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1、(10)申请公布号 CN 103967438 A (43)申请公布日 2014.08.06 CN 103967438 A (21)申请号 201410197313.0 (22)申请日 2014.05.12 E21B 29/10(2006.01) (71)申请人 中国石油化工股份有限公司 地址 100728 北京市朝阳区朝阳门北大街 22 号 申请人 中国石油化工股份有限公司胜利油 田分公司采油工艺研究院 (72)发明人 朱瑛辉 岳广韬 张化强 李明 安申法 韩学良 (74)专利代理机构 东营双桥专利代理有限责任 公司 37107 代理人 周京兰 (54) 发明名称 膨胀管修套工具 (57) 摘。
2、要 本发明是膨胀管修套工具， 用于油田套损井 修井作业。 该工具包括膨胀管， 膨胀管两端膨大形 成上膨胀腔和下膨胀腔， 膨胀管下端与导向头相 连且密封， 导向头以上的膨胀管的下膨胀腔内设 置胀头， 胀头与下膨胀腔之间通过密封件密封， 胀 头上端连接拉杆且二者之间形成密封， 密封环套 在拉杆外周并位于膨胀管的上膨胀腔内， 密封环 内孔与拉杆间通过密封件密封， 密封环与上膨胀 腔之间通过密封件密封， 密封环以上于拉杆外周 设置螺纹， 限位环通过螺纹安装在密封环以上并 把密封环固定在上膨胀腔内， 膨胀管、 拉杆、 胀头 和密封环之间通过密封件密封共同形成密封腔。 由于采用了低压气压密封腔的方式， 该。
3、工具能够 大幅提高胀头膨胀膨胀管的力。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103967438 A CN 103967438 A 1/1 页 2 1. 膨胀管修套工具， 包括膨胀管， 膨胀管两端膨大形成上膨胀腔和下膨胀腔， 膨胀管下 端与导向头相连且密封， 导向头以上的膨胀管的下膨胀腔内设置胀头， 胀头与下膨胀腔之 间通过密封件密封， 胀头上端连接拉杆且二者之间形成密封， 其特征在于， 密封环套在拉杆 外周并位于膨胀管的上膨胀腔内， 。
4、密封环内孔与拉杆间通过密封件密封， 密封环与上膨胀 腔之间通过密封件密封， 密封环以上于拉杆外周设置螺纹， 限位环通过螺纹安装在密封环 以上并把密封环固定在上膨胀腔内， 膨胀管、 拉杆、 胀头和密封环之间通过密封件密封共同 形成密封腔。 2. 根据权利要求 1 所述的膨胀管修套工具， 其特征在于， 在地面完成组装后， 所述密封 腔内是常压空气。 3. 根据权利要求 1 所述的膨胀管修套工具， 其特征在于， 胀头和密封环之间的拉杆的 外周是光滑表面。 4. 根据权利要求 1 所述的膨胀管修套工具， 其特征在于， 拉杆和胀头之间的连接是石 油管螺纹。 5. 根据权利要求 1 所述的膨胀管修套工具，。
5、 其特征在于， 膨胀管外周设有多道软金属 密封件。 6. 根据权利要求 5 所述的膨胀管修套工具， 其特征在于， 所述的软金属密封件的材料 是紫铜。 7. 根据权利要求 1 所述的膨胀管修套工具， 其特征在于， 上膨胀腔和下膨胀腔处的膨 胀管外径大于膨胀管外所设的软金属密封件的外径。 权 利 要 求 书 CN 103967438 A 2 1/2 页 3 膨胀管修套工具 技术领域 0001 本发明涉及油田开发中使用的修井工具， 具体地讲是膨胀管修套工具， 用于对出 现套管破损的油水井进行修复作业。 背景技术 0002 油田的油井或水井经过长期生产， 因腐蚀会出现套管穿孔 ； 有时因地下井筒周围 。
6、应力的变化、 井壁坍塌等原因， 会出现套管破裂、 断裂等问题。 为了修复井下套管， 出现了一 种膨胀管修套技术。这种技术是把小直径的套管通过井筒送到套损位置， 然后把小直径的 套管膨胀使其固定在井下套损处， 达到修复破损套管的目的。如申请日为 2006 年 10 月 13 日， 申请号为 200610016410.0 发明名称为 “膨胀管组合补井装置” 的中国专利， 公开的就是 这样的修复工具， 该装置在膨胀管的下端有一个胀头， 通过液压力推动胀头膨胀膨胀管， 膨 胀管被膨胀后固定在套管的破损处达到修复套管的目的。 胀头是靠其下方的液压力推动来 膨胀膨胀管的， 它除了要克服膨胀膨胀管所需要的力。
7、， 还要克服胀头上方液压力， 因为膨胀 膨胀管所需要的力很大， 推动胀头所需要的下方液压力就很高， 有时因为地出设备的能力 等问题， 可能提供不了井下胀头工作所需要的下方液压力。 发明内容 0003 为解决上述技术问题， 本发明提供了膨胀管修套工具， 与现有技术相比， 在胀头下 方液压力不变的条件下， 该工具能够大幅提高胀头膨胀膨胀管的力。 0004 本发明的技术方案是 ： 膨胀管修套工具， 包括膨胀管， 膨胀管两端膨大形成上膨胀 腔和下膨胀腔， 膨胀管下端与导向头相连且密封， 导向头以上的膨胀管的下膨胀腔内设置 胀头， 胀头与下膨胀腔之间通过密封件密封， 胀头上端连 接拉杆且二者之间形成密封。
8、， 密 封环套在拉杆外周并位于膨胀管的上膨胀腔内， 密封环内孔与拉杆间通过密封件密封， 密 封环与上膨胀腔之间通过密封件密封， 密封环以上于拉杆外周设置螺纹， 限位环通过螺纹 安装在密封环以上并把密封环固定在上膨胀腔内， 膨胀管、 拉杆、 胀头和密封环之间通过密 封件密封共同形成密封腔。 0005 与现有技术相比， 本发明的有益效果是， 在结构上它采用了在胀头上方建立一个 低压气压密封腔的方式来减小胀头的上压力， 从而达到了在胀头下方液压力不变的条件 下， 提高了胀头膨胀膨胀管的力的目的。 同时， 密封环对拉杆还起到了扶正作用， 并且， 密封 环密封了胀头上方的密封腔， 避免了井下异物进入而干。
9、扰胀头工作的情形， 从而避免了膨 胀力增加或胀头遇卡的风险。 附图说明 0006 图 1 是膨胀管修套工具结构图。 具体实施方式 说 明 书 CN 103967438 A 3 2/2 页 4 0007 膨胀管修套工具结构见图 1， 膨胀管修套工具包括膨胀管 6， 膨胀管 6 两端膨大形 成上膨胀腔和下膨胀腔， 膨胀管 6 下端与导向头 12 相连且密封， 导向头 12 以上的膨胀管 6 的下膨胀腔内设置胀头9， 胀头9与膨胀管6的下膨胀腔之间通过密封件10密封， 胀头9上 端连接拉杆 1 且二者之间形成密封， 密封环 3 套在拉杆 1 外周并位于膨胀管 6 的上膨胀腔 内， 密封环 3 内孔与。
10、拉杆间通过密封件 5 密封， 密封环 3 与膨胀管 6 的上膨胀腔之间通过密 封件 4 密封， 密封环 3 以上于拉杆 1 外周设置螺纹， 限位环 2 通过螺纹安装在密封环 3 以上 并把密封环 3 固定在上膨胀腔内， 膨胀管 6、 拉杆 1、 胀头 9 和密封环 3 之间通过密封件密封 共同形成密封腔 7。 0008 膨胀管 6 下端与导向头 12 可以通过螺纹相连， 并设密封件 11 进行密封， 当然， 二 者之间也可以采用焊接的方式连接。 0009 胀头 9 上端与拉杆 1 通过石油管螺纹连接， 这种连接是具有密封效果的。当然， 也 可以采用其它连接方式， 如使用一个非密封的螺纹连接结合。
11、密封件密封， 或且采用其它螺 纹密封的管螺纹。 0010 为了提高密封效果， 密封件 10 和密封件 4 可以采用组合密封的方式， 如采用多道 “V” 型橡胶密封圈间隔加装聚四氟乙烯圈的结构。 0011 为了保证胀头在上行的过程中密封件 5 不被损坏， ， 胀头 9 和密封环 4 之间的拉杆 1 的外周是光滑表面， 一般地， 该表面的粗糙度设计小于 1.6m。 0012 该工具在地面完成组装后， 密封腔 7 内就密封了常压空气， 当然也可以替换为其 它气体， 或使其产生负压。 0013 为了提高膨胀管 6 与油井井下套管之间的密封效果， 膨胀管 6 外周设有多道软金 属密封件 8， 所述的软金。
12、属密封件 8 的材料是紫铜、 铝、 铝合金等。为了保护软金属密封件 8， 上膨胀腔和下膨胀腔处的膨胀管 6 外径大于膨胀管 6 外所设的软金属密封件 8 的外径。 0014 在套损井修井作业时， 把膨胀管修套工具用油管或钻杆送入到井下预定位置， 在 地面打液压， 液压力通过油管或钻杆传到膨胀管修套工具的胀头 9 下方， 该液压力设为 P1， 密封腔 7 中的空气压力设为 P2， 膨胀管修套工具所处深度的油套环空静水压力设为 P3， 则 胀头 9 膨胀膨胀管的轴向分力 （P1-P2） 胀头受力压差面积。膨胀膨胀管过程中胀头 9 和拉杆 1 上行， 密封腔 7 中的空气受压缩， 压力 P2 不断升。
13、高， 当 P3 P2 时， 密封环 3 会保 持在上膨胀腔内， 当 P2 P3 时， 密封环 3 会离开上膨胀腔随拉杆 1 上行。通过上述的受力 分析可以看出， 在P3P2状态下， 与申请号为200610016410.0发明名称为 “膨胀管组合补 井装置” 的中国专利所述的工具相比， 给胀头 9 一个较小的液压力 P1 就可实现膨胀管修井 作业。 0015 同时， 密封环 3 对拉杆 1 还起到了扶正作用， 使胀头 9 在上行过程中居中而膨胀力 更均匀， 并且， 密封环3密封了胀头9上方的密封腔7， 避免了井下异物进入密封腔7而干扰 胀头 9 工作的情形， 从而避免了膨胀力增加或胀头遇卡的风险。 说 明 书 CN 103967438 A 4 1/1 页 5 图 1 说 明 书 附 图 CN 103967438 A 5 。