一種膨脹錐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種膨脹錐，包括沿著該膨脹錐的軸線依次連接的第一段錐筒（1）、第二段錐筒（2）和第三段錐筒（3），該膨脹錐內(nèi)設(shè)有沿軸向貫通的通孔（4），第一段錐筒（1）的外徑小于第三段錐筒（3）的外徑，第二段錐筒（2）與第一段錐筒（1）相鄰的部分表面為橢圓形球體的部分表面。該膨脹錐有助于降低膨脹過程磨阻，既可以增強(qiáng)脹錐的強(qiáng)度同時(shí)保證脹錐的彈性，又可以避免因長距離膨脹施工造成膨脹錐破裂、過多磨損等意外情況的發(fā)生。
【專利說明】一種膨脹錐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油開采設(shè)備領(lǐng)域，具體的是一種在膨脹管中使用的膨脹錐。
【背景技術(shù)】
[0002]膨脹管技術(shù)是近年來蓬勃興起的一項(xiàng)新技術(shù)，它可應(yīng)用于鉆井、完井及采油、修井等作業(yè)過程。膨脹管補(bǔ)貼技術(shù)目前已經(jīng)非常成熟，膨脹管完井成為近來比較熱門的完井方案，作為完井套管的膨脹管長度較長，其膨脹作業(yè)難度大，對(duì)膨脹錐的性能要求更高，如耐磨損、高強(qiáng)度、抗沖擊力、可靠性等，既要有足夠的彈性確保脹錐的抗沖擊能力的可靠性，又要有足夠的剛度和耐磨性能，保證長距離膨脹動(dòng)作的完成?，F(xiàn)有膨脹錐工具的工作面一般為錐形表面，工作時(shí)容易產(chǎn)生積屑瘤現(xiàn)象，且均為單一材料實(shí)體，膨脹錐的性能提高主要通過優(yōu)選材料及提高熱處理工藝完成，現(xiàn)有膨脹錐的形狀和結(jié)構(gòu)及單一材料實(shí)體的形式很難達(dá)到要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的膨脹錐容易產(chǎn)生積屑瘤現(xiàn)象的技術(shù)問題。本實(shí)用新型提供了一種膨脹錐，該膨脹錐有助于降低膨脹過程磨阻，既可以增強(qiáng)脹錐的強(qiáng)度同時(shí)保證脹錐的彈性，又可以避免因長距離膨脹施工造成膨脹錐破裂、過多磨損等意外情況的發(fā)生。
[0004]本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種膨脹錐，包括沿著該膨脹錐的軸線依次連接的第一段錐筒、第二段錐筒和第三段錐筒，該膨脹錐內(nèi)設(shè)有沿軸向貫通的通孔，第一段錐筒的外徑小于第三段錐筒的外徑，第二段錐筒與第一段錐筒相鄰的部分表面為橢圓形球體的部分表面。
[0005]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，該膨脹錐穿設(shè)在膨脹管內(nèi)，其橢圓形球體的部分表面與膨脹管相接觸的切線與膨脹管軸線之間的夾角Θ為13?15度。
[0006]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，第二段錐筒與第三段錐筒相鄰的部分為圓筒形。
[0007]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，該圓筒的外徑小于第三段錐筒的外徑。
[0008]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，第二段錐筒上設(shè)有多個(gè)合金塊。
[0009]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，合金塊的底端設(shè)置在第二段錐筒內(nèi)，合金塊的頂端設(shè)置在第二段錐筒外。
[0010]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，第二段錐筒與第三段錐筒相鄰的部分為圓筒形，該圓筒的外徑小于第三段錐筒的外徑，合金塊露出第二段錐筒的部分的長度等于該圓筒的外徑與第三段錐筒的外徑之間的差值。
[0011]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，合金塊為圓柱形，該圓柱的軸線垂直于該膨脹錐的軸線。
[0012]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，該合金塊的抗壓強(qiáng)度大于第二段錐筒的抗壓強(qiáng)度。
[0013]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，第三段錐筒設(shè)有至少一個(gè)用于放置密封圈的環(huán)形凹槽。
[0014]本實(shí)用新型的膨脹錐的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)是:
[0015]1、本實(shí)用新型的膨脹錐，通過其第二段錐筒與第一段錐筒相鄰的部分表面設(shè)置為橢圓形球體的部分表面后，膨脹錐對(duì)膨脹管的膨脹過程將變得緩和，橢圓形球體的部分表面與保徑段圓滑過渡，膨脹過程延球面前移，有效緩和整個(gè)膨脹過程，從而可以避免了膨脹過程產(chǎn)生積屑瘤現(xiàn)象。該膨脹錐有效避免錐面應(yīng)力集中，緩和膨脹過程，均勻膨脹錐應(yīng)力，防止脹錐破裂。
[0016]2、本實(shí)用新型的膨脹錐，將原脹錐單一材料實(shí)體結(jié)構(gòu)變?yōu)榍队操|(zhì)合金塊的結(jié)構(gòu)，采用彈塑性較強(qiáng)的基體，鑲嵌硬度很高的合金塊，將二者材料性能結(jié)合，達(dá)到抗磨、抗沖擊、高強(qiáng)度的效果，取得更優(yōu)異的膨脹錐性能。
[0017]3、本實(shí)用新型的膨脹錐，合金塊網(wǎng)狀編制排列在膨脹錐上，達(dá)到實(shí)體脹錐的全錐面膨脹的效果，同時(shí)降低膨脹接觸面積，降低膨脹摩擦力。
[0018]4、本實(shí)用新型的膨脹錐，合金塊間隙充滿潤滑脂，有效改善脹錐錐面的潤滑條件，降低摩擦力，降低膨脹壓力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型所述的膨脹錐作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0020]圖1是第一種實(shí)施方式中的膨脹錐的主視圖。
[0021]圖2是第一種實(shí)施方式中的膨脹錐的第二段錐筒所對(duì)應(yīng)的橢圓形球體的部分表面。
[0022]圖3是第二種實(shí)施方式中的膨脹錐的主視圖。
[0023]圖4是圖3中沿A-A方向的剖視圖。
[0024]圖5是第二種實(shí)施方式中的膨脹錐的立體圖。
[0025]其中1.第一段錐筒，2.第二段錐筒，3.第三段錐筒，4.通孔，5.合金塊，6.環(huán)形凹槽。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型所述的膨脹錐作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。一種膨脹錐，膨脹錐為圓筒形，包括沿著該膨脹錐的軸線依次連接的第一段錐筒1、第二段錐筒2和第三段錐筒3，該膨脹錐內(nèi)設(shè)有沿軸向貫通的通孔4，第一段錐筒I的外徑小于第三段錐筒3的外徑，第二段錐筒2與第一段錐筒I相鄰的部分表面為橢圓形球體的部分表面，如圖1所示，即第二段錐筒2的右段A的表面形狀為橢圓形球體表面的一部分，如圖1中右段A與圖2中實(shí)線表示的右段A向?qū)?yīng)，圖2中的虛線表示該右段A所在的橢圓形球體。
[0027]現(xiàn)有技術(shù)中膨脹錐的工作面為錐形，錐面與保徑段通過圓角過渡，過渡圓角對(duì)膨脹管仍存在切削作用，容易出現(xiàn)積屑瘤。積屑瘤的產(chǎn)生對(duì)長距離膨脹不利。其次，原脹錐結(jié)構(gòu)在膨脹過程會(huì)在圓角過渡段形成應(yīng)力集中，而錐面前端所承受的應(yīng)力較小；脹錐應(yīng)力分布不均。第二段錐筒2的全部或部分可以設(shè)置成橢圓形球體的一部分，將第二段錐筒2與第一段錐筒I相鄰的部分表面設(shè)置為橢圓形球體的一部分后，膨脹錐對(duì)膨脹管的膨脹過程將變得緩和，橢圓形球體的部分表面與保徑段圓滑過渡，膨脹過程延球面前移，有效緩和整個(gè)膨脹過程，從而可以避免了膨脹過程產(chǎn)生積屑瘤現(xiàn)象。
[0028]在一實(shí)施例中，如圖4所示，該膨脹錐穿設(shè)在膨脹管7內(nèi)，其橢圓形球體的部分表面與膨脹管7相接觸的切線與膨脹管7軸線之間的夾角Θ為13?15度，也即，當(dāng)膨脹錐穿設(shè)在膨脹管7內(nèi)并開始對(duì)膨脹管7進(jìn)行膨脹作業(yè)時(shí)，該膨脹錐的橢圓形球體的部分表面與膨脹管7內(nèi)管壁首先接觸的點(diǎn)為切點(diǎn)，該切點(diǎn)處的切線與膨脹管7的軸線之間的夾角Θ為13?15度。第二段錐筒2包括兩段錐筒，如圖1所示，虛線將第二段錐筒2分為右段A和左段B，第二段錐筒2與第三段錐筒3相鄰的部分為圓筒形，即左段B為圓筒形。該圓筒的外徑略小于第三段錐筒3的外徑。
[0029]在一實(shí)施例中，第二段錐筒2上設(shè)有多個(gè)合金塊5。合金塊5的底端設(shè)置在第二段錐筒2內(nèi)，合金塊5的頂端設(shè)置在第二段錐筒2外，如圖3、圖4和圖5所示。將原脹錐單一材料實(shí)體結(jié)構(gòu)變?yōu)榍队操|(zhì)合金塊5的結(jié)構(gòu)，采用彈塑性較強(qiáng)的基體，鑲嵌硬度很高的合金塊5，將二者材料性能結(jié)合，達(dá)到抗磨、抗沖擊、高強(qiáng)度的效果。最后，合金塊為在第二段錐筒2的表面以類似密排六方晶格的方式整齊排列，在軸向上形成全尺寸圓周結(jié)構(gòu)，能夠達(dá)到實(shí)體脹錐的全錐面膨脹的效果。
[0030]另外，第二段錐筒2與第三段錐筒3相鄰的部分為圓筒形，該圓筒的外徑小于第三段錐筒3的外徑，即圖1中左段B的外徑小于第三段錐筒3的外徑，合金塊5露出第二段錐筒2的部分的長度等于該圓筒的外徑與第三段錐筒3的外徑之間的差值，即合金塊5露出第二段錐筒2的部分的長度等于左段B的外徑與第三段錐筒3的外徑之間的差值。
[0031]優(yōu)選合金塊5為圓柱形，該圓柱的軸線垂直于該膨脹錐的軸線。該合金塊5的抗壓強(qiáng)度大于第二段錐筒2的抗壓強(qiáng)度。另外，在膨脹過程中，合金塊間隙充滿潤滑脂，有效改善脹錐錐面的潤滑條件，降低摩擦力，降低膨脹壓力。第三段錐筒3還設(shè)有至少一個(gè)用于放置密封圈的環(huán)形凹槽6。
[0032]以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，不能以其限定實(shí)用新型實(shí)施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本實(shí)用新型專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本實(shí)用新型中的技術(shù)特征與技術(shù)特征之間、技術(shù)特征與技術(shù)方案之間、技術(shù)方案與技術(shù)方案之間均可以自由組合使用。
【權(quán)利要求】
1.一種膨脹錐，其特征在于，包括沿著該膨脹錐的軸線依次連接的第一段錐筒(I)、第二段錐筒(2)和第三段錐筒(3)，該膨脹錐內(nèi)設(shè)有沿軸向貫通的通孔(4)，第一段錐筒(I)的外徑小于第三段錐筒(3 )的外徑，第二段錐筒(2 )與第一段錐筒(I)相鄰的部分表面為橢圓形球體的部分表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹錐，其特征在于:該膨脹錐穿設(shè)在膨脹管內(nèi)，其橢圓形球體的部分表面與膨脹管相接觸的切線與膨脹管軸線之間的夾角Θ為13?15度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹錐，其特征在于:第二段錐筒(2)與第三段錐筒(3)相鄰的部分為圓筒形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膨脹錐，其特征在于:該圓筒的外徑小于第三段錐筒(3)的外徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹錐，其特征在于:第二段錐筒(2)上設(shè)有多個(gè)合金塊(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膨脹錐，其特征在于:合金塊(5)的底端設(shè)置在第二段錐筒(2 )內(nèi)，合金塊(5 )的頂端設(shè)置在第二段錐筒(2 )外。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膨脹錐，其特征在于:第二段錐筒(2)與第三段錐筒(3)相鄰的部分為圓筒形，該圓筒的外徑小于第三段錐筒(3)的外徑，合金塊(5)露出第二段錐筒(2)的部分的長度等于該圓筒的外徑與第三段錐筒(3)的外徑之間的差值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膨脹錐，其特征在于:合金塊(5)為圓柱形，該圓柱的軸線垂直于該膨脹錐的軸線。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膨脹錐，其特征在于:該合金塊(5)的抗壓強(qiáng)度大于第二段錐筒(2)的抗壓強(qiáng)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹錐，其特征在于:第三段錐筒(3)設(shè)有至少一個(gè)用于放置密封圈的環(huán)形凹槽(6)。
【文檔編號(hào)】E21B29/10GK203729934SQ201420004025
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】李益良, 李濤, 孫強(qiáng), 韓偉業(yè), 陳強(qiáng), 明爾揚(yáng), 畢秀玲, 薛建軍, 丁愛芹 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司