專利名稱：螺旋球面整形器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種油水井套管變形修復(fù)時(shí)使用的 套管整形專用工具。具體而言是一種碾壓式球面套管整形裝置。
背景技術(shù)：
套管變形是油田開發(fā)中、后期最常見的一種套管損壞形式。目前，常用的套管變形 整形修復(fù)方法有機(jī)械整形和爆炸整形。其中，機(jī)械整形在我國使用較為頻繁。機(jī)械整形又 可分為沖擊脹管和碾壓擠脹管兩大類。使用的沖擊脹管類工具如梨形脹管器，結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn) 場操作方便，但整形時(shí)需提放鉆柱沖擊，對(duì)變形部位的套管及管外水泥環(huán)的造成損害，保護(hù) 性較差；另外所需要的鉆壓大；遇卡鉆事故率高；需要多次起下鉆柱，導(dǎo)致工作時(shí)間延長， 施工成本增加。使用的碾壓擠脹類工具如偏心輥?zhàn)诱纹?，適用于套管變形后通徑較大的 套損井，可一次整形基本恢復(fù)通徑。碾壓擠脹類工具與沖擊脹管類工具相比，施工時(shí)起下鉆 柱次數(shù)大大減少。但由于碾壓擠脹類工具偏心軸所受彎矩較大，易斷裂；滾珠整形器對(duì)變形 套管的整形由面接觸變?yōu)槎帱c(diǎn)接觸，提高了單位面積上的作用力，一次整形量大，但鋼球容 易出現(xiàn)脫?，F(xiàn)象，并且連續(xù)損壞、卡鉆等。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種螺旋球面整形器，結(jié)合沖擊脹管類工具和碾壓擠 脹類工具兩類整形器優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到對(duì)套管變形部位下一次鉆柱整形復(fù)位，減少起下鉆柱的次 數(shù)，減少對(duì)套管內(nèi)壁刮、磨損壞，提高對(duì)套損部位及管外水泥環(huán)的保護(hù)作用?？朔雺簲D脹 類工具偏心軸所受彎矩較大易斷裂的不足；克服沖擊脹管類工具對(duì)變形部位的套管及管外 水泥環(huán)的造成損害，卡鉆事故率高的不足。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是用于油水井套管變形修復(fù)的螺旋球面整形器，由 本體和球面齒組成。其特征在于本體為柱狀體形，本體自下而上分為導(dǎo)向引鞋、整形擴(kuò)徑 段、定徑段、倒錐取鉆段和鉆桿接頭部分，本體中心有貫穿整個(gè)本體的通孔。在本體的整形 擴(kuò)徑段、定徑段和倒錐取鉆段的表面有螺旋分布的齒孔，每個(gè)齒孔內(nèi)固定有球面齒。導(dǎo)向引 鞋為圓柱體形。整形擴(kuò)徑段為外壁為圓錐體形，定徑段為圓柱體形，倒錐取鉆段為圓錐體 形，鉆桿接頭有外螺紋。通過外螺紋能將螺旋球面整形器連接在鉆桿的下端。所述的整形擴(kuò)徑段、定徑段和倒錐取鉆段的表面齒孔螺旋分布是分別有條螺旋分 布齒孔，每條螺旋線的相位角為60度，每條螺旋線的升程為15mm。所述的整形擴(kuò)徑段的錐度為5度。所述的倒錐取鉆段的錐度為1. 5度。所述的球面齒由球面形冠和圓柱體構(gòu)成，圓柱體的直徑為15mm，圓柱體的端部有 倒角，球面齒采用硬質(zhì)合金材料。球面齒上部球面形冠突出本體表面5 5. 5mm。齒孔在本體表面的分布經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，在各個(gè)功能區(qū)分布不一，具有一定的規(guī)律，間隔不會(huì)過密也不會(huì)過于稀松。在工具旋轉(zhuǎn)工作時(shí)，能使牙齒覆蓋率達(dá)到最高。簡述螺旋球面整形器的原理，有利于理解本實(shí)用新型。參閱圖1。導(dǎo)向引鞋7的作 用是引導(dǎo)上部整形器進(jìn)入套管變形段。整形擴(kuò)徑段6是碾壓整形主要作用區(qū)域，其錐體結(jié) 構(gòu)，逐漸變大。在鉆柱旋轉(zhuǎn)和鉆壓作用下對(duì)變形部位進(jìn)行碾壓和擠脹，以使套管變形部位逐 漸恢復(fù)通徑。定徑段5繼續(xù)對(duì)套管變形部位反復(fù)碾壓，使套管內(nèi)壁產(chǎn)生塑性變形，二次屈服 應(yīng)力將提高，變形段受到冷作硬化，整形后能提高套管強(qiáng)度，使恢復(fù)的套管通徑保持不變， 降低了擴(kuò)大后的套管再次縮徑的可能，從而實(shí)現(xiàn)整形擴(kuò)徑的目的。倒錐取鉆段4倒錐面具 有防卡作用，在提升鉆具遇阻的時(shí)候，可采用邊旋轉(zhuǎn)邊上提的方式起出鉆柱，避免因套管縮 徑而將鉆具卡死。鉆桿接頭3與上部鉆桿聯(lián)接，傳遞扭矩和鉆壓。通孔8可以在工作時(shí)注 入工作液。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型螺旋球面整形器具有以下優(yōu)點(diǎn)1.螺旋球面整形器前端有錐引鞋，起到矯正和輔助進(jìn)入套管變形段功能。2.該整形器的球面齒采用固定的方式，因而不會(huì)造成像滾珠整形器的脫?，F(xiàn)象。3. 一次整形量大，不用多次起下鉆柱，勞動(dòng)強(qiáng)度大幅下降，處理井段長，對(duì)水泥環(huán) 損傷較小，可連續(xù)長井段施工，工作效率高。4.結(jié)構(gòu)簡單而緊湊，容易制造，且不易損壞，球面體與套管的硬度差大，更有利于 提高整形速度。5.施工時(shí)，注入冷卻液降低工作溫度，保護(hù)工具，并起到潤滑作用，減少摩擦，降低 扭矩。6.操作方便，現(xiàn)場適用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，與其它類型的整形器相比，將原先的 面接觸改為多點(diǎn)連續(xù)滾壓接觸，增大了單位面積上的作用力，有利于提高整形效果。

圖1是本實(shí)用新型螺旋球面整形器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是球面齒2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.螺紋，2.球面齒，3.鉆桿接頭，4.倒錐鉆取區(qū)，5.定徑段，6.整形擴(kuò)徑段， 7.導(dǎo)向引鞋，8.通孔，9.球面形冠，10.圓柱體。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 以一個(gè)螺旋球面整形器為例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參閱圖1。本實(shí)用新型螺旋球面整形器，由本體和球面齒2組成。其特征在于本 體為柱狀體形，本體自下而上分為導(dǎo)向引鞋7、整形擴(kuò)徑段6、定徑段5、倒錐取鉆段4和鉆桿 接頭3部分，呈紡錘體結(jié)構(gòu)。鉆桿接頭3有27/8"鉆桿外螺紋1。本體中心有貫穿整個(gè)本體的通孔8，通孔8直徑為20mm。導(dǎo)向引鞋7為圓柱體形， 外徑70mm。導(dǎo)向引鞋7的下部頂端有倒角。整形擴(kuò)徑段6為外壁為圓錐體形，整形擴(kuò)徑段 6的斜度為5度。定徑段5為圓柱體形，定徑段5外徑為110mm，長度200mm。倒錐取鉆段4 為圓錐體形，倒錐取鉆段4錐度為1. 5度。鉆桿接頭3外徑110mm。在本體的整形擴(kuò)徑段 6、定徑段5和倒錐取鉆段4的表面有螺旋分布的齒孔，分別有6條螺旋分布齒孔，每條螺旋 線的相位角為60度，每條螺旋線的升程是15mm。每個(gè)齒孔內(nèi)焊接固定有一個(gè)球面齒2。球面齒2上部球面形冠9突出本體表面5. 5mm。 參閱圖2。球面齒2由球面形冠9和圓柱體10構(gòu)成，圓柱體10的直徑是15mm，圓柱體10的端部有倒角，球面齒2采用硬質(zhì)合金材料。
權(quán)利要求一種用于油水井套管變形修復(fù)的螺旋球面整形器，由本體和球面齒(2)組成，其特征在于本體為柱狀體形，本體自下而上分為導(dǎo)向引鞋(7)、整形擴(kuò)徑段(6)、定徑段(5)、倒錐取鉆段(4)和鉆桿接頭(3)部分，本體中心有貫穿整個(gè)本體的通孔(8)，在本體的整形擴(kuò)徑段(6)、定徑段(5)和倒錐取鉆段(4)的表面有螺旋分布的齒孔，每個(gè)齒孔內(nèi)固定有球面齒(2)，導(dǎo)向引鞋(7)為圓柱體形，整形擴(kuò)徑段(6)為外壁為圓錐體形，定徑段(5)為圓柱體形，倒錐取鉆段(4)為圓錐體形，鉆桿接頭(3)有外螺紋(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋球面整形器，其特征是所述的整形擴(kuò)徑段(6)、定徑段 (5)和倒錐取鉆段⑷的表面齒孔螺旋分布是分別有6條螺旋分布齒孔，每條螺旋線的相位 角為60度，每條螺旋線的升程為15mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋球面整形器，其特征是所述的整形擴(kuò)徑段(6)的錐度 為5度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋球面整形器，其特征是所述的倒錐取鉆段(4)的錐度 為1.5度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的螺旋球面整形器，其特征是所述的球面齒(2)由 球面形冠(9)和圓柱體(10)構(gòu)成，圓柱體(10)的直徑為15mm，圓柱體(10)的端部有倒角， 球面齒(2)采用硬質(zhì)合金材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的螺旋球面整形器，其特征是球面齒(2)上部球面 形冠(9)突出本體表面5 5. 5mm。
專利摘要螺旋球面整形器，應(yīng)用于油水井套管變形修復(fù)。由本體和球面齒組成。本體自下而上分為導(dǎo)向引鞋、整形擴(kuò)徑段、定徑段、倒錐取鉆段和鉆桿接頭部分，本體中心有貫穿整個(gè)本體的通孔。在本體的整形擴(kuò)徑段、定徑段和倒錐取鉆段的表面有螺旋分布的齒孔，每個(gè)齒孔內(nèi)固定有一個(gè)球面齒。導(dǎo)向引鞋為圓柱體形。整形擴(kuò)徑段為外壁為圓錐體形，定徑段為圓柱體形，倒錐取鉆段為圓錐體形。效果是能順利的進(jìn)入套管變形段，通過反復(fù)碾壓對(duì)套管擴(kuò)張整形。球面齒在本體表面的分布呈螺旋線形式，各功能區(qū)球面齒分布合理，工作時(shí)覆蓋率高，整形效果好，防卡鉆。該工具結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、處理井段長、不用多次起下鉆柱。
文檔編號(hào)B23P6/00GK201552420SQ200920246230
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者吳欣袁, 李占省, 王海軍, 練章華, 藺恒利 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司