[實用新型]一種用于等直徑鉆完井的可變徑膨脹錐

有效

• 申請號: 200920278210.1
• 申請日: 2009-12-16
• 公開（公告）號: CN201567994U
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 徐丙貴;呂明杰;張燕萍;吳千里;紀友哲;侯福祥;劉洋;王雪
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: E21B29/10
• 分類號: E21B29/10
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 李玉明

技術領域

本實用新型涉及石油鉆井技術領域，特別涉及一種對膨脹管實施脹管作業所用的工具，是一種能實現等直徑鉆井的可變徑膨脹錐。

背景技術

等直徑鉆井是指利用相同的鉆柱結構和尺寸形成相同的井眼，然后逐級下入同一尺寸的膨脹管膨脹到設計尺寸并固井，從而形成從表層套管到目的層相同直徑的井眼尺寸。等直徑鉆井技術能改善傳統建井模式，降低油氣井建井成本和提高建井安全可靠性，是21世紀油氣井鉆井工程領域的重大新技術之一。

目前，等直徑鉆井施工工藝主要有單行程脹管和多行程脹管兩種技術體系。其中，單行程脹管體系的技術優點主要體現在完成整個等直徑膨脹施工過程只需要一趟鉆即可完成，兩層套管搭接部分只需進行常規膨脹管的膨脹作業，膨脹管不需要進行二次膨脹，從而降低了對工具及管材的性能參數要求，提高了施工的經濟性、降低了鉆井成本。但是，由于井下徑向尺寸的限制，單行程脹管要求用于脹管作業的膨脹錐具有在徑向上伸縮變大的功能。

用于膨脹管脹管作業的膨脹錐主要有實體機械錐和液壓滾動膨脹錐兩種。實體機械錐不能變徑，無法滿足等直徑鉆井施工的要求；液壓滾動膨脹錐雖然在較高的液壓作用下可以實現周向不連續的小尺寸變徑，但是其要求脹管過程中管柱旋轉，目前很少應用。

國內沒有發現報道用于等直徑鉆完井的可變徑膨脹錐。

實用新型內容

本實用新型的目的是：提供一種用于等直徑鉆完井的可變徑膨脹錐，能使錐齒在液壓作用下向外擴徑，變徑后與上層套管內徑尺寸相同，并且錐面周向連續。膨脹施工后實現膨脹管與上層套管形成懸掛錨定且具有相同內徑尺寸。

本實用新型采用的技術方案是：用于等直徑鉆完井的可變徑膨脹錐，主要由外殼體、中心軸、錐齒、導向塊、定位銷、彈簧、球座和剪釘組成，外殼體為圓筒形，在外殼體的上端有連接鉆桿的內螺紋，外殼體內螺紋下部有中心孔，在外殼體的下端有連接鉆桿的外螺紋。其特征在于：在外殼體上部有圓柱形腔體，在圓柱形腔體壁上軸向均勻分布有條形窗口，在條形窗口內有錐齒，錐齒能在條形窗口內滑動。在外殼體的下部有泄流孔，泄流孔是溝通外殼體內部與外部的流體通道。

在外殼體上部圓柱形腔體內有一個中心軸，中心軸有中心孔。中心軸上端是柱塞體，中心軸中部沿外壁軸向開有導向槽。導向槽有斜錐面。導向槽用來對錐齒的組合運動進行導向。中心軸的下部與外殼體內壁之間有環形空間，在中心軸與外殼體內壁之間的環形空間內有壓縮彈簧。

錐齒與導向塊相連接，導向塊安裝在中心軸導向槽中。

在外殼體下端內部通過剪釘固定有球座，球座的下部留有向下滑動的空間，球座固定的位置能封堵外殼體的泄流孔。當高壓液體推動球座向下滑動并剪斷剪釘，泄流孔能被打開形成液體通道。

外殼體和中心軸采用不銹鋼材料加工制造，錐齒采用合金鋼加工制造。

所述的條形窗口為兩組，每組三個。中心軸中部導向槽的數量為六個，六個導向槽均勻分布在中心軸的外壁上。

簡述用于等直徑鉆完井的可變徑膨脹錐的工作過程：參閱圖1。外殼體1上端連接打壓管柱，外殼體1下端連接中心管柱，下入井內。中心軸2在外部液壓的作用下能在外殼體1中向下滑動，中心軸2上的導向槽3能推動導向塊5，從而推動錐齒4產生組合運動。彈簧7的作用力與中心軸2的自重平衡，防止中心軸2因自重而下滑。當中心軸2運動到設計位置時，錐齒4在周向和徑向上相互配合形成整個錐體，定位銷6將中心軸2與外殼體1進固定，從而鎖定錐體。錐體形成后，投球打壓，當壓力超過剪釘10的設計壓力時，剪釘10被剪斷，泄流孔建立外殼體1內部與外部流體通道。至此，可變徑膨脹錐完成變徑，可以使用其進行后續的膨脹管脹管作業。

本實用新型的有益效果：本實用新型用于等直徑鉆完井的可變徑膨脹錐，能實現變徑后外徑與上層套管內徑尺寸相同且錐面周向連續，并能使膨脹管與上層套管形成懸掛錨定且具有相同內徑尺寸，因此可以滿足等直徑鉆井施工工藝的要求，提高了施工的可行性、經濟性，有效降低了鉆井成本。

附圖說明

圖1是本實用新型用于等直徑鉆完井的可變徑膨脹錐初始狀態結構示意圖。

圖2是用于等直徑鉆完井的可變徑膨脹錐變徑后的示意圖。

圖3是外殼體1在開窗口11處的外圓柱面沿周向展開圖。

圖中，1.外殼體，2.中心軸，3.導向槽，4.錐齒，5.導向塊，6.定位銷，7.彈簧，8.定位孔，9.球座，10.剪釘，11.窗口。

具體實施方式

實施例1：以一個3500×180毫米規格的用于等直徑鉆完井的可變徑膨脹錐為例，對本實用新型作進一步詳細說明。