油井套管整形頭的制作方法

專利名稱:油井套管整形頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種油井套管整形頭，包括：錐形主芯體；錐形套體，套設于錐形主芯體外，錐形套體上設置有多個間隔設置的徑向通孔，錐形主芯體能夠沿錐形套體的軸線方向相對于錐形套體運動；多個輥子，一一對應的嵌設于徑向通孔內，輥子能夠在錐形主芯體的作用下沿徑向通孔的軸線方向滑動；油井套管整形頭還含有用于使錐形套體復位的復位組件。設置沿徑向通孔滑動的輥子，通過輥子的縮徑效果能夠減小油井套管整形頭的外徑，進而減小上提阻力，使油井套管整形頭的適用范圍更廣，達到提高應用范圍的目的。
【專利說明】油井套管整形頭

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及油井套管修復工具領域，具體是一種油井套管整形頭。

【背景技術】
[0002]油水井的套管在長期的的工作過程中由于地層的運動及工程質量因素，不可避免的存在著套管變形如:縮徑、內癟、彎曲、斷裂和錯斷等，套管變形的原因有許多種，其中主要原因有:地層移動變迀、地震、壓裂、地層密度變化和注汽熱采的高溫(熱脹冷縮)等。套管變形井多發生在熱采區塊，套管變形率能達到70%左右，并且套管變形已經嚴重影響生產，套管變形的部位主要發生在油層的射孔井段上部數米附近，在油層井段，套管經過射孔后，炮眼在射孔時因炸藥瞬間快速爆炸和射孔彈沖擊作用都會使套管發生變形。套管變形嚴重時，套管會出現錯斷和橫向斷裂，導致采油管柱和采油工具下井時會出現遇阻現象，從而影響油水正常的生產。
[0003]目前套管整形術主要有機械擴張法和火藥爆炸膨脹法，其中機械擴張法最常見的是將擴張器安裝在油管(或鉆桿)的最下端，利用油管或鉆桿的重量和慣性，由在地面的作業機帶動下管柱來撞擊油井套變部位，但是這種方法的修復成功率很低；
[0004]同時，現有技術中也會使用擴孔器進行套管整形，但是在整形過程中由于套管具有彈性，套管被整形部位在修復后會發生回彈，致使現有技術中的擴孔器上提阻力較大，從而該擴孔器只能適用于修復套變較小或變形段較短的情形，應用范圍比較小。
實用新型內容
[0005]為了克服現有的擴孔器應用范圍較小的不足，本實用新型提供了一種油井套管整形頭，以達到提高應用范圍的目的。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種油井套管整形頭，包括:錐形主芯體；錐形套體，套設于錐形主芯體外，錐形套體上含有多個間隔設置的徑向通孔，錐形主芯體能夠沿錐形套體的軸線方向相對于錐形套體運動；多個輥子，一一對應的嵌設于徑向通孔內，輥子能夠在錐形主芯體的作用下沿徑向通孔的軸線方向滑動；油井套管整形頭還含有用于使錐形套體復位的復位組件。
[0007]進一步地，錐形主芯體為階梯軸，錐形主芯體沿豎直方向設置，錐形主芯體包括依次連接的小徑段、中徑段、大徑段和錐形段，錐形段的底端朝上，錐形段的頂端朝下，錐形套體套設在大徑段和錐形段外。
[0008]進一步地，復位組件包括依次套設在錐形主芯體外的壓縮彈簧和護套，壓縮彈簧和護套位于錐形套體的上方，護套的下端與錐形套體固定連接，壓縮彈簧的上端與護套的上端抵接，壓縮彈簧的下端與大徑段的上端面抵接。
[0009]進一步地，壓縮彈簧和護套套設在中徑段外，護套與中徑段之間形成用于容納壓縮彈簧的環形容納空間。
[0010]進一步地，護套的上端設有環形內凸緣，壓縮彈簧的上端與環形內凸緣的下表面抵接，環形內凸緣的內徑大于中徑段的直徑。
[0011]進一步地，錐形套體的底端朝上，錐形套體的頂端朝下，油井套管整形頭還包括引導錐，引導錐固定在錐形套體的頂端。
[0012]進一步地，錐形主芯體還包括圓柱段，圓柱段設置在錐形段的頂端，圓柱段的軸線與錐形段的軸線重合，引導錐內設置有軸向階梯通孔，軸向階梯通孔包括大孔段和小孔段，圓柱段的下端插接于大孔段中，圓柱段的直徑與大孔段的內徑相同。
[0013]進一步地，輥子為柱狀結構，輥子的軸線垂直于錐形套體的軸線，輥子的中間段的直徑大于輥子兩端的直徑。
[0014]進一步地，徑向通孔為矩形階梯通孔，徑向通孔包括位于錐形套體內側的第一階梯段以及與第一階梯段連接的第二階梯段，輥子的兩端位于第一階梯段；沿錐形套體的周向，第一階梯段的長度大于該第二階梯段的長度，第二階梯段的長度小于輥子的長度，當錐形主芯體相對于錐形套體運動后，錐形主芯體與錐形套體之間的徑向距離小于輥子的直徑。
[0015]進一步地，錐形主芯體的外表面錐度與錐形套體的內表面錐度相同。
[0016]本實用新型的有益效果是，通過設置可以沿徑向通孔滑動的輥子，當錐形主芯體插入錐形套體進行整形操作時，錐形主芯體與輥子抵接并將輥子的一部分擠出至錐形套體的外邊面的外部，從而增大了油井套管整形頭的對應部分的直徑大小，當油井套管整形頭上提時，錐形主芯體沿著錐形套體的軸線移動，由于輥子失去錐形主芯體的支撐力，輥子回縮至徑向通孔內，從而減小油井套管整形頭的外徑，進而減小上提阻力，使油井套管整形頭的適用范圍更廣，達到提高應用范圍的目的。

【附圖說明】

[0017]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1為根據本實用新型實施例中油井套管整形頭的剖視結構示意圖。
[0019]圖中附圖標記:10、錐形主芯體；11、小徑段；12、中徑段；13、大徑段；14、錐形段；15、圓柱段；20、錐形套體；30、輥子；40、壓縮彈簧；50、護套；60、引導錐；61、大孔段；62、小孔段。

【具體實施方式】
[0020]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0021]如圖1所示，本實用新型實施例提供了一種油井套管整形頭，包括錐形主芯體10、錐形套體20、多個輥子30和復位組件。錐形套體20套設于錐形主芯體10外，錐形套體20的周向上設置有多個徑向通孔列，每列內沿錐形套體20的軸線間隔設有多個徑向通孔，錐形主芯體10能夠沿錐形套體20的軸線方向相對于錐形套體20運動。多個輥子30——對應的嵌設于徑向通孔內，輥子30能夠在錐形主芯體10的作用下沿徑向通孔的軸線方向滑動。復位組件用于使錐形套體20復位。
[0022]通過設置可以沿徑向通孔滑動的輥子30，當錐形主芯體10插入錐形套體20進行整形操作時，錐形主芯體10與輥子30抵接并使輥子30的一部分伸出至錐形套體20的外部，從而增大了油井套管整形頭的對應部分的直徑大小。當油井套管整形頭上提時，錐形主芯體10隨驅動組件一起沿錐形套體20的軸線運動，從而使輥子30失去錐形主芯體10的支撐力，輥子30伸出至錐形套體20外部的部分回縮至徑向通孔內，能夠減小油井套管整形頭的外徑，進而減小上提阻力，使油井套管整形頭的適用范圍更廣，達到提高應用范圍的目的。
[0023]本實用新型實施例中的錐形主芯體10為階梯軸，錐形主芯體10包括依次連接的小徑段11、中徑段12、大徑段13和錐形段14。其中，錐形段14的底端朝上，錐形段14的頂端朝下，錐形套體20與錐形段14的設置方式相同，即錐形套體20的底端朝上，錐形套體20的頂端朝下，且錐形套體20套設在大徑段13和錐形段14外。
[0024]將錐形主芯體10和錐形套體20均設置成頂端朝下、底端朝上的結構，目的是為了便于使油井套管整形頭插入待整形的套管中，使整形操作更加方便快捷。
[0025]需要說明的是，本實用新型實施例中的錐形套體20的內表面錐度與錐形主芯體10的外表面錐度相同。
[0026]本實用新型實施例中的復位組件包括依次套設在錐形主芯體10外的壓縮彈簧40和護套50。壓縮彈簧40和護套50位于錐形套體20的上方，護套50的下端與錐形套體20固定連接，壓縮彈簧40的上端與護套50的上端抵接，壓縮彈簧40的下端與大徑段13的上端面抵接。
[0027]設置壓縮彈簧40，可以在錐形主芯體10拔出后，通過壓縮彈簧40將錐形套體20復位，使油井套管整形頭能夠重復使用，避免工作人員在上提錐形主芯體10后，還需在油井外部再對錐形主芯體10和錐形套體20進行組裝，能夠減少工作人員的工作強度。
[0028]如圖1所示，本實用新型實施例中的壓縮彈簧40和護套50套設在中徑段12外，護套50與中徑段12之間形成用于容納壓縮彈簧40的環形容納空間。
[0029]設置護套50，并使護套50套設在壓縮彈簧40外，目的是對壓縮彈簧40進行保護，從而避免壓縮彈簧40直接裸露在外部，能夠避免壓縮彈簧40在運輸過程中發生損毀，有利于日常保養。
[0030]進一步地，上述護套50的上端設有環形內凸緣，壓縮彈簧40的上端與環形內凸緣的下表面抵接，環形內凸緣的內徑大于中徑段12的直徑，且環形內凸緣的內徑小于大徑段的直徑。設置環形內凸緣，首先是為壓縮彈簧40提供抵接平面，使壓縮彈簧40的一端能夠相對于錐形套體20固定，當錐形主芯體10運動時，由于壓縮彈簧40的另一端與錐形主芯體10的一個階梯端面抵接，從而會對壓縮彈簧40施加壓力，使壓縮彈簧40收縮。當錐形主芯體10的驅動力消失時，壓縮彈簧40的彈性勢能轉化為驅動錐形套體20的動能，并使錐形套體20復位。
[0031]其次，設置環形內凸緣，并使環形內凸緣的內徑大于中徑段12的直徑且環形內凸緣的內徑小于大徑段13的直徑，目的是對錐形主芯體10的移動位移進行限位，在保證錐形主芯體10的中徑段12能夠相對于護套50的環形內凸緣相對滑動的同時，確保錐形主芯體10不會由護套50中拔出。
[0032]需要說明的是，本實用新型實施例中的護套50的下端設置有內螺紋，錐形套體20的底端設置有與護套50上的內螺紋配合的外螺紋，上述護套50與錐形套體20通過螺紋固定連接。
[0033]本實用新型實施例中的油井套管整形頭還包括引導錐60，引導錐60固定在錐形套體20的頂端。
[0034]設置引導錐60，目的是使引導錐60優先通過變形的套筒，并對上述變形的套筒進行擴孔操作，可以有效減小變形的套筒直接對錐形套體20的損害，而且，引導錐60與錐形套體20之間采用可拆卸的連接方式，當引導錐60損毀時，并不需要一起更換錐形套體20，能夠減小成本。
[0035]如圖1所示，本實用新型實施例中的錐形主芯體10還包括圓柱段15，圓柱段15設置在錐形段14的頂端，圓柱段15的軸線與錐形段14的軸線重合。引導錐60內設置有軸向階梯通孔，軸向階梯通孔包括大孔段61和小孔段62，圓柱段15的下端插接于大孔段61中，圓柱段15的直徑與大孔段61的內徑相同。
[0036]在引導錐60內設置大孔段61和相連接的小孔段62，在進行擴孔操作結束起出油井套管整形頭時，不可避免的有流體經過輥子30周圍的縫隙進入到錐形套體20內部，在油井套管整形頭離開整形部位后，壓縮彈簧40推動護套50和錐形套體20復位，在復位過程中，進入錐形套體20內的流體能夠在圓柱段15的作用下由小孔段62排出，可以有效減少流體殘留，保證油井套管整形頭的使用壽命。
[0037]優選地，引導錐60的外表面錐度與錐形套體20的外表面錐度相同，本實用新型實施例中的引導錐60的外表面錐度為5-20度。
[0038]進一步地，引導錐60的一端設置有外螺紋，錐形套體20的頂端設置有與引導錐60上的外螺紋配合的內螺紋，上述引導錐60與錐形套體20螺紋連接。
[0039]本實用新型實施例中的輥子30為柱狀結構，輥子30的軸線垂直于錐形套體20的軸線，輥子30的中間段的直徑大于輥子30兩端的直徑。徑向通孔為矩形階梯通孔，徑向通孔包括位于錐形套體20內側的第一階梯段以及與第一階梯段連接的第二階梯段，輥子30的兩端位于第一階梯段。沿錐形套體20的周向，第一階梯段的長度大于該第二階梯段的長度，第二階梯段的長度小于輥子30的長度，而且，當錐形主芯體10相對于錐形套體20運動后，錐形主芯體10與錐形套體20之間的徑向距離小于輥子30直徑。
[0040]設置階梯狀的徑向通孔，目的是使輥子30的兩端能夠被第二階梯段卡住，以防止輥子30從該徑向通孔中向錐形套體20外脫落。同時，錐形主芯體10相對于錐形套體20運動后，由于錐形主芯體10與錐形套體20之間的徑向距離小于輥子30直徑，所以錐形主芯體10移動后，輥子30不會從的徑向通孔中向錐形套體20內脫落，以保證輥子30的安裝穩定。
[0041]當然，還可以通過工藝手段對輥子30進行安裝，例如可以通過鑲嵌工藝，將輥子30安裝到錐形套體20上，并使輥子30不會向錐形套體20的任何一側脫出。
[0042]需要說明的是，本實用新型實施例中的小徑段11外表面設置有外螺紋，用于與外部驅動裝置連接。
[0043]應用本實用新型實施例中的油井套管整形頭工作時，引導錐60優先通過，錐形套體20的頂端部分在引導錐60的引導下進入到待整形套管中。這時，錐形套體20和錐形主芯體10在外部驅動組件的作用下繼續向下運動，并通過錐形套體20逐漸增大的外徑擠動套管的變形處，使套管的變形處被撐起，一直到錐形套體20的直徑最大處，從而使套管的變形處完成整形操作。
[0044]當整形操作完成后，控制驅動裝置停止并向上運動，從而上提錐形主芯體10，由于錐形主芯體10能夠相對于錐形套體20的軸線方向移動，在錐形套體20保持不動的情況下，錐形主芯體10能夠向圖1所示左端(向上)移動，當錐形主芯體10上提到一定位置時，由于被整形的套管的壁厚較大，存在回彈力，錐形套體20上的輥子30失去錐形主芯體10的支撐力的作用下被彈回，從而使錐形套體20的外徑變小，使錐形套體20在拔出的過程中受到的擠壓力也變小，這樣錐形套體20以及與錐形套體20連接的部件均可以輕松取出。
[0045]在取出錐形套體20以后，由于不可避免的有層流體通過輥子30周圍的縫隙進入到錐形套體20內，當錐形套體20整體離開被整形部位時，在壓縮彈簧40的作用下，錐形套體20和護套50向圖1所示右方(下方)移動，錐形主芯體10保持靜止不動，從而通過錐形主芯體10將錐形套體20內的流體由引導錐60上的階梯孔排出，一次整形操作。
[0046]當然，根據不同的整形需求，上述操作可以重復，直至將目標段全部整形完成。
[0047]從以上的描述中，可以看出，本實用新型上述的實施例實現了如下技術效果:通過設置可以沿徑向通孔滑動的輥子，當錐形主芯體插入錐形套體進行整形操作時，錐形主芯體與輥子抵接并將輥子的一部分擠出至錐形套體的外邊面的外部，從而增大了油井套管整形頭的對應部分的直徑大小，當油井套管整形頭上提時，錐形主芯體沿著錐形套體的軸線移動，由于輥子失去錐形主芯體的支撐力，輥子回縮至徑向通孔內，從而減小油井套管整形頭的外徑，進而減小上提阻力，使油井套管整形頭的適用范圍更廣，達到提高應用范圍的目的。
[0048]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種油井套管整形頭，其特征在于，包括: 錐形主芯體(10)； 錐形套體(20)，套設于錐形主芯體(10)外，錐形套體(20)上含有多個間隔設置的徑向通孔，錐形主芯體(10)能夠沿錐形套體(20)的軸線方向相對于錐形套體(20)運動； 多個輥子(30)，一一對應的嵌設于所述徑向通孔內，輥子(30)能夠在錐形主芯體(10)的作用下沿所述徑向通孔的軸線方向滑動； 所述油井套管整形頭還含有用于使錐形套體(20)復位的復位組件。2.根據權利要求1所述的油井套管整形頭，其特征在于，錐形主芯體(10)為階梯軸，錐形主芯體(10)沿豎直方向設置，錐形主芯體(10)包括依次連接的小徑段(11)、中徑段(12)、大徑段(13)和錐形段(14)，錐形段(14)的底端朝上，錐形段(14)的頂端朝下，錐形套體(20)套設在大徑段(13)和錐形段(14)夕卜。3.根據權利要求2所述的油井套管整形頭，其特征在于，所述復位組件包括依次套設在錐形主芯體(10)外的壓縮彈簧(40)和護套(50)，壓縮彈簧(40)和護套(50)位于錐形套體(20)的上方，護套(50)的下端與錐形套體(20)固定連接，壓縮彈簧(40)的上端與護套(50)的上端抵接，壓縮彈簧(40)的下端與大徑段(13)的上端面抵接。4.根據權利要求3所述的油井套管整形頭，其特征在于，壓縮彈簧(40)和護套(50)套設在中徑段(12)外，護套(50)與中徑段(12)之間形成用于容納壓縮彈簧(40)的環形容納空間。5.根據權利要求4所述的油井套管整形頭，其特征在于，護套(50)的上端設有環形內凸緣，壓縮彈簧(40)的上端與所述環形內凸緣的下表面抵接，所述環形內凸緣的內徑大于中徑段(12)的直徑。6.根據權利要求2所述的油井套管整形頭，其特征在于，錐形套體(20)的底端朝上，錐形套體(20)的頂端朝下，所述油井套管整形頭還包括引導錐￠0)，引導錐￠0)固定在錐形套體(20)的所述頂端。7.根據權利要求6所述的油井套管整形頭，其特征在于，錐形主芯體(10)還包括圓柱段(15)，所述圓柱段(15)設置在錐形段(14)的所述頂端，所述圓柱段(15)的軸線與錐形段(14)的軸線重合，引導錐￠0)內設置有軸向階梯通孔，所述軸向階梯通孔包括大孔段(61)和小孔段(62)，所述圓柱段(15)的下端插接于大孔段￠1)中，所述圓柱段(15)的直徑與大孔段(61)的內徑相同。8.根據權利要求1所述的油井套管整形頭，其特征在于，輥子(30)為柱狀結構，輥子(30)的軸線垂直于錐形套體(20)的軸線，輥子(30)的中間段的直徑大于輥子(30)兩端的直徑。9.根據權利要求8所述的油井套管整形頭，其特征在于，所述徑向通孔為矩形階梯通孔，所述徑向通孔包括位于錐形套體(20)內側的第一階梯段以及與第一階梯段連接的第二階梯段，輥子(30)的兩端位于第一階梯段；沿錐形套體(20)的周向，所述第一階梯段的長度大于該第二階梯段的長度，所述第二階梯段的長度小于輥子(30)的長度，當錐形主芯體(10)相對于錐形套體(20)運動后，錐形主芯體(10)與錐形套體(20)之間的徑向距離小于輥子(30)的直徑。10.根據權利要求1所述的油井套管整形頭，其特征在于，錐形主芯體(10)的外表面錐度與錐形套體(20)的內表面錐度相同。
【文檔編號】E21B29-10GK204283289SQ201420687602
【發明者】管九洲, 張守軍, 王書慧 [申請人]中國石油天然氣股份有限公司