本發(fā)明涉及石油工業(yè)鉆井完井、修井技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種自動(dòng)液壓膨脹管系統(tǒng)，用于鉆井技術(shù)套管、完井套管或作為套損井的補(bǔ)貼管的作業(yè)安裝系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

發(fā)展于上世紀(jì)90年代的實(shí)體膨脹管技術(shù)在鉆井、完井和修井技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

最初的膨脹管技術(shù)是利用液壓力推動(dòng)膨脹錐體，同時(shí)疊加鉆桿對(duì)膨脹錐體的上提力來完成膨脹作業(yè)的。

中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?01010106783.3，申請(qǐng)日2010.02.03，“膨脹管總成、油井補(bǔ)貼施工機(jī)構(gòu)及施工方法”公開了一種利用膨脹管修復(fù)破損套管的裝置及方法，該裝置是在膨脹管的上部設(shè)置一套動(dòng)力缸，在膨脹管的下部設(shè)置膨脹錐體，在膨脹錐體的下面又設(shè)置了卡掛定位機(jī)構(gòu)，該裝置的動(dòng)力缸上部壓住膨脹管，動(dòng)力缸的中心管向下拉住卡掛定位機(jī)構(gòu)，通過動(dòng)力缸的拉力向上拉動(dòng)膨脹錐體來膨脹膨脹管。其卡掛定位機(jī)構(gòu)能夠單向卡住中心管，即為膨脹錐體提供一個(gè)向上的推力，又能滿足動(dòng)力缸多次行程向上提升的需求。

上述膨脹管技術(shù)存在的不足是：a、其液缸機(jī)構(gòu)復(fù)位操作復(fù)雜困難，地面作業(yè)人員需要首先判斷動(dòng)力缸的行程是否走完，當(dāng)動(dòng)力缸走完全部行程后，上提管柱，然后再下壓管柱直到動(dòng)力缸下部壓在膨脹管的上端，然后再打壓進(jìn)行第二個(gè)行程的膨脹；b、在前幾個(gè)行程，尤其是第一個(gè)行程，的復(fù)位下壓過程中，如果操作不當(dāng)，加壓載荷過多，可能會(huì)使膨脹管向下移位，進(jìn)而影響作業(yè)目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，發(fā)明了一種自動(dòng)液壓膨脹管系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

自動(dòng)液壓膨脹管系統(tǒng)，膨脹管機(jī)構(gòu)上部設(shè)液壓施力器，液壓施力器的芯軸向下延伸與膨脹錐相接連，所述的芯軸上于液壓施力器以下位置設(shè)阻流噴嘴；液壓施力器的上部連接自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)；所述的芯軸還向上延伸并在其上端部設(shè)密封座，密封座構(gòu)成了自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)的一部分；液壓施力器的液缸向上延伸并構(gòu)成了自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)的外殼；在外殼內(nèi)的下部設(shè)彈簧座、中部設(shè)下限位臺(tái)階、上部設(shè)上限位臺(tái)階；在下限位臺(tái)階與上限位臺(tái)階之間設(shè)限位板，在限位板與彈簧座之間安裝復(fù)位彈簧；限位板的下面連接塞堵。

自動(dòng)液壓膨脹管系統(tǒng)的操作方法，其作業(yè)步驟是：

a、自動(dòng)液壓膨脹管系統(tǒng)連接在作業(yè)管柱底部并下入井內(nèi)預(yù)定安裝位置；

b、作業(yè)管柱的上部通過管線與地面液壓泵車相連接；

c、啟動(dòng)液壓泵車，給作業(yè)管柱內(nèi)打液壓；

d、地面顯示壓力無周期變化后，上提作業(yè)管柱并起出井筒。

本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于，該裝置在液壓施力器的上部設(shè)置了自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)，液壓施力器完成一個(gè)上提行程后能夠在自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下自動(dòng)使活塞與芯軸復(fù)位，接著進(jìn)行下一個(gè)上提行程，地面的泵車不用停泵，作業(yè)管柱也不需要進(jìn)行上提或下放操作，作業(yè)十分方便，并且能夠避免下壓管柱造成膨脹管向下移位的可能性。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，其中：

圖1是本發(fā)明的自動(dòng)液壓膨脹管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)化示意圖。

圖2是圖1的原理動(dòng)作示意圖，圖示了液壓施力器的芯軸上行完成了一個(gè)行程塞堵堵住了密封座時(shí)的狀態(tài)圖。

圖3是圖1的原理動(dòng)作示意圖，液壓施力器的芯軸和限位板一同下行到達(dá)下限位臺(tái)階時(shí)的狀態(tài)圖。

圖4是圖1的原理動(dòng)作示意圖，液壓施力器的限位板在復(fù)位彈簧的作用下上行到達(dá)上限位臺(tái)階時(shí)的狀態(tài)圖。

圖5是本發(fā)明的自動(dòng)液壓膨脹管系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。

圖6是塞堵與密封座的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖示了塞堵下端面與密封座上端面都是光滑且平行的平面。

圖7是塞堵與密封座的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖示了塞堵是圓柱體，密封座是圓柱孔，圓柱體與圓柱孔相配合實(shí)現(xiàn)密封的情況。

具體實(shí)施方式

有關(guān)本項(xiàng)發(fā)明的詳細(xì)說明及技術(shù)內(nèi)容，配合附圖說明如下，然而附圖僅提供參考與說明之用，并非用來對(duì)本項(xiàng)發(fā)明加以限制。

本說明書的敘述說明中，所述的上、下位置關(guān)系，與附圖中圖示的位置關(guān)系相同，這也是本發(fā)明的工具在直井中應(yīng)用時(shí)的各構(gòu)件間的相互位置關(guān)系。

見圖1所示，自動(dòng)液壓膨脹管系統(tǒng)包括自下而上順次設(shè)置的膨脹管機(jī)構(gòu)20、液壓施力器19和自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)18。膨脹管14與液壓施力器19不相連接。

膨脹管機(jī)構(gòu)20包括膨脹管14、膨脹錐15、卡瓦16和脹緊簧17。膨脹管機(jī)構(gòu)20的結(jié)構(gòu)是已知技術(shù)，在中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01010106783.3，申請(qǐng)日2010.02.03，“膨脹管總成、油井補(bǔ)貼施工機(jī)構(gòu)及施工方法”中有詳細(xì)說明，這里不再贅述。

膨脹管機(jī)構(gòu)20上部設(shè)液壓施力器（19）。液壓施力器是已知技術(shù)，它是液缸與活塞機(jī)構(gòu)，可為一組缸與活塞機(jī)構(gòu)，也可以是多組缸與活塞機(jī)構(gòu)串聯(lián)形成的多級(jí)液缸與活塞機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的液壓施力器的芯軸13向下延伸與膨脹錐15相接連，此處所述的相連接是指與膨脹錐的中心管相連接，與可以如圖中所示把芯軸13直接作為膨脹錐的中心管。

所述的芯軸13上于液壓施力器19以下位置設(shè)阻流噴嘴22；設(shè)置阻流噴嘴的目的是在液壓施力器內(nèi)能夠形成高壓推動(dòng)活塞11與芯軸13上行，當(dāng)塞堵3堵住了密封座時(shí)，此時(shí)活塞和芯軸需要下行復(fù)位，這時(shí)通過阻流噴嘴22來釋放液壓施力器內(nèi)的液壓力。圖示中是阻流噴嘴的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，阻流噴嘴22安裝在了芯軸13的下端。

液壓施力器19的上部連接自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)18；所述的芯軸13還向上延伸并在其上端部設(shè)密封座9，密封座9構(gòu)成了自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)18的一部分；液壓施力器的液缸12向上延伸并構(gòu)成了自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)18的外殼21，在實(shí)際實(shí)施例中，液缸12與外殼21是直接相固定連接的；在外殼21內(nèi)的下部設(shè)彈簧座10、中部設(shè)下限位臺(tái)階4、上部設(shè)上限位臺(tái)階1；在下限位臺(tái)階4與上限位臺(tái)階1之間設(shè)限位板2，在限位板2與彈簧座10之間安裝復(fù)位彈簧8；限位板2的下面連接塞堵3。限位板2與塞堵3之間的連接可以是固定的，也可以是活動(dòng)的。

塞堵3與密封座9是配合實(shí)現(xiàn)密封的。

作為優(yōu)選實(shí)施例之一，所述的塞堵3是光滑圓球形，或塞堵3的下部是光滑半球形，相應(yīng)地，所述的密封座9是光滑圓錐形向上開口。作為優(yōu)選實(shí)施例之二，見圖5所示，所述的塞堵3的下端是圓錐體，圓錐體的錐面為光滑面，相應(yīng)地，所述的密封座9是光滑圓錐形向上開口。作為優(yōu)選實(shí)施例之三，見圖6所示，所述的塞堵3的下端是光滑平面，相應(yīng)地，所述的密封座9是光滑平面，塞堵3的下端光滑平面與密封座9的光滑平面平行設(shè)置。作為優(yōu)選實(shí)施例之四，見圖7所示，所述的塞堵3的下端是圓柱體，相應(yīng)地，所述的密封座9是圓柱形孔，塞堵3下端的圓柱體的外徑與密封座9的圓柱形孔的內(nèi)徑相配合而密封。

在結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)化示意圖中，二個(gè)部件之間畫出了間隙，僅表示二個(gè)部件可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)，是否密封應(yīng)根據(jù)情況而定，如圖中的活塞11與液缸12之間，表示活塞在液壓力的作用下能夠在液缸內(nèi)上下移動(dòng)，在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，活塞與液缸之間應(yīng)設(shè)有密封件來密封液壓流體。

為了減小流動(dòng)阻力，在限位板2上設(shè)置了過流孔7。為了使活塞11上行順利，在液缸12上部還開設(shè)了排液孔5。

圖1～圖4圖示了本發(fā)明裝置的工作原理。圖1中，作業(yè)時(shí)，地面泵車一般使用水向油管內(nèi)打液壓，水流經(jīng)過流孔7下行，自芯軸13上端進(jìn)入芯軸，從進(jìn)液孔6進(jìn)入液缸12。由于阻流噴嘴產(chǎn)生的節(jié)流壓力，使液缸12內(nèi)的壓力升高，推動(dòng)活塞11和芯軸并帶動(dòng)膨脹錐上行膨脹膨脹管14，最終如圖2所示，密封座9向上頂住塞堵3并形成密封。這時(shí)開始，自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)18的外殼21內(nèi)壓力升高，而液缸12內(nèi)的壓力自阻流噴嘴22泄掉。如圖3所示，升高的液壓力推動(dòng)限位板2、塞堵3和芯軸13一同下行，同時(shí)限位板2壓縮了復(fù)位彈簧8，芯軸13帶動(dòng)了活塞11下行復(fù)位，膨脹錐與膨脹管之間的摩擦力使膨脹錐與膨脹管之間在軸向上保持了不動(dòng)，而卡瓦與芯軸脫開，芯軸相對(duì)膨脹錐下行伸出膨脹錐。當(dāng)限位板2下行到達(dá)下限位臺(tái)階4時(shí)，限位板與塞堵被擋住不能繼續(xù)下行，液壓力繼續(xù)升高，推動(dòng)芯軸13繼續(xù)下行，這時(shí)塞堵3與芯軸13的密封座9脫開，如圖4所示，壓縮了的復(fù)位彈簧8推動(dòng)限位板2和塞堵3上行到達(dá)上限位臺(tái)階1處，液壓施力器18和自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)18恢復(fù)到與圖1所示相同的作業(yè)狀態(tài)，這樣就完成了第一個(gè)膨脹作業(yè)行程，接著就開始了下一個(gè)膨脹作業(yè)行程，循環(huán)往復(fù)，直至完成膨脹管的膨脹作業(yè)。

圖5是本發(fā)明裝置的一個(gè)具體實(shí)施例，圖中圖示了本發(fā)明裝置的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)示意圖。上接頭51與外殼53相連，上接頭51的下端就作為了上限位臺(tái)階1。外殼53的下部向內(nèi)縮徑并自然形成了下限位臺(tái)階57。外殼53內(nèi)安裝了限位板52，在限位板52上設(shè)軸向過流孔，在限位板中心部向下設(shè)塞堵54，塞堵54有一個(gè)外表面是光滑的圓錐部。在限位板52和下限位臺(tái)階57之間設(shè)置復(fù)位彈簧55。上芯軸58與下限位臺(tái)階57相套并密封，上芯軸58的上端設(shè)表面光滑的圓錐孔作為密封座56。上接頭51、限位板52、外殼53、塞堵54、復(fù)位彈簧55、密封座56和下限位臺(tái)階57共同構(gòu)成了自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)。

液缸59與外殼53相連，液缸59的下部連接液缸堵頭62，液缸59內(nèi)部設(shè)置活塞60，活塞60上下各自連接上芯軸58和下芯軸63，活塞60上設(shè)徑向進(jìn)液孔61。液缸59、活塞60、液缸堵頭62、上芯軸58和下芯軸63共同構(gòu)成了液壓施力器。在液壓施力器內(nèi)部，為了形成液壓密封，如圖中所示，于各配合需要密封之處均設(shè)有密封件。

在下芯軸的上端設(shè)置阻流噴嘴68。

液缸堵頭62下部連接推止套64，推止套64下部又連接推止接頭65。推止接頭65與膨脹管66通過臺(tái)階推靠在一起，并無螺紋連接。下芯軸63向下穿過膨脹錐67及其它卡緊配件。膨脹管66、膨脹錐67及其它卡緊配件共同構(gòu)成了膨脹管機(jī)構(gòu)，膨脹管機(jī)構(gòu)是已知技術(shù)，在中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01010106783.3，申請(qǐng)日2010.02.03，“膨脹管總成、油井補(bǔ)貼施工機(jī)構(gòu)及施工方法”中有詳細(xì)說明，這里不再贅述。

本發(fā)明的自動(dòng)液壓膨脹管系統(tǒng)的操作方法，其作業(yè)步驟是：

a、自動(dòng)液壓膨脹管系統(tǒng)連接在作業(yè)管柱底部并下入井內(nèi)預(yù)定安裝位置；

b、作業(yè)管柱的上部通過管線與地面液壓泵車相連接；

c、啟動(dòng)液壓泵車，給作業(yè)管柱內(nèi)打液壓；

d、地面顯示壓力無周期變化后，上提作業(yè)管柱并起出井筒。

作業(yè)中，管柱中的液壓力會(huì)隨著液壓施力器上提膨脹行程升高，也會(huì)在液壓施力器復(fù)位行程中突然降低，高壓力時(shí)間段長(zhǎng)，而低壓力時(shí)間段較短，高低壓力的變化呈周期性出現(xiàn)。當(dāng)壓力不再周期性變化時(shí)，說明膨脹作業(yè)已經(jīng)完成。

顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。