[發明專利]一種水平井套管補貼工具

無效

• 申請號: 200710012617.5
• 申請日: 2007-08-29
• 公開（公告）號: CN101148974A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 周金初;于家波;李艷麗;龔建凱;夏炎
• 申請（專利權）人: 遼河石油勘探局
• 主分類號: E21B29/10
• 分類號: E21B29/10
• 代理公司: 盤錦遼河專利代理有限責任公司
• 代理人: 孫連偉

技術領域：

本發明涉及一種油田油井大修水平井用的一種水平井套管補貼工具。

背景技術：

目前國內外套管補貼技術及補貼工具多種多樣，如液壓脹管式、自掛式、波紋管式等。各種補貼工具有各自的優缺點及適用范圍，其中液壓脹管式補貼工具結構復雜而且內置的鎖塊易卡，自掛式補貼工具適用于熱采井，但是補貼后內通徑太小，而波紋管式補貼工具補貼后的內通徑雖然較大，但是強度較低，膨脹管補貼是目前最先進的套管修復方式，但是我國還未能自主開發，而且補貼費用相當高，上述所有套管補貼工具除膨脹管補貼外均不適用于水平井的套管補貼作業。目前隨著油田水平井、分支井等特殊結構井鉆井數量日益增多，該類井漏失、破損情況也日益增多，嚴重影響了油井的正常生產，而且由于在水平井施工時，工具下入大斜度井段和水平井段時會遇到很大阻力，所以目前現有的補貼工具及其技術均無法克服這一阻力而完成水平井的套管補貼作業，因此，為了使套管漏失及破損的水平井盡快恢復生產，我們在液壓脹管式補貼工具的基礎上對水平井用套管補貼工具進行了研制，而設計研制成“一種水平井套管補貼工具”，經國家知識產權局檢索，編號為GO071241的結論為具有新穎性和創造性。

發明內容：

本發明的目的是提供一種水平井套管補貼工具，該工具解決了目前現有的補貼工具及其技術無法解決水平井套管漏失及破損的套管補貼問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：對水平井套管補貼，由于鉆壓難以施加在大斜度段和水平段的工具上，采用機械方式補貼難以實現，因此本發明是采用多級液壓缸將動力平穩傳遞到脹管處進行補貼，另外在進行補貼工具結構設計時，在其外壁上設計了“4～6套”滾珠扶正機構，它一方面能起到使工具居中扶正作用，另方面在下入到大斜度井段和水平井段時，能使補貼工具與井內套管內壁的圓柱面接觸變為點接觸，這樣會大大降低入井時的摩阻力；一種水平井套管補貼工具主要由液缸、脹管密封補貼兩部分構成，每部分設計有2-3套滾珠扶正機構；液缸部分可視情況采用6-8級液缸，主要由剪釘、上接頭、缸套、活塞等構成。主要作用是通過液壓將脹力傳遞至脹管處；脹管密封補貼部分主要由脹管、密封管、補貼管、中心管、爪簧、下接頭、擋環、剪切環等構成，其中脹管、密封管相對于補貼管、中心管上下對稱設置；滾珠扶正機構主要由滾珠、擋片、固定螺釘構成。其作用是減小工具入井磨擦阻力。它分別設在缸套、滾珠扶正接箍及爪簧等零件的外圓柱表面上。其結構是在這幾個零件外圓柱表面上沿軸向加工1個，沿周向加工4-6個矩形槽，在這些矩形槽內的中間位置加工1-3個，共計4-18個半球窩，用于放置鋼質滾珠，滾珠上放置擋片，且在擋片相應位置也加工出球窩，擋片安裝在矩形槽內，兩端用固定螺釘上緊在外圓柱表面上。擋片外徑與其所安裝的缸套、滾珠扶正接箍、爪簧外徑相同，安裝好的滾珠突出于缸套、滾珠扶正接箍、爪簧外表面2-3mm，且滾珠與球窩為間隙配合，便于滾珠在球窩內滾動。當補貼井段長度小于3m時，補貼管上可以不使用帶滾珠扶正的補貼管接箍。當補貼井段長度大于3m時，應采用帶滾珠扶正的補貼管接箍將兩段較短補貼管連接，以減小由于補貼管過長而產生的阻力；爪簧為管狀結構，在爪簧下端軸向銑出6個透槽，將爪簧下端周向分為6個爪，爪的外徑大于爪簧上端外徑，與脹管外徑相同。爪簧的作用在于補貼時為下脹管提供支撐力，推動下脹管向上擠脹密封管；還在于密封管密封在套管內壁后，液缸繼續向下施力，推動擋環將剪切環剪斷，爪簧下行，其下端6個爪下行到下接頭上的環型槽后，當上提工具時，爪簧卡在該槽內，在下脹管作用下，其外徑縮小，從而能夠順利起出井筒。

本發明的有益效果是，設計合理，結構新穎，該工具加強了居中扶正功能，且滾球的使用大大降低了工具入井阻力，可在大斜度井、水平井等井斜角較大的井段使用。

附圖說明：

附圖是本發明整體結構示意圖

圖中1、剪釘，2、上接頭，3、缸套a，4、固定螺釘a，5、滾珠，6、擋片，7、固定螺釘b，8、缸套b，9、活塞，10、缸套c，11、調節環，12、脹管，13、連接管，14、密封管，15、補貼管，16、接箍，17、滾珠扶正接箍，18、中心管，19、爪簧，20、下接頭，21、擋環，22、剪切環，23、固定螺釘c。

具體實施方式：

在附圖中，(A為斷接線)一種水平井套管補貼工具由剪釘1、上接頭2、缸套a3、固定螺釘a4、滾珠5、擋片6、固定螺釘b7、缸套b8、活塞9、缸套c10、調節環11、脹管12、連接管13、密封管14、補貼管15、接箍16、滾珠扶正接箍17、中心管18、爪簧19、下接頭20、擋環21、剪切環22、固定螺釘c23組成；整套中心管串均由螺紋連接：依次是上接頭2、多級液缸的活塞9、連接管13、接箍16、中心管18以及下接頭20。中心管串外的外部管串從上到下依次由多級缸套(a、b、c)3、8、10、調節環11、上脹管12、上、下密封管14、下脹管12、爪簧19構成，外部管串的零件相互之間有的通過固定螺釘(a、b、c)4、7、23以及剪釘1連接，各級缸套之間，有的是搭接在一起，如調節環11與上脹管12、下脹管12與爪簧19、上、下脹管12與上、下密封管14之間，也有的通過螺紋連接，如密封管14與補貼管15螺紋連接。整個外部管串可沿中心管串上下滑動，以便將液壓力傳遞至脹管處。該工具最下端剪切環22與下接頭20螺紋連接，外部管串通過擋環21支撐在剪切環22之上，脹管密封補貼部分主要由脹管12、密封管14、補貼管15、中心管18、爪簧19、下接頭20、擋環21、剪切環22等構成，其中脹管12、密封管14相對于補貼管15、中心管18上下對稱設置；爪簧19為管狀結構，在其下端軸向銑出6個透槽，將爪簧19下端周向分為6個爪，爪的外徑大于爪簧上端外徑，與脹管12外徑相同。爪簧的作用在于補貼時為下脹管提供支撐力，推動下脹管向上擠脹密封管14；還在于密封管14密封在套管內壁后，液缸繼續向下施力，推動擋環21將剪切環22剪斷，爪簧19下行，其下端6個爪下行到下接頭20上的環型槽后，當上提工具時，爪簧19卡在該槽內，在下脹管作用下，其外徑縮小，從而能夠順利起出井筒；該工具在液缸、脹管密封補貼部分都設有2-3套滾珠扶正機構；滾珠扶正機構主要由滾珠5、擋片6、固定螺釘(a、b、c)4、7、23構成。其作用是減小工具入井磨擦阻力，它分別設在缸套3、8、10、滾珠扶正接箍17及爪簧19零件外圓柱表面上，其結構是在這幾個零件外圓柱表面上沿軸向加工1個，沿周向加工4-6個矩形槽，在這些矩形槽內的中間位置加工1-3個，共計4-18個半球窩，用于放置鋼質滾珠5，滾珠上放置擋片6，且在擋片相應位置也加工出球窩，擋片安裝在矩形槽內，兩端用固定螺釘4上緊在外圓柱表面上。擋片外徑與其所安裝的零件外徑相同，安裝好的滾珠突出于零件外表面2-3mm，且滾珠與球窩為間隙配合，便于滾珠在球窩內滾動；施工時，先通井、刮削井壁、使井壁清潔，根據漏失井段長度、位置計算補貼管長度及補貼位置，并避開套管接箍和套管變形嚴重之處；然后將該工具上端與入井管柱相連，并下放工具至水平井中需補貼的井段。進行地面打壓，液壓通過活塞上的小孔傳遞到活塞與缸套之間的環空中，并推動缸套下行，打壓至3-5MPa時，缸套a上剪釘剪斷，缸套a、b、c沿活塞外圓柱面下行，推動調節環及上脹管向下擠脹上密封管，同時由于作用力與反作用力的關系，活塞連接著中心管及下接頭有上行的趨勢，下接頭帶動剪切環、擋環、爪簧及下脹管向上擠脹下密封管，從而使上下密封管緊緊擠脹在原井套管壁上，打壓至擠脹不動時停止打壓，上提管柱，上接頭帶動活塞、連接管、中心管及下接頭上行，使剪切環剪斷，爪簧下端進入到下接頭外表面的環形槽內，使爪簧下端外徑收縮到能夠從脹管、密封管及補貼管中抽出的尺寸。繼續上提管柱，使缸套及調節環隨同中心管串一起提出井筒，將上下脹管、上下密封管及補貼管留在井筒內形成新的入井通道。