用于膨胀并悬挂尾管的实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于油气田固井技术领域，具体涉及一种用于膨胀并悬挂尾管的实验装置。
【背景技术】
[0002]在油气田固井技术领域中，通常使用膨胀悬挂器来完成尾管与上层套管的悬挂。膨胀悬挂器通过膨胀锥来使可膨胀的尾管发生径向形变并紧密贴合于上层套管，从而实现悬挂。经研究发现，膨胀力是影响悬挂效果的关键因素。而膨胀力与尾管的材料、结构和膨胀锥的结构以及尾管与膨胀锥之间的摩擦等因素密切相关。因此，针对这些因素进行相关实验至关重要。
[0003]目前，人们常常采用膨胀悬挂器进行上述实验。然而，由于每膨胀一次尾管后就需要对该悬挂器进行重新组装，导致整个试验过程费时费力，从而影响工作效率。另外，现有的膨胀悬挂器绝大多数不能够牢固地固定套管，使得所需套管的稳定性不足，从而导致尾管与膨胀锥之间的运动偏离实际情况，影响实验结果的准确性。
[0004]此外，人们还采用压力实验机直接加载膨胀锥对尾管进行膨胀。由于这个实验并未使用到膨胀悬挂器，使得整个实验无法反映膨胀悬挂器的真实工作状况，以及膨胀锥如何膨胀并悬挂尾管。
【发明内容】
[0005]为了解决上述部分或全部问题，本发明提供一种用于膨胀并悬挂尾管的实验装置，其不仅能够模拟膨胀悬挂器的工作过程，而且还能够准确地保证实验结果的准确性。
[0006]本发明提供了一种用于膨胀并悬挂尾管的实验装置，其包括:具有第一通孔的中心管；套接在中心管外的滑套，在滑套与中心管之间形成有与第一通孔连通的第一腔，在滑套的沿第一方向的端部上设有膨胀锥；设在中心管的沿第一方向的端部上的固定座，用于固定依次套在中心管外的尾管和套管。其中，滑套构造成当处于中心管内的流体经第一通孔进入到第一腔内时，能在流体的作用下带动膨胀锥朝向第一方向运动并进入到尾管内，使得尾管被在尾管内移动的膨胀锥胀开，从而促使尾管的外壁接合于套管的内壁。
[0007]在一个实施例中，中心管还具有第二通孔，而实验装置还包括形成在滑套与中心管之间的且沿轴向与第一腔间隔开的第二腔，第二腔与第二通孔连通。其中，当处于中心管内的流体经第二通孔进入到第二腔内时，滑套在流体的作用下带动膨胀锥朝相反的第二方向运动，使得膨胀锥移回到未膨胀尾管时的初始位置。
[0008]在一个实施例中，在第一和第二腔之间设有由滑套与中心管共同限定的单独的第三腔，在第三腔内设有从套管的内壁上朝中心管延伸的凸起，中心管包括形成在第一和第三腔之间的且与滑套的内壁密封式接合的第一间隔部，以及形成在第二和第三腔之间的且与滑套的内壁密封式接合的第二间隔部。其中，凸起构造成当滑套沿轴向来回运动时能与第一或第二间隔部相接处，从而限定滑套的运动行程。
[0009]在一个实施例中，滑套包括用于在第一方向上限定第一腔的第一限定部、用于在第二方向限定第二腔的第二限定部。同时，在第一腔内设有能够由流体促动并通过第一限定部来推动滑套朝第一方向运动的第一活塞，而在第二腔内设有能够由流体促动并通过第二限定部来推动滑套朝第二方向运动的第二活塞。
[0010]在一个实施例中，第一通孔处于第一活塞与第一间隔部之间，而第二通孔处于第二活塞与第二间隔部之间。
[0011]在一个实施例中，在中心管的外壁上第一通孔与第一活塞之间设有第一限位件，在中心管的外壁上第二通孔与第二活塞之间设有第二限位件。
[0012]在一个实施例中，在滑套的侧壁上设有与第三腔连通并用于平衡内外压力的平衡孔。
[0013]在一个实施例中，在中心管的内腔中设有封堵件，处于封堵件的两侧的中心管的内腔分别与第一和第二通孔连通。
[0014]在一个实施例中，中心管包括彼此连接的第一和第二管，以及形成第一和第二管的接合处的封堵件，滑套包括彼此连接的第一和第二滑套，凸起形成在第一和第二滑套的接合处。
[0015]在一个实施例中，第一腔形成在第一管与第一滑套之间，而第二腔形成在第二管与第二滑套之间。
[0016]在一个实施例中，滑套包括设在第二滑套的第二方向的端部上的且与第二管滑动密封式套接的端盖，第二限定部形成在所述端盖上。
[0017]在一个实施例中，在中心管的第二方向的端部上设有用于向中心管内导入流体的憋压封头。
[0018]在一个实施例中，固定座包括用于把流体导入到中心管内的通孔。
[0019]在一个实施例中，根据本发明的用于膨胀并悬挂尾管的实验装置还包括用于向中心管内导入流体的液压系统。
[0020]根据本发明的用于膨胀并悬挂尾管的实验装置，不仅可以有效地模拟膨胀悬挂器的工作过程，而且还可以准确地保证实验结果的准确性。此外，实验装置可以通过固定座来现实尾管和套管的轻松拆卸，从而便于更换尾管和套管，完成不同规格的尾管和套管的膨胀实验。另外，据本发明的用于膨胀并悬挂尾管的实验装置可以通过液压系统施加的压力得到膨胀尾管所需的膨胀力。膨胀锥可通过定位螺母固定于滑套上。由此，可以便于拆卸膨胀锥，从而便于膨胀锥的更换。
【附图说明】
[0021]在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
[0022]图1显示了根据本发明的用于膨胀并悬挂尾管的实验装置的左半部分；以及
[0023]图2显示了根据本发明的用于膨胀并悬挂尾管的实验装置的右半部分。
[0024]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0026]如图1和2所示，根据本发明的用于膨胀并悬挂尾管的实验装置10包括中心管
I(包括管101和管102)，以及套接在中心管I外的滑套2 (包括管201和管202)。中心管I包括开在其侧壁上的沿轴向间隔开的第一通孔11和第二通孔12。另外，该实验装置10包括沿轴向间隔开地形成在滑套2与中心管I之间的第一腔3和第二腔4。第一腔3和第二腔4均为环形腔，并且分别与第一通孔11和第二通孔12连通。例如，中心管I包括4个沿周向间隔开分布的第一通孔11，以及4个沿周向间隔开分布的第二通孔12。
[0027]根据本发明，实验装置10还包括设在中心管I的沿第一方向A的端部上的固定座5。固定座5能够固定依次套在中心管I外的尾管6和套管7。固定座5可通过螺纹结构与中心管I相连，也可通过螺纹结构来固定尾管6和套管7。固定座5不仅可以方便把尾管6和套管7从实验装置10中快速地拆卸下来，而且可以方便更换尾管6和套管7，由此完善了实验装置10的功能。由于所述的尾管6属于膨胀管的一种，因此其他膨胀管也可以代替该尾管6。
[0028]另外，该实验装置10还包括设在滑套2的沿第一方向A的端部上的膨胀锥8。膨胀锥8和尾管6沿着第一方向A依次布置，使得膨胀锥8能够进入到尾管内。优选地，膨胀锥8部分地插入尾管6内，以便于及时膨胀开尾管6。膨胀锥8可通过定位螺母13固定于滑套2上。由此，可以便于拆卸膨胀锥8，从而便于膨胀锥8的更换。
[0029]根据本发明，当处于中心管I内的流体经第一通孔11进入到第一腔3内时，流体促使滑套2带动膨胀锥8朝第一方向A运动并进入到尾管6内，使得尾管6被在其内部移动的膨胀锥8胀开，从而促使其外壁接合于套管7的内壁，完成尾管6的悬挂。当处于中心管I内的流体经第二通孔12进入到第二腔4内时，流体促使滑套2带动膨胀锥8朝相反的第二方向B运动，并使膨胀锥8移回到未膨胀尾管6时的初始位置，即图2所示位置。由此可知，实验装置10能够有效地模拟膨胀悬挂器的工作过程，从而便于获得更切合实际的实验结果。另外，固定座5可以稳定地固定尾管6和套管7，促使尾管6与膨胀锥8之间的运动趋近实际情况，从而提高实验结果的准确性。
[0030]为了实现第一通孔11和第二通孔12内可以分别进入流体，在中心管I的内腔中可设有封堵件102a。封堵件102a可使处于其两侧的中心管I的内腔分别与第一通孔11和第二通孔12连通。然而容易理解，也可以通过其他方式来实现第一通孔11和第二通孔12的分别导通，例如使用石油领域经常应用的剪钉式滑套机构或阀门。
[0031]根据本发明，在第一腔3与第二腔4之间可设有由滑套2和中心管I共同限定的单独的第三腔9。第一腔3、第三腔9和第二腔4沿第一方向A依次排开。在第三腔9内可设有从套管7的内壁上朝中心管I延伸的凸起2b。中心管I可包括形成在第一腔3与第三腔9之间的且与滑套2的内壁密封式接合的第一间隔部104，以及形成在第三腔9与第二腔4之间的且也与滑套2的内壁密封式接合的第二间隔部103。其中，当凸起2b跟随着滑套2在第三腔9内来回运动时，凸起2b能够与第一间隔部104或第二间隔部103相接处，从而限定滑套2的轴向运动行程。
[0032]在图示实施例中，滑套