膨胀套管用的配合装置以及井下装置的制作方法

本实用新型涉及了石油天然气行业中钻完井工具技术领域，特别涉及一种膨胀套管用的配合装置以及井下装置。

背景技术：

膨胀套管技术作为一种非常规技术于上世纪80年代诞生于壳牌石油公司，90年代末达到商用水平，被称为是“21世纪石油工业发展的核心技术之一”。膨胀套管技术是将膨胀管柱下到井底，采用机械或液压的方法，通过拉力或液压力使管柱发生永久塑性变形，达到扩大井眼或生产管柱内径的目的，可实现了修井、完井和钻井封堵等作业目标。对膨胀套管实施胀管的工艺过程，改变了膨胀套管材料的内部组织结构和机械性能，其强度指标在冷作硬化作用下得到提高。膨胀套管技术的应用主要有四个技术体系：套管补贴技术、膨胀式尾管悬挂技术、膨胀套管裸眼封堵技术及等直径钻井技术。最初膨胀套管技术的主要应用于封堵套管损坏井段，对套管漏失、错断、腐蚀井进行膨胀套管补贴修复，也可以用来调层封堵、补孔等作业。目前逐步向钻完井领域的应用发展，即膨胀套管裸眼封堵技术。

近些年膨胀套管技术用于钻完井领域，在新钻井或老井开窗侧钻井中利用膨胀套管作为临时技术套管封隔钻井过程中坍塌、漏失以及高压层等复杂地层，保证下一开安全钻进，优化深井复杂井套管井身结构，大量节约钻井成本和作业时间，膨胀套管发展的远景目标是实现等直径钻完井，目前已经开始尝试使用单段等直径或准等直径膨胀套管技术封隔复杂层钻完井。膨胀套管裸眼封堵技术体系是膨胀套管技术在裸眼中的具体应用，主要用于处理低压层、垮塌层等复杂钻遇问题，可分为不注水泥固井和注水泥固井的膨胀套管裸眼封堵系统两种。一般地，对于注水泥固井的膨胀套管裸眼封堵系统，其膨胀套管的膨胀作业是在注水泥后，水泥候凝阶段进行的。

常规的套管扶正器的基本作用是使套管在裸眼井段居中，注水泥固井后，套管与井壁的环空易形成较均匀的水泥环，从而提高固井质量。常规的套管扶正器分为弹性扶正器和刚性扶正器。

然而常规弹性扶正器的环箍、刚性扶正器的本体都不具有良好的塑性，无法产生像膨胀套管那样的塑性变形，仅可满足常规不需膨胀的套管的固井要求，并不能应用在注水泥固井的膨胀套管裸眼封堵系统中。并且，常规的套管扶正器外形尺寸是固定的，在大斜度或水平井段有可能增加套管下放的阻力，造成套管下放困难。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷中的至少一种，本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种膨胀套管用的配合装置以及井下装置，其可以扶正膨胀套管，提高固井质量，并且可以使膨胀套管更牢固地锚定在裸眼井壁。

本实用新型的具体技术方案是：

一种膨胀套管用的配合装置，它包括：

壳体，所述壳体大体呈圆筒状，所述壳体能沿其径向扩张；

多个扶正机构，任一个所述扶正机构设置在所述壳体外壁上，每个所述扶正机构的最外缘距所述壳体的外壁之间的距离能在所述壳体沿其径向扩张过程中变大。

优选地，所述扶正机构包括扶正件，所述扶正件具有沿一轴线相对的两端，所述扶正件的两端固定在所述壳体的外壁上，所述扶正件的中部能在所述壳体沿其径向扩张过程中朝外突出。

优选地，所述扶正件的两端焊接在所述壳体的外壁上。

优选地，所述扶正件的轴线与所述壳体的轴线平行。

优选地，多个所述扶正机构绕所述壳体的圆周方向均匀排布。

优选地，所述壳体的两端设置有用于与膨胀套管连接的连接螺纹。

优选地，所述配合装置应用在裸眼井内。

优选地，每个所述扶正机构在所述壳体沿其径向扩张前紧贴在所述壳体的外壁上。

优选地，每个所述扶正机构在所述壳体沿其径向扩张前的厚度为5mm。

本申请公开了一种井下装置，它包括：

膨胀套管；

连接在膨胀套管上的配合装置，所述配合装置包括：

壳体，所述壳体大体呈圆筒状，所述壳体能沿其径向扩张；

多个扶正机构，任一个所述扶正机构设置在所述壳体外壁上，每个所述扶正机构的最外缘距所述壳体的外壁之间的距离能在所述壳体沿其径向扩张过程中变大。

优选地，所述壳体和所述膨胀套管由相同的材料制成。

优选地，所述壳体和所述膨胀套管具有相同的膨胀率和缩短率。

优选地，所述扶正机构包括扶正件，所述扶正件具有沿一轴线相对的两端，所述扶正件的两端固定在所述壳体的外壁上，所述扶正件的中部能在所述壳体沿其径向扩张过程中朝外突出。

本实用新型采用以上结构，具有以下优点：

1、在膨胀套管入井时，该膨胀套管用的配合装置的扶正机构紧贴在壳体的外壁上，以减少井壁对膨胀套管的磨损，又减小该装置对井壁的破坏；

2、在膨胀套管膨胀后，该膨胀套管用的配合装置的扶正机构可以扶正膨胀套管，使膨胀套管在裸眼井段更好的居中从而提高固井质量，并且可以提供附加的锚定力，使膨胀套管更牢固地锚定在裸眼井段；

3、该膨胀套管用的配合装置的现场应用简便，不影响正常的施工程序，应用效果显著。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型中膨胀套管用的配合装置在膨胀前的结构示意图。

图2为图1中配合装置在膨胀后的结构示意图。

以上附图的附图标记为：1、壳体；2、扶正片；3、连接螺纹；4、焊缝。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1和图2所示，本申请公开了一种膨胀套管用的配合装置，它包括壳体1和多个扶正机构。

具体的，壳体1可以大体呈圆筒状。壳体1可以沿其径向扩张。例如，壳体1可以由具有一定塑性的材料制成。在一个具体的实施方式中，壳体1可以由金属制成。优选地，在壳体1的两端可以设置有连接螺纹3，从而用于与膨胀套管连接配合。壳体1采用与膨胀套管相同的材料加工制造，壳体1的内径、外径与膨胀套管相同，因此壳体1具有与膨胀套管相同的膨胀率和缩短率。这样可以尽量防止壳体1与膨胀套管内径外径之间形成台阶，从而避免壳体1与膨胀套管卡在井壁上，也可以使得膨胀套管下入顺畅。

每个扶正机构包括大体呈长条薄板形的扶正片2。扶正片2具有沿一轴线相对的两端，其中所述扶正件的轴线与所述壳体1的轴线平行。扶正片2的两端可以焊接在壳体1的外壁上，焊缝4如图1所示。当壳体1沿其径向扩张时，由于扶正片2具有一定的塑性，扶正片2的中部可以随之朝外突出，从而使每个所述扶正机构的最外缘距所述壳体1的外壁之间的距离能在所述壳体1沿其径向扩张过程中变大。优选地，扶正片2由屈服强度在200MPa-300MPa之间的金属材料制成。

当然的，在其他可选的实施方式中，扶正机构还可以为其他能够在所述壳体1沿其径向扩张过程中所述扶正机构的最外缘距所述壳体1的外壁之间的距离变大的结构。

优选地，扶正片2可以为六个。六个扶正片2可以绕壳体1的圆周方向均匀排布，因此扶正片2可以在井壁上将膨胀套管支撑起来，并且使膨胀套管居中。

在一个优选的实施方式中，每个所述扶正机构在所述壳体1沿其径向扩张前紧贴在所述壳体1的外壁上。例如，每个所述扶正机构在所述壳体1沿其径向扩张前的厚度为5毫米。由于扶正片2紧贴在壳体1的外表面，因此该膨胀套管用的配合装置的初始外径较小，几乎不影响膨胀套管系统的下入，且可以尽量避免膨胀套管系统下入时对裸眼井壁的破坏，同时可以保护膨胀套管，减少井壁对膨胀套管的磨损。

本实用新型提供的一种膨胀套管用的配合装置，其前述的膨胀套管用的配合装置在使用时通过该装置两端的连接螺纹3安装在膨胀套管串中间，随膨胀套管一同被下入至裸眼井段。在注水泥后的水泥候凝阶段，对膨胀套管进行膨胀作业，膨胀锥的运动使膨胀套管沿径向产生塑性变形，同时该配合装置的壳体1与膨胀套管产生相同的塑性变形。径向的塑性膨胀必然使壳体1沿轴向产生塑性缩短，由于扶正片2的两端焊接在壳体1的外表面，所以扶正片2的两端距离缩短，从而使扶正片2产生屈曲变形，扶正片2的中间会向外撑开，扶正片2与壳体1外表面的母线近似呈三角形。可以根据壳体1的缩短率、扶正片2的长度和厚度等参数，使扶正片2扩张后的外径与裸眼井径基本相同。由于扶正片2沿壳体1外表面均布，因此扶正片2可以在井壁上将膨胀套管支撑起来，可以参照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5334-1996《套管扶正器安装间距计算方法》合理地设计该装置在膨胀套管串中间的位置，使整个膨胀套管串在裸眼井段居中，从而提高固井质量。并且使膨胀套管居中，从而提高固井质量。另一方面，裸眼井壁井径的不规则性可使扶正片2牢固地支撑在井壁上，从而使膨胀套管牢固地锚定在裸眼井段。

本申请还公开了一种井下装置，它包括：膨胀套管；连接在膨胀套管上的配合装置，所述配合装置包括：壳体1，所述壳体1大体呈圆筒状，所述壳体1能沿其径向扩张；多个扶正机构，任一个所述扶正机构设置在所述壳体1外壁上，每个所述扶正机构的最外缘距所述壳体1的外壁之间的距离能在所述壳体1沿其径向扩张过程中变大。

在一个优选的实施方式中，所述壳体1和所述膨胀套管由相同的材料制成，以使所述壳体1和所述膨胀套管具有相同的膨胀率和缩短率。

在本实施方式中，所述扶正机构包括扶正件，所述扶正件具有沿一轴线相对的两端，所述扶正件的两端固定在所述壳体1的外壁上，所述扶正件的中部能在所述壳体1沿其径向扩张过程中朝外突出。

井下装置的结构如上所述，在此不再累述。

本实用新型采用以上结构，具有以下优点：

1、在膨胀套管入井时，该膨胀套管用的配合装置的扶正机构紧贴在壳体1的外壁上，以减少井壁对膨胀套管的磨损,且可以尽量避免膨胀套管系统下入时对裸眼井壁的破坏。就是说，既减小井壁对膨胀套管的磨损，又减小该装置对井壁的破坏。常规的扶正器的扶正片在入井时，扶正片是张开的，有可能对井壁造成一定的破坏；

2、在膨胀套管膨胀后，该膨胀套管用的配合装置的扶正机构可以扶正膨胀套管，使膨胀套管在裸眼井段更好的居中从而提高固井质量，并且可以提供附加的锚定力，使膨胀套管更牢固地锚定在裸眼井段；

3、该膨胀套管用的配合装置的现场应用简便，不影响正常的施工程序，应用效果显著。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。