[发明专利]一种水平井套管补贴工具

说明书

技术领域：

本发明涉及一种油田油井大修水平井用的一种水平井套管补贴工具。

背景技术：

目前国内外套管补贴技术及补贴工具多种多样，如液压胀管式、自挂式、波纹管式等。各种补贴工具有各自的优缺点及适用范围，其中液压胀管式补贴工具结构复杂而且内置的锁块易卡，自挂式补贴工具适用于热采井，但是补贴后内通径太小，而波纹管式补贴工具补贴后的内通径虽然较大，但是强度较低，膨胀管补贴是目前最先进的套管修复方式，但是我国还未能自主开发，而且补贴费用相当高，上述所有套管补贴工具除膨胀管补贴外均不适用于水平井的套管补贴作业。目前随着油田水平井、分支井等特殊结构井钻井数量日益增多，该类井漏失、破损情况也日益增多，严重影响了油井的正常生产，而且由于在水平井施工时，工具下入大斜度井段和水平井段时会遇到很大阻力，所以目前现有的补贴工具及其技术均无法克服这一阻力而完成水平井的套管补贴作业，因此，为了使套管漏失及破损的水平井尽快恢复生产，我们在液压胀管式补贴工具的基础上对水平井用套管补贴工具进行了研制，而设计研制成“一种水平井套管补贴工具”，经国家知识产权局检索，编号为GO071241的结论为具有新颖性和创造性。

发明内容：

本发明的目的是提供一种水平井套管补贴工具，该工具解决了目前现有的补贴工具及其技术无法解决水平井套管漏失及破损的套管补贴问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：对水平井套管补贴，由于钻压难以施加在大斜度段和水平段的工具上，采用机械方式补贴难以实现，因此本发明是采用多级液压缸将动力平稳传递到胀管处进行补贴，另外在进行补贴工具结构设计时，在其外壁上设计了“4～6套”滚珠扶正机构，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时，能使补贴工具与井内套管内壁的圆柱面接触变为点接触，这样会大大降低入井时的摩阻力；一种水平井套管补贴工具主要由液缸、胀管密封补贴两部分构成，每部分设计有2-3套滚珠扶正机构；液缸部分可视情况采用6-8级液缸，主要由剪钉、上接头、缸套、活塞等构成。主要作用是通过液压将胀力传递至胀管处；胀管密封补贴部分主要由胀管、密封管、补贴管、中心管、爪簧、下接头、挡环、剪切环等构成，其中胀管、密封管相对于补贴管、中心管上下对称设置；滚珠扶正机构主要由滚珠、挡片、固定螺钉构成。其作用是减小工具入井磨擦阻力。它分别设在缸套、滚珠扶正接箍及爪簧等零件的外圆柱表面上。其结构是在这几个零件外圆柱表面上沿轴向加工1个，沿周向加工4-6个矩形槽，在这些矩形槽内的中间位置加工1-3个，共计4-18个半球窝，用于放置钢质滚珠，滚珠上放置挡片，且在挡片相应位置也加工出球窝，挡片安装在矩形槽内，两端用固定螺钉上紧在外圆柱表面上。挡片外径与其所安装的缸套、滚珠扶正接箍、爪簧外径相同，安装好的滚珠突出于缸套、滚珠扶正接箍、爪簧外表面2-3mm，且滚珠与球窝为间隙配合，便于滚珠在球窝内滚动。当补贴井段长度小于3m时，补贴管上可以不使用带滚珠扶正的补贴管接箍。当补贴井段长度大于3m时，应采用带滚珠扶正的补贴管接箍将两段较短补贴管连接，以减小由于补贴管过长而产生的阻力；爪簧为管状结构，在爪簧下端轴向铣出6个透槽，将爪簧下端周向分为6个爪，爪的外径大于爪簧上端外径，与胀管外径相同。爪簧的作用在于补贴时为下胀管提供支撑力，推动下胀管向上挤胀密封管；还在于密封管密封在套管内壁后，液缸继续向下施力，推动挡环将剪切环剪断，爪簧下行，其下端6个爪下行到下接头上的环型槽后，当上提工具时，爪簧卡在该槽内，在下胀管作用下，其外径缩小，从而能够顺利起出井筒。

本发明的有益效果是，设计合理，结构新颖，该工具加强了居中扶正功能，且滚球的使用大大降低了工具入井阻力，可在大斜度井、水平井等井斜角较大的井段使用。

附图说明：

附图是本发明整体结构示意图

图中1、剪钉，2、上接头，3、缸套a，4、固定螺钉a，5、滚珠，6、挡片，7、固定螺钉b，8、缸套b，9、活塞，10、缸套c，11、调节环，12、胀管，13、连接管，14、密封管，15、补贴管，16、接箍，17、滚珠扶正接箍，18、中心管，19、爪簧，20、下接头，21、挡环，22、剪切环，23、固定螺钉c。

具体实施方式：

在附图中，(A为断接线)一种水平井套管补贴工具由剪钉1、上接头2、缸套a3、固定螺钉a4、滚珠5、挡片6、固定螺钉b7、缸套b8、活塞9、缸套c10、调节环11、胀管12、连接管13、密封管14、补贴管15、接箍16、滚珠扶正接箍17、中心管18、爪簧19、下接头20、挡环21、剪切环22、固定螺钉c23组成；整套中心管串均由螺纹连接：依次是上接头2、多级液缸的活塞9、连接管13、接箍16、中心管18以及下接头20。中心管串外的外部管串从上到下依次由多级缸套(a、b、c)3、8、10、调节环11、上胀管12、上、下密封管14、下胀管12、爪簧19构成，外部管串的零件相互之间有的通过固定螺钉(a、b、c)4、7、23以及剪钉1连接，各级缸套之间，有的是搭接在一起，如调节环11与上胀管12、下胀管12与爪簧19、上、下胀管12与上、下密封管14之间，也有的通过螺纹连接，如密封管14与补贴管15螺纹连接。整个外部管串可沿中心管串上下滑动，以便将液压力传递至胀管处。该工具最下端剪切环22与下接头20螺纹连接，外部管串通过挡环21支撑在剪切环22之上，胀管密封补贴部分主要由胀管12、密封管14、补贴管15、中心管18、爪簧19、下接头20、挡环21、剪切环22等构成，其中胀管12、密封管14相对于补贴管15、中心管18上下对称设置；爪簧19为管状结构，在其下端轴向铣出6个透槽，将爪簧19下端周向分为6个爪，爪的外径大于爪簧上端外径，与胀管12外径相同。爪簧的作用在于补贴时为下胀管提供支撑力，推动下胀管向上挤胀密封管14；还在于密封管14密封在套管内壁后，液缸继续向下施力，推动挡环21将剪切环22剪断，爪簧19下行，其下端6个爪下行到下接头20上的环型槽后，当上提工具时，爪簧19卡在该槽内，在下胀管作用下，其外径缩小，从而能够顺利起出井筒；该工具在液缸、胀管密封补贴部分都设有2-3套滚珠扶正机构；滚珠扶正机构主要由滚珠5、挡片6、固定螺钉(a、b、c)4、7、23构成。其作用是减小工具入井磨擦阻力，它分别设在缸套3、8、10、滚珠扶正接箍17及爪簧19零件外圆柱表面上，其结构是在这几个零件外圆柱表面上沿轴向加工1个，沿周向加工4-6个矩形槽，在这些矩形槽内的中间位置加工1-3个，共计4-18个半球窝，用于放置钢质滚珠5，滚珠上放置挡片6，且在挡片相应位置也加工出球窝，挡片安装在矩形槽内，两端用固定螺钉4上紧在外圆柱表面上。挡片外径与其所安装的零件外径相同，安装好的滚珠突出于零件外表面2-3mm，且滚珠与球窝为间隙配合，便于滚珠在球窝内滚动；施工时，先通井、刮削井壁、使井壁清洁，根据漏失井段长度、位置计算补贴管长度及补贴位置，并避开套管接箍和套管变形严重之处；然后将该工具上端与入井管柱相连，并下放工具至水平井中需补贴的井段。进行地面打压，液压通过活塞上的小孔传递到活塞与缸套之间的环空中，并推动缸套下行，打压至3-5MPa时，缸套a上剪钉剪断，缸套a、b、c沿活塞外圆柱面下行，推动调节环及上胀管向下挤胀上密封管，同时由于作用力与反作用力的关系，活塞连接着中心管及下接头有上行的趋势，下接头带动剪切环、挡环、爪簧及下胀管向上挤胀下密封管，从而使上下密封管紧紧挤胀在原井套管壁上，打压至挤胀不动时停止打压，上提管柱，上接头带动活塞、连接管、中心管及下接头上行，使剪切环剪断，爪簧下端进入到下接头外表面的环形槽内，使爪簧下端外径收缩到能够从胀管、密封管及补贴管中抽出的尺寸。继续上提管柱，使缸套及调节环随同中心管串一起提出井筒，将上下胀管、上下密封管及补贴管留在井筒内形成新的入井通道。