专利名称：螺旋球面整形器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田开发技术领域，特别涉及一种油水井套管变形修复时使用的 套管整形专用工具。具体而言是一种碾压式球面套管整形装置。
背景技术：
套管变形是油田开发中、后期最常见的一种套管损坏形式。目前，常用的套管变形 整形修复方法有机械整形和爆炸整形。其中，机械整形在我国使用较为频繁。机械整形又 可分为冲击胀管和碾压挤胀管两大类。使用的冲击胀管类工具如梨形胀管器，结构简单，现 场操作方便，但整形时需提放钻柱冲击，对变形部位的套管及管外水泥环的造成损害，保护 性较差；另外所需要的钻压大；遇卡钻事故率高；需要多次起下钻柱，导致工作时间延长， 施工成本增加。使用的碾压挤胀类工具如偏心辊子整形器，适用于套管变形后通径较大的 套损井，可一次整形基本恢复通径。碾压挤胀类工具与冲击胀管类工具相比，施工时起下钻 柱次数大大减少。但由于碾压挤胀类工具偏心轴所受弯矩较大，易断裂；滚珠整形器对变形 套管的整形由面接触变为多点接触，提高了单位面积上的作用力，一次整形量大，但钢球容 易出现脱粒现象，并且连续损坏、卡钻等。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种螺旋球面整形器，结合冲击胀管类工具和碾压挤 胀类工具两类整形器优点，达到对套管变形部位下一次钻柱整形复位，减少起下钻柱的次 数，减少对套管内壁刮、磨损坏，提高对套损部位及管外水泥环的保护作用。克服碾压挤胀 类工具偏心轴所受弯矩较大易断裂的不足；克服冲击胀管类工具对变形部位的套管及管外 水泥环的造成损害，卡钻事故率高的不足。本实用新型采用的技术方案是用于油水井套管变形修复的螺旋球面整形器，由 本体和球面齿组成。其特征在于本体为柱状体形，本体自下而上分为导向引鞋、整形扩径 段、定径段、倒锥取钻段和钻杆接头部分，本体中心有贯穿整个本体的通孔。在本体的整形 扩径段、定径段和倒锥取钻段的表面有螺旋分布的齿孔，每个齿孔内固定有球面齿。导向引 鞋为圆柱体形。整形扩径段为外壁为圆锥体形，定径段为圆柱体形，倒锥取钻段为圆锥体 形，钻杆接头有外螺纹。通过外螺纹能将螺旋球面整形器连接在钻杆的下端。所述的整形扩径段、定径段和倒锥取钻段的表面齿孔螺旋分布是分别有条螺旋分 布齿孔，每条螺旋线的相位角为60度，每条螺旋线的升程为15mm。所述的整形扩径段的锥度为5度。所述的倒锥取钻段的锥度为1. 5度。所述的球面齿由球面形冠和圆柱体构成，圆柱体的直径为15mm，圆柱体的端部有 倒角，球面齿采用硬质合金材料。球面齿上部球面形冠突出本体表面5 5. 5mm。齿孔在本体表面的分布经过优化设计，在各个功能区分布不一，具有一定的规律，间隔不会过密也不会过于稀松。在工具旋转工作时，能使牙齿覆盖率达到最高。简述螺旋球面整形器的原理，有利于理解本实用新型。参阅图1。导向引鞋7的作 用是引导上部整形器进入套管变形段。整形扩径段6是碾压整形主要作用区域，其锥体结 构，逐渐变大。在钻柱旋转和钻压作用下对变形部位进行碾压和挤胀，以使套管变形部位逐 渐恢复通径。定径段5继续对套管变形部位反复碾压，使套管内壁产生塑性变形，二次屈服 应力将提高，变形段受到冷作硬化，整形后能提高套管强度，使恢复的套管通径保持不变， 降低了扩大后的套管再次缩径的可能，从而实现整形扩径的目的。倒锥取钻段4倒锥面具 有防卡作用，在提升钻具遇阻的时候，可采用边旋转边上提的方式起出钻柱，避免因套管缩 径而将钻具卡死。钻杆接头3与上部钻杆联接，传递扭矩和钻压。通孔8可以在工作时注 入工作液。本实用新型的有益效果本实用新型螺旋球面整形器具有以下优点1.螺旋球面整形器前端有锥引鞋，起到矫正和辅助进入套管变形段功能。2.该整形器的球面齿采用固定的方式，因而不会造成像滚珠整形器的脱粒现象。3. 一次整形量大，不用多次起下钻柱，劳动强度大幅下降，处理井段长，对水泥环 损伤较小，可连续长井段施工，工作效率高。4.结构简单而紧凑，容易制造，且不易损坏，球面体与套管的硬度差大，更有利于 提高整形速度。5.施工时，注入冷却液降低工作温度，保护工具，并起到润滑作用，减少摩擦，降低 扭矩。6.操作方便，现场适用性强，结构设计合理，与其它类型的整形器相比，将原先的 面接触改为多点连续滚压接触，增大了单位面积上的作用力，有利于提高整形效果。
图1是本实用新型螺旋球面整形器结构示意图。图2是球面齿2的结构示意图。图中，1.螺纹，2.球面齿，3.钻杆接头，4.倒锥钻取区，5.定径段，6.整形扩径段， 7.导向引鞋，8.通孔，9.球面形冠，10.圆柱体。
具体实施方式
实施例1 以一个螺旋球面整形器为例，对本实用新型作进一步详细说明。参阅图1。本实用新型螺旋球面整形器，由本体和球面齿2组成。其特征在于本 体为柱状体形，本体自下而上分为导向引鞋7、整形扩径段6、定径段5、倒锥取钻段4和钻杆 接头3部分，呈纺锤体结构。钻杆接头3有27/8"钻杆外螺纹1。本体中心有贯穿整个本体的通孔8，通孔8直径为20mm。导向引鞋7为圆柱体形， 外径70mm。导向引鞋7的下部顶端有倒角。整形扩径段6为外壁为圆锥体形，整形扩径段 6的斜度为5度。定径段5为圆柱体形，定径段5外径为110mm，长度200mm。倒锥取钻段4 为圆锥体形，倒锥取钻段4锥度为1. 5度。钻杆接头3外径110mm。在本体的整形扩径段 6、定径段5和倒锥取钻段4的表面有螺旋分布的齿孔，分别有6条螺旋分布齿孔，每条螺旋 线的相位角为60度，每条螺旋线的升程是15mm。每个齿孔内焊接固定有一个球面齿2。球面齿2上部球面形冠9突出本体表面5. 5mm。 参阅图2。球面齿2由球面形冠9和圆柱体10构成，圆柱体10的直径是15mm，圆柱体10的端部有倒角，球面齿2采用硬质合金材料。
权利要求一种用于油水井套管变形修复的螺旋球面整形器，由本体和球面齿(2)组成，其特征在于本体为柱状体形，本体自下而上分为导向引鞋(7)、整形扩径段(6)、定径段(5)、倒锥取钻段(4)和钻杆接头(3)部分，本体中心有贯穿整个本体的通孔(8)，在本体的整形扩径段(6)、定径段(5)和倒锥取钻段(4)的表面有螺旋分布的齿孔，每个齿孔内固定有球面齿(2)，导向引鞋(7)为圆柱体形，整形扩径段(6)为外壁为圆锥体形，定径段(5)为圆柱体形，倒锥取钻段(4)为圆锥体形，钻杆接头(3)有外螺纹(1)。
2.根据权利要求1所述的螺旋球面整形器，其特征是所述的整形扩径段(6)、定径段 (5)和倒锥取钻段⑷的表面齿孔螺旋分布是分别有6条螺旋分布齿孔，每条螺旋线的相位 角为60度，每条螺旋线的升程为15mm。
3.根据权利要求1所述的螺旋球面整形器，其特征是所述的整形扩径段(6)的锥度 为5度。
4.根据权利要求1所述的螺旋球面整形器，其特征是所述的倒锥取钻段(4)的锥度 为1.5度。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的螺旋球面整形器，其特征是所述的球面齿(2)由 球面形冠(9)和圆柱体(10)构成，圆柱体(10)的直径为15mm，圆柱体(10)的端部有倒角， 球面齿(2)采用硬质合金材料。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的螺旋球面整形器，其特征是球面齿(2)上部球面 形冠(9)突出本体表面5 5. 5mm。
专利摘要螺旋球面整形器，应用于油水井套管变形修复。由本体和球面齿组成。本体自下而上分为导向引鞋、整形扩径段、定径段、倒锥取钻段和钻杆接头部分，本体中心有贯穿整个本体的通孔。在本体的整形扩径段、定径段和倒锥取钻段的表面有螺旋分布的齿孔，每个齿孔内固定有一个球面齿。导向引鞋为圆柱体形。整形扩径段为外壁为圆锥体形，定径段为圆柱体形，倒锥取钻段为圆锥体形。效果是能顺利的进入套管变形段，通过反复碾压对套管扩张整形。球面齿在本体表面的分布呈螺旋线形式，各功能区球面齿分布合理，工作时覆盖率高，整形效果好，防卡钻。该工具结构简单、制造成本低、处理井段长、不用多次起下钻柱。
文档编号B23P6/00GK201552420SQ200920246230
公开日2010年8月18日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者吴欣袁, 李占省, 王海军, 练章华, 蔺恒利 申请人:中国石油天然气股份有限公司