一種膨脹套管定位裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及井下作業(yè)工具領(lǐng)域，具體是一種與膨脹套管技術(shù)相結(jié)合的膨脹套管定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，石油行業(yè)在鉆井作業(yè)中，為保證在鉆井過程及完井后油井井下施工的精度，一般所采用的方法是在一定的深度上，采用一個套管短節(jié)，或稱為磁定位短節(jié)，作為井下深度的基準(zhǔn)標(biāo)志。該方法雖然能夠準(zhǔn)確提供井下深度計(jì)算的依據(jù)，但是功能較為單一，只能為計(jì)算深度提供依據(jù)，而不能提供確定方位的功能，而且與其它的井下工具很難配合使用。問題包括:
(I)通徑小。
[0003]目前常用的定位裝置采用卡瓦式錨定工具，由于其本身的固有缺陷導(dǎo)致完井后套管通徑減小，給后續(xù)采油、修井和油層改造等作業(yè)施工帶來困難。
[0004]此外，有些定位裝置采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，雖然可以確定方位，但是工具無法穿過該定位裝置，下入到更深的深度，也無法與其它的井下工具配合使用，給井下作業(yè)帶來不便。
[0005](2)精度低。
[0006]井下精確定位是徑向鉆井、多分支井等的關(guān)鍵技術(shù)之一，定位裝置需要有一定的抗軸向載荷、抗扭矩的能力，防止裝置在井深及方位上發(fā)生移動。
[0007](3)定位不可靠是上述工具的另一缺點(diǎn)，由于采用卡瓦裝置，在抗軸向載荷、抗扭和高壓密封能力上性能較差，且卡瓦對套管有損害，導(dǎo)致定位精度不高，下入工具不易找正位置和方位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，將膨脹套管技術(shù)與井下定位技術(shù)相結(jié)合，提出了一種能實(shí)現(xiàn)精確定位深度和方位，也可以對定位裝置的以上層位和以下層位進(jìn)行精確定位的膨脹套管定位裝置。
[0009]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種膨脹套管定位裝置，包括由中心管、橡膠環(huán)、膨脹錐、本體、花鍵軸和可打撈堵頭，其中:本體為一段變徑的膨脹套管，橡膠環(huán)設(shè)在膨脹套管小口徑端，本體下端與可打撈堵頭相連，可打撈堵頭內(nèi)部加工有花鍵槽，花鍵槽與花鍵軸上的花鍵耦合連接，花鍵軸上端與中心管相連，花鍵軸周向設(shè)有循環(huán)孔，膨脹錐套在花鍵軸上部，膨脹錐位于本體和花鍵軸之間的環(huán)空內(nèi)，可打撈堵頭底部設(shè)有球座。
[0010]上述方案進(jìn)一步包括:
本體的上部設(shè)有定位多折面定位斜面,該定位斜面的傾斜角度為35-45°之間。優(yōu)選由兩段斜面及一段垂直面構(gòu)成。
[0011]橡膠環(huán)設(shè)在膨脹套管小口徑端的橡膠環(huán)為分段結(jié)構(gòu)。
[0012]花鍵軸與可打撈堵頭以及可打撈堵頭與本體結(jié)合部均設(shè)有密封圈。
[0013]膨脹錐通過固定短節(jié)與中心管相連，或者是直接固定在花鍵軸上部。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
本膨脹套管定位裝置解決了常規(guī)卡瓦定位所引起的問題，其優(yōu)點(diǎn):
(I)膨脹套管硫化橡膠筒坐掛密封定位具有更大的抗扭矩、抗軸向載荷、耐沖擊及密封的能力，大幅提高了井下定位能力和可靠性，解決了 “井眼再進(jìn)入”的問題。
[0015](2)膨脹套管定位裝置具有大通徑，常規(guī)工具可以通過膨脹套管定位裝置而到達(dá)目的層進(jìn)行常規(guī)修井工作，還可與井眼再進(jìn)入工具相配合進(jìn)入分支井眼進(jìn)行各種井下作業(yè)。該膨脹套管定位裝置大通徑的特點(diǎn)，可滿足在同一主井眼中打出多個分支井的需要。
[0016](3)膨脹套管在井下形成了支井的永久定位，并且膨脹套管在井下可承受較大的鉆壓和扭矩，膨脹套管定位裝置上部設(shè)計(jì)有為鉆井斜向器與修井斜向器座掛的定位裝置，可實(shí)現(xiàn)鉆井斜向器和支井重入斜向器的可靠定位。
【附圖說明】
[0017]附圖1 一種膨脹套管定位裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖附圖2膨脹套管定位裝置座掛后結(jié)構(gòu)示意簡圖
圖中:1中心管，2橡膠環(huán)，3膨脹錐，4膨脹套管定位本體(簡稱本體)，5循環(huán)孔，6花鍵軸，7花鍵，8可打撈堵頭，9多折面定位斜面，10鉆桿膠塞(或銅球)，11外層套管。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0019]如附圖1所示，膨脹套管定位裝置，主要由中心管1、橡膠環(huán)2、膨脹錐3、膨脹套管定位本體4、花鍵軸6、可打撈堵頭8構(gòu)成。膨脹套管定位本體4為一段變徑的膨脹套管，其小徑端加個有橡膠環(huán)2，橡膠環(huán)2在膨脹套管小徑端間隔一定距離硫化上幾段，膨脹套管定位本體4下端與可打撈堵頭8相連，可打撈堵頭8內(nèi)部加工有花鍵槽，花鍵槽與花鍵軸6上的花鍵7耦合連接。花鍵軸6上端與中心管I相連，花鍵軸6周向有一對循環(huán)孔5，膨脹錐3套在花鍵軸6上端，位于膨脹套管定位本體4和花鍵軸6之間的環(huán)空內(nèi)，膨脹錐3與中心管I之間也可采用固定短節(jié)對膨脹錐3進(jìn)行固定，花鍵軸6及可打撈堵頭8上均裝有密封圈，保證懸掛器膨脹時(shí)有效密封。
[0020]所述膨脹套管定位裝置4的上部設(shè)計(jì)有定位多折面定位斜面9，實(shí)現(xiàn)了對鉆完井斜向器和井眼再進(jìn)入斜向器的可靠定位，所述的定位斜面9的兩端斜面的傾斜角度為35-45。之間。
[0021]按照前述膨脹套管定位裝置的膨脹套管定位作業(yè)方法包括以下步驟:
以膨脹套管定位分支井為例，對特定的鉆完井和修井工藝進(jìn)行說明。
[0022]1、鉆完井工藝
該鉆完井工藝的主要完成步驟如下:
(I)膨脹套管定位裝置用鉆桿送入井下預(yù)訂位置，通過鉆桿投球或投膠塞，坐到定位裝置下端的可打撈堵頭的球座上，形成壓力密封腔，打壓，當(dāng)壓力升高到一定數(shù)值時(shí)，膨脹錐開始向上運(yùn)動，將膨脹套管定位筒及橡膠筒膨脹，橡膠筒被擠壓在膨脹套管和外層套管之間的環(huán)空內(nèi)，形成懸掛及密封裝置。膨脹錐在液壓力作用繼續(xù)向上運(yùn)動，在到達(dá)膨脹定位筒上端的斜面時(shí)，壓力突然降低為零，此時(shí)膨脹錐并未將膨脹套管定位筒完全膨脹，上提管柱有遇阻顯示，上提管柱至一定負(fù)荷，將剩下的膨脹套管定位筒上部的出口部分完全膨脹完畢，上提管柱不再有遇阻顯示，此時(shí)膨脹套管定位裝置膨脹結(jié)束，上提鉆柱，將內(nèi)管工具起出，然后打撈出可撈式堵頭，永久定位裝置則留在井下，形成大通徑。
[0023](2)下入斜向器總成，碰到膨脹套管定位裝置后，鉆桿遇阻，在井口采用管鉗一邊緩慢旋轉(zhuǎn)鉆桿，一邊緩慢下放管柱，當(dāng)斜向器與膨脹套管定位裝置上端的多折斜面沒有耦合時(shí)，扭矩增加，正轉(zhuǎn)半圈然后反轉(zhuǎn)半圈，緩慢下放，重復(fù)若干次。直至斜向器下端的多折斜面結(jié)構(gòu)到達(dá)預(yù)定深度與膨脹定位裝置上端的多折斜面結(jié)構(gòu)重合。繼續(xù)施加鉆壓，當(dāng)鉆壓突然回零，表明斜向器與送入管柱之間的剪切銷釘已被剪斷，送入工具脫手，上提鉆具，將送入工具提出至井口，斜向器與膨脹管定位裝置鎖定配合。
[0024](3)下開窗工具，緩慢下放至斜向器頂部進(jìn)行常規(guī)開窗作業(yè)，上提鉆柱，下旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具組合繼續(xù)鉆進(jìn)。
[0025]2、修井工藝
該修井工藝的主要完成步驟如下:
(O下井眼再進(jìn)入斜向器鉆具組合:將再進(jìn)入斜向器下入到主井眼內(nèi)需要進(jìn)行修井作業(yè)的分支與下部分支之間的深度，打壓，彈出坐掛鍵后，繼續(xù)下放，坐掛在需作業(yè)支井眼相應(yīng)的膨脹管定位裝置上。到位后，緩慢下壓，鉆壓突然掉零，表明剪切銷釘剪斷，送入工具脫手。
[0026]②下入常規(guī)修井工具進(jìn)行常規(guī)修井作業(yè)。
[0027]③下重進(jìn)斜向器回收鉆具組合，將重進(jìn)斜向器回收工具緩慢下放，到位后，打壓彈開回收打撈鍵，鉤住重進(jìn)斜向器，此時(shí)，重進(jìn)斜向器打撈工具和重進(jìn)斜向器一同起出。
[0028]通過以上實(shí)施例進(jìn)一步說明:
(I)該膨脹坐掛定位裝置具有定位功能:利用膨脹套管技術(shù)，將井下膨脹坐掛定位裝置下入到預(yù)定深度，該定位裝置外層硫化有多段橡膠層，利用液壓使定位裝置膨脹定位筒及橡膠膨脹，多段橡膠便被壓縮在膨脹定位筒和外層套管之間，形成了密封及懸掛裝置，在井下形成了永久可靠定位。該膨脹定位裝置取代了常規(guī)卡瓦錨定方式，在后續(xù)作業(yè)中，各種工具均根據(jù)井下膨脹套管定位裝置進(jìn)行定位。
[0029]( 2)該膨脹定位裝置具有定向功能:膨脹定位筒上端是多折面結(jié)構(gòu)，也就是一側(cè)由一段斜面、一段垂直面及另一段斜面構(gòu)成。利用斜向口定向，根據(jù)定向側(cè)鉆規(guī)定的方位角計(jì)算斜向器與該裝置斜口的相位差，調(diào)整好斜向器與井下膨脹坐掛定位裝置的相對角度，從而實(shí)現(xiàn)定向功能。
[0030](3)與膨脹套管定位裝置配套使用的可回收式斜向器，其上設(shè)計(jì)有與膨脹套管定位裝置相配合的機(jī)構(gòu)，當(dāng)與膨脹套管定位裝置在井下完成配合鎖定之后，則可以下入鉆具組合進(jìn)行常規(guī)側(cè)鉆分支井眼工序和下入完井管串進(jìn)行固井與完井工序。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種膨脹套管定位裝置，其特征是包括由中心管、橡膠環(huán)、膨脹錐、本體、花鍵軸和可打撈堵頭，其中:本體為一段變徑的膨脹套管，橡膠環(huán)設(shè)在膨脹套管小口徑端，本體下端與可打撈堵頭相連，可打撈堵頭內(nèi)部加工有花鍵槽，花鍵槽與花鍵軸上的花鍵耦合連接，花鍵軸上端與中心管相連，花鍵軸周向設(shè)有循環(huán)孔，膨脹錐套在花鍵軸上部，位于本體和花鍵軸之間的環(huán)空內(nèi)，可打撈堵頭底部設(shè)有球座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹套管定位裝置，其特征是:本體的上部設(shè)有定位多折面定位斜面，該定位斜面的傾斜角度為35-45°之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膨脹套管定位裝置，其特征是:橡膠環(huán)設(shè)在膨脹套管小口徑端的橡膠環(huán)為分段結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膨脹套管定位裝置，其特征是:花鍵軸與可打撈堵頭以及可打撈堵頭與本體結(jié)合部均設(shè)有密封圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膨脹套管定位裝置，其特征是:膨脹錐通過固定短節(jié)與中心管相連，或者是直接固定在花鍵軸上部。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種膨脹套管定位裝置。包括由中心管、橡膠環(huán)、膨脹錐、本體、花鍵軸和可打撈堵頭，其中：本體為一段變徑的膨脹套管，橡膠環(huán)設(shè)在膨脹套管小口徑端，本體下端與可打撈堵頭相連，可打撈堵頭內(nèi)部加工有花鍵槽，花鍵槽與花鍵軸上的花鍵耦合連接，花鍵軸上端與中心管相連，花鍵軸周向設(shè)有循環(huán)孔，膨脹錐套在花鍵軸上部，膨脹錐位于本體和花鍵軸之間的環(huán)空內(nèi)，可打撈堵頭底部設(shè)有球座。該裝置克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，將膨脹套管技術(shù)與井下定位技術(shù)相結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)精確定位深度和方位，也可以對定位裝置的以上層位和以下層位進(jìn)行精確定位的膨脹套管定位裝置。
【IPC分類】E21B23-01, E21B33-127
【公開號】CN104747110
【申請?zhí)枴緾N201310743986
【發(fā)明人】唐明, 馬建忠, 朱海波, 寧學(xué)濤, 朱萬勝, 侯婷, 蔡鵬 , 吳柳根, 唐成磊, 滕照正, 沈?qū)W祥
【申請人】中國石油化工集團(tuán)公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月31日