[发明专利]电能驱动的膨胀工具总成及其实现膨胀管补贴的方法

说明书

本发明涉及油井维护工具技术领域，尤其是一种电能驱动的膨胀工具总成及其实现膨胀管补贴的方法。电能驱动的膨胀工具总成包括膨胀管、膨胀管密封机构、膨胀锥、丢手机构和电泵‑液缸驱动机构，膨胀管外壁上均套设有膨胀管密封机构，膨胀管内腔的两端均与一个膨胀锥插接，膨胀管内腔设置有膨胀锥卡台，位于膨胀管下端的膨胀锥内部设置有丢手机构；电泵‑液缸驱动机构包括电泵和与电泵连接的活塞式多级液压缸，所述活塞式多级液压缸的活塞杆与丢手机构连接，活塞式多级液压缸的缸筒抵触在位于膨胀管上端的膨胀锥上。本发明将传统的单向全井段膨胀工艺优化为双向的局部膨胀，电能驱动，实现对油套管的快速膨胀补贴。

技术领域

本发明涉及油井维护工具技术领域，尤其是一种电能驱动的膨胀工具总成及其实现膨胀管补贴的方法。

背景技术

利用常规膨胀管技术对油套管进行膨胀管补贴施工时，需要根据套管的内径尺寸确定膨胀管、膨胀管胀腔、膨胀工具的尺寸，然后在膨胀管胀腔的腔体里装配膨胀工具，再利用液体在胀腔下部形成高压密封腔，用液压驱动膨胀工具实现对膨胀管的膨胀做功，进而实现对常规套管的补贴。常规的膨胀管技术，因为需要利用液体进行驱动，所以必需用油管、钻杆作为工具输送及液压能量的通道。而油管、套管的连接及下放方式，则决定了传统的膨胀管施工时耗时较长，根据施工深度的不同，单次膨胀管施工的时间往往需要2-5天才能完成。

部分情况下，某些油套管的修复，其主要的目的是恢复井筒的完整性，此时对施工时间/施工成本的变动更为敏感。因此，针对这些时间/成本敏感性较高的施工需求，急需开发出一种能够快速施工的膨胀管工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电能驱动的膨胀工具总成及其实现膨胀管补贴的方法，克服前述现有技术的不足，膨胀工具总成具备快速膨胀功能和丢手功能，将传统的单向全井段膨胀工艺优化为双向的局部膨胀，膨胀工具总成用电缆输送至井下，并利用电能驱动，实现对油套管的快速膨胀补贴。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种电能驱动的膨胀工具总成，包括膨胀管、膨胀管密封机构、膨胀工具、丢手机构和电泵-液缸驱动机构，其中：

所述膨胀管外壁的两端均设置有定位坡面，定位坡面内侧的膨胀管外壁上均套设有膨胀管密封机构，膨胀管套设于井下套管或油管中，膨胀管密封机构与井下套管或油管的内壁形成挤压密封，定位坡面的作用为对膨胀管密封机构形成位置限定，膨胀管及膨胀管密封机构为与井下油管发生直接关联的部分，对膨胀管的性能指标要求为：膨胀管材料的均匀延展率30％，膨胀管处理后膨胀段的几何尺寸(内径/外径、长度)的公差分别小于0.05毫米和0.1毫米；

所述膨胀工具为膨胀锥，膨胀管内腔的两端均与一个膨胀锥插接，膨胀管内腔设置有膨胀锥卡台，膨胀锥卡台与膨胀锥之间存在间距，这段间距即为膨胀锥能够在膨胀管内腔移动并撑开膨胀管的距离，位于膨胀管下端的膨胀锥内部设置有丢手机构，膨胀锥通过丢手机构撑起并与膨胀管贴紧，膨胀管下端的膨胀锥脱离丢手工具的情况下将与膨胀管分离，为了实现对小油管在有限的井下空间中利用机械力进行膨胀变形，本发明专利发明了采用了外置膨胀锥的设计，这样能够尽可能使用较大的膨胀锥，提高膨胀率；

所述电泵-液缸驱动机构包括电泵和与电泵连接的活塞式多级液压缸，所述活塞式多级液压缸的活塞杆与丢手机构连接，活塞式多级液压缸的缸筒抵触在位于膨胀管上端的膨胀锥上，在膨胀工具的驱动上，在机械能的驱动下，利用作用力与反作用力的相互关系，从膨胀管的两端同时驱动两个膨胀锥相向运动进行膨胀做功，能够实现膨胀管与修复目标的精确定位，实现膨胀管高效膨胀；电泵-液缸驱动机构的工作原理为，当整个膨胀工具总成组装完成并下入到井下设计深度后，通过电缆启动电泵，将井内液体泵入活塞式多级液压缸，利用活塞式多级液压缸中的多级活塞产生相应的拉力，将该拉力通过活塞式多级液压缸的活塞杆传递给丢手工具，拉动膨胀锥进行膨胀做功。