專利名稱：一種頂部承壓式膨脹管施工作業(yè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油天然氣工業(yè)油套管損傷補修及完井作業(yè)，特別設(shè)計一種方便油田鉆井現(xiàn)場膨脹管的膨脹施工作業(yè)方法。
背景技術(shù)：
實體膨脹套管SET (Solid Expandable Tubular)技術(shù)是以實現(xiàn)“節(jié)省”井眼尺寸為目的，在井眼中將套管柱徑向膨脹至所要求的直徑尺寸的一種鉆井、完井和修井新技術(shù)。膨脹管技術(shù)現(xiàn)已成功的應(yīng)用于油井產(chǎn)層防沙、易坍塌地層防塌、漏失地層堵漏等井下復(fù)雜地層的封固，膨脹式尾管懸掛器和油井受損套管修復(fù)等領(lǐng)域及鉆井、完井及采油、修井等作業(yè)過程，已發(fā)展成為有效解決油、氣井鉆井過程中地層復(fù)雜情況的新型技術(shù)。膨脹管技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用必將使我國的鉆井完井水平顯著提高，并使我國的鉆井完井競爭力進(jìn)一步提高，具有極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，被認(rèn)為是“21世紀(jì)石油鉆采行業(yè)的最富革命性的技術(shù)”。現(xiàn)在常用的井下膨脹管施工作業(yè)方法是在膨脹管內(nèi)側(cè)導(dǎo)入高壓液體，促使膨脹管下部密封底座和膨脹錐密閉空間憋壓，從而推動膨脹錐底部，驅(qū)動膨脹錐自下而上的運動，完成膨脹管施工作業(yè)，如專利200510122335. I和專利200420053900. 4設(shè)計的膨脹裝置完成的膨脹管施工作業(yè)。但是由于膨脹管本身是一種工業(yè)化生產(chǎn)的鋼管，不可避免的會產(chǎn)生管體不圓有一定橢圓度、壁厚不均勻和管內(nèi)壁質(zhì)量不高等問題，使膨脹管內(nèi)壁和膨脹錐之間存在一定的縫隙，用常規(guī)方法膨脹管施工作業(yè)時，當(dāng)導(dǎo)入高壓液體憋壓時，這些縫隙會造成液體的流失和壓力的下降，造成打壓過高，對膨脹管本身的安全影響很大，嚴(yán)重情況下會形成導(dǎo)入液體壓力很高但膨脹錐無法移動，造成膨脹施工作業(yè)的失敗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種頂部承壓式膨脹管施工作業(yè)方法，可以克服現(xiàn)有方法的打壓過高，施工效率低和對膨脹管尺寸及質(zhì)量要求苛刻的問題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種頂部承壓式膨脹管施工作業(yè)方法，采用頂部承壓膨脹施工裝置來實現(xiàn)，所述的頂部承壓膨脹施工裝置包括膨脹管(16)、膨脹錐(13)、液壓缸體(8)、液壓活塞(12)和頂部密封單元，膨脹管(16)內(nèi)設(shè)有膨脹錐(13)，膨脹錐(13)上設(shè)有液壓活塞(12)，密封限位板(3)、密封擠壓器(5)和密封橡膠(4)組成I 10個頂部密封單元，其包括如下步驟I、將密封限位板(3)、密封擠壓器(5)和密封橡膠(4)共同組成的I 10個頂部密封單元用滑動絲杠(7)組合起來，裝入傳動導(dǎo)桿(6)，上端連接扶正器(2)，下端和液壓缸體(8)相連；壓縮液壓活塞(12)內(nèi)的彈簧擋條(10)向液壓缸體(8)內(nèi)推入液壓活塞(12)設(shè)定距離，使液壓腔(17)體積減??；在液壓活塞(8)下端旋入上緊膨脹錐(13)；2、將I步驟組裝的裝置裝入端部經(jīng)過預(yù)膨脹的膨脹管(16)，調(diào)整密封橡膠(4)保證與膨脹管(16)剛接觸同時不產(chǎn)生較大阻力，膨脹管(16)底部裝入底部密封座(15)并檢查底部密封座(15)的密封性；
3、使用鉆桿(I)將整個頂部承壓膨脹施工裝置下入井下需要實施施工作業(yè)的井段，投入活門球(9)，活門球(9)下落到彈簧擋條(10)的位置被阻擋，通過鉆桿(I)導(dǎo)入高壓液體，由于活門球(9)在彈簧擋條(10)處封閉中心通路使液壓腔(17)憋壓，推動液壓缸體(8 )向上移動，液壓缸體(8 )推動密封擠壓器(5 )擠壓密封橡膠(4 )，密封橡膠(4 )收擠壓后變形在徑向與膨脹管(16)形成高壓密封；4、當(dāng)液壓缸體(8 )推動密封擠壓器(5 )擠壓密封橡膠(4 )到設(shè)定距離時，即彈簧擋條(10)與梢孔(11)處于同一高度時，彈簧擋條(10)在彈簧力的作用下可插入梢孔(11)，在液壓活塞(12)中心形成無阻擋中心通路，活門球(9)繼續(xù)下落，此時液壓缸體(8)與液壓活塞(8 )位置由于彈簧擋條(10 )插入梢孔(11)形成固定，活門球(9 )落到底部密封座(15 )時再次形成中心通路密封，高壓液體在底部密封座(15)和密封擠壓器(5)之間形成憋壓，繼續(xù)增高壓力，推動整個頂部密封單元帶動膨脹錐(13)完成全部膨脹施工作業(yè)。本發(fā)明使用頂部承壓式膨脹管施工作業(yè)方法，解決了由于管體不圓壁厚不均勻和管內(nèi)壁質(zhì)量不高等問題，造成的常規(guī)方法膨脹管施工作業(yè)時作業(yè)壓力過高，對膨脹管本身安全的很大影響，提高了膨脹管施工作業(yè)的安全可靠性，工藝簡單，降低膨脹管施工作業(yè)中對管體質(zhì)量和打壓能力的過高要求，可以有效的降低成本，提高施工作業(yè)的成功率，具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖I為頂部承壓膨脹施工裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為膨脹管膨脹作業(yè)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為膨脹管A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的方法參照附圖詳細(xì)說明如下本發(fā)明采用頂部承壓膨脹施工裝置來實現(xiàn)，頂部承壓膨脹施工裝置結(jié)構(gòu)示意圖見圖I 3。所述的頂部承壓膨脹施工裝置由鉆桿I送入井下作業(yè)，鉆桿I和扶正器2通過螺紋連接，在扶正器2的下端是密封限位板3，在密封限位板3和密封擠壓器5之間是密封橡膠4，密封橡膠4的材料可選用氰化丁晴橡膠，具有較大變形能力和耐高壓性能，密封擠壓器5可沿滑動絲杠7向上滑動以便擠壓密封橡膠4。密封限位板3、密封擠壓器5和密封橡膠4共同組成頂部密封單元，根據(jù)具體膨脹施工作業(yè)的條件可選擇多個頂部密封單元以獲得最佳密封效果，當(dāng)選擇多個頂部密封單元時，通過傳動導(dǎo)桿6實現(xiàn)密封擠壓器5同時運動擠壓密封橡膠4。密封擠壓器5下方是液壓缸體8，內(nèi)有液壓活塞12，在液壓活塞12內(nèi)徑向設(shè)有4個彈簧擋條10，沿液壓活塞圓周相隔90°角各分布一個，在液壓缸體8內(nèi)壁上設(shè)有梢孔11，當(dāng)彈簧擋條10與梢孔11處于同一高度時，彈簧擋條10在彈簧力的作用下可插入梢孔11，在液壓活塞12中心形成無阻擋中心通路，當(dāng)彈簧擋條10與梢孔11上下分開時，彈簧擋條10向液壓活塞12中心方向伸出形成阻擋。與液壓活塞12通過螺紋相連的是膨脹錐13，膨脹錐13是上端直徑小下端直徑大的錐形體，膨脹錐13錐面與膨脹管16的內(nèi)壁相接觸在應(yīng)力的作用下使膨脹管16沿徑向發(fā)生塑性變形，在膨脹錐13的直徑大端沿圓周分部著8個壓力通孔，見圖3，可保持膨脹錐13上下壓力相等，在膨脹管16的底部裝有底部密封座15，通過螺紋與膨脹管16和密封。實施例I :I)將密封限位板3、密封擠壓器5和密封橡膠4共同組成的2個頂部密封單元用滑動絲杠7組合起來，裝入傳動導(dǎo)桿6，上端連接扶正器2，下端和液壓缸體8相連；壓縮液壓活塞12內(nèi)的彈簧擋條10向上推入液壓活塞8形成45mm，液壓腔17剩余高度25mm。在液壓活塞8下端旋入上緊膨脹錐13。2)將I步驟組裝的裝置裝入端部經(jīng)過預(yù)膨脹膨脹管16，膨脹管16外徑107. 95mm,壁厚6. 35mm調(diào)整密封橡膠4外徑尺寸為95mm，密封橡膠4與膨脹管16剛接觸，膨脹管16底部裝入底部密封座15，對底部密封座15進(jìn)行憋壓試驗，試驗液壓30MPa密封性檢驗合格。3)使用鉆桿I將整個頂部承壓膨脹施工裝置下入井下需要實施施工作業(yè)的井段，投入活門球9，活門球9下落到彈簧擋條10的位置被阻擋，通過鉆桿I導(dǎo)入高壓液體，壓力值為lOMPa，液壓缸體8向上移動46mm，液壓缸體8推動密封擠壓器5擠壓密封橡膠4，密封橡膠4受擠壓后變形在徑向與膨脹管16形成高壓密封。4)當(dāng)液壓缸體8向上移動46mm后，液壓壓力變化為2. 2MPa，即彈簧擋條10在彈簧力的作用下已插入梢孔11，活門球9下落到底部密封座15時再次形成中心通路密封，有2. 2MPa壓力存在說明高壓液體在底部密封座15和密封擠壓器5之間形成憋壓，密封橡膠4與膨脹管16密封效果良好，繼續(xù)增高液壓到23MPa，推動整個頂部密封單元帶動膨脹錐13完成全部膨脹施工作業(yè)。實施例2:I)將密封限位板3、密封擠壓器5和密封橡膠4共同組成的3個頂部密封單元用滑動絲杠7組合起來，裝入傳動導(dǎo)桿6，上端連接扶正器2，下端和液壓缸體8相連；壓縮液壓活塞12內(nèi)的彈簧擋條10向上推入液壓活塞8形成60mm，液壓腔17剩余高度10mm。在液壓活塞8下端旋入上緊膨脹錐13。2)將I步驟組裝的裝置裝入端部經(jīng)過預(yù)膨脹膨脹管16，膨脹管16外徑139. 8mm,壁厚7. 72mm調(diào)整密封橡膠4外徑尺寸為124mm，密封橡膠4與膨脹管16形成O. 2mm左右的間隙，膨脹管16底部裝入底部密封座15，對底部密封座15進(jìn)行憋壓試驗，試驗液壓38MPa密封性檢驗合格。3)使用鉆桿I將整個頂部承壓膨脹施工裝置下入井下需要實施施工作業(yè)的井段，投入活門球9，活門球9下落到彈簧擋條10的位置被阻擋，通過鉆桿I導(dǎo)入高壓液體，壓力值為14. 3MPa，液壓缸體8向上移動60mm，液壓缸體8推動密封擠壓器5擠壓密封橡膠4，密封橡膠4收擠壓后變形在徑向與膨脹管16形成高壓密封。4)當(dāng)液壓缸體8向上移動60mm后，液壓壓力變化為I. 7MPa，即彈簧擋條10在彈簧力的作用下已插入梢孔11，活門球9下落到底部密封座15時再次形成中心通路密封，有I. 7MPa壓力存在說明高壓液體在底部密封座15和密封擠壓器5之間形成憋壓，密封橡膠4與膨脹管16密封效果良好，繼續(xù)增高液壓到35. 9MPa，推動整個頂部密封單元帶動膨脹錐13完成全部膨脹施工作業(yè)。
權(quán)利要求
1. 一種頂部承壓式膨脹管施工作業(yè)方法，采用頂部承壓膨脹施工裝置來實現(xiàn)，所述的頂部承壓膨脹施工裝置包括膨脹管(16)、膨脹錐(13)、液壓缸體(8)、液壓活塞(12)和頂部密封單元，膨脹管(16)內(nèi)設(shè)有膨脹錐(13)，膨脹錐(13)上設(shè)有液壓活塞(12)，密封限位板(3)、密封擠壓器(5)和密封橡膠(4)組成I 10個頂部密封單元，其特征在于其包括如下步驟1)將密封限位板(3)、密封擠壓器(5)和密封橡膠(4)共同組成的I 10個頂部密封單元用滑動絲杠(7)組合起來，裝入傳動導(dǎo)桿(6)，上端連接扶正器(2)，下端和液壓缸體(8)相連；壓縮液壓活塞(12)內(nèi)的彈簧擋條(10)向液壓缸體(8)內(nèi)推入液壓活塞(12)設(shè)定距離，使液壓腔(17)體積減?。辉谝簤夯钊?8)下端旋入上緊膨脹錐(13)；2)將I步驟組裝的裝置裝入端部經(jīng)過預(yù)膨脹的膨脹管(16)，調(diào)整密封橡膠(4)保證與膨脹管(16 )剛接觸同時不產(chǎn)生較大阻力，膨脹管(16 )底部裝入底部密封座(15)并檢查底部密封座(15)的密封性；3)使用鉆桿(I)將整個頂部承壓膨脹施工裝置下入井下需要實施施工作業(yè)的井段，投入活門球(9)，活門球(9)下落到彈簧擋條(10)的位置被阻擋，通過鉆桿(I)導(dǎo)入高壓液體，由于活門球(9)在彈簧擋條(10)處封閉中心通路使液壓腔(17)憋壓，推動液壓缸體(8)向上移動，液壓缸體(8 )推動密封擠壓器(5 )擠壓密封橡膠(4 )，密封橡膠(4 )受擠壓后變形在徑向與膨脹管(16)形成高壓密封；4)當(dāng)液壓缸體(8)推動密封擠壓器(5)擠壓密封橡膠(4)到設(shè)定距離時，即彈簧擋條(10)與梢孔(11)處于同一高度時，彈簧擋條(10)在彈簧力的作用下可插入梢孔(11)，在液壓活塞(12)中心形成無阻擋中心通路，活門球(9)繼續(xù)下落，此時液壓缸體(8)與液壓活塞(8)位置由于彈簧擋條(10)插入梢孔(11)形成固定，活門球(9)落到底部密封座(15)時再次形成中心通路密封，高壓液體在底部密封座(15)和密封擠壓器(5)之間形成憋壓，繼續(xù)增高壓力，推動整個頂部密封單元帶動膨脹錐(13)完成全部膨脹施工作業(yè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種頂部承壓式膨脹管施工作業(yè)方法，其包括如下步驟壓縮液壓活塞內(nèi)的彈簧擋條向液壓缸體內(nèi)推入液壓活塞設(shè)定距離，使液壓腔體積減??；通過鉆桿導(dǎo)入高壓液體，由于活門球在彈簧擋條處封閉中心通路使液壓腔憋壓，推動液壓缸體向上移動，液壓缸體推動密封擠壓器擠壓密封橡膠，密封橡膠受擠壓后變形在徑向與膨脹管形成高壓密封；高壓液體在底部密封座和密封擠壓器之間形成憋壓，繼續(xù)增高壓力，推動整個頂部密封單元帶動膨脹錐完成全部膨脹施工作業(yè)。本發(fā)明提高了膨脹管施工作業(yè)的安全可靠性，工藝簡單，可以有效的降低成本，提高施工作業(yè)的成功率，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號E21B29/10GK102937009SQ20121038282
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者劉強(qiáng), 武剛, 張鴻博, 上官豐收 申請人:西安三環(huán)科技開發(fā)總公司