专利名称：一种液压胀开式套管扶正短节的制作方法
技术领域：
本实用新型属于油田完井固井领域，具体涉及一种液压胀开式套管扶正短节。
背景技术：
扶正器是保持套管在井眼内居中度的最有效的工具，目前常用的套管扶正器有刚性扶正器与弹性扶正器两种类型。刚性扶正器靠外围的筋条支撑井壁实现套管扶正，由于其外径受上层套管内径的限制，其外径较小，在套管内扶正效果略好，但是，在裸眼井段扶正效果有限，特别是在疏松地层段与井径扩大段往往起不到扶正作用。而弹性扶正器形如灯笼，受压可收缩，入井时外径较大，受井壁挤压，处于压缩状态，在水平井和大位移井内下入带扶正器管串的阻力增大了下入难度，受井壁挤压的弹性扶正器还存在划伤井壁、因推砂造成砂堵等缺陷，影响了固井施工的正常进行，增大了作业风险。另外，水平井段或斜井段受套管重力影响往往靠近下井壁，居中度差，需要强有力的扶正器来提高套管居中度，以提高固井质量。随着提高单井油气产量以降低油气资源开发成本要求的提出，以及水平井、大位移井与老井开窗侧钻等钻井技术得以大面积推广应用，在此类井眼中套管不仅下入困难， 而且套管难以居中，井壁与套管间的环空间隙不均勻，在泥浆顶替过程中往往存在泥浆顶替盲区，导致环空水泥环不均勻，固井质量差等问题。国内现有的液压可变径套管扶正装置或类似的工具，主要由接箍、扶正片、芯管、 液缸等组成，这些装置存在一些无法避免的问题或缺陷。具体来说，现有技术中，专利号为 02240037. 0的专利公开了一种可变径套管扶正器，其存在以下不足1)用固井胶塞剪断剪销膨胀方式，不利于固井前的洗井作业；只适于固井胶塞套管固井工艺，应用范围小；2)锁紧机构复杂，锁紧时需要压力平衡，控制困难，不易实现同步自锁；3)结构复杂，零部件多， 加工组装难度大。专利号为2005201观四4. 2的专利公开了一种套管液压变径扶正器，其存在以下不足1)采用投球憋压的方式膨胀扶正器，在固井胶塞套管固井工艺实施，需单独投球，操作繁琐，施工时间长；2)只有液缸行程超过设定距离，锁紧机构才起作用，不能实现同步自锁；3)液缸无行程限位装置，存在液缸行程过大导致扶正条损坏而失效的因素。专利号为200820038274.X的专利公开了一种自锁式液压套管扶正器，其存在以下不足1)钢珠与锥度配合的锁紧机构复杂；2)中心管上设计限位槽，降低了中心管的抗内压与外挤性能，对高压施工的井况留下了安全隐患。专利号为201020015069.9的专利公开了一种液压式套管扶正器，其存在以下不足1)液缸两端环空裸露，易塞砂，使锁紧机构在入井过程失效；幻弹性扶正片外置，在入井与压缩膨胀时易脱落，可靠性差；幻锁紧螺纹，靠锯齿螺纹齿弹性实现锁紧，无开口不能现实。专利号为200720146825. X的专利公开了一种可变径套管扶正器，其存在以下不足1)无明确的配套憋压装置，固井施工时需考虑专门设计的配套憋压工具；幻钢珠与锥度配合的锁紧锁紧机构复杂；3)扶正器外径大，入井阻力大，并存在推砂形成砂堵的因素。专利号为ZL01M1770.X的专利公开了一种液压式套管扶正装置，其存在以下不足1)无明确的配套憋压装置，固井施工时需考虑专门设计配套憋压工具；幻无锁紧装置， 泄压后该装置不起扶正作用。综上所述，国内现有的液压可变径套管扶正装置或类似的工具存在以下不足对固井工艺技术适应性差、复位力小、结构复杂、无自锁机构、限位机构、弯曲引导机构、缺少相应配套憋压装置等，不能完全满足现场施工技术要求。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决水平井和大位移井中的套管串加扶正器后入井困难、 在裸眼井段扶正效果差导致固井质量差的问题，提供一种液压胀开式套管扶正短节，其能安全、可靠地保证套管串顺利下入，提高完井固井质量，降低施工风险、提高管串居中度且适应性强。本实用新型是通过以下技术方案实现的一种液压胀开式套管扶正短节包括扶正装置和憋压球座，所述扶正装置和憋压球座可安装在不同套管上，也可直接相连，在同一套管串中，可以安放多个扶正装置，而憋压球座只安放一个即可；所述液压胀开式套管扶正短节为可变径的，在入井时其外径与套管的外径一致。所述扶正装置包括本体1，在所述本体1的外壁上依次套有液缸2、活塞6、上扶正接箍7、弹性扶正片9、下扶正接箍12和定位环13 ；所述本体1的上、下两端均加工有套管扣，可直接与入井套管连接；所述液缸2通过螺纹固定在本体1上，液缸2与本体1之间有环空，所述活塞6的一端位于此环空内，所述本体1、液缸2和活塞6三者围成一个密闭空间，此密闭空间通过本体1上的传压孔3与本体1的内孔相通；所述活塞6的另一端端面与所述上扶正接箍7的上端面接触；所述弹性扶正片9的一端固定在上扶正接箍7的环形槽内，另一端固定在下扶正接箍12的环形槽内；所述弹性扶正片9与本体1之间有间隙；所述下扶正接箍12被定位环 13轴向定位。所述弹性扶正片9通过铆钉固定在上扶正接箍7和下扶正接箍12的环形槽内；所述定位环13通过螺纹与本体1固定连接。在所述弹性扶正片9与本体1之间的间隙内的中下部安装有挡圈10，其通过焊接的方式固定在本体1上，当弹性扶正片9未胀开时，挡圈10的外表面与弹性扶正片9的内表面接触，起到引导弹性扶正片9径向膨胀的作用。在所述弹性扶正片9与本体1之间的间隙内安装有限位挡块8，其固定在本体1 上，并在轴向上位于上扶正接箍7与所述挡圈10之间，起到限制上扶正接箍7轴向过度移动位置的作用，防止管串内液压过大，弹性扶正片9受挤压过大而损坏，对管串扶正作用失效。所述弹性扶正片9未胀开时，液压胀开式套管扶正短节的外径与套管的外径一致。[0022]所述液缸2的内壁开有锯齿螺纹，所述活塞6的外壁开有锯齿螺纹，在所述液缸2 与活塞6之间安装有双面锯齿卡簧4 ；所述双面锯齿卡簧4的外螺纹与所述液缸2内壁的锯齿螺纹连接，双面锯齿卡簧4的内螺纹与所述活塞6外壁上的锯齿螺纹连接。所述双面锯齿卡簧4通过紧定螺钉5固定在液缸2的内壁上。所述双面锯齿卡簧4上螺纹的螺距与牙高是不同的。所述憋压球座包括球座外壳14和安装在球座外壳14内孔中的锁紧座15和球座体18 ；所述锁紧座15是用于胶塞憋压方式的，所述球座体18是用于投球憋压方式的；在所述球座外壳14的上下端均设有套管扣，便于与套管连接；所述锁紧座15套在球座外壳14内，其外壁通过螺纹与球座外壳14的内壁连接；所述球座体18的一端通过剪钉16固定在锁紧座15的内孔中。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(1)本实用新型是在入井时弹性扶正片收拢，其最大外径与套管相同，可减小入井阻力，防止出现扶正短节因推砂产生堵塞而不能建立循环的问题，降低管串入井难度与风险，利于循环洗井与固井泥浆顶替；(2)本实用新型下到位后憋压，在液压作用下弹性扶正片轴向受压而弯曲，产生径向膨胀，支撑井壁，使套管居中，与井壁形成均勻间隙，提高了固井质量；(3)本实用新型的弹性扶正片在压缩变形膨胀后支撑井壁，复位力大，扶正效果好，尤其对水平井和大位移定向井的套管扶正居中有较好效果；(4)本装置能够帮助套管顺利下放到位和通过液压压缩弹性片径向膨胀扶正套管来提高固井质量，具有极大的推广应用前景。
图1是带有本实用新型液压胀开式套管扶正短节的管串的结构示意图。图2是本实用新型液压胀开式套管扶正短节中的扶正装置的结构图。图3是本实用新型液压胀开式套管扶正短节中的憋压球座的结构图。1-本体，2-液缸，3-传压孔，4-双面锯齿卡簧，5-紧定螺钉，6_活塞，7_上扶正接箍，8-限位挡块，9-弹性扶正片，10-挡圈，11-铆钉，12-下扶正接箍，13-定位环，14-球座外壳，15-锁紧座，16-剪钉，17-憋压球，18-球座体。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述如图1所示，一种液压胀开式套管扶正短节包括扶正装置和憋压球座，两者可安装在不同套管上，也可直接相连，在同一套管串中，可以安放多个扶正装置，而憋压球座只安放一个即可。如图2所示，所述扶正装置包括本体1和依次套在本体1上的液缸2、活塞6、上扶正接箍7、弹性扶正片9、下扶正接箍12和用于定位下扶正接箍12的定位环13，以及位于液缸2和活塞6之间的双面锯齿卡簧4、用于固定双面锯齿卡簧4的紧定螺钉5，安装在弹性扶正片9内的限位挡块8和挡圈10，用于固定上扶正接箍7和下扶正接箍12的铆钉11。本体1的上、下两端均加工有套管扣，可直接与入井套管连接；液缸2的一端通过内螺纹固定在本体1的外壁上，液缸2与本体1之间有环空，活塞6的一端位于此环空内， 本体1、液缸2和活塞6三者围成一个密闭空间，此密闭空间通过本体1上的传压孔3与本体1的内孔相通；活塞6的另一端端面与上扶正接箍7的上端面接触。液缸2的内壁开有锯齿螺纹，活塞6的外壁开有锯齿螺纹，双面锯齿卡簧4的外螺纹与所述液缸2内壁的锯齿螺纹连接，双面锯齿卡簧4的内螺纹与所述活塞6外壁上的锯齿螺纹连接；通过紧定螺钉5将双面锯齿卡簧4固定在液缸2的内壁上。弹性扶正片9的一端通过铆钉11固定在上扶正接箍7的环形槽内，另一端通过另一个铆钉11固定在下扶正接箍7的环形槽内；所述弹性扶正片9与本体1之间有间隙；所述下扶正接箍12被定位环13轴向定位；所述定位环13通过螺纹与本体1连接。所述挡圈10位于弹性扶正片9与本体1之间的间隙内的中下部，其通过焊接固定在本体1上，弹性扶正片9未胀开时，挡圈10的外表面与弹性扶正片9的内表面接触，起到引导弹性扶正片9径向膨胀的作用。所述限位挡块8位于弹性扶正片9与本体1之间的间隙内，并固定在本体1上，其在轴向上位于上扶正接箍7与挡圈10之间，起到限制上扶正接箍7过度轴向移动位置的作用，防止管串内液压过大，弹性扶正片9受挤压过大而损坏，对管串扶正作用失效。所述弹性扶正片9未胀开时，扶正短节的外径与套管的外径一致。如图3所示，所述憋压球座包括球座外壳14、锁紧座15、剪钉16、憋压球17和球座体18。在球座外壳14的上下端均设有套管扣，便于与套管连接；所述锁紧座15套在球座外壳14内，其外壁通过螺纹与球座外壳14的内壁连接；所述球座体18的一端通过剪钉16固定在锁紧座15的内孔中。所述憋压球座采用锁紧座15与球座体18分体式结构，既可以采用胶塞憋压也可以使用投球憋压的方式，采用胶塞憋压时只用到锁紧座15，而采用投球憋压时只用到球座体18，这样就能够满足多种固井技术工艺施工的要求。本实用新型具有以下显著特点(1)入井时弹性扶正片处于收缩状态，此时扶正短节外径与套管外径一致，减小了套管串的入井阻力，利于套管串下入到位，并且能有效防止由扶正器携砂及推砂造成砂堵而无法建立循环的事故发生；(2)扶正装置设计有锁紧及限位装置，可有效防止松动与弹性片轴线过度压缩而损坏的问题出现双面锯齿卡簧自锁机构简单可靠，随弹性片膨胀同步完成自锁功能，简单的锁紧螺纹4、5的结构设计有效防止弹性片回弹(即实现自锁)；液缸行程限位装置(即限位挡块8)，防止弹性扶正片过量变形而损伤；弹性扶正片有弯曲引导环(即挡圈10)，增加弯曲膨胀可靠性；限位挡块8与挡圈10的结构设计提高了扶正装置的可靠性能；(3)憋压球座采用锁紧座15、球座体18分体式结构，适合于多种固井工艺，在套管串下到设计位置后，根据固井工艺既可投球又可胶塞憋压实现扶正器胀开，完成套管居中扶正功能；(4)投球憋压胀开扶正器后，继续憋压，球座剪断，建立循环通道，不影响后续施工作业；(5)扶正接箍的环形槽与铆钉11的结构设计，使得弹性扶正片固定简单可靠，入井时不易掉落。[0057]本实用新型的工作原理是工作时，管串内通过投球或胶塞，座封在球座体18或锁紧座15后，封堵液体过流通道，使管串内压力升高，活塞6在液压作用下沿本体1的外圆轴向移动，推动上扶正接箍7轴向移动，进而压缩弹性扶正片9沿轴向弯曲，使之在挡圈10 的引导下径向膨胀，支撑井壁，保持套管居中。活塞6在轴向移动后，其外壁上的锯齿螺纹与液缸2内表面的螺纹产生自锁(活塞6移动时，双面锯齿卡簧4也随之移动；卡簧4起到单向锁紧与制动作用，效果优于直接连接的锯齿卡簧，双面锯齿螺纹的螺距与牙高是不同的。)，防止液压扶正短节在液压撤掉后，降低对管串的扶正效果。若采用投球的方式，则在液压胀开式套管扶正短节胀开后，继续加压，剪断憋压球座上的剪钉16，使球座体18与锁紧座15分离，建立循环通道。上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言， 在本实用新型公开了结构原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施方式
所描述的结构，因此前面描述的结构只是优选的，而并不具有限制性的意义。
权利要求1.一种液压胀开式套管扶正短节，包括扶正装置和憋压球座，所述扶正装置和憋压球座可安装在不同套管上，也可直接相连，在同一套管串中，可以安放多个扶正装置，而憋压球座只安放一个即可；其特征在于所述液压胀开式套管扶正短节为可变径的，在入井时其外径与套管的外径一致。
2.根据权利要求1所述的液压胀开式套管扶正短节，其特征在于所述扶正装置包括本体(1)，在所述本体(1)的外壁上依次套有液缸O)、活塞(6)、上扶正接箍(7)、弹性扶正片(9)、下扶正接箍(12)和定位环(13)；所述本体(1)的上、下两端均加工有套管扣，可直接与入井套管连接；所述液缸(2)通过螺纹固定在本体(1)上，液缸(2)与本体1之间有环空，所述活塞(6)的一端位于此环空内，所述本体(1)、液缸⑵和活塞(6)三者围成一个密闭空间，此密闭空间通过本体⑴上的传压孔⑶与本体⑴的内孔相通；所述活塞(6)的另一端端面与所述上扶正接箍(7)的上端面接触；所述弹性扶正片(9)的一端固定在上扶正接箍(7)的环形槽内，另一端固定在下扶正接箍(1 的环形槽内；所述弹性扶正片(9)与本体(1)之间有间隙；所述下扶正接箍(12) 被定位环(1 轴向定位。
3.根据权利要求2所述的液压胀开式套管扶正短节，其特征在于所述弹性扶正片(9) 通过铆钉固定在上扶正接箍(7)和下扶正接箍(1 的环形槽内；所述定位环(1 通过螺纹与本体(1)固定连接。
4.根据权利要求2所述的液压胀开式套管扶正短节，其特征在于在所述弹性扶正片 (9)与本体(1)之间的间隙内的中下部安装有挡圈(10)，其通过焊接的方式固定在本体(1) 上，当弹性扶正片(9)未胀开时，挡圈(10)的外表面与弹性扶正片(9)的内表面接触。
5.根据权利要求4所述的液压胀开式套管扶正短节，其特征在于在所述弹性扶正片 (9)与本体⑴之间的间隙内安装有限位挡块(8)，其固定在本体⑴上，并在轴向上位于上扶正接箍(7)与所述挡圈(10)之间。
6.根据权利要求2至5任一所述的液压胀开式套管扶正短节，其特征在于所述弹性扶正片(9)未胀开时，所述液压胀开式套管扶正短节的外径与套管的外径一致。
7.根据权利要求2至5任一任一所述的液压胀开式套管扶正短节，其特征在于所述液缸( 的内壁开有锯齿螺纹，所述活塞(6)的外壁开有锯齿螺纹，在所述液缸( 与活塞 (6)之间安装有双面锯齿卡簧⑷；所述双面锯齿卡簧⑷的外螺纹与所述液缸⑵内壁的锯齿螺纹连接，双面锯齿卡簧的内螺纹与所述活塞(6)外壁上的锯齿螺纹连接。
8.根据权利要求6所述的液压胀开式套管扶正短节，其特征在于所述双面锯齿卡簧 (4)通过紧定螺钉(5)固定在液缸O)的内壁上。
9.根据权利要求6所述的液压胀开式套管扶正短节，其特征在于所述双面锯齿卡簧 (4)上螺纹的螺距与牙高是不同的。
10.根据权利要求1所述的液压胀开式套管扶正短节，其特征在于所述憋压球座包括球座外壳(14)和安装在球座外壳(14)内孔中的锁紧座(1 和球座体(18)；所述锁紧座 (15)是用于胶塞憋压方式的，所述球座体(18)是用于投球憋压方式的；在所述球座外壳(14)的上下端均设有套管扣，便于与套管连接；所述锁紧座(1 套在球座外壳(14)内，其外壁通过螺纹与球座外壳(14)的内壁连接；所述球座体(18)的一端通过剪钉(16)固定在锁紧座(1 的内孔中。
专利摘要本实用新型提供了一种液压胀开式套管扶正短节，属于油田完井固井领域。本装置包括扶正装置和憋压球座，所述扶正装置和憋压球座均直接连接在套管串上，本装置为可变径的，在入井时其外径与套管的外径一致。本实用新型还设计有锁紧及限位装置，可有效防止松动与弹性片轴线过度压缩而损坏的问题出现。另外，所述憋压球座采用分体式结构，既可以采用胶塞憋压也可以使用投球憋压的方式。利用本实用新型可减小入井阻力，防止砂堵，利于固井泥浆顶替，在下到位后能保持套管居中，提高了固井质量。本实用新型的入井外径小，复位力大，扶正效果好，尤其对水平井和大位移定向井的套管扶正居中有较好效果。
文档编号E21B33/13GK202284453SQ201120387700
公开日2012年6月27日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者吴姬昊, 姚辉前, 张明昌 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院