CN113404463B - 膨胀管柱 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种膨胀管柱，其包括胀锥和泄压装置，胀锥设有轴向贯通的第一通孔；泄压装置包括上接头、滑套和调节盘，上接头连接于胀锥的下部，上接头设有与第一通孔相连通的第二通孔，上接头的侧壁上设有喷嘴，上接头的下端连接有丝堵；滑套能移动的设置于第二通孔内，滑套的下端连接有弹簧，弹簧的下端与丝堵相接，滑套的侧壁上设有能与喷嘴相连通的喷口；调节盘设置于滑套内，且调节盘与滑套之间具有间隙，调节盘通过连接件与滑套相接。本发明的膨胀管柱，通过设置泄压装置，能够自动调节喷嘴的连通面积，既实现了膨胀管柱快速起压膨胀，又实现了膨胀管柱的内外压力快速平衡。

Description

膨胀管柱

技术领域

本发明涉及油气田井下作业技术领域，特别涉及一种膨胀管柱。

背景技术

目前，在油气田井下作业筛管或套管膨胀领域，膨胀管柱一般采用喷嘴与泵车配合循环打压设计，泵车大排量打压产生节流压差，胀锥产生径向膨胀，满足现场施工需求。停泵后，管柱内外液柱平衡后，胀锥外径变回正常大小，可越过缩径位置。

但是，现有的膨胀管柱采用的喷嘴为都为设计好的固定尺寸，下入井底后不能变更尺寸。喷嘴一般为7mm-12mm，喷嘴尺寸太小不利于管柱内外压力平衡，特别是漏失井，管柱内外液面高度差别很大，需要很长时间才能实现压力平衡。如果压力不能平衡，胀锥外径不能缩回正常大小，将会造成卡管柱的后果。喷嘴尺寸过大时，需要的泵车排量太大，泵车不能满足施工要求，而且从井里返出的污染液体多，不利于环保。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够自动调节喷嘴的连通面积的膨胀管柱。

为达到上述目的，本发明提供了一种膨胀管柱，其包括：

胀锥，其设有轴向贯通的第一通孔；

泄压装置，其包括上接头、滑套和调节盘，所述上接头连接于所述胀锥的下部，所述上接头设有与所述第一通孔相连通的第二通孔，所述上接头的侧壁上设有喷嘴，所述上接头的下端连接有丝堵；所述滑套能移动的设置于所述第二通孔内，所述滑套的下端连接有弹簧，所述弹簧的下端与所述丝堵相接，所述滑套的侧壁上设有能与所述喷嘴相连通的喷口；所述调节盘设置于所述滑套内，且所述调节盘与所述滑套之间具有间隙，所述调节盘通过连接件与所述滑套相接。

如上所述的膨胀管柱，其中，所述连接件为连接杆，所述连接杆的第一端与所述滑套相接，所述连接杆的第二端与所述调节盘相接。

如上所述的膨胀管柱，其中，所述滑套的侧壁上设有第一螺纹孔，所述连接杆的第一端设有第一外螺纹，通过所述第一外螺纹与所述第一螺纹孔的螺纹配合，所述连接杆与所述滑套相接。

如上所述的膨胀管柱，其中，所述调节盘的底面设有第二螺纹孔，所述连接杆的第二端设有凸块，所述凸块的外周面设有第二外螺纹，通过所述第二外螺纹与所述第二螺纹孔的螺纹配合，所述连接杆与所述调节盘相接。

如上所述的膨胀管柱，其中，所述连接杆的第一端与所述滑套焊接连接，所述连接杆的第二端与所述调节盘焊接连接。

如上所述的膨胀管柱，其中，所述连接件为连接于所述调节盘的外周面上的凸棱，所述滑套的内表面设有卡槽，通过所述凸棱与所述卡槽的卡接配合，所述调节盘与所述滑套相接。

如上所述的膨胀管柱，其中，所述丝堵的上表面设有容置槽，所述弹簧的下端与所述容置槽的槽底相接。

如上所述的膨胀管柱，其中，所述间隙大于或者等于2mm。

如上所述的膨胀管柱，其中，所述调节盘的横截面呈圆形、椭圆形或者多边形。

如上所述的膨胀管柱，其中，所述调节盘的上表面设有凹坑。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明的膨胀管柱，通过设置泄压装置，能够自动调节喷嘴的连通面积，既实现了膨胀管柱快速起压膨胀，又实现了膨胀管柱的内外压力快速平衡，且污染液体返排少，有利于环保。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明的膨胀管柱的结构示意图；

图2是图1所示的膨胀管柱中泄压组件的结构示意图；

图3是沿图2中A-A线的剖视结构示意图；

图4是调节盘的第一种剖视结构示意图；

图5是调节盘的第二种剖视结构示意图；

图6是图1所示的膨胀管柱中胀锥的结构示意图。

附图标号说明：

100、胀锥；110、第一通孔；

200、泄压装置；

210、上接头；211、第二通孔；212、喷嘴；

220、滑套；221、喷口；222、第一螺纹孔；

230、调节盘；231、第二螺纹孔；232、凹坑；

240、丝堵；241、容置槽；

250、弹簧；

260、连接件；261、凸块；

300、间隙。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。其中，形容词性或副词性修饰语“上”和“下”、“内”和“外”的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。另外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图1所示，本发明提供了一种膨胀管柱，适用于漏失严重、管柱内外压差特别大的油井，膨胀管柱包括胀锥100和泄压装置200，其中：

如图6所示，胀锥100设有轴向贯通的第一通孔110，即第一通孔110连通胀锥100的上端面和下端面，胀锥100的具体结构及其工作原理为现有技术，在此不再赘述；

如图2和图3所示，泄压装置200包括上接头210、滑套220和调节盘230，其中：

上接头210连接于胀锥100的下部，上接头210设有与第一通孔110相连通的第二通孔211，上接头210的侧壁上设有喷嘴212，上接头210的下端连接有丝堵240，具体的，上接头210呈柱状，第二通孔211沿上接头210的轴向设置，即第二通孔211连通上接头210的上端面和下端面，喷嘴212的第一端与第二通孔211相连通，喷嘴212的第二端与上接头210的外部相连通，上接头210的上部套设于胀锥100的下部并与胀锥100旋接，丝堵240旋接于上接头210的下端，通过丝堵240堵住第二通孔211的下端，使液体只能经由喷嘴212排出；

滑套220能移动的设置于第二通孔211内，具体的，滑套220的外径略小于第二通孔211的孔径，滑套220能在胀锥100的下端面与丝堵240的上端面之间往复移动，滑套220的下端连接有弹簧250，弹簧250的下端与丝堵240相接，当滑套220在外力作用下朝向丝堵240移动时，弹簧250会被挤压而产生弹力，当滑套220失去外力后，滑套220会在弹簧250的弹力作用下复位，滑套220的侧壁上设有能与喷嘴212相连通的喷口221，喷口221的尺寸与喷嘴212的尺寸相适配，且滑套220位于初始位置时，喷口221与喷嘴212正对设置，此时，喷嘴212的连通面积最大，当滑套220相对上接头210移动后，滑套220的侧壁会遮住部分喷嘴212，从而使得喷嘴212与喷口221仅部分连通，以减小喷嘴212的连通面积；

调节盘230设置于滑套220内，且调节盘230与滑套220之间具有间隙300，以便于液体流通，调节盘230通过连接件260与滑套220相接，其调节盘230沿滑套220的径向设置，即调节盘230沿滑套220的径向与滑套220连接成一体，以使得调节盘230和滑套220能同步移动，进一步，调节盘230位于喷口221的下方，以降低调节盘230对液体排出的影响。

如图1所示，在使用时，打压时，调节盘230上会受到三个作用力，三个作用力分别为调节盘230上下两端面承受的压力和打压液体的冲击力，其中调节盘230上下两端面承受的压力相同，互相抵消，因此，调节盘230所承受的只有打压液体的冲击力，该冲击力只和液体流量有关系，且液体流量越大，该冲击力越大，调节盘230在冲击力的作用下会朝向丝堵240移动，调节盘230的移动会带动滑套220同步移动，滑套220的移动既会挤压弹簧250，使弹簧250被压缩而产生弹力，又会使得喷口221与喷嘴212错位，减小喷口221的连通面积，此时，膨胀管柱快速起压，胀锥100发生径向膨胀开始工作，当膨胀管柱过缩径位置或施工结束后，泵车停止打压，流量为0，即调节盘230失去朝向丝堵240移动的作用力，滑套220在弹簧250的弹力作用下朝向胀锥100移动直至复位，此时喷口221与喷嘴212正对设置，即喷嘴212的流通面积恢复至原来的大小，以使得膨胀管柱内外液体可快速实现平衡，膨胀管柱内外液体平衡后，胀锥100外径恢复正常大小。

其中，由于作用于调节盘230上的作用力只和泵车的排量大小有关系，而与管柱内外压差无关，因此，滑套220的喷嘴212初始尺寸可以设计成较大，方便快速实现压力平衡。

本发明的膨胀管柱，通过设置泄压装置，能够自动调节喷嘴212的连通面积，既实现了膨胀管柱快速起压膨胀，又实现了膨胀管柱的内外压力快速平衡。

进一步，丝堵240的上表面设有容置槽241，弹簧250的下端与容置槽241的槽底相接，弹簧250的外径能与容置槽241的内表面相接触，以使得容置槽241能够对弹簧250起到限位作用，使得弹簧250能够顺畅的被压缩而产生弹力。

进一步，间隙300大于或者等于2mm，以确保调节盘230上下两侧的液体能够顺畅流动，从而确保调节盘230能够顺畅地带动滑套220移动。

进一步，如图4所示，调节盘230的横截面呈圆形、椭圆形或者多边形，即只要能够实现在流体的冲击作用下带动滑套220移动挤压弹簧250的结构均可作为调节盘230，在此不再赘述，优选的，调节盘230的横截面形状与滑套220的横截面形状相适配。

再进一步，如图5所示，调节盘230的上表面设有凹坑232，凹坑232呈球状，以使得打压液体的冲击力能更好的作用于调节盘230上，从而使得调节盘230能够更快速的带动滑套220移动。

在本发明的一种实施方式中，如图2所示，连接件260为连接杆，连接杆的第一端与滑套220相接，连接杆的第二端与调节盘230相接，具体的，连接杆为钢杆，钢杆具有良好的强度，能够保证调节盘230沿滑套220的径向设置。

进一步，如图2所示，滑套220的侧壁上设有第一螺纹孔222，连接杆的第一端设有第一外螺纹，通过第一外螺纹与第一螺纹孔222的螺纹配合，连接杆与滑套220相接，螺纹连接的方式简单方便，从而使得连接杆与滑套220之间的拆装简单方便。

进一步，如图2所示，调节盘230的底面设有第二螺纹孔231，连接杆的第二端设有凸块261，凸块261的外周面设有第二外螺纹，通过第二外螺纹与第二螺纹孔231的螺纹配合，连接杆与调节盘230相接，螺纹连接的方式简单方便，从而使得连接杆与调节盘230之间的拆装简单方便。

再进一步，凸块261与连接杆为一体式结构，以确保凸块261与连接杆之间连接的可靠性。

在本发明的另一种实施方式中，连接杆的第一端与滑套220焊接连接，连接杆的第二端与调节盘230焊接连接，焊接连接的方式简单可靠。

在本发明的又一种实施方式中，连接件260为连接于调节盘230的外周面上的凸棱，滑套220的内表面设有卡槽，通过凸棱与卡槽的卡接配合，调节盘230与滑套220相接，卡接的方式简单，便于调节盘230的拆装。

进一步，调节盘230与凸棱为一体式结构，以确保调节盘230与凸棱之间连接的可靠性。

下面结合附图具体说明本发明的膨胀管柱的工作过程：

如图1所示，打压时，液体流量越大，调节盘230所受的冲击力越大，调节盘230在冲击力的作用下会朝向丝堵240移动，调节盘230的移动会带动滑套220同步移动，滑套220的移动既会挤压弹簧250，使弹簧250被压缩而产生弹力，又会使得喷口221与喷嘴212错位，减小喷口221的连通面积，此时，膨胀管柱快速起压，胀锥100发生径向膨胀开始工作，当膨胀管柱过缩径位置或施工结束后，泵车停止打压，流量为0，即调节盘230失去作用力，滑套220在弹簧250的弹力作用下复位，此时喷口221与喷嘴212正对设置，即喷嘴212的流通面积恢复至原来的大小，以使得膨胀管柱内外液体可快速实现平衡，膨胀管柱内外液体平衡后，胀锥100外径恢复正常大小。

综上所述，本发明的膨胀管柱，通过设置泄压装置，能够自动调节喷嘴的连通面积，既实现了膨胀管柱快速起压膨胀，又实现了膨胀管柱的内外压力快速平衡，且污染液体返排少，有利于环保。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (10)

1.一种膨胀管柱，其特征在于，所述膨胀管柱包括：

胀锥，其设有轴向贯通的第一通孔；

泄压装置，其包括上接头、滑套和调节盘，所述上接头连接于所述胀锥的下部，所述上接头设有与所述第一通孔相连通的第二通孔，所述上接头的侧壁上设有喷嘴，所述上接头的下端连接有丝堵；所述滑套能移动的设置于所述第二通孔内，所述滑套的下端连接有弹簧，所述弹簧的下端与所述丝堵相接，所述滑套的侧壁上设有能与所述喷嘴相连通的喷口；所述调节盘设置于所述滑套内，且所述调节盘与所述滑套之间具有间隙，所述调节盘通过连接件与所述滑套相接。

2.根据权利要求1所述的膨胀管柱，其特征在于，

所述连接件为连接杆，所述连接杆的第一端与所述滑套相接，所述连接杆的第二端与所述调节盘相接。

3.根据权利要求2所述的膨胀管柱，其特征在于，

所述滑套的侧壁上设有第一螺纹孔，所述连接杆的第一端设有第一外螺纹，通过所述第一外螺纹与所述第一螺纹孔的螺纹配合，所述连接杆与所述滑套相接。

4.根据权利要求2所述的膨胀管柱，其特征在于，

所述调节盘的底面设有第二螺纹孔，所述连接杆的第二端设有凸块，所述凸块的外周面设有第二外螺纹，通过所述第二外螺纹与所述第二螺纹孔的螺纹配合，所述连接杆与所述调节盘相接。

5.根据权利要求2所述的膨胀管柱，其特征在于，

所述连接杆的第一端与所述滑套焊接连接，所述连接杆的第二端与所述调节盘焊接连接。

6.根据权利要求1所述的膨胀管柱，其特征在于，

所述连接件为连接于所述调节盘的外周面上的凸棱，所述滑套的内表面设有卡槽，通过所述凸棱与所述卡槽的卡接配合，所述调节盘与所述滑套相接。

7.根据权利要求1所述的膨胀管柱，其特征在于，

所述丝堵的上表面设有容置槽，所述弹簧的下端与所述容置槽的槽底相接。

8.根据权利要求1所述的膨胀管柱，其特征在于，

所述间隙大于或者等于2mm。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的膨胀管柱，其特征在于，

所述调节盘的横截面呈圆形、椭圆形或者多边形。

10.根据权利要求9所述的膨胀管柱，其特征在于，

所述调节盘的上表面设有凹坑。

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