套管井下膨脹工具及使用其膨脹套管方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種套管井下膨脹工具及使用其膨脹套管的方法，該膨脹工具包括用于對(duì)套管進(jìn)行膨脹的膨脹組件和用于驅(qū)動(dòng)膨脹組件進(jìn)行膨脹的驅(qū)動(dòng)組件。通過(guò)本發(fā)明的膨脹工具，在鉆井時(shí)可保持井眼尺寸的恒定，實(shí)現(xiàn)全井等井徑鉆井及完井作業(yè)，特別適合于深井、超深井和復(fù)雜井的施工。
【專(zhuān)利說(shuō)明】套管井下膨脹工具及使用其膨脹套管方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆井完井裝置，特別是一種套管井下膨脹工具。本發(fā)明還涉及使用這種套管井下膨脹工具實(shí)現(xiàn)套管膨脹的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的油氣田鉆井作業(yè)中，為了鉆井安全及順利鉆達(dá)目的層，需要向井內(nèi)下套管來(lái)實(shí)現(xiàn)地層封堵。因此在井身結(jié)構(gòu)的套管序列中，隨著井內(nèi)套管層數(shù)增加，套管尺寸會(huì)逐級(jí)減小，井眼尺寸也不斷縮小，井眼錐度不斷增大，由此常導(dǎo)致深井、超深井和復(fù)雜井無(wú)法順利鉆達(dá)目的層或井眼尺寸過(guò)小而影響后期生產(chǎn)作業(yè)。
[0003]因此,為了在鉆井過(guò)程中實(shí)現(xiàn)全井具有統(tǒng)一井眼尺寸和完井內(nèi)徑，使井能夠打得更深，需要對(duì)井身結(jié)構(gòu)及鉆井、完井技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種套管井下膨脹工具。通過(guò)本發(fā)明的膨脹工具，在鉆井時(shí)可保持井眼尺寸的恒定，特別適合于深井、超深井和復(fù)雜井的施工。本發(fā)明還涉及使用這種套管井下膨脹工具膨脹套管的方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種套管井下膨脹工具包括用于對(duì)套管進(jìn)行膨脹的膨脹組件和用于驅(qū)動(dòng)膨脹組件進(jìn)行膨脹的驅(qū)動(dòng)組件，
[0006]驅(qū)動(dòng)組件包括由內(nèi)到外依次套裝的中心管、芯管和外管，中心管的下游端部能封閉并且與鉆桿連通，在中心管上沿軸向設(shè)置有傳液孔；芯管與鉆桿固定連接，并且芯管包括彼此間通過(guò)第一連接件固定相連的一組分別處于上游和下游的芯管節(jié)，在下游芯管節(jié)上設(shè)置有進(jìn)液孔，中心管通過(guò)限位組件與芯管滑動(dòng)式連接；外管包括彼此間通過(guò)第二連接件固定相連的一組分別處于上游和下游的外管節(jié)，并且外管通過(guò)第四剪釘與芯管相連，
[0007]其中，第一連接件處于進(jìn)液孔的上游，第二連接件處于進(jìn)液孔的下游，并且第一連接件與外管密封式滑動(dòng)接觸，第二連接件與芯管密封式滑動(dòng)接觸，從而由第一連接件、第二連接件、下游芯管節(jié)以及上游外管節(jié)形成液壓腔，
[0008]膨脹組件包括多個(gè)活動(dòng)式安裝在下游外管節(jié)的下游端部的膨脹錐片和固定設(shè)置在膨脹錐片下游的錐坐件，
[0009]其中，在初始狀態(tài)中，傳液孔與進(jìn)液孔不連通，在套管膨脹時(shí)，中心管的下游端部封閉，中心管在充入液體的壓力作用下在限位組件的引導(dǎo)下朝向下游運(yùn)動(dòng)，使得傳液孔與進(jìn)液孔連通而導(dǎo)致液體進(jìn)入液壓腔內(nèi)，剪斷第四剪釘而驅(qū)動(dòng)外管朝向下游運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)膨脹錐片朝向下游運(yùn)動(dòng)，膨脹錐片在錐坐件的支撐下徑向張開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)套管的膨脹。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的套管井下膨脹工具，通過(guò)在地面上向套管井下膨脹工具施加液壓力，就能夠?qū)崿F(xiàn)膨脹套管，方便了操作。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，限位組件包括滑動(dòng)式設(shè)置在中心管和芯管之間的限位滑套，限位滑套通過(guò)第一剪釘與芯管相連并且通過(guò)處于第一剪釘下游的第二剪釘與中心管相連，在芯管內(nèi)壁上設(shè)置有徑向向內(nèi)凸出的第一限位臺(tái)階，在限位滑套外壁上設(shè)置有與第一限位臺(tái)階相匹配的第一限位環(huán)，第一剪釘在套管膨脹期間受到充入液體的壓力作用而被剪斷，使得中心管和限位滑套整體朝向下游運(yùn)動(dòng)直到第一限位環(huán)與第一限位臺(tái)階配合在一起，這時(shí)傳液孔和進(jìn)液孔連通。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在限位滑套的內(nèi)壁上設(shè)置有徑向向內(nèi)凸出的第二限位臺(tái)階，在中心管上設(shè)置有與第二限位臺(tái)階相匹配的第二限位環(huán)，在膨脹錐片張開(kāi)后，第二剪釘在增大的液壓力下被剪斷，中心管朝向下游運(yùn)動(dòng)直到第二限位環(huán)與第二限位臺(tái)階配合在一起，這時(shí)傳液孔和進(jìn)液孔不再連通。液壓腔僅用于驅(qū)動(dòng)外管向下游運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)膨脹錐片的張開(kāi)。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)的限位組件，可在膨脹錐片張開(kāi)之后將液壓腔關(guān)閉，使之不再向第一連接件和第二連接件施加作用力，這有助于提高工具的使用壽命。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，錐坐件包括處于其上游部分的用于使膨脹錐片張開(kāi)的支撐區(qū)、處于其下游部分的連接區(qū)以及在支撐區(qū)和連接區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)。優(yōu)選地，支撐區(qū)構(gòu)造成小端朝向上游的錐形。這種形狀的錐坐件使得膨脹錐片能夠順利到達(dá)其上，即錐坐件將膨脹錐片支撐起來(lái)，從而順利實(shí)現(xiàn)膨脹錐片的張開(kāi)。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，在中心管的下游端部連接有用于封閉中心管的膨脹輔助件，其包括通過(guò)第三剪釘與中心管的下游端部相連的復(fù)合膠塞，與錐坐件的連接區(qū)固定相連的膠塞導(dǎo)管，在套管膨脹時(shí)，中心管通過(guò)向其內(nèi)部投入能與復(fù)合膠塞自動(dòng)復(fù)合的鉆桿膠塞而實(shí)現(xiàn)封閉。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，在錐坐件的過(guò)渡區(qū)設(shè)置有爆破孔，膠塞導(dǎo)管與密封連接于套管下游端部的固井附件密封連接，從而膠塞導(dǎo)管、固井附件、套管和錐坐件圍成第一密封膨脹腔。優(yōu)選地，在膠塞導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置有膠塞座，在套管膨脹期間，在膨脹錐片張開(kāi)并且第二剪釘被剪斷后，第三剪釘在增加的液壓力下被剪斷，使得復(fù)合膠塞連同鉆桿膠塞一起朝向下游運(yùn)動(dòng)并封住膠塞座，液體反流到錐坐件的腔內(nèi)并從爆破孔流入第一密封膨脹腔。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，套管膨脹期間，由于液體的存在，膨脹錐片和套管內(nèi)壁之間的摩擦力大大減小，有利于提拉鉆桿以進(jìn)行膨脹整個(gè)套管。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在初始狀態(tài)中，爆破孔由片體堵塞。這樣能夠防止外界污染物通過(guò)爆破孔進(jìn)入錐坐件的內(nèi)部而對(duì)套管膨脹施工帶來(lái)不利影響。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，在錐坐件過(guò)渡區(qū)的爆破孔的下游部分設(shè)置有能與套管密封接觸的環(huán)臺(tái)。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，在爆破孔貫穿后會(huì)，套管和錐坐件會(huì)圍成體積較小臨時(shí)密封腔。液體能快速將該臨時(shí)密封腔充滿(mǎn)進(jìn)而潤(rùn)滑膨脹錐片和套管以減小摩擦。由于臨時(shí)密封腔體積較小，液體能快速將其填滿(mǎn)，從而縮短了從注入液體到膨脹之間的時(shí)間，提高了工作效率。另外，通過(guò)設(shè)置環(huán)臺(tái)而形成臨時(shí)密封腔，能夠防止在套管膨脹前，固井物質(zhì)返到膨脹錐片和套管的接觸面，而造成后續(xù)的膨脹施工難以進(jìn)行。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，還包括中空的與外管的下游端部固定連接的固定錐，膨脹錐片活動(dòng)式連接在固定錐的下游端。通過(guò)設(shè)置固定錐，有利于膨脹錐片的裝配。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，固定錐為小端朝向上游的圓臺(tái)形，并且其側(cè)面的傾斜度小于膨脹錐片外表面的傾斜度。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行膨脹時(shí)，固定錐會(huì)首先小幅膨脹套管，然后張開(kāi)的膨脹錐片會(huì)將套管膨脹到所要求的程度，這有助于膨脹施工順利進(jìn)行。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，在下游芯管節(jié)的下游部分固定設(shè)有與外管密封式滑動(dòng)接觸的鎖定連接件，在固定錐的上游部分構(gòu)造成外徑縮小的臺(tái)階部分，臺(tái)階部分插入到外管和鎖定連接件之間并與外管固定連接，外管的下游端頂靠臺(tái)階面。通過(guò)固定錐的臺(tái)階結(jié)構(gòu)與外管的配合，保證了固定錐與外管成一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)，從而保證外管能帶動(dòng)膨脹錐片運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在鎖定連接件上還設(shè)置有鎖定件，其包括設(shè)置在鎖定連接件上的徑向向外的凹槽和通過(guò)彈性件與凹槽相連的鎖塊，在初始階段，臺(tái)階部分壓住鎖塊；在套管膨脹期間，鎖塊由于臺(tái)階部分朝向下游運(yùn)動(dòng)而在彈性件的作用下徑向向外凸出并頂住臺(tái)階部分的上游端部。通過(guò)設(shè)置這種鎖定件，能夠有效防止在套管膨脹期間，膨脹錐片與錐坐件脫開(kāi)而導(dǎo)致膨脹施工不能正常進(jìn)行的問(wèn)題。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，芯管包括多個(gè)彼此間通過(guò)第一連接件固定相連的芯管節(jié)，外管包括多個(gè)彼此間通過(guò)第二連接件固定相連的外管節(jié)，并且第一連接件和第二連接件均處于鎖定連接件的上游，在每一個(gè)芯管節(jié)上均設(shè)置有一個(gè)進(jìn)液孔，相鄰于每個(gè)進(jìn)液孔并且在其上游設(shè)置有第一連接件，在其下游設(shè)置有第二連接件，在相鄰的第一連接件和第二連接件之間設(shè)置有間隔。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第一連接件與第二連接件相間地設(shè)置。這種結(jié)構(gòu)的套管井下膨脹工具由于具有多個(gè)接受液壓力的第二連接件，因此其能夠產(chǎn)生更大的驅(qū)動(dòng)力，有助于套管膨脹施工的順利進(jìn)行。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了使用根據(jù)上文所述的套管井下膨脹工具膨脹套管的方法，包括以下步驟:
[0020]步驟一:鉆裸眼，向裸眼內(nèi)下入第一級(jí)套管并進(jìn)行第一次固井，第一級(jí)套管的下游部分預(yù)擴(kuò)大并且下游端部封閉；
[0021]步驟二:向井內(nèi)下入鉆進(jìn)工具以鉆穿第一級(jí)套管并繼續(xù)鉆進(jìn)，所鉆穿的第一級(jí)套管的下游部分側(cè)壁形成搭接部分；
[0022]步驟三:向井內(nèi)下入第二級(jí)套管和膨脹工具，在第二級(jí)套管下游端部密封安裝有固井附件，第二級(jí)套管的下游部分為預(yù)擴(kuò)大的膨脹啟動(dòng)區(qū)，在膨脹啟動(dòng)區(qū)的上游設(shè)置有搭接區(qū)，而其上游部分處于第一級(jí)套管的搭接部分；膨脹工具設(shè)置為其固定錐處于所述膨脹啟動(dòng)區(qū)中；
[0023]步驟四:進(jìn)行固井，并投入鉆桿膠塞，鉆桿膠塞與膨脹工具的復(fù)合膠塞相復(fù)合而密封中心管的下游端部；
[0024]步驟五:向套管井下膨脹工具內(nèi)充入液體，加壓使膨脹工具對(duì)第二級(jí)套管實(shí)現(xiàn)膨脹，通過(guò)上提套管井下膨脹工具以將第二級(jí)套管的外徑膨脹為與第一級(jí)套管的內(nèi)徑相等并且使得第二級(jí)套管與第一級(jí)套管固定連接在一起；
[0025]步驟六:重復(fù)步驟二到五，并且將下游套管的上游部分與上游套管的搭接區(qū)連接在一起，完成多級(jí)套管等井徑膨脹作業(yè)。
[0026]通過(guò)本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)套管等井徑膨脹，即套管膨脹后可達(dá)到與上游套管相等的內(nèi)徑，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)井徑損失鉆井(即全井等井徑鉆井)。另外，由于井徑不變，因此在鉆井過(guò)程中，可始終采用一種規(guī)格的鉆具，從而降低了鉆完井成本，提高鉆井效率。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟三中，膨脹工具的固定錐構(gòu)造為其外徑小于膨脹啟動(dòng)區(qū)的內(nèi)徑，并且大于第二級(jí)套管的處于膨脹啟動(dòng)區(qū)的上游部分的內(nèi)徑。這樣，在膨脹施工前，能方便地將膨脹工具與第二級(jí)套管裝配到一起，有利于進(jìn)行膨脹施工。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟四中，每級(jí)套管膨脹完畢之后，去除套管下游端部的未膨脹部分。該操作的目的是能夠保證順暢下入下一級(jí)套管。[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，在第二級(jí)套管的搭接區(qū)的外側(cè)設(shè)置有能壓縮的用于隔離水泥的填充體。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，填充體為空氣?？諝獾膲嚎s性能很大，這樣為固井后再進(jìn)行膨脹施工提供了作業(yè)空間，消除了外部水泥環(huán)對(duì)膨脹所產(chǎn)生的約束而造成套管搭接區(qū)不能膨脹的問(wèn)題，有助于固井后的膨脹施工。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，在搭接的套管之間還還設(shè)置有密封件。通過(guò)設(shè)置有密封件，能夠保證相互搭接的套管之間的密封連接。
[0031 ] 在本申請(qǐng)中，用語(yǔ)“上游”是指朝向地面的方向，“下游”是指與上游相反的方向。用語(yǔ)“初始狀態(tài)”是指管井下膨脹工具在進(jìn)行膨脹之前的狀態(tài)。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，首先通過(guò)本發(fā)明的套管井下膨脹工具，將多級(jí)套管進(jìn)行液壓等井徑膨脹，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)井徑損失鉆井(即全井等井徑鉆井)。通過(guò)在地面上向套管井下膨脹工具施加液壓力，就能夠?qū)崿F(xiàn)套管膨脹，操作方便。在套管搭接區(qū)外側(cè)設(shè)置填充體，充填可壓縮材料，為套管及其搭接區(qū)進(jìn)行膨脹搭接提供作業(yè)空間，消除外部水泥環(huán)對(duì)其膨脹所產(chǎn)生的約束而造成套管搭接區(qū)不能膨脹的問(wèn)題。另外，由于井徑不變，因此在鉆井過(guò)程中，可始終米用一種規(guī)格的鉆具，從而降低了鉆完井成本，提聞鉆井效率。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]在下文中將基于不同的實(shí)施例并參考附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中:
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明的套管井下膨脹工具的驅(qū)動(dòng)組件的第一實(shí)施例的示意圖；
[0035]圖2是圖1中A部分的完整視圖；
[0036]圖3是根據(jù)本發(fā)明的套管井下膨脹工具的中心管限位組件的放大視圖；
[0037]圖4是根據(jù)本發(fā)明的套管井下膨脹工具的驅(qū)動(dòng)組件的第二實(shí)施例的示意圖；
[0038]圖5是根據(jù)本發(fā)明的套管井下膨脹工具的膨脹錐片設(shè)置方式的示意圖；
[0039]圖6是錐坐件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖7是錐坐件的另一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖8是根據(jù)本發(fā)明的鎖定連接件的放大視圖；
[0042]圖9-15是使用根據(jù)本發(fā)明的套管井下膨脹工具進(jìn)行膨脹套管的步驟示意圖。
[0043]在圖中，相同的構(gòu)件由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0045]圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的套管井下膨脹工具10 (以下稱(chēng)之為膨脹工具10)第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，膨脹工具10包括用于對(duì)套管11進(jìn)行膨脹的膨脹組件和用于驅(qū)動(dòng)膨脹組件進(jìn)行膨脹的驅(qū)動(dòng)組件，將在下文中對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0046]驅(qū)動(dòng)組件包括由內(nèi)到外依次套裝的中心管101、芯管102和外管103。芯管102與鉆桿(未示出)固定連接，而中心管101與鉆桿相連通，在這里鉆桿是空心鉆桿以便于向膨脹工具10內(nèi)注入液體。中心管101的下游端部可封閉，在其側(cè)壁上設(shè)置有傳液孔104。中心管101的下游部分從芯管102中延伸出來(lái)，而芯管102的下游部分從外管103中延伸出來(lái)并且兩者通過(guò)第四剪釘113相連(見(jiàn)圖3)。中心管101與芯管102則通過(guò)限位組件相連，如圖3所示。[0047]芯管102包括彼此間通過(guò)第一連接件107固定相連的一組分別處于上游和下游的芯管節(jié)105、106，在下游芯管節(jié)106上設(shè)置有進(jìn)液孔117。外管103包括彼此間通過(guò)第二連接件108固定相連一組分別處于上游和下游的外管節(jié)109、110。此外，第一連接件107與外管103密封式滑動(dòng)接觸，第二連接件108與芯管102密封式滑動(dòng)接觸。如圖1所示，在第一連接件107與外管103的接觸面上設(shè)置有第一密封件114，在第二連接件108與芯管102的接觸面上設(shè)置有第二密封件115，這些密封件例如可選擇為O形圈，由此實(shí)現(xiàn)這里所述的密封接觸。第一連接件107處于進(jìn)液孔117的上游，第二連接件108處于進(jìn)液孔117的下游，從而由第一連接件107、第二連接件108、下游芯管節(jié)106以及上游外管節(jié)109形成液壓腔 111。
[0048]仍根據(jù)圖1，膨脹組件包括多個(gè)活動(dòng)式安裝在下游外管節(jié)110的下游端部的膨脹錐片201和固定設(shè)置在膨脹錐片201下游的錐坐件202。在圖1所示的實(shí)施例中，中心管101從錐坐件202的下游延伸出來(lái)。芯管102延伸穿過(guò)膨脹錐片201，并且錐坐件202固定套接在芯管102的下游部分。當(dāng)膨脹錐片201朝向下游運(yùn)動(dòng)并接觸到錐坐件202后，膨脹錐片201會(huì)像傘一樣在徑向中張開(kāi)而實(shí)現(xiàn)對(duì)套管11進(jìn)行膨脹。圖1顯示了膨脹錐片201張開(kāi)的情況。錐坐件202的結(jié)構(gòu)將在下文中詳細(xì)描述。
[0049]如圖3所示，限位組件包括滑動(dòng)式設(shè)置在中心管101和芯管102之間的限位滑套401。限位滑套401通過(guò)第一剪釘402與芯管102相連并且通過(guò)處于第一剪釘402下游的第二剪釘403與中心管101相連。在芯管102內(nèi)壁上設(shè)置有徑向向內(nèi)凸出的第一限位臺(tái)階404，在限位滑套401外壁上設(shè)置有與第一限位臺(tái)階404相匹配的第一限位環(huán)405，在圖3所示的實(shí)施例中，第一限位環(huán)405實(shí)際上由限位滑套401的上游端部徑向向外凸出而形成。這樣，在套管膨脹期間，當(dāng)?shù)谝患翎?02被剪斷后，中心管101和限位滑套401會(huì)在第二剪釘403的連接下以一個(gè)整體整體朝向下游運(yùn)動(dòng)直到第一限位環(huán)405與第一限位臺(tái)階404配合在一起，這時(shí)傳液孔104和進(jìn)液孔117連通，這樣液體會(huì)流入液壓腔111內(nèi)從而剪斷第四剪釘113并驅(qū)動(dòng)外管103朝向下游運(yùn)動(dòng)。
[0050]在限位滑套401上設(shè)置有第二限位臺(tái)階，在圖3所示的實(shí)施例中，第二限位臺(tái)階可為第一限位環(huán)405的內(nèi)側(cè)邊緣，在中心管101上設(shè)置有與第二限位臺(tái)階相匹配的第二限位環(huán)407，在圖3所示的實(shí)施例中，第二限位環(huán)407實(shí)際上由中心管101的上游端部徑向向外凸出而形成。在膨脹錐片201張開(kāi)后，進(jìn)一步增大液壓力以將第二剪釘403剪斷，這樣中心管101朝向下游運(yùn)動(dòng)直到第二限位環(huán)407與第二限位臺(tái)階配合在一起，這時(shí)傳液孔104和進(jìn)液孔117不再連通，原本處于液壓腔111內(nèi)的液體會(huì)被封在液壓腔111內(nèi)。第一限位環(huán)405與第一限位臺(tái)階404配合在一起，以及第二限位臺(tái)階與第二限位環(huán)407配合在一起后，中心管101不會(huì)與芯管102脫開(kāi)而是始終為一體運(yùn)動(dòng)。
[0051]在膨脹工具10裝配完成之后，進(jìn)行膨脹之前，外管103通過(guò)第四剪釘113與芯管102固定連接，中心管101通過(guò)限位組件與芯管102相連，并且傳液孔104處于進(jìn)液孔117的上游而彼此不連通。
[0052]在將套管11進(jìn)行膨脹時(shí)，首先將中心管101的下游端部封閉。接著，通過(guò)中空的鉆桿向中心管101內(nèi)充入液體例如鉆井液。將液體加壓以剪斷第一剪釘402使得中心管101和限位滑套401 —起朝向下游運(yùn)動(dòng)，直到第一限位環(huán)405與第一限位臺(tái)階404配合在一起，傳液孔104與進(jìn)液孔117連通。這樣，液體會(huì)從中心管101內(nèi)經(jīng)過(guò)傳液孔104與進(jìn)液孔117而進(jìn)入到液壓腔111中。由于液壓腔111的下游受力面為與外管103相連的第二連接件108，并且與鉆桿相連的芯管102固定不動(dòng)，因此在朝向下游的液壓力作用下，第四剪釘113會(huì)被剪斷使得外管103朝向下游運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)膨脹錐片201朝向下游運(yùn)動(dòng)。當(dāng)膨脹錐片201進(jìn)入到錐坐件202與套管11之間時(shí)，或者說(shuō)當(dāng)錐坐件202處于膨脹錐片201和芯管102之間時(shí)，膨脹錐片201會(huì)徑向張開(kāi)(即形成傘狀)而實(shí)現(xiàn)膨脹套管11，如圖1所示。上提鉆桿，在芯管102和與芯管102固定相連的錐坐件202的帶動(dòng)下，中心管101、芯管102和外管103會(huì)被整體提出，在此期間，膨脹錐片201仍保持徑向張開(kāi)狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)膨脹整個(gè)套管11。
[0053]為了方便地實(shí)現(xiàn)中心管101的封閉，在中心管101的下游端部連接有膨脹輔助件，如圖1和2所示。膨脹輔助件包括:通過(guò)第三剪釘304與中心管101的下游端部相連的復(fù)合膠塞301，與錐坐件202的下游端部固定相連的膠塞導(dǎo)管302，并且復(fù)合膠塞301處于膠塞導(dǎo)管302的區(qū)域內(nèi)。在膠塞導(dǎo)管302內(nèi)設(shè)置有膠塞座303，當(dāng)復(fù)合膠塞301與中心管101分開(kāi)后，復(fù)合膠塞301會(huì)向下游運(yùn)動(dòng)并封住膠塞座303。在進(jìn)行膨脹施工之前，首先向中心管101內(nèi)投入鉆桿膠塞305 (如圖2所示)，鉆桿膠塞305會(huì)自動(dòng)與復(fù)合膠塞301復(fù)合的從而封住中心管101的下游端部。
[0054]應(yīng)理解的是，膨脹工具10的驅(qū)動(dòng)組件的芯管102可包括多個(gè)彼此間通過(guò)第一連接件107’、107’ ’固定相連的芯管節(jié)106’、106’ ’，而外管103可包括多個(gè)彼此間通過(guò)第二連接件108’、108’ ’固定相連的外管節(jié)110’、110’ ’，如圖4所示。在每個(gè)芯管節(jié)上均設(shè)置有進(jìn)液孔如117，、117”，中心管101上也設(shè)置有多個(gè)傳液孔104’、104’’，這樣驅(qū)動(dòng)組件就會(huì)包括多個(gè)液壓腔111’、111’’(如圖4所示)從而能產(chǎn)生更大的驅(qū)動(dòng)力，以使得套管膨脹施工順利進(jìn)行。在圖4所示的實(shí)施例中，還應(yīng)注意地是，實(shí)際上多個(gè)液壓腔成間隔分布，即在相鄰的液壓腔之間存在有始終不會(huì)充入液體的空腔112，因此在膨脹施工期間，作用于在第二連接件108上的朝向下游的作用力不會(huì)被抵消。在圖4所示的實(shí)施例中，膨脹組件、限位組件和膨脹輔助件均與上文所述相同，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這里不再贅述。
[0055]如圖6所示，錐坐件202可分為三部分:處于上游部分的支撐區(qū)601、處于下游部分的連接區(qū)602以及在支撐區(qū)601和連接區(qū)602之間的過(guò)渡區(qū)603。支撐區(qū)601用于在膨脹施工期間使膨脹錐片201張開(kāi)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，支撐區(qū)601構(gòu)造成小端朝向上游的錐形，這樣膨脹錐片201能夠順利到達(dá)錐坐件202上，從而順利實(shí)現(xiàn)膨脹錐片201的張開(kāi)。另外，錐形的支撐區(qū)601也可是固定于芯管102的獨(dú)立的部分。
[0056]為了使向上提拉膨脹工具10更加方便，在錐坐件202的過(guò)渡區(qū)603上設(shè)置有爆破孔204，如圖6示。膠塞導(dǎo)管302與密封連接于套管11下游端部的固井附件12密封連接，從而膠塞導(dǎo)管302、固井附件12、套管11和錐坐件202圍成第一密封膨脹腔306。
[0057]在初始階段，爆破孔204由片體(未示出)例如金屬片而堵塞。在套管11膨脹期間，在膨脹錐片201徑向張開(kāi)后繼續(xù)對(duì)液體加壓以剪斷第三剪釘304，復(fù)合膠塞301連同鉆桿膠塞305 —起朝向下游運(yùn)動(dòng)并封住膠塞座303。液體通過(guò)中心管101和錐坐件202之間的間隙反流到錐坐件202的腔內(nèi)并沖開(kāi)爆破孔204進(jìn)入第一密封膨脹腔306內(nèi)。在液體將第一密封膨脹腔306填滿(mǎn)之后，會(huì)潤(rùn)滑膨脹錐片201與套管11之間的接觸面，降低膨脹錐片201與套管11之間的摩擦力，從而有利于向上提拉膨脹工具10。
[0058]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在錐坐件202的周向側(cè)壁爆破孔204的下游設(shè)置有環(huán)臺(tái)205，如圖7所示。在初始階段，環(huán)臺(tái)205與套管11密封接觸，這可通過(guò)在環(huán)臺(tái)205的側(cè)面上設(shè)置第三密封件206而實(shí)現(xiàn)。這樣，套管11和錐坐件202會(huì)圍成體積較小臨時(shí)密封腔207。在套管11膨脹期間，反流的液體沖開(kāi)爆破孔204后，會(huì)進(jìn)入到臨時(shí)密封腔207中。由于臨時(shí)密封腔207的體積小于上文所述的第一密封膨脹腔306，因此液體會(huì)很快填滿(mǎn)臨時(shí)密封腔207并由此潤(rùn)滑膨脹錐片201與套管11之間的接觸面，這樣就縮短了從注入液體到提拉膨脹工具10的時(shí)間，提高了工作效率。另外，通過(guò)設(shè)置環(huán)臺(tái)205而形成臨時(shí)密封腔207，能夠防止在套管膨脹施工前，井內(nèi)液體(例如，鉆井液和水泥漿等)及雜質(zhì)返流到臨時(shí)密封腔207，而造成后續(xù)的膨脹施工難以進(jìn)行。在向上游提拉膨脹工具10的過(guò)程中，當(dāng)環(huán)臺(tái)205進(jìn)入到已經(jīng)膨脹的套管部分后，臨時(shí)密封腔207會(huì)與上文描述的第一密封膨脹腔306形成為一體，液體也因此會(huì)將第一密封膨脹腔306填滿(mǎn)，繼續(xù)進(jìn)行套管膨脹。
[0059]為了方便膨脹錐片201的裝配，膨脹錐片201通過(guò)固定錐208與外管103相連，如圖5所示。固定錐208可構(gòu)造為中空?qǐng)A臺(tái)形(也可稱(chēng)之為中空截頭錐形)以套接在芯管102的下游部分，并且固定錐208還裝配為小端朝向上游與外管103的下游端部相連，大端朝向下游并活動(dòng)式連接有膨脹錐片201。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，固定錐208的側(cè)面的傾斜度小于膨脹錐片201外表面的傾斜度。在本申請(qǐng)中，用語(yǔ)“傾斜度”是指固定錐208的母線相對(duì)于套管11中心軸線的傾角，或者圖5中膨脹錐片201的膨脹面的輪廓線相對(duì)于套管11中心軸線的傾角，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，“傾斜度”的概念也是熟知的。此外，固定錐208的最大直徑還小于膨脹錐片201張開(kāi)后形成的形狀的最大直徑。固定錐208的這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)將在下文中描述。
[0060]為了確保外管103帶動(dòng)固定錐208運(yùn)動(dòng)，如圖8所示，在芯管102的下游部分固定設(shè)有與外管103密封式滑動(dòng)接觸的鎖定連接件801，并且在固定錐208的上游部分構(gòu)造成外徑縮小的臺(tái)階部分209。臺(tái)階部分209插入到外管103和鎖定連接件801之間并且與外管103固定連接，外管103的下游端部還頂靠臺(tái)階面210。這樣將膨脹錐片201張開(kāi)時(shí)，固定錐208朝向下游運(yùn)動(dòng)會(huì)驅(qū)動(dòng)膨脹錐片201朝向下游運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)膨脹錐片201的張開(kāi)。在上提鉆桿期間，外管103與固定錐208的固定連接會(huì)帶動(dòng)膨脹錐片201向上游運(yùn)動(dòng)，而錐坐件202會(huì)以同樣的運(yùn)動(dòng)速度朝向上游運(yùn)動(dòng)，從而膨脹錐片201不會(huì)與錐坐件202脫開(kāi)而閉合。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在鎖定連接件801上還設(shè)置有鎖定件。如圖8所示，鎖定件包括設(shè)置在鎖定連接件801上的徑向向外的凹槽212和通過(guò)彈性件213與凹槽212相連的鎖塊214。在初始階段，臺(tái)階部分209會(huì)壓住鎖塊214 ;在膨脹時(shí)，臺(tái)階部分209朝向下游運(yùn)動(dòng)而離開(kāi)鎖塊214，鎖塊214在彈性件213的作用下徑向向外凸出來(lái)而頂住臺(tái)階部分209的上游端部。這樣在上提膨脹工具10時(shí)，鎖塊214會(huì)對(duì)固定錐208產(chǎn)生約束，避免膨脹錐片201與錐坐件202脫開(kāi)。
[0061]下面將根據(jù)圖1到15來(lái)描述使用膨脹工具10對(duì)套管11進(jìn)行膨脹的方法，其包括以下步驟:
[0062]步驟一:鉆裸眼1101，向裸眼1101內(nèi)下入第一級(jí)套管1102并進(jìn)行第一次固井。在將第一級(jí)套管1102下入裸眼1101之前，第一級(jí)套管1102的下游部分1103已經(jīng)進(jìn)行了預(yù)擴(kuò)大并且其下游端部封閉，如圖9所示。
[0063]步驟二:向井內(nèi)下入鉆進(jìn)工具1201以鉆穿第一級(jí)套管1102并繼續(xù)鉆進(jìn)。根據(jù)實(shí)際情況，可行擴(kuò)眼作業(yè)以提供實(shí)現(xiàn)等井徑鉆井作業(yè)的井眼空間。被鉆穿的第一級(jí)套管1102的下游部分側(cè)壁形成搭接部分1202，如圖10所示。[0064]步驟三:向井內(nèi)下入第二級(jí)套管1301和膨脹工具10，并且使第二級(jí)套管1301的上游部分處于第一級(jí)套管的搭接部分1202。在第二級(jí)套管1301的下游端部密封安裝有固井附件1302。第二級(jí)套管1301的下游部分為預(yù)擴(kuò)大的膨脹啟動(dòng)區(qū)1303，在膨脹啟動(dòng)區(qū)1303的上游設(shè)置有搭接區(qū)1304，膨脹工具10設(shè)置為其固定錐208處于膨脹啟動(dòng)區(qū)1303中，如圖11所示。固井附件1302例如為浮箍、浮鞋等設(shè)備，這些均是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，這里不再贅述。
[0065]步驟四:進(jìn)行固井，并投入鉆桿膠塞305。鉆桿膠塞305與膨脹工具的復(fù)合膠塞復(fù)合301而密封中心管101的下游端部。在一個(gè)實(shí)施例中，選擇緩凝水泥進(jìn)行固井，保證在水泥漿稠化前完成套管11的正常膨脹作業(yè)。
[0066]步驟五:向膨脹工具10內(nèi)充入液體，加壓膨脹錐片201張開(kāi)從而膨脹工具10對(duì)第二級(jí)套管1301實(shí)現(xiàn)膨脹，如圖12所示。通過(guò)上提套管井下膨脹工具10，將第二級(jí)套管1301膨脹為其外徑與第一級(jí)套管1102的內(nèi)徑相等并且使得第二級(jí)套管1301與第一級(jí)套管1102在搭接部分1202處固定連接在一起，如圖13和14所示。
[0067]步驟六:重復(fù)步驟二到五，并且將下游套管的上游部分與上游套管的搭接區(qū)連接在一起，完成多級(jí)套管等井徑膨脹作業(yè)，如圖15。
[0068]應(yīng)當(dāng)注意地是，在本方法中，除第一級(jí)套管1102的下游部分1103進(jìn)行了預(yù)擴(kuò)大，其余的套管在下入井內(nèi)之前沒(méi)有進(jìn)行預(yù)擴(kuò)大，而是通過(guò)膨脹工具10 —次膨脹而將其內(nèi)徑膨脹為與第一級(jí)套管1102的內(nèi)徑相等。
[0069]通過(guò)本發(fā)明的方法，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)套管的等井徑膨脹，即所有的套管膨脹后可達(dá)到與上游套管相等的內(nèi)徑，如圖15所示。這實(shí)現(xiàn)了無(wú)井徑損失鉆井(即全井等井徑鉆井)。另夕卜，由于井徑不變，因此在鉆井過(guò)程中，可始終采用一種規(guī)格的鉆具，從而降低了鉆完井成本，提聞鉆井效率。
[0070]在一個(gè)實(shí)施例中，膨脹工具10的固定錐208構(gòu)造為其外徑小于膨脹啟動(dòng)區(qū)1303的內(nèi)徑，并且大于第二級(jí)套管1301的處于膨脹啟動(dòng)區(qū)1303的上游部分的內(nèi)徑。這樣，在膨脹施工前，能方便地將膨脹工具10與第二級(jí)套管1301裝配到一起，有利于進(jìn)行膨脹施工。此外，如上文所述，固定錐208的側(cè)面的傾斜度小于膨脹錐片201外表面的傾斜度，并且固定錐208的最大直徑還小于膨脹錐片201張開(kāi)后形成的形狀的最大直徑。在進(jìn)行膨脹作業(yè)時(shí)，固定錐208會(huì)首先小幅膨脹套管11，而張開(kāi)的膨脹錐片201會(huì)將套管11膨脹到所要求的等井徑尺寸，這樣固定錐208和膨脹錐片201實(shí)際上形成了雙級(jí)膨脹，這有助于膨脹施工順利進(jìn)行。
[0071]為了保證順利施工，在步驟五中，每級(jí)套管膨脹完畢之后，還需要去除套管下游端部的未膨脹部分1305，例如可通過(guò)向井內(nèi)下入磨銑工具來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖14所示。為了提高多級(jí)套管的連接密封性，在搭接的套管之間還還設(shè)置有第四密封件1203，如橡膠筒、軟金屬件等，套管11膨脹及搭接后壓縮在雙層套管之間形成密封。在搭接區(qū)1304的套管11外側(cè)設(shè)置有隔離水泥的填充體1306。在一個(gè)實(shí)施例中，填充體1306為能壓縮的材料，例如空氣(也就是在在第二級(jí)套管1301的搭接區(qū)1304的外側(cè)設(shè)置有用于隔離水泥的空腔1307)。在固井及膨脹作業(yè)期間，這種空腔1307能夠隔離水泥漿，即在空腔1307內(nèi)不形成水泥環(huán)，為第二級(jí)套管1301及其搭接區(qū)1304進(jìn)行膨脹搭接提供作業(yè)空間，消除外部水泥環(huán)對(duì)其膨脹所產(chǎn)生的約束。[0072]雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的物質(zhì)。本發(fā)明并不局限于文中公開(kāi)的特定實(shí)施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種套管井下膨脹工具，包括用于對(duì)套管進(jìn)行膨脹的膨脹組件和用于驅(qū)動(dòng)所述膨脹組件進(jìn)行膨脹的驅(qū)動(dòng)組件， 所述驅(qū)動(dòng)組件包括由內(nèi)到外依次套裝的中心管、芯管和外管，所述中心管的下游端部能封閉并且與鉆桿連通，在所述中心管上沿軸向設(shè)置有傳液孔；所述芯管與鉆桿固定連接，并且所述芯管包括彼此間通過(guò)第一連接件固定相連的一組分別處于上游和下游的芯管節(jié)，在下游芯管節(jié)上設(shè)置有進(jìn)液孔，所述中心管通過(guò)限位組件與所述芯管滑動(dòng)式連接；所述外管包括彼此間通過(guò)第二連接件固定相連的一組分別處于上游和下游的外管節(jié)，并且所述外管通過(guò)第四剪釘與所述芯管相連， 其中，所述第一連接件處于所述進(jìn)液孔的上游，所述第二連接件處于所述進(jìn)液孔的下游，并且所述第一連接件與所述外管密封式滑動(dòng)接觸，所述第二連接件與所述芯管密封式滑動(dòng)接觸，從而由所述第一連接件、第二連接件、下游芯管節(jié)以及上游外管節(jié)形成液壓腔， 所述膨脹組件包括多個(gè)活動(dòng)式安裝在所述下游外管節(jié)的下游端部的膨脹錐片和固定設(shè)置在所述膨脹錐片下游的錐坐件， 其中，在初始狀態(tài)中，所述傳液孔與所述進(jìn)液孔不連通， 在套管膨脹時(shí)，所述中心管的下游端部封閉，所述中心管在充入液體的壓力作用下在所述限位組件的引導(dǎo)下朝向下游運(yùn)動(dòng)，使得所述傳液孔與所述進(jìn)液孔連通而導(dǎo)致液體進(jìn)入液壓腔內(nèi)，剪斷所述第四剪釘而驅(qū)動(dòng)外管朝向下游運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)膨脹錐片朝向下游運(yùn)動(dòng)，所述膨脹錐片在所述錐坐件的支撐下徑向張開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)套管的膨脹。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，所述限位組件包括，滑動(dòng)式設(shè)置在所述中心管和芯管之間的限位滑套，所述限位滑套通過(guò)第一剪釘與所述芯管相連并且通過(guò)處于所述第一剪釘下游的第二剪釘與所述中心管相連，在所述芯管內(nèi)壁上設(shè)置有徑向向內(nèi)凸出的第一限位臺(tái)階，在所述限位滑套外壁上設(shè)置有與所述第一限位臺(tái)階相匹配的第一限位環(huán)， 所述第一剪釘在套管膨脹期間`受到充入液體的壓力作用而被剪斷，使得所述中心管和所述限位滑套整體朝向下游運(yùn)動(dòng)直到所述第一限位環(huán)與所述第一限位臺(tái)階配合在一起，這時(shí)所述傳液孔和進(jìn)液孔連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，在所述限位滑套的內(nèi)壁上設(shè)置有徑向向內(nèi)凸出的第二限位臺(tái)階，在所述中心管上設(shè)置有與所述第二限位臺(tái)階相匹配的第二限位環(huán)， 在所述膨脹錐片張開(kāi)后，所述第二剪釘在增大的液壓力下被剪斷，所述中心管朝向下游運(yùn)動(dòng)直到所述第二限位環(huán)與所述第二限位臺(tái)階配合在一起，這時(shí)所述傳液孔和進(jìn)液孔不再連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，所述錐坐件包括處于其上游部分的用于使所述膨脹錐片張開(kāi)的支撐區(qū)、處于其下游部分的連接區(qū)以及在所述支撐區(qū)和所述連接區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，所述支撐區(qū)構(gòu)造成小端朝向上游的錐形。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，在所述中心管的下游端部連接有用于封閉中心管的膨脹輔助件，其包括通過(guò)第三剪釘與所述中心管的下游端部相連的復(fù)合膠塞，與所述錐坐件的連接區(qū)固定相連的膠塞導(dǎo)管，在套管膨脹時(shí)，所述中心管通過(guò)向其內(nèi)部投入能與所述復(fù)合膠塞自動(dòng)復(fù)合的鉆桿膠塞而實(shí)現(xiàn)封閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求4到6中的任一項(xiàng)所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，在所述錐坐件的過(guò)渡區(qū)設(shè)置有爆破孔，所述膠塞導(dǎo)管與密封連接于套管下游端部的固井附件密封連接，從而所述膠塞導(dǎo)管、固井附件、套管和錐坐件圍成第一密封膨脹腔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，在所述膠塞導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置有膠塞座，在套管膨脹期間，在所述膨脹錐片張開(kāi)并且所述第二剪釘被剪斷后，所述第三剪釘在增加的液壓力下被剪斷，使得所述復(fù)合膠塞連同所述鉆桿膠塞一起朝向下游運(yùn)動(dòng)并封住所述膠塞座，所述液體反流到所述錐坐件的腔內(nèi)并從所述爆破孔流入第一密封膨脹腔。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，在初始狀態(tài)中，所述爆破孔由片體堵塞。
10.根據(jù)權(quán)利要求7到9中任一項(xiàng)所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，在所述錐坐件過(guò)渡區(qū)的爆破孔的下游部分設(shè)置有能與所述套管密封接觸的環(huán)臺(tái)。
11.根據(jù)權(quán)利要 求1到10中任一項(xiàng)所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，還包括中空的與所述外管的下游端部固定連接的固定錐，所述膨脹錐片活動(dòng)式連接在所述固定錐的下游端。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，所述固定錐為小端朝向上游的圓臺(tái)形，并且其側(cè)面的傾斜度小于所述膨脹錐片外表面的傾斜度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，在所述下游芯管節(jié)的下游部分固定設(shè)有與所述外管密封式滑動(dòng)接觸的鎖定連接件，在所述固定錐的上游部分構(gòu)造成外徑縮小的臺(tái)階部分，所述臺(tái)階部分插入到所述外管和鎖定連接件之間并與所述外管固定連接，所述外管的下游端頂靠所述臺(tái)階面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，在所述鎖定連接件上還設(shè)置有鎖定件，其包括設(shè)置在所述鎖定連接件上的徑向向外的凹槽和通過(guò)彈性件與所述凹槽相連的鎖塊，在初始階段，所述臺(tái)階部分壓住所述鎖塊；在套管膨脹期間，所述鎖塊由于所述臺(tái)階部分朝向下游運(yùn)動(dòng)而在彈性件的作用下徑向向外凸出并頂住所述臺(tái)階部分的上游端部。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到14中任一項(xiàng)所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，所述芯管包括多個(gè)彼此間通過(guò)第一連接件固定相連的芯管節(jié)，所述外管包括多個(gè)彼此間通過(guò)第二連接件固定相連的外管節(jié)，并且所有第一連接件和第二連接件均處于所述鎖定連接件的上游， 在每一個(gè)芯管節(jié)上均設(shè)置有一個(gè)進(jìn)液孔，相鄰于每個(gè)進(jìn)液孔并且在其上游設(shè)置有第一連接件，在其下游設(shè)置有第二連接件，在相鄰的第一連接件和第二連接件之間設(shè)置有間隔。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的套管井下膨脹工具，其特征在于，所述第一連接件與所述第二連接件相間地設(shè)置。
17.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1到16中任一項(xiàng)所述的套管井下膨脹工具膨脹套管的方法，包括以下步驟: 步驟一:鉆裸眼，向所述裸 眼內(nèi)下入第一級(jí)套管并進(jìn)行第一次固井，所述第一級(jí)套管的下游部分預(yù)擴(kuò)大并且下游端部封閉； 步驟二:向井內(nèi)下入鉆進(jìn)工具以鉆穿所述第一級(jí)套管并繼續(xù)鉆進(jìn)，所鉆穿的第一級(jí)套管的下游部分側(cè)壁形成搭接部分； 步驟三:向井內(nèi)下入第二級(jí)套管和膨脹工具，在所述第二級(jí)套管下游端部密封安裝有固井附件，所述第二級(jí)套管的下游部分為預(yù)擴(kuò)大的膨脹啟動(dòng)區(qū)，在膨脹啟動(dòng)區(qū)的上游設(shè)置有搭接區(qū)，而其上游部分處于所述第一級(jí)套管的搭接部分；所述膨脹工具設(shè)置為其固定錐處于所述膨脹啟動(dòng)區(qū)中； 步驟四:進(jìn)行固井，并投入鉆桿膠塞，鉆桿膠塞與膨脹工具的復(fù)合膠塞相復(fù)合而密封中心管的下游端部； 步驟五:向所述套管井下膨脹工具內(nèi)充入液體，加壓使所述膨脹工具對(duì)所述第二級(jí)套管實(shí)現(xiàn)膨脹，通過(guò)上提所述套管井下膨脹工具以將第二級(jí)套管的外徑膨脹為與所述第一級(jí)套管的內(nèi)徑相等并且使得所述第二級(jí)套管與所述第一級(jí)套管固定連接在一起； 步驟六:重復(fù)步驟二到五，并且將下游套管的上游部分與上游套管的搭接區(qū)連接在一起，完成多級(jí)套管等井徑膨脹作業(yè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，在所述步驟三中，膨脹工具的固定錐構(gòu)造為其外徑小于所述膨脹啟動(dòng)區(qū)的內(nèi)徑，并且大于所述第二級(jí)套管的處于所述膨脹啟動(dòng)區(qū)的上游部分的內(nèi)徑。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，在所述步驟四中，每級(jí)套管膨脹完畢之后，去除所述套管下游端部的未膨脹部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求17到19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述第二級(jí)套管的搭接區(qū)的外側(cè)設(shè)置有能壓縮的用于隔離水泥的填充體。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述填充體為空氣。
22.根據(jù)權(quán)利要求17到21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所搭接的套管之間還設(shè)置有密封件。
【文檔編號(hào)】E21B29/00GK103775015SQ201310488454
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月18日
【發(fā)明者】李作會(huì), 唐明, 吳柳根, 馬建忠, 蔡鵬 , 彭志剛, 朱萬(wàn)勝, 唐成磊, 滕照正, 寧學(xué)濤, 朱海波, 沈?qū)W祥 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院