一种井下筛管液压补贴管柱的制作方法

1.本实用新型涉及油气井筛管的补贴设备，尤其是一种井下筛管液压补贴管柱。


背景技术：

2.目前，筛管完井已成为水平井的主要开发方式之一，随着开发的不断深入，高强度注汽、地层出砂、腐蚀等多种措施因素导致筛管完井套损井比例逐步增加。套损类型以完井筛管破损为主，完井筛管失效后，井筒严重出砂，导致油井产液量急剧下降，油气井不能正常生产，同时还会导致井下和地面设备严重磨损，缩短设备的使用寿命，严重时会导致套管损坏、油井报废等。
3.另外出砂导致井内管柱砂埋，造成注汽等措施管柱打捞困难，造成油井停产，经济损失严重，严重制约油田的高效开发。
4.完井筛管破损治理一直是困扰套损井高效快速修复的难题。针对筛管破裂、锈蚀穿孔的问题，现今缺少较为成熟的破损失效筛管内补贴技术。目前，筛管破损治理技术以管内悬挂小直径防砂管充填防砂或卡封封隔临时生产两种方式为主，存在有效期短，内通径小，液量下降快等问题，严重制约了油田的高效开发。
5.破损失效筛管内补贴技术以波纹管补贴和膨胀管修复为主，主要工作原理是使用锥体膨胀，压平膨胀管或波纹管，但在管柱的补贴部位缩颈严重。
6.波纹管补贴水平井段内的成功率低，由于波纹管强度低，所以补贴后的使用寿命短。
7.膨胀管补贴通过下井管柱中的增压器和连接在增压器下方的锥体状的胀形工具，利用其中的锥体膨胀后压平固定在外面的膨胀管或波纹管。
8.上述波纹管补贴和膨胀管修复施工的性质上是机械成形，难以使补贴管和筛管内壁紧密贴合，施工复杂、成本高，成功率较低。另外，现有补贴管外径较大，受水平井特殊井身结构影响，长段大直径补贴管无法顺利下入水平段，难以满足水平段破漏段的补贴需求。
9.为此，完井管柱中筛管的补贴装置急需改进。


技术实现要素：

10.本实用新型旨在提供一种井下筛管液压补贴管柱，克服现有补贴装置存在的缺陷，使补贴管能够与筛管内壁紧密贴合，完成筛管内壁破损部位的有效修复，提高完井管柱中筛管的修复质量和施工成功率，提高油气井的开采效率和经济效益。
11.本实用新型采用的技术方案如下：
12.一种井下筛管液压补贴管柱设有水力锚、上密封装置、下密封装置、补贴管、密封装置连接管柱和补贴泄压阀，水力锚顺次与上密封装置、密封装置连接管柱和下密封装置连接，密封装置连接管柱中装有补贴泄压阀；
13.上密封装置与下密封装置结构相同且分别相向连接在密封装置连接管的两端，补贴管固定在上密封装置和下密封装置的外面；
14.上密封装置设有中心管、活塞、胶筒和胶筒座，中心管的管体上设有出液孔，中心管的上端与密封装置上壳体连接、下端套装密封装置下壳体；活塞的下部本体中固定着内衬弹性钢片并且活塞的下端本体与密封装置下壳体连接；胶筒和胶筒座安装在密封装置上壳体和密封装置下壳体之间，上回位钢片和下回位钢片分别固定在密封装置上壳体和胶筒座中且位于胶筒的外面。
15.所述中心管中的管体外壁是非等径外壁，出液孔设在中心管的最小外径处且该最小外径处的凹槽与密封装置上壳体的内壁之间形成液压腔。
16.所述内衬弹性钢片至少设有三片且两端固定在活塞的下部本体中，活塞的下端与密封装置下壳体螺纹连接，密封装置下壳体与密封装置连接管柱螺纹连接。
17.所述上回位钢片和下回位钢片的一端内壁均设有装配凸台并且设有装配凸台的一端分别相向固定在密封装置上壳体和胶筒座中的装配凹槽中。
18.所述上回位钢片的非固定端与下回位钢片的非固定端之间设有间隙；上回位钢片和下回位钢片均设置在三片以上。
19.位于所述液压腔下方的中心管外壁和活塞外壁分别设有内密封圈和外密封圈。
20.所述补贴管的上部和下部分别设有固定圈槽且固定圈槽中装有固定圈；在所述固定圈槽的上方和下方的补贴管中还设有固定销钉，固定销钉将补贴管的上端和下端分别固定在上密封装置的密封装置上壳体与下密封装置的密封装置上壳体之间并且使补贴管位于上密封装置和下密封装置的上回位钢片和下回位钢片的外面。
21.所述固定圈是两端带有啮合卡口的金属固定带、外表面还设有圈状卡齿并通过两端的啮合卡口安装到补贴管的固定圈槽中。
22.所述下密封装置的下端通过油管与导引头连接或者直接与导引头连接。
23.所述补贴泄压阀设有阀体、进液通道、进液通道阀芯、进液通道回位弹簧、旁通液道、旁通液道阀芯、旁通液道回位弹簧和泄压口，其中：
24.旁通液道设在进液通道侧旁的阀体的壳壁中，旁通液道和进液通道中设有全方位补贴液流口、旁通液道进液口和下密封装置液流口；
25.旁通液道阀芯和旁通液道回位弹簧安装在旁通液道的全方位补贴液流口位置处；进液通道中装有进液通道阀芯和进液通道回位弹簧，进液通道阀芯和进液通道回位弹簧安装在泄压口、旁通液道进液口和下密封装置液流口的位置处；
26.进液通道回位弹簧座于进液通道与旁通液道之间的隔台中且下密封装置液流口位于该隔台的下方并与旁通液道贯通，旁通液道进液口设在进液通道与旁通液道之间的隔壁中。
27.与现有技术相比，本实用新型的显著使用效果在于：
28.井上液压泵站中的液压泵为井下的增压管柱供液并通过增压管柱中的螺杆马达和井下增压器为液压补贴管柱中的水力锚和上密封装置、补贴限位阀和下密封装置增压，首先使水力锚达到工作压力后将液压补贴管柱锚定在筛管内壁中。继续增压后依次通过上密封装置和下密封装置将补贴管的上部和下部补贴至筛管内壁，最后继续增压将上密封装置与下密封装置之间的补贴管再帖紧至筛管内壁。由于补贴管是由液压成型补贴材料制成，可塑性强、与筛管内壁贴合性能好，而且通过液压补贴的压力大、补贴管与筛管的接触面积大、补贴效果好。
29.本实用新型通过液压成形材料制成补贴管，采用充液成形方式使补贴管与筛管之间永久金属成型。能够完成破漏筛管的可靠修复，补贴管可以牢固的补贴在筛管内壁，液压成形后补贴管补贴的筛管的强度增强。补贴完成后筛管的内通径大，后期生产中不影响液量通过，补贴完成后有效期长，不仅适用于水平井、也适用于直井，具有显著的使用效果并能产生显著的经济效益。
附图说明
30.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
31.图1是本实用新型的工作原理示意图。
32.图2是图1中上密封装置的结构示意图。
33.图3是图2中固定圈补贴施工前的结构示意图。
34.图4是图2中固定圈的补贴施工后的结构示意图。
35.图5是图1中液压补贴管柱的结构示意图。
36.图6是图5中补贴限压阀的结构示意图。
37.图中：地面1、筛管2、螺杆马达3、水力锚4、上密封装置5、下密封装置6、导向头7、补贴管8、固定圈9、井下增压器10、油管11、井上液压泵站12、密封装置连接管柱13、补贴限压阀14、密封装置上壳体5
‑
1、出液孔5
‑
2、外密封圈5
‑
3、 内密封圈5
‑
4、 上回位钢片5
‑
5、内衬弹性钢片 5
‑
6、胶筒5
‑
7、下回位钢片5
‑
8、胶筒座5
‑
9、密封装置下壳体5
‑
10、活塞5
‑
11、液压腔5
‑
12、中心管5
‑
13、进液通道14
‑
1、旁通液道14
‑
2、下密封装置液流口14
‑
3、泄压口14
‑
4、进液通道回位弹簧14
‑
5、阀芯密封圈一14
‑
6、进液通道阀芯14
‑
7、阀体14
‑
8、旁通液道回位弹簧14
‑
9、全方面补贴液流口14
‑
10、阀芯密封圈二14
‑
11、旁通液道阀芯14
‑
12。
具体实施方式
38.附图仅为参考与说明之用，并非用以限制本实用新型的保护范围。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
40.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.参见图1到图6，一种井下筛管液压补贴管柱设有水力锚4、上密封装置5、下密封装
置6、补贴管8、密封装置连接管柱13和补贴泄压阀14，水力锚4顺次与上密封装置5、密封装置连接管柱13和下密封装置6连接，密封装置连接管柱13中装有补贴泄压阀14；
42.上密封装置5与下密封装置6结构相同且分别相向连接在密封装置连接管13的两端，补贴管8固定在上密封装置5和下密封装置6的外面；
43.现以上密封装置5为例说明其结构，上密封装置5设有中心管5
‑
13、活塞5
‑
11、胶筒5
‑
7和胶筒座5
‑
9，中心管5
‑
13的管体上设有出液孔5
‑
2，中心管5
‑
13的上端与密封装置上壳体5
‑
1连接、下端套装密封装置下壳体5
‑
10；活塞5
‑
11的下部本体中固定着内衬弹性钢片5
‑
6并且活塞5
‑
11的下端本体与密封装置下壳体5
‑
10连接；胶筒5
‑
7和胶筒座5
‑
9安装在密封装置上壳体5
‑
1和密封装置下壳体5
‑
10之间，上回位钢片5
‑
5和下回位钢片5
‑
8分别固定在密封装置上壳体5
‑
1和胶筒座5
‑
9中且位于胶筒5
‑
7的外面。增压管柱中设有螺杆马达3、油管11和井下增压器10，设置在地面1上的井上液压泵站12通过液压管线与井下增压管柱连接，本实用新型连接在增压管柱的下方。
44.井上液压泵站12布置在地面1，井上液压泵站12为通用井上液压泵，工作介质为钻井液。液压补贴管柱连接在增压管柱的下端，通过修井作业机将增压管柱和液压补贴管柱下放到筛管2的破损位置。增压管柱中的油管11、螺杆马达3和井下增压器10为通用装置。井上液压泵站12为增压管柱和液压补贴管柱提供液压动力，通过油管11驱动螺杆马达3转动为井下增压器10增压并将水力锚4涨开后固定在筛管2的内壁中。继续增压后，由于密封装置连接管柱13中的补贴限压阀14对液压压力的控制，将上密封装置5和下密封装置6顺序涨开并将补贴管8固定在筛管2的内壁，完成破损的筛管2的补贴作业。
45.在上述实施例一的基础上，本实用新型还有以下实施例：
46.所述中心管5
‑
13中的管体外壁是非等径外壁，出液孔5
‑
2设在中心管5
‑
13的最小外径处且该最小外径处的凹槽与密封装置上壳体5
‑
1的内壁之间形成液压腔5
‑
12。
47.所述内衬弹性钢片5
‑
6至少设有三片且两端固定在活塞5
‑
11的下部本体中，活塞5
‑
11的下端与密封装置下壳体5
‑
10螺纹连接，密封装置下壳体5
‑
10与密封装置连接管柱13螺纹连接。
48.所述上回位钢片5
‑
5和下回位钢片5
‑
8的一端内壁均设有装配凸台并且设有装配凸台的一端分别相向固定在密封装置上壳体5
‑
1和胶筒座5
‑
9中的装配凹槽中。
49.所述上回位钢片5
‑
5的非固定端与下回位钢片5
‑
8的非固定端之间设有间隙，以方便胶筒5
‑
7膨出；上回位钢片5
‑
5和下回位钢片5
‑
8均设置在三片以上。
50.位于所述液压腔5
‑
12下方的中心管5
‑
13外壁和活塞5
‑
11外壁分别设有内密封圈5
‑
4和外密封圈5
‑
3。
51.所述补贴管8由液压成型补贴材料制成，补贴管8的上部和下部分别设有固定圈槽且固定圈槽中装有固定圈9；在所述固定圈槽的上方和下方的补贴管8中还设有固定销钉，固定销钉将补贴管8的上端和下端分别固定在上密封装置5的密封装置上壳体5
‑
1与下密封装置6的密封装置上壳体5
‑
1之间并且使补贴管8位于上密封装置5和下密封装置6的上回位钢片5
‑
5和下回位钢片5
‑
8的外面。固定销钉能够保证液压补贴管柱在下放过程中补贴管8的固定，而固定圈9则能够辅助补贴管8与筛管2的内壁贴合的更为紧密。能够制做补贴管8的液压成型补贴材料有304l不锈钢、321不锈钢、和316不锈钢。当来自井上液压泵站12并经井下增压器10增压后的钻井液首先进入上密封装置5的液压腔5
‑
12下推活塞5
‑
11后，由于
密封装置下壳体5
‑
10与补贴限压阀14的控制，液压力依次将内衬弹性钢片5
‑
6、胶筒5
‑
7、上回位钢片5
‑
5和下回位钢片5
‑
8以及补贴管8推至筛管2的内壁中帖紧。
52.所述固定圈9是两端带有啮合卡口的金属固定带、外表面还设有圈状卡齿并通过两端的啮合卡口安装到补贴管8的固定圈槽中；固定圈9使用伸长率≥30%、屈服应力小于50mpa的金属材料制做，固定圈9外表面的圈状卡齿做了硬化处理。固定圈9属于具有延展性的软金属密封圈，能够制做固定圈9的金属包括紫铜、铅、纯铝等。将补贴管8的固定圈槽部位收缩后、装入固定圈9。液压成形时，在压力作用下变形，固定圈9外面的圈状卡齿增加了与筛管2内壁的接触面积和强度，能够更好地将补贴管8贴合和固定在筛管2的内壁中。
53.所述下密封装置6的下端通过油管11与导引头7连接或者直接与导引头7连接，方便本实用新型中液压补贴管柱的下入。
54.所述补贴泄压阀14设有阀体14
‑
8、进液通道14
‑
1、进液通道阀芯14
‑
7、进液通道回位弹簧14
‑
5、旁通液道14
‑
2、旁通液道阀芯14
‑
12、旁通液道回位弹簧14
‑
9和泄压口14
‑
4，其中：
55.旁通液道14
‑
2设在进液通道14
‑
1侧旁的阀体14
‑
8的壳壁中，旁通液道14
‑
2和进液通道14
‑
1中设有全方位补贴液流口14
‑
10、旁通液道进液口和下密封装置液流口14
‑
3；
56.旁通液道阀芯14
‑
12和旁通液道回位弹簧14
‑
9安装在旁通液道14
‑
2的全方位补贴液流口14
‑
10位置处；进液通道14
‑
1中装有进液通道阀芯14
‑
7和进液通道回位弹簧14
‑
5，进液通道阀芯14
‑
7和进液通道回位弹簧14
‑
5安装在泄压口14
‑
4、旁通液道进液口和下密封装置液流口14
‑
3的位置处；
57.进液通道回位弹簧14
‑
5座于进液通道14
‑
1与旁通液道14
‑
2之间的隔台中且下密封装置液流口14
‑
3位于该隔台的下方并与旁通液道14
‑
2贯通，旁通液道进液口设在进液通道14
‑
1与旁通液道14
‑
2之间的隔壁中。
58.进液通道阀芯14
‑
7外部设有阀芯密封圈一14
‑
6，旁通液道阀芯14
‑
12外部设有阀芯密封圈二14
‑
11。
59.来自上方管柱中的液体从进液通道14
‑
1进入补贴限压阀14内，压力增大到补贴限压阀14的开启压力后，进液通道阀芯14
‑
7克服进液通道回位弹簧14
‑
5的弹力下行，液体进入下密封装置进液口14
‑
3和旁通液道14
‑
2中，使下密封装置6工作。随着压力的继续升高，克服了旁通液道回位弹簧14
‑
9的弹力，旁通液道阀芯14
‑
12上行开启，液体从全方面补贴进液口14
‑
10中进入到由上密封装置5、补贴管8和下密封装置6构成的空间内，使补贴管8的中部管体变形膨出并帖紧到筛管2的内壁，将筛管2的破损部位帖紧修复。
60.本实用新型中的螺杆马达3能够使用7lz73
×
7.0和9lz79
×
7.0l型号的螺杆马达。井下增压器10能够使用双螺旋槽螺杆马达井下增压器、螺杆换向式螺杆马达井下增压器和2jz7型号的井下增压器。
61.一种井下筛管液压补贴管柱的施工方法，如下述：
62.a、首先将液压补贴管柱连接在增压管柱下端通过修井作业机下至井内并使液压补贴管柱位于筛管2的破损位置；
63.b、在地面1将井上液压泵站12中的液压泵通过液压管线与增压管柱中的油管11连通；
[0064] c、开启井上液压泵站12中的液压泵、通过螺杆马达3和井下增压器10为钻井液增
压至水力锚4的工作压力，将液压补贴管柱锚定在筛管2的内壁中；
[0065]
d、通过井上液压泵站12中的液压泵、螺杆马达3和井下增压器10继续为钻井液增压至上密封装置5的工作压力，使胶筒5
‑
7膨出将补贴管8的上部连同固定圈9帖紧到筛管2的内壁；
[0066]
e、通过井上液压泵站12中的液压泵、螺杆马达3和井下增压器10继续为钻井液增压至补贴限压阀14的开启压力并继续增压至下密封装置6的工作压力，使下密封装置6中的胶筒5
‑
7膨出并将补贴管8的下部连同固定圈9帖紧到筛管2的内壁；
[0067]
f、补贴限位阀14保持开启状态，继续为钻井液增压，使补贴管8的中部管体变形膨出并帖紧到筛管2的内壁，将筛管2的破损部位帖紧修复；
[0068]
j、筛管2补贴完成后，关闭井上液压泵站12中的液压泵。增压管柱和液压补贴管柱内的压力下降，上密封装置5自行泄压，补贴限压阀14的进液通道阀芯14
‑
7在进液通道回位弹簧14
‑
5作用下复位上行，补贴限压阀14阀座的底部泄压口14
‑
4与外部联通，下密封装置6完成泄压，补贴管8内的液体自然泄压。
[0069]
钻井液泄压后，上密封装置5和下密封装置6内的活塞5
‑
11在内衬弹性钢片5
‑
6的作用下回位，胶筒5
‑
7在上回位钢片5
‑
5和下回位钢片5
‑
8的作用下回位，上提液压补贴管柱和增压管柱至地面1。
[0070]
在本实用新型中，液压补贴管柱中的上密封装置5的密封装置上壳体5
‑
1的上端与水力锚4的壳体螺纹连接，密封装置下壳体5
‑
10的下端与密封装置连接管柱13螺纹连接。工作时，高压钻井液推动活塞5
‑
11下行，活塞5
‑
11压紧内衬弹性钢片5
‑
6膨胀变形，内衬弹性钢片5
‑
6支撑胶筒5
‑
7膨胀变形，将补贴管8的上部胀开并密封贴合到筛管2的内壁，胶筒5
‑
7外部的上回位钢片5
‑
5和下回位钢片5
‑
8支撑着胶筒5
‑
7的上、下两端防止变形。工作完成泄压后，胶筒5
‑
7外部的上回位钢片5
‑
5和下回位钢片5
‑
8又能够使胶筒5
‑
7复位。
[0071]
密封装置连接管柱13的上端与上密封装置5的密封装置下壳体5
‑
10螺纹连接、下端与下密封装置6的密封装置上壳体5
‑
1螺纹连接，补贴管8通过固定销钉固定在上密封装置5与下密封装置6的外部。工作时，补贴管8膨胀变形，固定销钉在拉力作用下自行拉断，完成与补贴管8的分离。
[0072]
下密封装置6的密封装置下壳体5
‑
10与密封装置连接管柱13螺纹连接。工作时，高压钻井液推动活塞5
‑
11上行，活塞5
‑
11压紧内衬弹性钢片5
‑
6膨胀变形，内衬弹性钢片5
‑
6支撑胶筒5
‑
7膨胀变形并将补贴管8下部胀开并密封贴合到筛管2的内壁。胶筒5
‑
7外部的上回位钢片5
‑
5和下回位钢片5
‑
8支撑胶筒5
‑
7上下两端防止变形，工作完成泄压后，上回位钢片5
‑
5和下回位钢片5
‑
8又能够使胶筒5
‑
7复位。
[0073]
导向头7上端通过油管11或直接与下密封装置6中的密封装置上壳体5
‑
1螺纹连接，在液压补贴管柱的下放过程中起到导向和扶正作用。
[0074]
上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本实用新型不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本实用新型的精神和启示下做出修改。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的创造精神和创造理念之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。因此，保护范围不仅限于上文的说明。