[发明专利]低摩擦滑动式胀管器

说明书

技术领域

本发明有关于一种胀管器，尤其有关于一种石油钻井领域小井眼中采用的低摩擦滑动式胀管器。

背景技术

目前，波纹管等径封隔复杂井段技术在石油钻井、完井及采油、修井等方面具有显著的效果，并已得到了广泛的推广运用。该技术是利用金属的塑性变形，将内径略大于裸眼井径的圆管轧制成为通径小于裸眼井眼直径的波纹管，下入到预封隔井段后，通过水力和机械力作用将其胀开到圆管状态实施对复杂井段的封堵。波纹管技术在小井眼井段的应用是该项技术面对的挑战之一。小井眼中应用波纹管技术主要面临着以下问题。

首先，使用波纹管技术一般处在深井段，液柱压力大，水力膨胀难度大幅度增加，相应机械膨胀难度加大。常用的胀管器的胀管效果不理想，在承受较高挤压和扭转情况下，胀管器容易损坏失效。

其次，波纹管直径小，尺寸效应使得波纹管膨胀变形难度增加，水力机械膨胀难度增加，尺寸小也限制了机械膨胀机构的结构设计。普通的胀管器如球型胀管器、滚轮式胀管器等，由于尺寸限制，膨胀单元尺寸无法保证，胀管器不能保证波纹管有较好的圆度；同时由于尺寸限制，胀管器的内部结构如管体、轴承等无法承受小井眼高的钻井压力和扭矩。无论在自身强度和胀管效果上，现有的胀管器都无法达到工具理想使用效果。

再有，小尺寸井眼中，胀管器在井下旋转情况下受力复杂。旋转过程中，在钻压作用下胀管器旋转钻进，受到波纹管管壁的挤压而产生较大的摩擦阻力，胀管器克服旋转摩擦阻力而产生了较大的扭矩，在小尺寸情况下，胀管器的有效截面积势必变小，抵抗钻压和扭矩能力变低，如果胀管器在工作时发生扭断，则很难再次取出，影响钻井进度，甚至可能造成严重的钻井事故。

因此，有必要提供一种新的胀管器，来克服上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低摩擦滑动式胀管器，其强度和耐磨性高，可大幅度降低该低摩擦滑动式胀管器在钻进时的摩擦阻力，保证井下安全施工，其可以满足波纹管技术在小井眼井段的应用要求。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种低摩擦滑动式胀管器，其具有螺旋膨胀部，所述螺旋膨胀部的上端形成有上接头，其下端形成有下接头，所述螺旋膨胀部内设有沿轴向贯通的通孔，所述螺旋膨胀部的中部凸设有多条螺旋凸棱，所述螺旋凸棱上设有多个聚晶金刚石块。

在优选的实施方式中，所述螺旋膨胀部具有一体成型的扩眼段和保径段，所述扩眼段呈锥筒形，所述保径段呈圆筒形。

在优选的实施方式中，所述扩眼段的纵截面外轮廓线为直线。

在优选的实施方式中，所述扩眼段的纵截面外轮廓线为弧线。

在优选的实施方式中，所述螺旋凸棱的材料为金属陶瓷复合材料、铬碳化合物合金或金刚石复合材料。

在优选的实施方式中，所述聚晶金刚石块为圆柱体形、长方体形、弧面长方体形或长圆形。

在优选的实施方式中，所述聚晶金刚石块的底端设置在所述螺旋凸棱内，所述聚晶金刚石块的顶端设置在所述螺旋凸棱外。

在优选的实施方式中，多个所述螺旋凸棱沿圆周方向均匀凸设在所述螺旋膨胀部上，两两相邻所述螺旋凸棱之间形成有螺旋流道。

在优选的实施方式中，所述螺旋凸棱为三个或四个。

在优选的实施方式中，所述螺旋凸棱上并排设有多列聚晶金刚石块，两两相邻列上的多个所述聚晶金刚石块交错设置。

本发明的低摩擦滑动式胀管器的特点及优点是：该低摩擦滑动式胀管器结构简单，操作方便，有效增加了胀管器的强度及耐磨性，降低胀管器在钻进时的摩擦阻力，可以满足波纹管技术在小井眼井段的应用要求，该低摩擦滑动式胀管器具有以下有益效果：

(1)该低摩擦滑动式胀管器，完全裸露在井下泥浆环境中，无需密封，也无需润滑油，其结构简单可靠，不仅适用于小井眼井段，所有尺寸的井段都可采用，其螺旋凸棱及其上的多个聚晶金刚石块与波纹管管壁的面接触的摩擦形式还可以实现胀管器与波纹管管壁满眼的圆周接触，保障胀管的效果；

(2)该低摩擦滑动式胀管器采用中部贯通设有通孔的一体结构，可大幅度简化胀管器结构，同时通过上接头的钻杆螺纹与钻杆和井下工具连接，大大强化了胀管器的强度，消除了普通胀管器在小井眼井段中使用的隐患；

(3)该低摩擦滑动式胀管器的螺旋膨胀部采用多个螺旋凸棱的螺旋形结构设计，具有较好的满眼和修圆效果，同时两两螺旋凸棱之间形成的螺旋流道能够保证钻井液流畅通过，冷却及润滑效果优异；