專利名稱：擴管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆探技術(shù)，特別是涉及擴管裝置。
本發(fā)明可最有效地用于在鉆井過程中封閉復雜區(qū)時導型管的擴徑，所述的復雜區(qū)的特點是會強烈的吸收鉆探泥漿或水泥漿，或由已開采的巖層往鉆井中涌流液體或氣體，同樣也可能由于巖石的坍塌而形成這些復雜區(qū)。
在鉆探開采石油或天然氣的深井時，常常碰到相互之間鉆探條件不一致的巖層，也就是帶有異常高的或低的巖層壓力，以及含有會崩塌巖石的巖層。
以前，大都采用往鉆井中放入附加的中間管柱或截短管柱的方法來封閉這些巖層。但是這些方法需要消耗大量的材料，要把所放入的這些管柱用水泥粘結(jié)在鉆井中，從而增加了金屬、水泥和工時的大量耗費。之外，在安裝了附加的中間管柱的情況下，鉆井的直徑會減小從而使開采條件惡化。
現(xiàn)在，為了保證在不減小鉆井規(guī)定直徑的情況下繼續(xù)鉆井，將鉆井條件復雜的已開采巖層地帶的井段擴寬，并在鉆井已擴寬的地帶裝上封閉器，例如壓緊在鉆井擴寬地帶的井壁上的導型管，方法是借助于在這些管中建立壓力以及隨后使用擴管器把它們的內(nèi)通道校準到規(guī)定的鉆井直徑。
已知一種擴寬井壁管的裝置(蘇聯(lián)專利A，371340)，包括鉆桿頭，該鉆桿頭與帶槽的錐形導桿固定聯(lián)接著，在這些槽中設(shè)置著活動圓輥擴管元件。這些槽與鉆桿軸呈一定的角度，它們的下部相對于上部往擴管裝置的回轉(zhuǎn)方向偏移。
擴管裝置裝在鉆桿上放入鉆井中，一直放到中有凹凸的管段部分，并承受一定負荷開始回轉(zhuǎn)，這時圓輥沿井壁管柱中有凹凸部分的管段輾平，把這一部分校直。
這種裝置的缺點是它的工作可靠性較差，因為圓輥裝在鉆桿頭部的錐形導桿槽中，由于鉆井泥漿中的懸浮顆粒、也包括巖渣落入槽中，圓輥會因此卡住和迅速磨損。
這種裝置的另一個缺點是由于在鉆桿頭的錐形導桿的槽中圓輥的摩擦力較大而使擴管速度較低。
還已知另一種在鉆井中井壁管出現(xiàn)凹凸后再進行擴管的裝置(蘇聯(lián)專利，A467994)，包括制成帶槽的正反向錐形導桿形式的鉆頭，而錐形輥形式的擴管元件借助于支座以與鉆桿的幾何縱軸呈一角度的方式安裝在這些槽中，這些擴管元件的大頭向著鉆桿的中心方向。
這種裝置的工作原理與上述的裝置類似。
這種現(xiàn)有技術(shù)的裝置的主要缺點是它的錐形輥的支承強度低，因此這些錐形輥不能建立起擴寬成型管所需要的大的負荷，結(jié)果降低了擴管的效率。
這種裝置的另一個缺點是它的工作可靠性差，因為在放置錐形輥的槽中落入的鉆井泥漿中的懸浮顆粒和巖渣也可導致錐形輥被卡在這些槽中和迅速磨損。
已知裝置還有一個缺點是它的工作效率低，因為錐形輥在錐形導桿的槽中摩擦力大，特別是錐形輥在這些導桿槽中卡住時。
還有一種已知的擴管裝置，包括鉆桿頭及與鉆桿頭的幾何縱軸呈一角度安裝在其上的擴管元件，該擴管元件安裝在軸頸上的軸承上(蘇聯(lián)專利A394133)。
這種裝置結(jié)構(gòu)復雜，由于在加工區(qū)摩擦力大因而效率低，導致從擴管元件傳遞給管子的負荷降低，因而只能用于管端的擴寬。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種擴管裝置，這種裝置中的擴管元件的結(jié)構(gòu)能保證在它與管子的接觸區(qū)中有低的摩擦力，同時也增加了傳遞給管子的負荷。
為解決本發(fā)明的任務(wù)采取了下列措施在擴管裝置中，包括鉆桿頭及與它的幾何縱軸呈一角度裝在其上的擴管元件，擴管元件裝在軸頸的軸承上，按本發(fā)明，擴管元件具有球截體的形狀，其外表面是由多個球表面部分和圓柱體側(cè)面部分相互交替而形成的，這些圓柱體的幾何軸位于垂直于軸頸軸的平面內(nèi)。
由于擴管元件工作表面具有所述的流線形，因而擴管元件與所加工的管的接觸區(qū)的摩擦大大降低，而傳遞給管子的負荷大大增加，因而在很大程度上提高了擴管速度及改善了擴管質(zhì)量。
通過下面對實施例及附圖的進一步說明，可了解本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點，附圖中

圖1示出了本發(fā)明的擴管裝置在擴寬鉆井中的異型管時的總圖;
圖2同圖1，但擴管元件以剖面示出;
圖3是沿圖1中箭頭A方向的視圖;
圖4是沿圖2中Ⅳ-Ⅳ線的剖面圖;
圖5是沿圖2中Ⅴ-Ⅴ線的剖面圖;
擴管裝置包括鉆桿頭1(圖1)，其上帶有軸頸2(圖2)，在軸頸2上裝著擴管元件3。軸頸2與鉆桿頭1的幾何縱軸呈一角度，而擴管元件3用滾珠軸承4和5裝在軸頸2上。為了往滾珠軸承4，5中注入潤滑油，在擴管元件3上開設(shè)了孔6，并用螺釘7封住注油口。軸頸2與擴管元件3的聯(lián)接處的表面用密封墊8封嚴。
擴管元件3制成球截體9的形式(圖1)，該擴管元件3的外工作表面由多個球表面部分10和圓柱體側(cè)表面部分11相互交替而形成(圖1，3)，這些圓柱體11的幾何軸12位于與軸頸2的幾何縱軸13相垂直(也就是呈90度角)的平面內(nèi)，并通過球心“O”球截體9就在該球上形成，這些圓柱體11的側(cè)表面的共交點14(圖3)位于擴管元件3的頂點上。
擴管元件3還可制成其它多種形式(圖中未示出)圓柱體11的幾何軸12設(shè)置在垂直于擴管元件3的幾何縱軸13的平面內(nèi)，并離擴管元件3的軸有一定的距離;把軸12的平面設(shè)置在低于擴管元件3的中心“O”處;或以凹形(雙曲線)的回轉(zhuǎn)表面代替圓柱體11的表面。
本發(fā)明的裝置按如下方式工作。
把(用來封閉復雜區(qū)的)異型管15放入鉆井中或放入井壁管16中(如圖1所示)，并用液壓從內(nèi)部對異型管15進行矯直后，沿著管15的周邊在縱向還存在未矯直的凹凸部分17(圖4)。擴管裝置擰在鉆桿18(圖1和2)上，放入鉆井或井壁管16中。由于擴管元件3具有流線形的工作表面，它進入異型管15中，轉(zhuǎn)動鉆桿18，就可以把用液壓還未矯直的凹凸部分17矯直，同時把異型管15的全部內(nèi)表面校準，并使它們與鉆井壁或井壁管16緊貼(圖5)。
權(quán)利要求
1.一種擴管裝置，包括鉆桿頭(1)和與它的幾何縱軸呈一角度安裝在其上的擴管元件(3)，擴管元件(3)裝在軸頸(2)的軸承(4，5)上，其特征在于，擴管元件(3)制成球截體(9)的形式，其外表面由多個球表面部分(10)及圓柱體側(cè)表面部分(11)相互交替而形成，這些圓柱體的幾何軸(12)位于與軸頸(2)的軸(13)相垂直的平面內(nèi)。
全文摘要
擴寬用來封閉鉆井中復雜區(qū)而安裝的異型管或矯直有凹凸部分的井壁管的一種擴管裝置，包括鉆桿頭(1)和與它的幾何縱軸呈一角度安裝在其上的擴管元件(3)，擴管元件(3)裝在軸頸(2)的軸承(4，5)上。擴管元件(3)制成球截體(9)的形式，其外表面由多個球面部分(10)及圓柱體側(cè)表面(11)相互交替而形成，這些圓柱體的幾何軸位于與軸頸(2)的軸(13)相垂直的平面內(nèi)。
文檔編號E21B29/10GK1050076SQ8910678
公開日1991年3月20日 申請日期1989年9月5日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月5日
發(fā)明者康斯坦丁·維科托羅維奇·米林, 吉里·安托里維奇·沙弗羅維, 季布里斯特·斯尤坦維奇·阿布德科羅維, 吉里·格里維奇·米哈林, 羅狄尼·米哈依羅維奇·布格墨羅維, 維萊特·維斯里維奇·賽羅曼特, 奧米茲·阿格莫維奇·米克曼特深, 賽里克依萬·墨克哈米特依萬羅維奇 申請人:韃靼國立石油工業(yè)科學研究所設(shè)計院