[发明专利]一种井下膨胀封堵机构

说明书

本发明提供一种井下膨胀封堵机构，包括外膨胀组件和设于外膨胀组件内以提供膨胀作用力的内扩充组件，所述外膨胀组件包括可扩展的卷绕式管体、防止卷绕式管体扩展后回退的啮合部件，以及固定卷绕式管体位置的管体定位件，其中，所述卷绕式管体的重叠部位通过所述啮合部件相互啮合，所述啮合部件的内啮合角朝向所述卷绕式管体外圈的移动方向设置；所述管体定位件设于所述啮合部件位置，并在所述卷绕式管体扩展时剪断。本发明具有膨胀系数高、膨胀后不回退，且膨胀直径可调等优点。

技术领域

本发明涉及石油装备领域，尤其涉及一种井下膨胀封堵机构。

背景技术

在油气井的生产过程中，常常由于地层或腐蚀磨损等原因，套管会出现损坏或者钻遇易塌、易漏的地层，导致无法安全钻达设计深度，影响井下安全。因此，套管修理和封固易塌、易漏地层成为油田开发过程一项重要的补救措施。现有的套管损坏治理主要采用整形、磨铣、加固及取套等手段。

其中，套管加固为一项重要的套损治理技术，但套管加固(如波纹管加固、燃爆焊接加固)均对管柱的密封性有较高要求。具体讲，波纹管加固需用环氧类胶与套管粘接密封，其固定力度低、易于脱落，且耐高温性能差，不适合注汽热采井；而爆炸焊接加固技术只能用于套管外约束力大的井段，不适合对埋藏浅、地层胶结疏松、固井质量未作评价的油井进行修复。

为解决现有技术存在的问题，现有的方式是采用膨胀管加固技术，其能够进行各种条件下的套管加固工作。中国发明专利CN201521114612.X公开了一种石油钻采用膨胀管，其包括扶正器，所述扶正器的内壁相对位置均匀固定有支杆的一端，且支杆的另一端与膨胀管的外壁固定连接，所述膨胀管上均匀开有菱形细缝，且菱形细缝呈环形阵列状排列，所述膨胀管的顶端为开口结构，所述膨胀管的顶端开口处卡接有膨胀锥，且膨胀锥的顶端固定有锥杆的一端。该石油钻采用膨胀管结构简单，膨胀管通过支杆和扶正器配合使其位置能够得到稳定，保证钻采工作的正常进行，并且，膨胀管上均匀开有菱形细缝，极大地帮助了膨胀管的膨胀系数最大化，使得膨胀管更便于膨胀，并且膨胀管原始的机械性能不会发生变化，保证膨胀工作的正常进行，提高了膨胀管的膨胀系数。但现有方式的膨胀系数仍然有限，无法适应对膨胀系数要求高的工况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种膨胀系数高、膨胀后不回退，且膨胀直径可调的井下膨胀封堵机构。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种井下膨胀封堵机构，包括外膨胀组件和设于外膨胀组件内以提供膨胀作用力的内扩充组件，所述外膨胀组件包括可扩展的卷绕式管体、防止卷绕式管体扩展后回退的啮合部件，以及固定卷绕式管体位置的管体定位件，其中，所述卷绕式管体的重叠部位通过所述啮合部件相互啮合，所述啮合部件的内啮合角朝向所述卷绕式管体外圈的移动方向设置；所述管体定位件设于所述啮合部件位置，并在所述卷绕式管体扩展时剪断。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述外膨胀组件还包括提高卷绕式管体抗挤能力的外膨胀管，所述外膨胀管设有提供外膨胀管扩展空间的扩展开口，所述外膨胀管包裹于所述卷绕式管体的外侧。

所述外膨胀管的扩展开口位置为相互重叠或留有扩展间隙。

所述扩展开口与位于卷绕式管体位置的所述啮合部件相对布置。

所述外膨胀管与所述卷绕式管体之间设有减少两者扩展时摩擦阻力的减摩层。

所述外膨胀组件还包括至少两个与外部套管或井壁定位配合的定位锥，当设置外膨胀管时，所述定位锥设于所述外膨胀管的外壁；当未设置外膨胀管时，所述定位锥设于所述卷绕式管体的外壁；多个所述定位锥沿所述卷绕式管体的长度方向直线排列布置。

所述啮合部件包括相互啮合的内齿和外齿，所述内齿的布置长度等于所述卷绕式管体外圈的移动长度；所述外齿的布置长度小于所述内齿的布置长度，且所述外齿通过管体定位件定位于所述内齿的前端。