[发明专利]带变径膨胀锥的稠油热采水平井多级液压膨胀尾管悬挂系统

说明书

技术领域

本发明涉及油井完井技术领域，特别是带变径膨胀锥的稠油热采水平井多级液压膨胀尾管悬挂系统。

背景技术

水平井技术以其热驱扫范围广，储层动用程度高，综合开发效益好的优点而被广泛的应用于稠油热采领域。尾管悬挂完井技术是充分发挥热采水平井产能优势的关键环节，在热采水平井中采用尾管悬挂完井技术可为后期注汽采油作业提供更大的井眼尺寸，也可减少套管重叠，节约水泥用量，降低钻井成本，就一口单井而言，仅节省的套管费用就可达几十万甚至上百万美元，经济效益十分明显。膨胀尾管悬挂工具是尾管悬挂完井技术的核心之一，从现有的膨胀尾管悬挂工具来看，国内外主要的石油技术服务公司已经相继开发了多种膨胀尾管悬挂系统，其动力系统包括液压式和机械式，密封方式有橡胶密封、金属密封及橡胶-金属组合密封，丢手方式涵盖机械式、液压式和机械-液压双作用式，膨胀工具有实体膨胀锥和可变径膨胀锥，这些系统各具特色，形成了较为完善的体系。但由于稠油热采水平井特殊的井眼环境，在应用现有膨胀尾管悬挂工具时存在以下难点：（1）实践证明液压膨胀比机械膨胀可操作性更强，但现有膨胀尾管悬挂工具多采用直接打压膨胀或单级液压缸膨胀，所需泵压高，施工风险大，一旦出现压力泄露，将无法继续膨胀；（2）在进行膨胀作业时，特别是在大斜度井段或弯曲井段进行膨胀作业时，常规实体膨胀锥阻卡风险很大，若自上而下膨胀遇阻卡后强行上提膨胀锥，会损坏膨胀管内壁，影响工具使用寿命；若自下而上膨胀遇阻卡，则难以将膨胀锥提出，从而带来巨大的修井工作量，严重的甚至会造成井眼报废，而采用变径膨胀工具可有效解决这一难题，但目前带有变径膨胀工具的膨胀尾管悬挂系统还未见报道；（3）座封后的膨胀尾管悬挂工具面临的是300℃的高温蒸汽环境，在火驱开发时环境温度可达到600℃甚至更高，如此高的温度极易导致悬挂工具上的密封件失效，高温蒸汽通过密封件缺口发生窜流，影响油井的注汽效果；同时，高温会使岩石受力状态发生改变，地层不稳定性加剧，采油时地层流体大量携砂从密封件缺口进入井筒，堵塞甚至掩埋井内采抽设备，严重影响油井的正常生产。

中国专利2012200061410，公开了一种膨胀管挂式悬挂器，其仅具有液压膨胀系统，液压缸失效时，该工具不能继续使用；其膨胀锥为固定结构，膨胀遇阻卡后不易解决；其在膨胀管的上端设置有三道橡胶环，在高温环境下极易导致密封件失效，使用稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种安全系数更高、适用范围更广、稳定性更好的带变径膨胀锥的稠油热采水平井多级液压膨胀尾管悬挂系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：带变径膨胀锥的稠油热采水平井多级液压膨胀尾管悬挂系统，它包括上接头、多级液压缸动力系统、变径膨胀锥、膨胀管悬挂器及液压-机械双作用式丢手系统；

所述的多级液压膨胀尾管悬挂系统包括多级液压缸套和空心活塞杆，上接头与空心活塞杆连接，多级液压缸套内设有沿轴向依次连接的多个相互独立的液压缸，液压缸的端面上均设有空心活塞杆孔，空心活塞杆设置于空心活塞杆孔内，且空心活塞杆位于每个液压缸内的部分上均设有一个活塞，液压缸的端面与空心活塞杆之间、活塞与液压缸的内壁之间均为滑动密封配合，位于液压缸内、活塞下方的空心活塞杆上设有连通液压缸内部的液流孔；

所述的变径膨胀锥包括上爪盘、变径膨胀块和下爪盘，上爪盘上设置有沿周向均布的上膨胀块，下爪盘上设置有沿周向均布的下膨胀块，上爪盘和下爪盘均套装于空心活塞杆的外侧，下膨胀块与上膨胀块周向错开设置，上爪盘与多级液压缸套连接，下爪盘与空心活塞杆连接；