本實用新型涉及油氣田開采領(lǐng)域，特別涉及一種膨脹管固井裝置。

背景技術(shù)：

在油氣田開采過程中，固井是一個必要的工程步驟。其中，固井的主要目的是封隔易坍塌、易漏失的復雜地層，也即是，在固井過程中，技術(shù)人員通過采用一定的技術(shù)手段加固所鉆過的油井的井壁，以保證后續(xù)鉆井工程順利進行。

在固井過程中，可以采用膨脹管固井技術(shù)，其實現(xiàn)原理為：在所鉆過的油井中下入膨脹管，下入到設(shè)計深度后，通過指定方式在膨脹管和井壁之間注入水泥漿，之后，利用機械或者液壓方式使膨脹管在直徑方向膨脹，以使該膨脹管與井壁之間的空間通過水泥漿封固起來，從而實現(xiàn)固井。

由于井下條件非常苛刻，因此，在膨脹管固井技術(shù)中，如何合理設(shè)計膨脹管以達到固井目的顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決相關(guān)技術(shù)中的問題，本實用新型提供了一種膨脹管固井裝置。所述技術(shù)方案如下：

所述裝置包括：對接短節(jié)、中心管、承托短節(jié)、剪釘、尾管膠塞、發(fā)射室、變扣、膨脹頭、膨脹管、套管短節(jié)、頂替膠塞、膠塞座和插入短節(jié)；

所述膨脹管、所述發(fā)射室、所述變扣、所述套管短節(jié)和所述膠塞座依次固定連接；

所述插入短節(jié)、所述對接短節(jié)、所述中心管和所述承托短節(jié)位于所述發(fā)射室內(nèi)，所述尾管膠塞位于所述變扣內(nèi)部，所述插入短節(jié)、所述對接短節(jié)、所述中心管和所述承托短節(jié)依次連接，所述承托短節(jié)的下端通過所述剪釘與所述尾管膠塞的上端連接，以構(gòu)成所述裝置的內(nèi)腔；

所述膨脹頭套接在所述中心管的外壁上，且位于所述發(fā)射室的內(nèi)部，當通過所述裝置的內(nèi)腔向井內(nèi)注入水泥漿之后，所述頂替膠塞在壓力作用下穿過所述內(nèi)腔與所述尾管膠塞復合之后與所述膠塞座碰壓，并通過上提所述膨脹頭對所述膨脹管進行膨脹以實現(xiàn)固井。

可選地，所述裝置還包括送入管柱，所述送入管柱的下端與所述插入短節(jié)的上端連接。

可選地，所述對接短節(jié)的上端設(shè)置有第一倒齒扣，所述插入短節(jié)的下端設(shè)置有與所述第一倒齒扣對應的第二倒齒扣，所述插入短節(jié)通過所述第一倒齒扣插入所述第二倒齒扣中，以實現(xiàn)所述插入短節(jié)與所述對接短節(jié)的連接。

可選地，所述尾管膠塞的外壁上設(shè)置有第一指定數(shù)量的橡膠皮碗，所述頂替膠塞的外壁上設(shè)置有第二指定數(shù)量的橡膠皮碗。

可選地，所述裝置還包括接箍，所述對接短節(jié)通過所述接箍與所述中心管固定連接。

可選地，所述尾管膠塞的上端內(nèi)徑為階梯狀，所述頂替膠塞的下端為所述階梯狀對應的形狀，以實現(xiàn)所述頂替膠塞的下端與所述尾管膠塞的上端復合。

可選地，所述裝置還包括橡膠圈，所述膨脹頭通過所述橡膠圈密封套接在所述中心管的外壁上。

可選地，所述膨脹頭的形狀為錐形。

本實用新型提供的技術(shù)方案的有益效果是：本實用新型提供的膨脹管固井裝置中，膨脹管、發(fā)射室、變扣、套管短節(jié)和膠塞座依次固定連接，并且，插入短節(jié)、對接短節(jié)、中心管和承托短節(jié)位于發(fā)射室內(nèi)并依次連接，該尾管膠塞位于該變扣內(nèi)部，該承托短節(jié)的下端通過該剪釘與該尾管膠塞的上端連接，以構(gòu)成該裝置的內(nèi)腔，另外，該膨脹頭套接在該中心管的外壁上。其中，當通過該裝置的內(nèi)腔向井內(nèi)注入水泥漿之后，頂替膠塞在壓力作用下穿過該內(nèi)腔與該尾管膠塞復合之后與該膠塞座碰壓，產(chǎn)生壓力，該壓力作用在該膨脹頭上，同時，當上拉插入短節(jié)、對接短節(jié)、中心管和承托短節(jié)組成的管柱時，該上拉作用力也作用在該膨脹頭上，如此，在拉力和壓力的共同作用下，該膨脹頭上行，使得該膨脹管膨脹，從而實現(xiàn)固井。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的一種膨脹管固井裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型實施例提供的另一種膨脹管固井裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型實施例提供的另一種膨脹管固井裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型實施例提供的另一種膨脹管固井裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1：對接短節(jié)；2：中心管；3：承托短節(jié)；4：剪釘；5：尾管膠塞；6：發(fā)射室；7：變扣；8：膨脹頭；9：膨脹管；10：套管短節(jié)；11：頂替膠塞；12：膠塞座；13：插入短節(jié)；14：送入管柱；15：接箍。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。

圖1是本實用新型實施例提供的一種膨脹管固井裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。請參見圖1，該膨脹管固井裝置包括：對接短節(jié)1、中心管2、承托短節(jié)3、剪釘4、尾管膠塞5、發(fā)射室6、變扣7、膨脹頭8、膨脹管9、套管短節(jié)10、頂替膠塞11、膠塞座12和插入短節(jié)13；該膨脹管9、該發(fā)射室6、該變扣7、該套管短節(jié)10和該膠塞座12依次固定連接，該插入短節(jié)13、該對接短節(jié)1、該中心管2和該承托短節(jié)3位于該發(fā)射室6，該尾管膠塞5位于該變扣7內(nèi)部，該插入短節(jié)13、該對接短節(jié)1、該中心管2和該承托短節(jié)3依次連接，該承托短節(jié)3的下端通過該剪釘4與該尾管膠塞5的上端連接，以構(gòu)成該裝置的內(nèi)腔，該膨脹頭8套接在該中心管2的外壁上，且位于該發(fā)射室6的內(nèi)部，當通過該裝置的內(nèi)腔向井內(nèi)注入水泥漿之后，該頂替膠塞11在壓力作用下穿過該內(nèi)腔與該尾管膠塞5復合之后與該膠塞座12碰壓，并通過上提該膨脹頭8對該膨脹管9進行膨脹以實現(xiàn)固井。

在本實用新型實施例中，當該膨脹管9的下端內(nèi)壁設(shè)置有螺紋，且該發(fā)射室6的上端外壁設(shè)置有與該膨脹管9的下端內(nèi)壁對應的螺紋時，通過該膨脹管9的下端內(nèi)壁的螺紋和該發(fā)射室6的上端外壁的螺紋，該膨脹管9的下端與該發(fā)射室6的上端實現(xiàn)固定連接。

同理，該發(fā)射室6、該變扣7、該套管短節(jié)10和該膠塞座12依次固定連接的實現(xiàn)原理與該膨脹管9與該發(fā)射室6之間固定連接的實現(xiàn)原理類似，本實用新型實施例在此不再詳細贅述。

在本實用新型實施例中，在一種可能的實現(xiàn)方式中，該對接短節(jié)1的上端設(shè)置有第一倒齒扣，該插入短節(jié)13的下端設(shè)置有與該第一倒齒扣對應的第二倒齒扣，該插入短節(jié)13通過該第一倒齒扣插入該第二倒齒扣中，以實現(xiàn)該插入短節(jié)13與該對接短節(jié)1的連接。其中，由于該插入短節(jié)13的下端與該對接短節(jié)1的上端通過倒齒扣進行連接，因此，可以使得該插入短節(jié)13與該對接短節(jié)1之間進行倒扣丟手，其中，倒扣丟手是指通過旋轉(zhuǎn)插入短節(jié)13，可以使得該插入短節(jié)13與該對接短節(jié)1分離。

在本實用新型實施例中，當該膨脹管固井裝置還包括接箍15時，上述對接短節(jié)1通過該接箍15與該中心管2固定連接，在一種可能的實現(xiàn)方式中，該接箍15的內(nèi)壁設(shè)置有螺紋，當該對接短節(jié)1的下端外壁設(shè)置有與該接箍15的內(nèi)壁對應的螺紋時，通過該對接短節(jié)1的下端外壁的螺紋和該接箍15上端內(nèi)壁的螺紋，該對接短節(jié)1與該接箍15之間實現(xiàn)固定連接。同理，當該中心管2上端外壁設(shè)置有與該接箍15內(nèi)壁對應的螺紋時，通過該中心管2上端外壁的螺紋和該接箍15下端內(nèi)壁的螺紋，該中心管2上端與該接箍15之間實現(xiàn)固定連接。

在本實用新型實施例中，該膨脹管固井裝置還包括橡膠圈，上述膨脹頭8通過該橡膠圈密封套接在該中心管2的外壁上，如此，實現(xiàn)該膨脹頭8與該中心管2之間的密封。另外，在一種可能的實現(xiàn)方式中，該膨脹頭8的形狀為錐形。

當然，需要說明的是，在本實用新型實施例中，僅是以該膨脹頭8的形狀為錐形為例進行說明，在另一實用新型實施例中，該膨脹頭8的形狀還可以為其它形式，本實用新型實施例對此不做限定。

在本實用新型實施例中，該尾管膠塞5的上端內(nèi)徑為階梯狀，該頂替膠塞11的下端為該階梯狀對應的形狀，以實現(xiàn)該頂替膠塞11的下端與該尾管膠塞5的上端復合。

在本實用新型實施例中，上述尾管膠塞5的外壁上設(shè)置有第一指定數(shù)量的橡膠皮碗，該頂替膠塞11的外壁上設(shè)置有第二指定數(shù)量的橡膠皮碗。其中，該第一指定數(shù)量和該第二指定數(shù)量均可以由技術(shù)人員根據(jù)實際需求自定義設(shè)置，本實用新型實施例對此不做限定，例如，該第一指定數(shù)量的取值范圍可以為[4，6]，同理，該第二指定數(shù)據(jù)的取值范圍也可以為[4，6]。

上述在尾管膠塞5的外壁上設(shè)置的第一指定數(shù)量的橡膠皮碗可以用于刮洗上述套管短節(jié)10內(nèi)壁的水泥漿，同理，該頂替膠塞11的外壁上設(shè)置的第二指定數(shù)量的橡膠皮碗可以用于刮洗上述裝置的內(nèi)腔的水泥漿。另外，該尾管膠塞5和該頂替膠塞11的本體均為金屬。

另外，在本實用新型實施例中，請參考圖2，在一種可能的實現(xiàn)方式中，該膨脹管固井裝置還包括送入管柱14，該送入管柱14的下端與該插入短節(jié)13的上端連接。該送入管柱14的下端與該插入短節(jié)13的上端連接的實現(xiàn)原理與上述膨脹管9的與該發(fā)射室6之間連接的實現(xiàn)原理類似，這里不再詳細贅述。

接下來，將對本實用新型提供的膨脹管固井裝置實現(xiàn)固井的過程進行介紹，其實現(xiàn)過程可以包括：請參考圖1，將圖1所示的裝置下入到井中，下入到一定深度后，在該膨脹管9中下入由插入短節(jié)13和送入管柱14組成的管柱，其中，當該插入短節(jié)13插入到上述對接短節(jié)1中即完成對接，之后，繼續(xù)下放送入管柱14至設(shè)計深度。

將送入管柱14下放至設(shè)計深度后，請繼續(xù)參考圖2，向圖2所示的裝置中泵注水泥漿，其中，泵注水泥漿的量可以由技術(shù)人員根據(jù)實際需求自定義設(shè)置，本實用新型實施例對此不做限定。當水泥漿泵注完畢后，從該送入管柱13的上端釋放該頂替膠塞11，如圖3所示，并向該圖3所示的裝置中泵注頂替液，頂替液頂替該頂替膠塞11和水泥漿下行，當泵注到一定程度，該頂替膠塞11在壓力作用下穿過該內(nèi)腔與該尾管膠塞5復合，之后，繼續(xù)泵注頂替液，當壓力達到一定程度時，該承托短節(jié)3的下端與該尾管膠塞5的上端連接的剪釘4被剪斷，復合后的該頂替膠塞11和該尾管膠塞5一起被頂替至套管短節(jié)10中，之后，當繼續(xù)泵注頂替液時，復合后的該頂替膠塞11和該尾管膠塞5與膠塞座12固井碰壓，如圖4所示，此外，水泥漿被全部擠壓到該膨脹管固井裝置與井壁之間的空間內(nèi)。

其中，復合后的該頂替膠塞11和該尾管膠塞5與膠塞座12碰壓后會在該膨脹管固井裝置中產(chǎn)生一定的壓力，該壓力作用在該膨脹頭8上，同時，技術(shù)人員通過一定的技術(shù)手段上提送入管柱14，由于該送入管柱14、插入短節(jié)13、對接短節(jié)1、中心管2和承托短節(jié)3之間依次連接，因此，當上提該送入管柱14時，通過送入管柱14、插入短節(jié)13、對接短節(jié)1、中心管2和承托短節(jié)3將拉力作用在該膨脹頭8上。

有上述可知，該膨脹頭8同時受到碰壓所產(chǎn)生的壓力以及上提所產(chǎn)生的拉力，在該壓力和拉力的共同作用下，該膨脹頭8向上行走，使得該膨脹管9膨脹。當膨脹頭8從膨脹管9內(nèi)被壓力和拉力共同作用頂出該裝置的內(nèi)腔時，膨脹作業(yè)完成。

在本實用新型實施例中，本實用新型提供的膨脹管固井裝置中，膨脹管、發(fā)射室、變扣、套管短節(jié)和膠塞座依次固定連接，并且，插入短節(jié)、對接短節(jié)、中心管和承托短節(jié)位于發(fā)射室內(nèi)并依次連接，該尾管膠塞位于該變扣內(nèi)部，該承托短節(jié)的下端通過該剪釘與該尾管膠塞的上端連接，以構(gòu)成該裝置的內(nèi)腔，另外，該膨脹頭套接在該中心管的外壁上。其中，當通過該裝置的內(nèi)腔向井內(nèi)注入水泥漿之后，頂替膠塞在壓力作用下穿過該內(nèi)腔與該尾管膠塞復合之后與該膠塞座碰壓，產(chǎn)生壓力，該壓力作用在該膨脹頭上，同時，當上拉插入短節(jié)、對接短節(jié)、中心管和承托短節(jié)組成的管柱時，該上拉作用力也作用在該膨脹頭上，如此，在拉力和壓力的共同作用下，該膨脹頭上行，使得該膨脹管膨脹，從而實現(xiàn)固井。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。