本发明属于油气井开采技术领域，尤其涉及铆钉固定式表层套管。
背景技术：
世界上许多含油气盆地油气藏的形成都与盐膏层有关。盐膏层具有流变特性，是套管本体危险最大的地层，是极不稳定地层，其蠕变产生塑性流动，井壁四周的地层向井眼中心挤压，地层上覆压力会部分或全部作用在套管本体上，对套管本体产生相当大的外挤载荷。在构造活动活跃区，远比上覆压力大的构造应力作用在套管本体上。并且随着深度的增加，地层上覆岩层压力也增大，套管本体承受的实际外挤力可能远大于上覆地层压力，因而一般高强度套管本体本身的强度很难抵御这样大的外挤力。
我国盐膏层分布地域广泛，蕴藏着丰富的油气储量。由此可见，我国各大油田都大面积富含盐膏层。套管本体损坏引起严重的产量下降，给油田造成直接经济损失，而修复损坏的套管本体又需要大量新的资金投入。另外，套管本体损坏破坏了正常的注采井网层系、造成油气资源的巨大浪费，严重干扰了正常的经营决策。对于盐膏层而言，其套管本体损坏程度更为严重，盐膏层套损在世界范围内占据着主要的套损比例。因此，如何保护盐膏层套损，延长套管本体寿命也一直伴随着石油勘探开发的发展进程。
盐膏层钻井是目前石油工程中的重大技术难题，在世界范围内盐膏层地域分布广泛，对于盐膏层开采过程中，套管本体损坏是不可避免的。盐膏层套损最为普遍，也最为严重，而盐膏层又是广泛分布在世界油气藏丰富的盆地。因此，进行盐膏层套损原因分析并进行相应对策的实施乃是目前保护盐膏层的表层套管本体最为迫切的问题。
技术实现要素：
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种铆钉固定式表层套管，该表层套管在进行固井之后可提高水泥环以及套管本体整体的可承受应力、避免在盐膏层等复杂井段非均匀载荷造成套管本体被挤毁。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：铆钉固定式表层套管，包括沿竖向方向设置的套管本体，套管本体上端设置有凹连接结构，套管本体下端设置有凸连接结构，凹连接结构与凸连接结构相适配，套管本体上开设有若干个均外细内粗的台阶孔，台阶孔的中心线沿套管本体的径向方向设置，每个台阶孔内均设置有自压式铆钉射出机构。
自压式铆钉射出机构包括环形盘、圆形盘、伸缩套筒、伸缩杆、固定柱、支撑杆、内安装板和外安装板，台阶孔由同轴向设置的内槽孔和外通孔构成，内槽孔的直径大于外通孔的直径，内槽孔、外通孔、环形盘、圆形盘、伸缩套筒、伸缩杆、内安装板和外安装板的中心线重合，环形盘的外圆与内槽孔的直径相等，环形盘的外圆周滑动装配在内槽孔内部，固定柱和支撑杆的中心线均平行于内槽孔的中心线，固定柱沿内槽孔的圆周方向均匀设置有至少三根，固定柱的外端插入并固定连接在内槽孔的外侧槽底，环形盘上开设有与固定柱数量相等且一一对应的导孔，固定柱的内侧部伸入并滑动连接在导孔内，套管本体的内壁上通过连接螺栓设置有位于内槽孔外圆周处的限位板，限位板沿内槽孔的径向方向延长并与环形盘的内侧面接触，固定柱上套设有压缩弹簧，压缩弹簧的内端和外端分别与环形盘的外侧面和内槽孔的外侧槽底顶压配合；
伸缩套筒的内端与环形盘的外侧面固定连接，伸缩套筒的内径、圆形盘的外径和环形盘的内径相等，伸缩套筒的外径等于外通孔的直径，伸缩套筒的外圆周滑动连接在外通孔的内部，圆形盘滑动连接在伸缩套筒和环形盘的内部，伸缩杆的内端固定连接在圆形盘的外侧面，伸缩杆的外端与内安装板的内侧面固定连接，伸缩套筒上设置有连接块，支撑杆的内端与连接块固定连接，支撑杆的外端与外安装板的内侧面固定连接，外安装板的外侧面的中心处均匀设置有若干根主面射入铆钉。
圆形盘的外圆周设置有与伸缩套筒及环形盘的内壁滑动密封配合的第一密封圈，外通孔的内圈设置有与伸缩套筒的外圆周滑动密封配合的第二密封圈。
内安装板和外安装板均呈正八边形结构，内安装板的内切圆半径小于外安装板的内切圆半径，内安装板和外安装板的八条棱边一一对应设置，内安装板的每条棱边和外安装板对应的一条棱边之间均设置有一个径向锚固驱动组件。
径向锚固驱动组件包括连杆、驱动杆和驱动板，连杆的内端通过铰链铰接在内安装板的棱边上，连杆的外侧半段为u型结构，u型结构沿长度方向开设有第一长孔，外安装板的外侧面上开设有与棱边贯通的矩形槽，矩形槽的底部沿外安装板的径向方向开设有内外通透的第二长孔，驱动板的内侧边沿与驱动杆的外端固定连接，驱动杆穿设在第二长孔内，驱动杆的内端伸入到u型结构内部并固定设置有导柱，导柱两端伸入并滑动连接在第一长孔内，驱动板的侧面上固定连接有朝向外安装板棱边的若干根侧面射入铆钉。
采用上述技术方案，一根本发明（表层套管本体）的凸连接结构与相邻一根本发明的凹连接结构通过螺纹同轴向连接。若干根本发明同轴向固定连接后下入已钻好的油气井中，全部下到位后，将泥浆通过最上一节表层套管本体的上端口注入，在注入泥浆压力的作用下将自压式铆钉射出机构从每根套管本体的台阶孔内向外射入到地层中，起到进一步加强表层套管本体牢靠固定的作用。
限位板起到限定环形盘位置的作用，使压缩弹簧始终保持被压缩的状态。第一密封圈与第二密封圈主要解决伸缩套筒与圆形盘在滑动过程中的动密封问题。
自压式铆钉射出机构工作原理及具体过程为：在没有注入泥浆之前，在压缩弹簧的作用下，环形盘和圆形盘的内侧面均位于初始安装位置，即环形盘和圆形盘的内侧面均与套管本体内壁保持齐平，此时自压式铆钉射出机构处于收缩状态并全部位于台阶孔内。当若干根均轴向连接的表层套管本体下入到地层内的要求位置后，将泥浆注入到表层套管本体内，泥浆沿套管本体的径向方向对环形盘具有f1的压力，在f1的作用下，与环形盘一体结构的伸缩套筒克服压缩弹簧的弹力后由内向外移动，伸缩套筒上设置的连接块通过支撑杆驱动外安装板由台阶孔内部向外移动，外安装板外侧面上固定设置的若干根主面射入铆钉就射入到油气井的地层侧壁上，与此同时，圆形盘的内侧面泥浆压力的作用下受到f2的压力，在压力f2的作用下，圆形盘由内向外移动，通过伸缩杆驱动内安装板由内向外移动，在内安装板向外伸出过程中，逐渐与外安装板之间的距离缩小，内安装板八根连杆沿内安装板的径向方向向外展开，由于第一长孔的设置，驱动杆内端的导柱沿连杆的第一长孔内移动，连杆也沿内安装板的径向方向张开，当驱动杆内端的导柱移动到第一长孔的内端部时，连杆继续向外张开，此时连杆就通过驱动杆推动驱动板沿第二长孔沿矩形槽移动，直到内安装板与外安装板接触，连杆通过驱动杆带动驱动板，驱动板上固定设置的侧面射入铆钉沿外安装板径向张开，侧面射入铆钉射入到地层中类似于花瓣开放将套筒本体进一步固定。
连杆上的第一长孔的设置，可起到一定的缓冲作用，即主面射入铆钉先摄入到底层内，外安装板向外移动到位后，连杆带动驱动杆、驱动板和侧面射入铆钉沿外安装板的径向方向张开，从而进一步将侧面射入铆钉摄入到底层内。
在泥浆的压力作用下，主面射入铆钉及侧面射入铆钉的共同作用下可将套管本体更加牢靠的固定于地层中，相比于单纯的将套管本体通过泥浆固定于地层中，本发明的这种结构利用了建筑学中的铆钉及钢筋混泥土结构原理，并利用注入泥浆的注入压力实现铆钉的自压式射入。
综上所述，本发明提高了表层套管的安装强度，在注水泥固井时，因为水泥与自压式铆钉射出机构相结合，凝固在一起，增大了套管本体及套管本体外部水泥环抵抗外部载荷的能力，当地下情况发生变化时时，可以有效的抵抗外部载荷的改变，从而有效的保护套管，防止被挤毁。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中自压式铆钉射出机构的放大图；
图3是自压式铆钉射出机构的立体结构示意图。
具体实施方式
如图1-图3所示，本发明的铆钉固定式表层套管，包括沿竖向方向设置的套管本体1，套管本体1上端设置有凹连接结构2，套管本体1下端设置有凸连接结构3，凹连接结构2与凸连接结构3相适配，套管本体1上开设有若干个均外细内粗的台阶孔，台阶孔的中心线沿套管本体1的径向方向设置，每个台阶孔内均设置有自压式铆钉射出机构32。
自压式铆钉射出机构32包括环形盘4、圆形盘5、伸缩套筒6、伸缩杆7、固定柱8、支撑杆9、内安装板10和外安装板11，台阶孔由同轴向设置的内槽孔12和外通孔13构成，内槽孔12的直径大于外通孔13的直径，内槽孔12、外通孔13、环形盘4、圆形盘5、伸缩套筒6、伸缩杆7、内安装板10和外安装板11的中心线重合，环形盘4的外圆与内槽孔12的直径相等，环形盘4的外圆周滑动装配在内槽孔12内部，固定柱8和支撑杆9的中心线均平行于内槽孔12的中心线，固定柱8沿内槽孔12的圆周方向均匀设置有至少三根，固定柱8的外端插入并固定连接在内槽孔12的外侧槽底，环形盘4上开设有与固定柱8数量相等且一一对应的导孔14，固定柱8的内侧部伸入并滑动连接在导孔14内，套管本体1的内壁上通过连接螺栓15设置有位于内槽孔12外圆周处的限位板16，限位板16沿内槽孔12的径向方向延长并与环形盘4的内侧面接触，固定柱8上套设有压缩弹簧17，压缩弹簧17的内端和外端分别与环形盘4的外侧面和内槽孔12的外侧槽底顶压配合；
伸缩套筒6的内端与环形盘4的外侧面固定连接，伸缩套筒6的内径、圆形盘5的外径和环形盘4的内径相等，伸缩套筒6的外径等于外通孔13的直径，伸缩套筒6的外圆周滑动连接在外通孔13的内部，圆形盘5滑动连接在伸缩套筒6和环形盘4的内部，伸缩杆7的内端固定连接在圆形盘5的外侧面，伸缩杆7的外端与内安装板10的内侧面固定连接，伸缩套筒6上设置有连接块18，支撑杆9的内端与连接块18固定连接，支撑杆9的外端与外安装板11的内侧面固定连接，外安装板11的外侧面的中心处均匀设置有若干根主面射入铆钉19。
圆形盘5的外圆周设置有与伸缩套筒6及环形盘4的内壁滑动密封配合的第一密封圈20，外通孔13的内圈设置有与伸缩套筒6的外圆周滑动密封配合的第二密封圈21。
内安装板10和外安装板11均呈正八边形结构，内安装板10的内切圆半径小于外安装板11的内切圆半径，内安装板10和外安装板11的八条棱边一一对应设置，内安装板10的每条棱边和外安装板11对应的一条棱边之间均设置有一个径向锚固驱动组件。
径向锚固驱动组件包括连杆22、驱动杆23和驱动板24，连杆22的内端通过铰链铰接在内安装板10的棱边上，连杆22的外侧半段为u型结构，u型结构沿长度方向开设有第一长孔25，外安装板11的外侧面上开设有与棱边贯通的矩形槽26，矩形槽26的底部沿外安装板11的径向方向开设有内外通透的第二长孔27，驱动板24的内侧边沿与驱动杆23的外端固定连接，驱动杆23穿设在第二长孔27内，驱动杆23的内端伸入到u型结构内部并固定设置有导柱28，导柱28两端伸入并滑动连接在第一长孔25内，驱动板24的侧面上固定连接有朝向外安装板11棱边的若干根侧面射入铆钉29。
一根本发明（表层套管本体1）的凸连接结构3与相邻一根本发明的凹连接结构2通过螺纹同轴向连接。若干根本发明同轴向固定连接后下入已钻好的油气井中，全部下到位后，将泥浆30通过最上一节表层套管本体1的上端口注入，在注入泥浆30压力的作用下将自压式铆钉射出机构32从每根套管本体1的台阶孔内向外射入到地层中，起到进一步加强表层套管本体1牢靠固定的作用。
限位板16起到限定环形盘4位置的作用，使压缩弹簧17始终保持被压缩的状态。第一密封圈20与第二密封圈21主要解决伸缩套筒6与圆形盘5在滑动过程中的动密封问题。
自压式铆钉射出机构32工作原理及具体过程为：在没有注入泥浆30（图1中朝下的箭头）之前，在压缩弹簧17的作用下，环形盘4和圆形盘5的内侧面均位于初始安装位置，即环形盘4和圆形盘5的内侧面均与套管本体1内壁保持齐平，此时自压式铆钉射出机构32处于收缩状态并全部位于台阶孔内。当若干根均轴向连接的表层套管本体1下入到地层31内的要求位置后，将泥浆30注入到表层套管本体1内，泥浆30沿套管本体1的径向方向对环形盘4具有f1的压力，在f1的作用下，与环形盘4一体结构的伸缩套筒6克服压缩弹簧17的弹力后由内向外移动，伸缩套筒6上设置的连接块18通过支撑杆9驱动外安装板11由台阶孔内部向外移动，外安装板11外侧面上固定设置的若干根主面射入铆钉19就射入到油气井的地层31侧壁上，与此同时，圆形盘5的内侧面泥浆30压力的作用下受到f2的压力，在压力f2的作用下，圆形盘5由内向外移动，通过伸缩杆7驱动内安装板10由内向外移动，在内安装板10向外伸出过程中，逐渐与外安装板11之间的距离缩小，内安装板10八根连杆22沿内安装板10的径向方向向外展开，由于第一长孔25的设置，驱动杆23内端的导柱28沿连杆22的第一长孔25内移动，连杆22也沿内安装板10的径向方向张开，当驱动杆23内端的导柱28移动到第一长孔25的内端部时，连杆22继续向外张开，此时连杆22就通过驱动杆23推动驱动板24沿第二长孔27沿矩形槽26移动，直到内安装板10与外安装板11接触，连杆22通过驱动杆23带动驱动板24，驱动板24上固定设置的侧面射入铆钉29沿外安装板11径向张开，侧面射入铆钉29射入到地层31中类似于花瓣开放将套筒本体进一步固定。
连杆22上的第一长孔25的设置，可起到一定的缓冲作用，即主面射入铆钉19先摄入到底层内，外安装板11向外移动到位后，连杆22带动驱动杆23、驱动板24和侧面射入铆钉29沿外安装板11的径向方向张开，从而进一步将侧面射入铆钉29摄入到底层内。
在泥浆30的压力作用下，主面射入铆钉19及侧面射入铆钉29的共同作用下可将套管本体1更加牢靠的固定于地层31中，相比于单纯的将套管本体1通过泥浆30固定于地层31中，本发明的这种结构利用了建筑学中的铆钉及钢筋混泥土结构原理，并利用注入泥浆30的注入压力实现铆钉的自压式射入。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构、方向等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。