[发明专利]用于油气井套管整形的矫形机

说明书

技术领域

本发明属于油气井修复技术领域，特别是涉及一种用于油气井套管整形的矫形机。 

背景技术

油气井套管完井后，开采一定时间，均会出现大批油水气井套管损坏现象。这对油田正常开采、稳产十分不利。因此要实现油田的可持续发展，必须解决油气井和注水井的套管损坏问题。多年来，各油田为了多产出、高效益开发，越来越多地采取并依赖一些强化采油措施，如高压注水、压裂和酸化等。虽然暂时取得了明显的经济效益，但同时也使套管的工作环境不断恶化，以致使套管不断产生腐蚀破漏、变形和错断等损坏现象。稠油井的开采，大多采用热采工艺，使套管环境温度增高，环境更加恶劣，大大缩短套管的使用寿命。而对油田套损井的修复，首先要对变形套管进行矫形，传统整形方法有机械整形和爆炸整形，也有采用胀管器或采用铣锥修正，但很容易发生锥出套现象，造成修井事故，从而加剧套管损坏，并且增加了修井成本。爆炸整形采用军工火炸药在指定位置爆燃，可控性和安全性差。因此，对套管的整形装置作进一步研究是非常必要的。 

发明内容

本发明所要解决的问题在于针对背景技术存在的缺陷或不足，提供一种便于控制且安全性好的用于油气井套管整形的矫形机。 

解决上述问题的思路是：利用相变材料在相变时体积突变的特性，将体 积突变所产生的能量用于套管整形。 

解决上述问题的技术方案是：所提供的用于油气井套管整形的矫形机包括一个柱形壳体、柱形壳体内设有筒状胶囊、电发热体、活塞、活塞的复位弹簧和与地面冷却系统连接的冷却器件，胶囊内装有相变材料，胶囊的上端与柱形壳体固连，胶囊的下端为自由端，活塞上端位于胶囊下端的下方，电发热体位于胶囊的中心空腔，冷却器件位于电发热体的中心处；所述的活塞分为上段部分和下段部分，活塞下段部分为锥形，柱形壳体的下端部分为锥形，在柱形壳体下端部的壁上沿周向设置有多个通孔，整形顶柱位于该通孔内。 

本矫形机的工作过程是：将矫形机放置到套管内需要矫形的位置，给电发热体通电，发热体产生的热量加热相变材料，相变材料由固体变为液态后体积急剧膨胀，导致胶囊下端推动活塞下行，活塞下段部分的锥形面又推动整形顶柱沿柱形壳体的径向向外移动，整形顶柱的端头进而推压变形套管的内壁，实施矫形。 

上述的相变材料可选取相变温度为60～100℃的石蜡、醋酸或复合PCM等，最好选用相变温度为60～100℃的石蜡。 

上述的胶囊采用风琴束结构，便于胶囊轴向运动，减少径向变形的损失； 

活塞的复位弹簧可采用记忆合金材料，用于完成整形作业结束后为活塞复位提供一定的能量。 

上述冷却器件可采用半导体制冷器件或者流体介质冷却管，但最好采用半导体制冷器件，它的体积小，且能够实现迅速降温，并将热量通过循环消耗，在套管整形结束后完成相变材料的逆变。 

上述电发热体可采用陶瓷发热体。 

与现有技术相比，本发明无需使用井场地面大型的辅助设备，其结构 简单，运行成本低，操作简便，整形长度和通径大小能够任意调节，能够顺利实现变形套管的全段扩径，为后续补贴工艺提供足够的空间，并且不改变原有采、注工艺设备及装置。 

附图说明

图1为本发明结构示意图。 

图2是本发明结构整形顶柱部分的结构图。 

图中编号：1、上压盖，2、柱形壳体，3、锚栓，4、胶囊，5、电发热体，6、冷却器件，7、活塞，8、活塞复位弹簧，9、活塞下段部分，10、整形顶柱，11、松动弹簧，12、下销，13、整形顶柱复位弹簧。 

具体实施方式

如图1所示：柱形壳体2的上端设有带吊环的上压盖1，柱形壳体内设有内装有相变材料的胶囊4，胶囊4采用风琴束结构，胶囊4的上端与柱形壳体2固连，胶囊的下端为自由端，电发热体5位于胶囊4的中心空腔，冷却器件6又位于电发热体的中心处，活塞7上端位于胶囊4下端的下方。活塞7上段部分的台阶与柱形壳体2的台阶之间设有活塞复位弹簧8，活塞7的下段部分9为锥形。柱形壳体下端面为圆弧面，以便于下井，在柱形壳体7下端部的壁上沿周向设置有多个通孔，整形顶柱10位于该通孔内。 

使用本发明矫形时，最好使本矫形机内腔与井液贯通，为此，可在柱形壳体下端设置一个下销12，该下销设有连通柱形壳体内腔与外部的通道。下销12可采用多孔粉末冶金材料，它起到过滤作用避免井液中杂质颗粒进入矫形机内部，影响整形作业。 

为了进一步增加活塞返回时的回复力，可在活塞7下端的下方设置一个松动弹簧11。