等井径膨胀套管用骨架式锚定机构的制作方法

本实用新型为一种等井径膨胀套管用骨架式锚定机构，用于辅助等井径膨胀套管作业的配套工具，涉及石油钻井完井领域。

背景技术：

等井径膨胀套管钻完井技术作为国际膨胀套管技术和井身结构的发展方向，可以实现无内径损失钻进，很好地解决减缩式井身结构带来的完井尺寸小等问题，在不牺牲井眼直径尺寸的前提下对复杂层段进行封堵，将等井径膨胀套管无内径损失地回接至上级套管，从而可以采用同尺寸的钻头继续钻进。该技术可用较小规格的钻井设备和钻井工具钻达更深的目的层，规范化钻井程序，能明显地降低环境影响，减少泥浆、套管和水泥等材料的消耗。此外，等井径技术也可作为一种应急预案用在裸眼井段来封隔不稳定储层段，诸如活化页岩、盐层和低破裂梯度地层等，既维持了井眼尺寸，又避免封堵整个层段；同时也可协作进行多分支井和智能井的建设，促进多分支井和智能井技术的发展。

由于等井径膨胀套管变形率远大于普通膨胀管，考虑到其能够在上层套管顺利下入，并且膨胀后管体内径需与上层套管保持一致，因此，所使用的膨胀锥必须采用可变径的方式。专利ZL200920158007.0公布了一种伞式可变径膨胀工具，专利ZL201120421064.0公布了一种折叠式可变径膨胀工具，无论采用何种变径方式，膨胀锥均需在井下完成变径动作，这种分体式结构在液压力作用下完成变径闭合后，难以闭合成为一个完整的实体膨胀工具，其各个锥片之间无法实现完全密封，这样就导致在等井径膨胀后期，管体出口处由于无法提供有效的液压力而不能完成最终的等井径膨胀，从而无法实现内外管柱可靠有效的丢手。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题，研制出一种等井径膨胀套管用骨架式锚定机构，该装置位于等井径膨胀套管系统底部，可与地层锚定，通过上提内管柱提供机械力，辅助液压力来完成管体出口处的膨胀过程，保证系统内外管柱有效丢手。

本实用新型的等井径膨胀套管用骨架式锚定机构，包括上接头1、本体2、液缸3、活塞4、骨架6、护帽7和下接头8，其中：本体2为中空的圆柱体结构，上接头1和下接头8分别置在本体2的上下两端，液缸3位于本体2上部，活塞4位于液缸3和本体2组成的环形空腔内，活塞4内外壁分别与本体2和液缸3构成轴向滑动密封配合，活塞4与液缸3之间通过剪切销钉9固定连接，在活塞4 顶部的本体2上设有径向进液孔15，护帽7固定连接于下接头8上部，骨架6为扩径结构，骨架6套装于本体2外部，骨架6上下端分别与活塞4和护帽7对接，在骨架6上端部内设止推环5，止推环5为弹性挡环，止推环5与本体2上加工的倒齿限位配合。

上述方案还包括：

骨架6为软金属材料制成的多片式组合结构，骨架6内外壁沿圆周方向分别开设2-4个V型槽14。

本体2内壁上加工有球座10，骨架6外壁嵌有钢钉12。

骨架6为6-10片组合结构。

护帽7通过螺纹与本体2和骨架6连接，护帽7和本体2之间加工有卡环13。

本实用新型的应用效果体现在：当密封球到达球座位置后，液体通过进液孔进入液缸与活塞形成的密封腔内，在液压力作用下，活塞推动骨架下行，挤压骨架径向变形，内外V型槽逐步闭合紧密，骨架中部外径增大，钢钉在骨架挤压作用下进入地层，从而增加锚定机构与地层之间的锚定力。

本实用新型的优点在于：该机构作用时，可紧贴井眼内壁，为内管柱上提与外管柱丢手提供足够的锚定力。该机构所选用材料强度较低，便于后期钻除，保证完成等井径膨胀后的井眼尺寸满足后续钻进要求。

附图说明

图1 等井径膨胀套管用骨架式锚定机构作用前结构示意图

图2 等井径膨胀套管用骨架式锚定机构作用后结构示意图

图3闭合后锚定机构截面图

图中：1上接头，2本体，3液缸，4活塞，5止推环， 6骨架，7护帽，8下接头，9剪切销钉，10球座，11密封球，12钢钉，13卡环，14 V型槽，15进液孔。

具体实施方式

现结合说明书附图对本实用新型作进一步的描述：

如附图1、图2、图3所示，本实用新型所涉及的一种等井径膨胀套管用骨架式锚定机构，由上接头1、本体2、液缸3、活塞4、止推环5、骨架6、护帽和下接头等部件组成。本体2上部加工有液缸3和活塞4，液缸3和活塞4之间加工有剪切销钉7锁定，本体2与液缸3之间、活塞4与液缸3之间以及活塞4与本体2之间均安装有O型密封圈。止推环5为弹性挡环，位于本体2和骨架6之间，内部加工有环形倒齿，与本体2上加工的倒齿配合，防止骨架6在外力作用下收缩回弹；骨架6为软金属材质，其内部和外部分别沿环向加工有两道V型槽14，护帽7通过螺纹与本体2和骨架6连接，护帽7和本体2之间加工有卡环13，防止护帽6在外力作用下脱开。本体2内壁加工有球座10和进液孔15，骨架6为多片式结构，其外侧嵌有钢钉12。

本实用新型的应用实施例：

如附图1～3所示，本实用新型用于等井径膨胀套管底部锚定时，安装于等井径膨胀套管系统和固井附件之间，上接头1与等井径膨胀套管系统连接，下接头8与固井附件相连。本实用新型工作时，投入密封球11，密封球11到达球座10位置后，打压使液体通过进液孔15进入液缸3与活塞4形成的密封腔内；当压力到达一定程度后，液缸3和活塞4之间的剪切销钉9发生剪切，在液压力作用下，活塞4推动骨架6下行，而骨架6下部在护帽7和卡环13的限位作用下无法移动，继而挤压骨架6径向变形，骨架6上的内外V型槽14在两侧挤压力作用下发生弯折变形，逐步闭合紧密，骨架6中部外径增大。当各V型槽紧14密闭合后，骨架6中部外径达到最大，紧贴井眼内壁，将钢钉12挤入地层实现机构锚定，增加机构与地层的锚定力。待等井径膨胀套管系统膨胀至顶部出口位置时，上提内管柱及膨胀工具，采用机械力辅助液压力的方式完成膨胀套管出口处的等井径膨胀过程，再下入钻塞工具将锚定机构与固井附件同时钻除，保证后续钻进所需井眼尺寸要求。