專利名稱：套管擴(kuò)徑工具扶正器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油天然氣井修井技術(shù)，特別是一種套管擴(kuò)徑管柱系統(tǒng)的套管擴(kuò)徑工具扶正器。
背景技術(shù)：
石油天然氣井在生產(chǎn)一段時(shí)間后，有些井往往會(huì)由于種種原因而發(fā)生生產(chǎn)套管的破損現(xiàn)象。修復(fù)這種套損井時(shí)可以將直徑較小的鋼制可擴(kuò)徑套管下入油氣井井眼待修補(bǔ)的部位后，通過機(jī)械方法在井眼中將可擴(kuò)徑套管直徑擴(kuò)大，使其貼在損壞套管的內(nèi)壁上來達(dá)到修補(bǔ)的目的，通常被擴(kuò)徑的套管柱的長度為數(shù)百米到上千米。套管的擴(kuò)徑是通過高壓液體推動(dòng)擴(kuò)徑工具(擴(kuò)徑錐)在可擴(kuò)徑套管內(nèi)沿其軸線移動(dòng)，對套管內(nèi)壁進(jìn)行擠脹從而使套管內(nèi)外徑同時(shí)擴(kuò)大來實(shí)現(xiàn)的。專用的可擴(kuò)徑套管要具有較高的尺寸精度，并且材質(zhì)要均勻，還要易于變形。當(dāng)前全世界僅有美國有專門的可擴(kuò)徑套管產(chǎn)品，為直縫電阻焊鋼管，這種特制的鋼管尺寸精度高、材質(zhì)均勻，在井眼中易于被擴(kuò)徑，作業(yè)可靠性高，因此，美國的可擴(kuò)徑套管產(chǎn)品價(jià)格昂貴，達(dá)每噸3萬元以上。國內(nèi)當(dāng)前尚沒有可以和美國產(chǎn)品的品質(zhì)相比的可擴(kuò)徑套管工業(yè)產(chǎn)品，在試驗(yàn)過程中一般采用碳素鋼無縫鋼管來作為可擴(kuò)徑套管。無縫鋼管在尺寸精度及材質(zhì)均勻性方面都不及直縫電阻焊鋼管，所以在擴(kuò)徑過程中極易發(fā)生擴(kuò)徑工具被卡、管柱偏心等作業(yè)不穩(wěn)定現(xiàn)象，這不但影響井眼修補(bǔ)質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使擴(kuò)徑作業(yè)徹底失敗，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種套管擴(kuò)徑工具扶正器，它可使無縫可擴(kuò)徑套管在井眼中擴(kuò)徑成功機(jī)率大，作業(yè)可靠性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益高。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種套管擴(kuò)徑工具扶正器，其特征是在擴(kuò)徑錐5的下方連接有一個(gè)擴(kuò)徑錐扶正器2，在與擴(kuò)徑錐5連接的內(nèi)工作管6上帶有工作管扶正器7，在可擴(kuò)徑套管9外有扶正套筒4。
所述的擴(kuò)徑錐扶正器2是一個(gè)圓筒，距擴(kuò)徑錐5有150～200mm的距離，擴(kuò)徑錐扶正器2內(nèi)徑與擴(kuò)徑錐5上的液流通道8尺寸相等，它的外徑和擴(kuò)徑錐5外徑相同，它的高度尺寸大于其外徑的四分之一到三分之一，并小于其外徑尺寸值，擴(kuò)徑錐扶正器2的外壁上加工2～3道密封槽，密封槽嵌有密封圈，擴(kuò)徑錐扶正器2通過一個(gè)連接件3和擴(kuò)徑錐5固定連接。
所述的擴(kuò)徑錐扶正器2與連接件3是一體結(jié)構(gòu)。
所述的擴(kuò)徑錐5、連接件3及擴(kuò)徑錐扶正器2是一體結(jié)構(gòu)。
所述的工作管扶正器7是一個(gè)圓環(huán)，距擴(kuò)徑錐5的距離是0.5m，它的內(nèi)徑和內(nèi)工作管6的外徑相配合，其外徑等于可擴(kuò)徑套管9擴(kuò)徑前的內(nèi)徑，高度是它本身直徑的四分之一到三分之一。
所述的工作管扶正器7是陶瓷材料的工作管扶正器。
所述的工作管扶正器7的外表面上沿圓周等距離有3～8個(gè)縱向凹槽，凹槽的深度尺寸是圓環(huán)厚度尺寸的一半。
所述的可擴(kuò)徑套管9上的扶正套筒4是圓形套筒，其內(nèi)徑和可擴(kuò)徑套管9的外徑配合，套在可擴(kuò)徑套管9上，其壁厚為1.5mm到3mm，縱向長度為100mm到500mm，可擴(kuò)徑套管9外的扶正套筒4間隔5～9m。
所述的可擴(kuò)徑套管9上的扶正套筒4外表面帶有和其上下底面平行的深度為0.5～1mm的環(huán)形凹槽，套筒外表面有凹槽，凹槽與凹槽之間的間距為5～15mm。
所述的可擴(kuò)徑套管9上的扶正套筒4是變形性能良好的橡膠材料扶正套筒。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是它包括擴(kuò)徑工具扶正器及對套管的扶正兩個(gè)方面。本實(shí)用新型通過改進(jìn)套管擴(kuò)徑機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，以彌補(bǔ)可擴(kuò)徑套管品質(zhì)低的不足，使擴(kuò)徑工具及可擴(kuò)徑套管在擴(kuò)徑作業(yè)進(jìn)行過程中盡量保持其軸線與設(shè)計(jì)軸線重合，處于井眼中心位置，避免因?yàn)閿U(kuò)徑工具及可擴(kuò)徑套管偏斜而發(fā)生工具被卡及套管偏心擴(kuò)徑。
安裝在擴(kuò)徑錐下面的扶正器的扶正原理為扶正器的外徑和擴(kuò)徑錐外徑相同，擴(kuò)徑錐向前移動(dòng)時(shí)，扶正器和已經(jīng)被擴(kuò)徑的可擴(kuò)徑套管的內(nèi)壁貼緊，使擴(kuò)徑錐下端無法左右搖擺，從而達(dá)到對擴(kuò)徑錐的扶正目的。這里的扶正器還可以是任何其它結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)是通過其局部與可擴(kuò)徑套管內(nèi)壁接觸，迫使擴(kuò)徑錐的軸線和可擴(kuò)徑套管軸線重合，對擴(kuò)徑錐起到扶正作用。
安裝在內(nèi)工作管上的扶正器的扶正原理為因其外徑和可擴(kuò)徑套管擴(kuò)徑前的內(nèi)徑相同，擴(kuò)徑錐向上移動(dòng)時(shí)，該扶正器的外壁正好貼在可擴(kuò)徑套管的內(nèi)壁上，使內(nèi)工作管軸線和可擴(kuò)徑套管軸線重合，內(nèi)工作管引導(dǎo)擴(kuò)徑錐，使其軸線也和可擴(kuò)徑套管軸線重合，居于中心，從而達(dá)到對擴(kuò)徑錐的扶正目的。這里的扶正器還可以是任何其它結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)是通過其局部與可擴(kuò)徑套管內(nèi)壁接觸，迫使內(nèi)工作管軸線和可擴(kuò)徑套管軸線重合，對擴(kuò)徑錐起到扶正作用。


下面結(jié)合實(shí)施例附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
圖1是實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、待修補(bǔ)的生產(chǎn)套管；2、擴(kuò)徑錐扶正器；3、連接件；4、扶正套筒；5、擴(kuò)徑錐；6、內(nèi)工作管；7、工作管扶正器；8、液流通道；9、可擴(kuò)徑套管。
具體實(shí)施方式
圖1是實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖，在擴(kuò)徑錐5的下端連接有一個(gè)擴(kuò)徑錐扶正器2，在與擴(kuò)徑錐5連接的內(nèi)工作管6上帶有工作管扶正器7，在可擴(kuò)徑套管9外有扶正套筒4。擴(kuò)徑錐扶正器2是一個(gè)圓筒，距擴(kuò)徑錐5約150～200mm，其內(nèi)徑與擴(kuò)徑錐5上的液流通道8尺寸相等，外徑和擴(kuò)徑錐5外徑相同，高度尺寸大于其外徑的四分之一到三分之一，小于其外徑尺寸值，采用高硬度的金屬材料制作，外壁上加工2～3道密封槽，密封槽嵌有密封圈，它在擴(kuò)徑過程中起液體密封作用，擴(kuò)徑錐扶正器2通過一個(gè)管形連接件3和擴(kuò)徑錐5固定連接。工作管扶正器7是一個(gè)圓環(huán)，距擴(kuò)徑錐5約0.5m，其內(nèi)徑和內(nèi)工作管6的外徑配合，使其可以套在內(nèi)工作管6上，其外徑等于可擴(kuò)徑套管9擴(kuò)徑前的內(nèi)徑，高度是其直徑的四分之一到三分之一。
實(shí)施例1如圖1中所示，待修補(bǔ)的生產(chǎn)套管1發(fā)生損壞，采用可擴(kuò)徑套管9進(jìn)行修補(bǔ)。套管擴(kuò)徑的原理為工作液體經(jīng)液流通道8由井口注入，并在擴(kuò)徑錐扶正器2下端形成高壓，反推擴(kuò)徑錐扶正器2向上移動(dòng)，擴(kuò)徑錐扶正器2向上移動(dòng)推動(dòng)擴(kuò)徑錐5同時(shí)向上移動(dòng)，擴(kuò)徑錐5將可擴(kuò)徑套管9的內(nèi)外徑同時(shí)脹大。在擴(kuò)徑錐5下端通過連接件3連接擴(kuò)徑錐扶正器2，擴(kuò)徑錐5距離擴(kuò)徑錐扶正器2的距離約為150～200mm，擴(kuò)徑錐扶正器2為圓筒形，其內(nèi)徑與擴(kuò)徑錐5上的液流通道8尺寸相等，其外徑和擴(kuò)徑錐5的外徑相同，高度不小于其外徑的四分之一到三分之一，不大于其外徑值。擴(kuò)徑錐扶正器2采用高硬度的材料制做，比如金屬?？梢栽跀U(kuò)徑錐扶正器2的外壁上加工2道密封槽，用以放置密封圈，在擴(kuò)徑過程中對擴(kuò)徑錐扶正器2下面的高壓液體起密封作用。由于擴(kuò)徑錐扶正器2的外徑和擴(kuò)徑錐5的外徑相同，且其為高硬度材料制做，鋼性好，所以擴(kuò)徑錐扶正器2的軸線無法偏離可擴(kuò)徑套管9的軸線，從而使得擴(kuò)徑錐5的下端無法左右擺動(dòng)，從而對擴(kuò)徑錐5起到扶正作用。在與擴(kuò)徑錐5連接的內(nèi)工作管6上帶有一個(gè)工作管扶正器7，工作管扶正器7為圓環(huán)形，工作管扶正器7的內(nèi)徑和內(nèi)工作管6的外徑配合，使其可以套在內(nèi)工作管6上，其外徑等于可擴(kuò)徑套管9擴(kuò)徑前的內(nèi)徑，高度為其自身直徑的四分之一到三分之一。工作管扶正器7采用高硬度材料制做，比如金屬和陶瓷。也可以在工作管扶正器7的外表面上沿圓周等距離加工3～8個(gè)縱向凹槽，凹槽的深度約為圓環(huán)厚度的一半。工作管扶正器7最佳安裝位置為擴(kuò)徑錐5上端0.5m左右，在該位置將工作管扶正器7固定。擴(kuò)徑過程中擴(kuò)徑錐5向上移動(dòng)時(shí)，內(nèi)工作管6同時(shí)向上移動(dòng)，內(nèi)工作管6的長度一直延伸到井口，通常為數(shù)百米到數(shù)千米，如果不采取扶正措施，難免發(fā)生彎曲，內(nèi)工作管6彎曲會(huì)引導(dǎo)擴(kuò)徑錐5的軸線偏離可擴(kuò)徑套管9的軸線，這樣套管擴(kuò)徑過程中可能會(huì)使擴(kuò)徑錐5被卡住，或者使可擴(kuò)徑套管9在擴(kuò)徑過程中發(fā)生偏心，影響修補(bǔ)質(zhì)量。在內(nèi)工作管6上安裝扶正器7，其外徑和可擴(kuò)徑套管9擴(kuò)徑前的內(nèi)徑相等，這樣，工作管扶正器7使得內(nèi)工作管6在可擴(kuò)徑套管9內(nèi)居中，然后內(nèi)工作管6引導(dǎo)擴(kuò)徑錐5居中，沿著可擴(kuò)徑套管9的軸線移動(dòng)，起到對擴(kuò)徑錐5的扶正作用?？蓴U(kuò)徑套管9被擴(kuò)徑以后，其外壁通常與待修補(bǔ)的生產(chǎn)套管1的內(nèi)壁之間尚有1mm左右的間隙，這個(gè)間隙會(huì)使可擴(kuò)徑套管9發(fā)生偏斜。在可擴(kuò)徑套管9外面帶扶正套筒4，扶正套筒4的內(nèi)徑和可擴(kuò)徑套管9的外徑配合，使其可以套在可擴(kuò)徑套管9上，其壁厚為1.5～3mm左右，縱向長度為100～500mm。扶正套筒4的材料變形性能良好，其內(nèi)外徑可以被擴(kuò)大，一般情況下，其直徑可以被擴(kuò)大到25％左右而不會(huì)發(fā)生損壞，比如，扶正套筒4可以采用變形性能良好的橡膠制做。扶正套筒4每隔5～9m距離進(jìn)行安放，最佳的安放距離為7m左右。扶正套筒4的外表面可以是光滑的，也可以帶有一組和其上下底面平行的深度為0.5～1mm的環(huán)形凹槽，環(huán)形槽的斷面形狀可以是三角形，也可以是圓弧型，凹槽布滿整個(gè)套筒外表面，凹槽與凹槽之間的間距為5～15mm?？蓴U(kuò)徑套管9擴(kuò)徑時(shí)其外面的扶正套筒4也同時(shí)被擴(kuò)徑，并被緊貼在可擴(kuò)徑套管9的外壁和被修補(bǔ)套管1的內(nèi)壁之間，即扶正套筒4填補(bǔ)了可擴(kuò)徑套管9和被修補(bǔ)套管1之間的間隙，從而使可擴(kuò)徑套管9無法彎曲，達(dá)到對可擴(kuò)徑套管9的扶正目的，有利于擴(kuò)徑作業(yè)的穩(wěn)定進(jìn)行。在擴(kuò)徑作業(yè)進(jìn)行中，3個(gè)位置的扶正器的扶正作用互相結(jié)合，共同作用，使整個(gè)擴(kuò)徑管柱系統(tǒng)的軸線和設(shè)計(jì)軸線重合，使擴(kuò)徑作業(yè)順暢進(jìn)行。
實(shí)施例2如圖2所示，它與實(shí)施例1工作原理相同，只是加工時(shí)將連接件3和擴(kuò)徑錐扶正器2兩個(gè)部件加工為一體結(jié)構(gòu)，然后和擴(kuò)徑錐5連接。擴(kuò)徑錐扶正器2的外壁上加工2～3道密封槽，每道密封槽內(nèi)嵌有密封圈。
實(shí)施例3如圖3所示，它與實(shí)施例1的工作原理也相同，只是加工時(shí)它將擴(kuò)徑錐扶正器2、連接件3和擴(kuò)徑錐5這3個(gè)部件加工為一體結(jié)構(gòu)。擴(kuò)徑錐扶正器2的外壁上加工2～3道密封槽，每道密封槽內(nèi)嵌有密封圈。
安裝在可擴(kuò)徑套管9上的扶正套筒4的扶正原理為，通常可擴(kuò)徑套管9擴(kuò)徑后其外壁和待修補(bǔ)的生產(chǎn)套管1內(nèi)壁間有約1mm左右的間隙，這個(gè)間隙為可擴(kuò)徑套管9彎曲提供了可能，可擴(kuò)徑套管9彎曲后會(huì)影響擴(kuò)徑作業(yè)，在可擴(kuò)徑套管9外面帶扶正套筒4以后，可擴(kuò)徑套管9擴(kuò)徑時(shí)其外面的扶正套筒4也同時(shí)被擴(kuò)徑，并被緊貼在可擴(kuò)徑套管9和待修補(bǔ)的生產(chǎn)套管1之間，即的扶正套筒4填補(bǔ)了可擴(kuò)徑套管9和待修補(bǔ)的生產(chǎn)套管1之間的間隙，從而使可擴(kuò)徑套管9無法彎曲，達(dá)到扶正目的。扶正套筒4的較佳安放間距約為5～9m，若間距小于5m，一方面會(huì)造成扶正套筒4的浪費(fèi)，也會(huì)造成扶正套筒4安放時(shí)間的浪費(fèi)，另一方面會(huì)使可擴(kuò)徑套管9擴(kuò)徑時(shí)的泵壓升高，增加擴(kuò)徑過程的不穩(wěn)定因素；若間距大于9m，則扶正效果不好。擴(kuò)徑過程進(jìn)行時(shí)，擴(kuò)徑工具的扶正器和可擴(kuò)徑套管9的扶正器共同作用，對整個(gè)擴(kuò)徑管柱系統(tǒng)起到扶正作用，防止工具或可擴(kuò)徑套管9偏離設(shè)計(jì)軸線，促進(jìn)擴(kuò)徑作業(yè)平穩(wěn)進(jìn)行。經(jīng)試驗(yàn)，采取了本發(fā)明的扶正裝置以后，可以顯著改善無縫可擴(kuò)徑套管在井眼中擴(kuò)徑成功的機(jī)率，提高了作業(yè)的可靠性。也就是說，采取本發(fā)明的扶正裝置后，使用品質(zhì)相對較低的無縫鋼管來作為可擴(kuò)徑套管，可獲得和高品質(zhì)可擴(kuò)徑套管一樣的施工效果。而每噸碳素鋼無縫鋼管的市場價(jià)格比專門的進(jìn)口可擴(kuò)徑套管產(chǎn)品低兩萬五千元左右，以修補(bǔ)一口井使用10噸可擴(kuò)徑套管來計(jì)算，則可以節(jié)約成本二十五萬元左右，其經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。
權(quán)利要求1.套管擴(kuò)徑工具扶正器，其特征是在擴(kuò)徑錐(5)的下方連接有一個(gè)擴(kuò)徑錐扶正器(2)，在與擴(kuò)徑錐(5)連接的內(nèi)工作管(6)上帶有工作管扶正器(7)，在可擴(kuò)徑套管(9)外有扶正套筒(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管擴(kuò)徑工具扶正器，其特征是所述的擴(kuò)徑錐扶正器(2)是一個(gè)圓筒，距擴(kuò)徑錐(5)有150～200mm的距離，擴(kuò)徑錐扶正器(2)內(nèi)徑與擴(kuò)徑錐(5)上的液流通道(8)尺寸相等，它的外徑和擴(kuò)徑錐(5)外徑相同，它的高度尺寸大于其外徑的四分之一到三分之一，并小于其外徑尺寸值，擴(kuò)徑錐扶正器(2)的外壁上有2～3道密封槽，密封槽嵌有密封圈，擴(kuò)徑錐扶正器(2)通過一個(gè)管形連接件(3)和擴(kuò)徑錐(5)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的套管擴(kuò)徑工具扶正器，其特征是所述的擴(kuò)徑錐扶正器(2)與連接件(3)是一體結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的套管擴(kuò)徑工具扶正器，其特征是所述的擴(kuò)徑錐(5)、連接件(3)及擴(kuò)徑錐扶正器(2)是一體結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管擴(kuò)徑工具扶正器，其特征是所述的工作管扶正器(7)是一個(gè)圓環(huán)，距擴(kuò)徑錐(5)的距離是0.5m，它的內(nèi)徑和內(nèi)工作管(6)的外徑相配合，其外徑等于可擴(kuò)徑套管(9)擴(kuò)徑前的內(nèi)徑，高度是它本身直徑的四分之一到三分之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管擴(kuò)徑工具扶正器，其特征是所述的工作管扶正器(7)是陶瓷材料的工作管扶正器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管擴(kuò)徑工具扶正器，其特征是所述的工作管扶正器(7)的外表面上沿圓周等距離有3～8個(gè)縱向凹槽，凹槽的深度尺寸是圓環(huán)厚度尺寸的一半。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管擴(kuò)徑工具扶正器，其特征是所述的可擴(kuò)徑套管(9)上的扶正套筒(4)是圓形套筒，其內(nèi)徑和可擴(kuò)徑套管(9)的外徑配合，套在可擴(kuò)徑套管(9)上，其壁厚為1.5mm到3mm，縱向長度為100mm到500mm，可擴(kuò)徑套管(9)外的扶正套筒(4)間隔5～9m。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管擴(kuò)徑工具扶正器，其特征是所述的可擴(kuò)徑套管(9)上的扶正套筒4外表面帶有和其上下底面平行的深度為0.5～1mm的環(huán)形凹槽，套筒外表面有凹槽，凹槽與凹槽之間的間距為5～15mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管擴(kuò)徑工具扶正器，其特征是所述的可擴(kuò)徑套管(9)上的扶正套筒(4)是變形性能良好的橡膠材料扶正套筒。
專利摘要本實(shí)用新型涉及石油天然氣井修井技術(shù)，特別是一種套管擴(kuò)徑管柱系統(tǒng)的套管擴(kuò)徑工具扶正器，其特征是在擴(kuò)徑錐(5)的下方連接有一個(gè)擴(kuò)徑錐扶正器(2)，在與擴(kuò)徑錐(5)連接的內(nèi)工作管(6)上帶有工作管扶正器(7)，在可擴(kuò)徑套管(9)外有扶正套筒(4)。這種套管擴(kuò)徑工具扶正器，它可使無縫可擴(kuò)徑套管在井眼中擴(kuò)徑成功機(jī)率大，作業(yè)可靠性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益高。
文檔編號(hào)E21B17/00GK2833091SQ20052007968
公開日2006年11月1日 申請日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者張建兵, 李前春, 楊博, 王長寧, 陳尚禮, 魏小房, 王莉 申請人:長慶石油勘探局