[实用新型]一种螺旋式膨胀波纹管胀管器

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油钻井器具领域，具体地讲，涉及一种螺旋式膨胀波纹管胀管器。

背景技术

膨胀波纹管技术利用金属的塑性变形，将大直径的圆管经轧制截面为异形的外径较小的波纹管，由送入工具下下入到预定井段后，利用水力和机械力作用将其胀开到圆管状态。该技术可以使井眼直径保持不变，由此大大简化了油井井身结构，提高了钻井速度，降低了钻井成本，同时也简便有效地解决复杂井段的井壁稳定问题，甚至可实现深井的单一井眼尺寸钻井和单一套管尺寸完井，从而可钻更深的直井和大位移井。

膨胀波纹管技术的原理是利用金属波纹管封隔复杂井段技术得主要原理利用金属的塑性变形，将大直径的圆管经轧制成为通径较小的波纹管，下入到使用井段后，利用水力和机械力作用将其胀开到圆管状态，达到井眼直径不变的目的。

膨胀波纹管技术在国内取得了很大进展，已成功应用多口井的。该技术优点是可封隔井下漏失、易坍塌等复杂地层，简化井身结构，降低钻井成本。同时，该技术可应用于套管补贴，甚至可实现深井的单一井眼尺寸钻井和单一套管尺寸完井，大幅降低油气井建井成本。

膨胀波纹管技术有以下特点：

①在水力膨胀后存在椭圆度，实际截面形状见图1。需要采用机械胀管方式修整成圆形，同时磨铣过渡接头、下堵头。

②波纹管采用焊接方法连接，存在较多焊缝。波纹管内壁和外壁均有焊缝余高，机械膨胀时需在焊缝时难以通过，需要胀管器具备一定切销能力。

③波纹管管串下端为球座，在机械膨胀过程中需要磨铣掉。

为保障钻具顺利下入和后期施工，需要采用机械胀管器将椭圆的截面膨胀至圆形。现有技术中采用三滚轮胀管器和球形胀管器共同进行机械膨胀。施工中先下入滚轮胀管器机械膨胀，再起钻下入球形胀管器机械膨胀。

(1)三滚轮胀管器

三滚轮胀管器结构由壳体、滚轮系构成。该滚轮胀管器的轴承系统采用滚针或滚柱轴承和硬质合金止推轴承。滚轮系统与壳体的连接采用螺栓锁紧机构。

该胀管器在实际中多次应用，基本能满足大尺寸井眼中应用。但应用中发现以下不足①轴承在机械膨胀过程中容易发生变形弯曲，导致滚轮无法活动。②轴承锁紧螺栓在井下振动、冲蚀发生脱落。③结构中存在轴承系统，在小井眼中受空间限制轴承和本体强度不高。④由于布置有滚轮等胀管器长度较长，在大弯曲井眼中刚度较大，不易通过，使用效果不佳。

(2)球形胀管器(专利号CN102052056A)

球形胀管器，由球形胀管器接头、焊口、巴掌、球形滚轮、锁紧轴、轴承系统六部分组成。

球形胀管器的巴掌用于支撑轴承系统和球形滚轮；轴承系统由滚柱轴承、止推轴承和锁紧轴构成；滚轮锁紧机构由两部分构成：滚珠轴承和锁紧轴。其中，滚珠轴承降低摩阻，锁紧轴起锁紧作用，以防止球形滚轮脱落。

该胀管器存在不足：目前该结构在实际应用暴露出一下以下不足①加工中本体强度要求高，焊接难度大②结构中存在轴承系统，在井下受力复杂，球形滚轮一旦脱落造成井下复杂，由于是球形落物无法打捞，难以处理。③在小井眼中，受空间限制，强度不够。

(3)可变径机械胀管器(授权公告号CN202560138U)

可变径胀管器设计的目的是机械膨胀过程中，可以多次变径，一次起下钻即能完成所有机械膨胀作业，提高了膨胀波纹管的施工效率；在作业完成后，其外径可以收缩到较小的尺寸，保证其能够顺利起出。壳体和安装在壳体内腔中的与其同轴线的限压限位滑块；壳体包括在径向中心对称分布N个凹槽；每个凹槽的上、下两端安装滑动轴；每个凹槽内安装一个滚轮轴和滚轮；当限压限位滑块在轴向上移动时，推动所述滑动轴在径向上滑动，进而带动滚轮轴在径向上滑动，实现所述可变径机械胀管器的扩径和缩径。

该胀管器存在不足：①目前该结构仅在设计阶段，没有实际应用。②结构中存在轴承、滚子、弹簧等部件，强度和抗冲蚀能力有限。③在小井眼中，受空间限制，结构件截面小，强度满足不了应用要求。

(4)一种梨形胀管器(授权公告号CN202348192U)

该胀管器为修补套管用的简易胀管器。结构包括主体和工作头，主体呈柱状，工作头呈椎体状，主体和工作头采用一体式结构设计。本实用新型结构简单，操作方便，工作效率高，可广泛用于管状金属器械的整形。特点是一体式结构、锥体工作头、螺旋式本体。