨胀锥（4）以上设置液缸机构（3），膨胀锥（4）以下设置锚定机构（5），液缸机构（3）的中心管（1）穿过膨胀锥（4）与锚定机构（5）相固定连接；膨胀锥（4）与中心管（1）相套接且滑动密封，中心管（1）下端与膨胀管（2）内腔液力连通，液缸机构（3）的液缸套（31）与膨胀锥（4）相固定连接。2.根据权利要求1所述的复合施力膨胀管装置，其特征在于，所述的液缸机构（3）由中心管（1）、液缸套（31）和活塞（32）共同构成；中心管（1）外设液缸套（31）和活塞（32），其中活塞（32）与中心管（1）相固定且密封连接，液缸套（31）与中心管（1）相套接且形成第一滑动密封面，液缸套（31）与活塞（32）相套接且形成第二滑动密封面，第一滑动密封面与第二滑动密封面存在直径差，液缸套（31）和活塞（32）之间于中心管（1）侧壁上设进液孔（7）。3.根据权利要求2所述的复合施力膨胀管装置，其特征在于，所述的液缸机构（3）是两级以上。4.根据权利要求1所述的复合施力膨胀管装置，其特征在于，所述的锚定机构（5）是卡瓦锚定机构。5.根据权利要求4所述的复合施力膨胀管装置，其特征在于，所述的卡瓦锚定机构为“T”形槽式卡瓦锚定机构，包括下中心管（56）、锚定锥（51）、卡瓦（52）、卡瓦托（53）、弹簧（54）和挡帽（55），锚定锥（51）、卡瓦托（53）、弹簧（54）和挡帽（55）自上而下顺次套接在下中心管（56）外，其中，锚定锥（51）和挡帽（55）还与下中心管相固定连接；锚定锥（51）与卡瓦托（53）上均设“T”形槽，卡瓦（52）安装在所述的“T”形槽中。6.根据权利要求5所述的复合施力膨胀管装置，其特征在于，所述的弹簧（54）是碟簧或圆柱螺旋压缩弹簧。7.根据权利要求4所述的复合施力膨胀管装置，其特征在于，所述的卡瓦锚定机构为卡瓦摩擦块一体式卡瓦锚定机构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世杰，姜广彬，张峰，贾庆升，马波，张全胜，田浩然，吕芳蕾，董建国，魏剑飞，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11