一種自上而下的膨脹套管膨脹裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鉆井完井作業工具領域，為一種深井膨脹套管鉆完井作業中的自上而下的膨脹套管膨脹裝置。
【背景技術】
[0002]隨著國內外油田開發的不斷深入，石油工程面臨著“新井難打、老井難修”的難題，嚴重制約了老區穩產和新區開發。尾管鉆井完井內徑小、尾管頭易漏失，后期生產受限；深井超深井中復雜地層鉆井難題不斷加大，易鉆遇漏失、高壓等復雜地層而難以達到鉆井目的。能有效解除上述瓶頸的膨脹套管技術，自國外公司上世紀90年代研發以來，得到蓬勃發展，是一項具有“革命性”的新興技術。
[0003]現有的膨脹套管膨脹裝置只要是利用上錐體結構的膨脹錐來實現，作業方法是在固井碰壓后利用液壓加機械的方式自下而上對膨脹套管進行膨脹，最后座掛膨脹懸掛器。總體來說，現有作業方式施工風險較大，地面需持續高壓作業，人身和設備安全存在較大隱患，作業時間較長，嚴重制約了膨脹套管技術的發展。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是針對現有的深井、超深井膨脹套管鉆完井技術存在的問題，提供一種自上而下的膨脹套管膨脹裝置，能夠克服常規自下而上進行的膨脹套管作業方式過度依賴液壓膨脹的不足，作業方式更加安全可靠。
[0005]本實用新型是這樣實現的:
[0006]—種自上而下的膨脹套管膨脹裝置，包括中心管和連接在中心管上的膨脹錐;膨脹錐上下為錐體對稱結構，膨脹錐設有軸向通孔。
[0007]上述方案還包括:
[0008]在膨脹錐上方的中心管上連接膨脹錐液壓助力器，在膨脹錐下方的中心管端部連接膠塞剪切短節，以及與膠塞剪切短節連接的空心膠塞。
[0009]膨脹錐液壓助力器外周邊設置密封圈。
[0010]本實用新型的優點在于:
[0011]采用本裝置的自上而下的膨脹方式:(1)膨脹膨脹套管可以克服由于壓力腔失效造成膨脹套管作業失敗，最大程度的降低施工風險。(2)可以僅在膨脹懸掛器座掛時存在地面高壓作業，正常膨脹膨脹套管時無需帶壓作業，大大降低作業安全。(3)可省去傳統自下而上膨脹方式每一立柱連接井口高壓管匯的作業時間，大大節省作業時間。
【附圖說明】
[0012]圖1-圖6是本實用新型的裝置的具體應用實施例。其中
[0013]圖1是膨脹套管和膨脹工具組合后下入井下示意圖；
[0014]圖2是固井替漿過程示意圖；
[0015]圖3是碰壓座掛膨脹懸掛器示意圖；
[0016]圖4是自上而下膨脹膨脹套管示意圖；
[0017]圖5是膨脹至膨脹套管底部示意圖；
[0018]圖6是起出膨脹工具后的井身結構示意圖；
[0019]圖中:1.技術套管，2.上部鉆具，3.膨脹懸掛器，4.膨脹錐液壓助力器，5.膨脹錐，
6.膨脹錐承托軸，7.膠塞剪切短節，8.空心膠塞，9.膨脹套管，10.碰壓座，11.浮箍，12.引鞋，13.鉆桿膠塞。
【具體實施方式】
[0020]現結合說明書附圖，對本實用新型作進一步的描述。
[0021]如圖1?6所示，一種自上而下的膨脹套管膨脹裝置，中心管與上部鉆具2連接，在中心管上依次連接有膨脹錐液壓助力器4、膨脹錐5、膨脹錐承托軸6、膠塞剪切短節7、空心膠塞8。
[0022]利用該裝置的膨脹方法主要由以下步驟:(I)膨脹套管9和膨脹工具組合后下入井下，(2)注水泥漿頂替(簡稱替漿)并剪切空心膠塞8碰壓，(3)坐掛膨脹懸掛器3，(4)自上而下膨脹膨脹套管9，(5)起出膨脹工具完成后續作業等步驟組成。
[0023I 步驟(I)具體內容如圖1所示，包括:
[0024]內管串由上部鉆具2、膨脹錐液壓助力器4、膨脹錐5、膨脹錐承托軸6、膠塞剪切短節7、空心膠塞8組成，其中膨脹錐液壓助力器4、膨脹錐5、膨脹錐承托軸6、膠塞剪切短節7之間通過中心管串接。外部管串由膨脹懸掛器3、膨脹套管9、碰壓座10、浮箍11、引鞋12組成，其中碰壓座10、浮箍11、引鞋12共同構成內置式固井附件。膨脹套管9串上下各有一段預先膨脹過的膨脹套管，上部與膨脹懸掛器3連接，下部預裝內置式固井附件。內管串中膨脹錐5上下均為帶有角度的對稱結構，可實現向上和向下兩個方向對外管串的膨脹，膨脹錐5加工有軸向通孔，可在自上而下對膨脹套管9進行膨脹時排出管內液體。在膨脹錐5上部連接了膨脹錐液壓助力器4，膨脹錐液壓助力器4在膨脹懸掛器3坐掛前與膨脹懸掛器3內壁為密封接觸，可在碰壓后依靠液力作用向上進行軸向移動，同時拉動膨脹錐沿膨脹懸掛器3軸向向上移動，從而坐掛膨脹懸掛器3，在膨脹懸掛器3坐掛后，密封面失效不影響自上而下進行膨脹套管9膨脹。
[0025]步驟(2)如圖2所示，按照設計要求進行固井作業，注完水泥漿后從上部鉆具2投入鉆桿膠塞13替漿推動其至空心膠塞8處復合。提高壓力憋掉鉆桿膠塞13和孔心膠塞8組成的復合膠塞，繼續頂替推動復合膠塞至碰壓座10處碰壓。
[0026]步驟(3)如圖3所示，提高壓力采用液壓推動膨脹錐液壓助力器4沿膨脹懸掛器3軸向向上移動，同時拉動膨脹錐5沿膨脹懸掛器3軸向向上移動直至完成膨脹懸掛器3膨脹座掛，實現對整個外部管串的懸掛定位。
[0027]步驟(4)如圖4所示，利用上部鉆具2重量下壓內管串，實現膨脹套管9的自上而下的膨脹。膨脹套管9管串所受的向下推力由膨脹懸掛器3承受，整個管串可保持在井內位置不變。膨脹套管9內的液體通過膨脹錐5上的排液孔向上排出，不影響膨脹過程。
[0028]如圖5所示，地面繼續接入鉆具向下對全部膨脹套管9實施膨脹，直至完成全部膨脹套管9的膨脹。
[0029]步驟(5)如圖6所示，上提內管串，除了復合膠塞留置碰壓座10處外，其它部件完全提出，完成整個膨脹套管9作業，按照設計要求進行后續作業。
[0030]本實用新型采用先膨脹座掛膨脹懸掛器3實現對管串定位然后自上而下膨脹膨脹套管9的作業方式，能有效降低作業風險，增加人身和設備安全性，大大節約作業時間，可廣泛用于深井膨脹套管完井、鉆井封堵等領域。
【主權項】
1.一種自上而下的膨脹套管膨脹裝置，包括中心管和連接在中心管上的膨脹錐;其特征是:膨脹錐上下為錐體對稱結構，膨脹錐設有軸向通孔。2.根據權利要求1所述的自上而下的膨脹套管膨脹裝置，其特征是:在膨脹錐上方的中心管上連接膨脹錐液壓助力器，在膨脹錐下方的中心管端部連接膠塞剪切短節，以及與膠塞剪切短節連接的空心膠塞。3.根據權利要求2所述的自上而下的膨脹套管膨脹裝置，其特征是:膨脹錐液壓助力器外周邊設置密封圈。4.根據權利要求1或2、3所述的自上而下的膨脹套管膨脹裝置，其特征是:膨脹錐通過膨脹錐承托軸與中心管連接。
【專利摘要】一種自上而下的膨脹套管膨脹裝置，包括中心管和連接在中心管上的膨脹錐；膨脹錐上下為錐體對稱結構，膨脹錐設有軸向通孔。在膨脹錐上方的中心管上連接膨脹錐液壓助力器，在膨脹錐下方的中心管端部連接膠塞剪切短節，以及與膠塞剪切短節連接的空心膠塞。采用本裝置的自上而下的膨脹方式：（1）膨脹膨脹套管可以克服由于壓力腔失效造成膨脹套管作業失敗，最大程度的降低施工風險。（2）可以僅在膨脹懸掛器座掛時存在地面高壓作業，正常膨脹膨脹套管時無需帶壓作業，大大降低作業安全。（3）可省去傳統自下而上膨脹方式每一立柱連接井口高壓管匯的作業時間，大大節省作業時間。
【IPC分類】E21B29/10
【公開號】CN205172498
【申請號】CN201520786623
【發明人】唐明, 蔡鵬 , 吳柳根, 馬建忠, 寧學濤, 侯婷, 曹會蓮, 朱萬勝, 滕照正, 朱海波, 唐成磊, 沈學祥
【申請人】中石化石油工程技術服務有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年10月12日