[发明专利]管道膨胀器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于径向膨胀管状元件的膨胀器。可膨胀的管状元件在用于从地层中生产油气的井构造中的应用越来越广泛。在这样的应用中，可膨胀的管状元件下降至井眼中，随后径向膨胀，形成井的结构部件，例如套管、筛管或滤砂管。井眼通常被分区段钻成，由此在每钻一个区段之后，将另一个套管或筛管下降至新钻的井眼区段中，并在其中径向膨胀。任选地，通过在膨胀过程之前或之后泵送一层水泥至套管或筛管与井眼壁之间，可以将膨胀的套管或筛管用水泥浇筑在井眼中。

背景技术

通常，通过泵送、拉动或推动膨胀器穿过管状元件，在井眼中膨胀管状元件。膨胀器具有从略微小于未膨胀管内径的直径逐渐缩减至对应于膨胀之后所需要的管内径的直径的外表面。正常情况下，在未膨胀的管状元件与井眼壁之间存在充足的间隙，以在不需要过多膨胀力的情况下允许管状元件径向膨胀。但是，井眼壁可能具有局部不规则的部分，例如向内突出的壁部分，这妨碍管状元件在不需要过多膨胀力的情况下完全膨胀。并且，在管状元件与井眼壁之间可能存在坍塌壁部分形式的堵塞，或者管状元件本身的壁可能具有不规则的部分，这都妨碍了管状元件的正常膨胀。

已经验证，这种堵塞和不规则部分可以导致这样一种情形，即，膨胀器被阻滞在管状元件中，由此阻止管状元件的进一步膨胀。本发明的目的是提供一种改进的膨胀器，其能克服先有技术中的问题，即，即使在井眼中遭遇堵塞，也允许管状元件的进一步膨胀。

发明内容

依照本发明，提供了一种用于径向膨胀管状元件的膨胀器，所述膨胀器具有轴向向前方向，并设置有用于对膨胀器施加推动力以使膨胀器沿轴向向前方向移动穿过管状元件的推动装置，膨胀器包括具有沿轴向向前方向径向向内逐渐缩减的膨胀器表面的可调锥体，所述可调锥体可以在径向膨胀模式与径向回缩模式之间移动，膨胀器还包括用于在施加于推动装置上的所述推动力的作用下使可调锥体从回缩模式移动至膨胀模式的调整装置。

利用依照本发明的膨胀器，可以实现，在堵塞妨碍管状元件的完全膨胀的情况下，可调锥体也能从膨胀模式径向向内移动至回缩模式。此外，本发明膨胀器的一个优点在于，使可调锥体保持在膨胀模式或在遭遇堵塞的情况下使可调锥体返回至膨胀模式所需的回复力由移动膨胀器穿过管状元件所需的推动力提供。因而，膨胀器不会受到使膨胀器保持在膨胀模式或使膨胀器从回缩模式返回至膨胀模式的高预加载。

应当理解，术语″推动力″既是指直接施加于膨胀器以拉动、推动或泵送膨胀器穿过管状元件的力，还是指由直接施加于膨胀器上的力引起的任何反作用力，例如由于膨胀过程的缘故从管状元件作用于膨胀器上的反作用力，或者由于膨胀过程的缘故膨胀器的各个部件之间的反作用力。

为了允许可调锥体在膨胀模式与回缩模式之间移动，可调锥体适宜由多个锥体段(segments)形成，其中，对于每对相邻的锥体段，一缝隙沿径向方向在成对锥体段之间延伸。径向缝隙允许锥体段向内和向外径向移动，同时仍然表现为半连续的膨胀表面，由此在这种运动期间，缝隙的圆周宽度减小(对于径向向内运动)或增大(对于径向向外运动)。各缝隙可以形成为完全分开锥体段，或者假定锥体段仍然能够向内和向外径向移动，则只是部分地分开锥体段。

优选地，可调锥体是后锥体，膨胀器还包括前锥体，所述前锥体具有沿轴向向前方向径向向内逐渐缩减的膨胀器表面，其最大直径小于后锥体的最大直径。

如果前锥体相对于推动装置可轴向移动，则为后锥体提供了足够的回复力，其中，调整装置被布置成在前锥体相对于推动装置轴向移动时使后锥体从回缩模式移动至膨胀模式。

优选地，推动装置包括位于膨胀器的后端部分上的支撑构件，其中，调整装置被布置成在前锥体朝着支撑构件轴向移动时使后锥体从回缩模式移动至膨胀模式。

附图说明

参照附图，下文将通过举例的方式更加详细地描述本发明，其中：

图1示意性显示了依照本发明的膨胀器的一个实施例的纵向截面的透视图；

图2示意性显示了图1中膨胀器的上半部在第一操作模式期间的纵向截面；

图3示意性显示了图2的横截面3-3；

图4示意性显示了图1中膨胀器的上半部在第二操作模式期间的纵向截面；

图5示意性显示了在初始操作阶段期间的图1中的纵向截面；

图6示意性显示了在后续操作阶段的图1中的膨胀器；

图7示意性显示了在进一步操作阶段期间的图1中的膨胀器；

图8示意性显示了依照本发明的膨胀器的改变实施例的一部分的横截面；和