一种新型的可变径膨胀工具.pdf

本实用新型涉及一种用于石油天然气钻井作业、完井作业及修井作业的可变径膨胀工具。它采用液压、机械两种动力，既能实现平稳膨胀，又能提供较大的膨胀力，膨胀量和膨胀变形也能得到保证。它是由锥体、爪盘、连杆组成，其技术方案是：整个锥体由3个上膨胀块和3个下膨胀块组成，膨胀块在周向上呈间隔120度中心对称分布，且周向错开；6个膨胀块各有一个爪子，爪子与膨胀块是连为一体的；上下有两个爪盘，爪盘的中心孔连接连杆，爪盘凹槽连接膨胀块上的爪子；连杆下部嵌入下爪盘，上部穿入上爪盘中心孔，协调两个爪盘之间的动作。该工具实现了管材的分段膨胀，实现了液压和机械动力的双重保险；其结构简单，主要用于膨胀实体管和筛管。

权利要求书
1.  一种新型的可变径膨胀工具，由锥体、爪盘、连杆三部分组成，其特征是：整个锥体由6个膨胀块组成，膨胀块的形状为1/6锥体形状，其中包括3个上膨胀块和3个下膨胀块，3个上膨胀块在周向呈间隔120度中心对称分布，3个下膨胀块与3个上膨胀块周向错开也呈间隔120度中心对称分布；6个膨胀块各有一个爪子，爪子为斜体结构，各个爪子与各自的膨胀块连为一体；有上下两个爪盘，爪盘中心孔连接连杆，上下爪盘凹槽分别嵌入连接上下膨胀块的爪子；连杆为一圆形金属棒下部端嵌入连接到下爪盘上，上部穿入连接上爪盘中心孔。

2.  根据权利要求1所述的可变径膨胀工具，其特征是：整个锥体由正锥面、保径柱面、倒锥面组成，采用双弧线渐近过渡。

说明书一种新型的可变径膨胀工具
技术领域
本使用新型涉及一种用于石油天然气钻井作业、完井作业和后期的修井作业。实现管材分段膨胀的新型的可变径膨胀工具。
背景技术
近年来随着对石油需求的增加，石油单位针对如何缩短钻井时间，增加产量，降低成本提出了更高的要求，也进行相关的研究。利用膨胀管技术优化井身结构，封隔水层，防砂增产，修补套管等正是相关研究之一，但目前一个较大的难题就是如何膨胀一长段套管，膨胀完后如何实现良好的密封？关键在于螺纹膨胀后的密封问题和膨胀后螺纹的强度问题。实体锥膨胀可以提供很好的膨胀力，膨胀量和膨胀变形也能得到很好的保证，但不能变径膨胀，不能分段膨胀。液压滚动膨胀在膨胀量和膨胀变形上不能得到很好的保证，高液压密封也是一个问题。所以诞生了本实用新型可变径膨胀工具，结构简单，工具本身不涉及液压密封问题，采用液压、机械两种动力，既能实现平稳膨胀，又能够提供较大的膨胀力，膨胀量和膨胀变形也能得到很好的保证，还可以实现分段膨胀。
发明内容
本实用新型的目的是：为了克服现有技术的不足，能够分段膨胀管材；不涉及高压密封；采用液压、机械两种动力，既能实现平稳膨胀，又能够提供较大的膨胀力，且膨胀量和膨胀变形也能得到很好的保证，特提出一种新型的可变径膨胀工具。
为了达到上述目的，本实用新型解决此技术问题所采用的技术方案是：一种新型的可变径膨胀工具，由锥体、爪盘、连杆三部分组成，其结构特征是：整个锥体由6个膨胀块组成，膨胀块的形状为1/6锥体形状，其中包括3个上膨胀块和3个下膨胀块。3个上膨胀块在周向呈间隔120度中心对称分布，3个下膨胀块与3个上膨胀块周向错开也呈间隔120度中心对称分布；6个膨胀块各有一个爪子，爪子为斜体结构，各个爪子与各自的膨胀块连为一体；有上下两个爪盘，爪盘中心孔连接连杆，上下爪盘凹槽分别嵌入连接上下膨胀块的爪子；连杆为一圆形金属棒下部端嵌入连接到下爪盘上，上部穿入连接上爪盘中心孔，上爪盘能在连杆上移动，连杆协调两个爪盘之间的动作。整个锥体由正锥面、保径柱面、倒锥面，锥面与柱面之间采用双弧线渐近过渡。正锥面负责主要的膨胀任务，保径柱面主要起保径的作用，倒锥面主要负责简短的反向膨胀作业任务。爪子是外力施加到锥体上的着力部件，爪盘是外力与锥体之间的一个结构体，负责把外力均分到每一个爪子上，同时确保3个爪子的同步性。
本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)该膨胀工具可收缩变径，实现了管材的分段膨胀。(2)实现了液压和机械动力的双重保险，如果一种动力不足，可以使用另一种动力作为补偿。(3)该膨胀工具的锥体表面由正锥面、倒锥面和保径柱面组成，采用双弧线渐近过渡，有利于改善受力，爪子采用的斜体结构改善工具的整体受力特性。(4)该膨胀工具结构简单，工具本身不涉及液压密封问题，主要用于膨胀实体管和筛管。
附图说明
图1为本使用新型可变径膨胀工具未膨胀状态结构示意图。
图2为该膨胀工具已膨胀状态结构示意图。
图中：1.上膨胀块，2.下膨胀块，3.爪子，4.爪盘，5.连杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施步骤对本实用新型作进一步说明。
按照图1所示，中间部分为锥体，包括3个上膨胀块1和3个下膨胀块2，3个上膨胀块1在周向呈间隔120度中心对称分布，3个下膨胀块2和3个上膨胀块1周向错开也呈间隔120度中心对称分布。6个膨胀块各有一个爪子3，爪子与膨胀块是连为一体的。爪子3呈T字形嵌入爪盘4的凹槽中，3个上膨胀块1通过爪子3连接上爪盘4，3个下膨胀块2通过爪子3连接下爪盘4。连杆5通过上爪盘4中心孔与锥体中心连接下爪盘4。工具处于未膨胀状态，要保持一定的重合量才能够下井。工具到达预定位置，由液缸装置提供动力，将两个爪盘4往中间压缩，在斜面的作用下迫使工具径向膨胀，如图2所示。两个爪盘4之间的距离缩小到最小，工具膨胀到最大，3个上膨胀块1与3个下膨胀块2相间挤压排列。外力施加到连杆5上，连杆5连接到下爪盘4上，迫使锥体轴向运动，并膨胀管材。当锥体轴向运动到预定位置，停止膨胀。泄压，将两个爪盘4之间的距离拉开到初始位置间距，起出工具，膨胀作业结束。