一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具的制作方法

1.本发明涉及一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，属于变形套管修复回收领域。


背景技术：

2.随着油田中原油的不断开采，油井底部和油层中的流体的压力会发生巨大的变化，再加上经常性的修井作业以及采油作业等等，这些因素会使套管容易产生破裂、扭曲、变形等影响油井正常作业的现象。
3.油井套管的状况会对油井开发产生严重的影响，情况严重时还可能导致油田产量的大幅度减少，所以对于一些较老的油田来说，失效套管的高效快速修复就成为了需要首先解决的问题，在失效套管中变形套管所占的比例是十分巨大的，目前国内外对变形套管的修复方法主要是机械整形、爆炸整形和磨铣打通管道等，这些方法耗时耗力，连续作业时间短并且修复效果不佳。


技术实现要素：

4.针对以上问题，本发明提出一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，以提高变形套管修复的效率，本发明创新性的使用液压缸驱动活塞推动修正块以达到滚动修复变形套管的目的，可以实现连续修复套管作业，降低作业成本。
5.本发明的目的在于提供一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，该工具采用液压缸驱动活塞推动修正块连续对变形的套管进行修复，提高了作业的效率，该工具可以在套管内自由活动，当到达需要修复的部位时就启动进行修复作业，当修复作业完成后，该工具也可在地面控制下自主回收，具有连续长时间作业的能力。
6.为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
7.一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，其特征在于：包括液压部分、连接部分和修复部分。
8.所述的液压部分包括上接头、上壳体、导流块、碟簧、射流元件、液压缸、液压缸盖、柱塞；上接头与上壳体通过锥螺纹相互连接，液压缸内部安装有柱塞，液压缸与液压缸盖组合在一起形成一个整体结构，整体结构全部安装于上壳体内部，液压缸上部安装有射流元件，所述的液压缸包括两个进液通道，所述的射流元件包括控制道、主喷嘴、输出道和排空道，输出道与液压缸的两个进液通道连接，射流元件上方安装有导流块，导流块与上接头之间安装有碟簧。
9.所述连接部分包括连接块、位移块，连接块下部是圆柱，中间设置有可供柱塞通过的孔，上部设置有凸部，与上壳体下部设置的凹部一一对应连接，位移块通过上壳体上设置的孔与连接块连接。
10.所述修复部分包括下壳体、传动杆、连杆销、连杆、活塞销、活塞、冲击头、下壳体、修正块连杆、连杆压块、修正块、实心销、压销块，下壳体圆周上开设有活塞孔和安装修正块
和实心销的槽，顶部开设用于安装传动杆与冲击头的孔，冲击头上端与传动杆下端分别开设有用于安装连杆销的半圆柱槽，连杆销安装于圆柱槽内，活塞内部设置有安装活塞销的孔，活塞销安装在其中，活塞内侧与传动杆和冲击头构成的组合件通过连杆连接，活塞外侧通过修正块连杆与修正块相连，连杆压块与修正块连杆通过螺钉连接，修正块上部设置有用于安装修正块连杆和连杆压块组合件的杆，下部设置有用于安装实心销的通孔。
11.作为本发明的进一步技术方案，所述的连接块下部是扁平圆柱，上部设置有两种类型的凸块，第一类凸块较窄且其外径比扁平圆柱的外径小，在第一类凸块上方开设有螺纹孔；第二类凸块较宽并且其外径与扁平圆柱的外径相同；两类凸块高度相同，保证了液压部分与修复部分的轴心在一条直线上并且起到传递扭矩的作用；两种凸块间隔均匀布置并且每种凸块的个数设置为3个。
12.作为本发明的进一步技术方案，所述的下壳体上均匀设置的活塞孔数量为4个。
13.作为本发明的进一步技术方案，所述活塞受到下壳体的约束限制，只能沿着下壳体的径向方向移动，并通过修正块连杆带动修正块一起径向移动，修正块的数量为4个并在下壳体上均匀分布，修正块在工作时要与需要修复的套管的内径刚好重合或者稍微大于套管内径以达到较好的修复效果。
14.作为本发明的进一步技术方案，所述上壳体的下端设置有与所述连接块一一对应的凹部，并在其负责传递轴向定位的凹槽的上端开设有长度一定的孔以供位移块来回移动。
15.作为本发明的进一步技术方案，所述下壳体上设置有安装实心销和可供修正块下端旋转的凹槽，实心销安装于其中，实心销两端安装压销块起到固定的作用。
16.作为本发明的进一步技术方案，所述传动杆和柱塞在连接处制成阶梯状，连接时阶梯相互配合并使用螺钉连接。
17.作为本发明的进一步技术方案，所述的射流元件利用附壁效应即高压流体因为表面摩擦的作用会向着一侧偏移，而当遇到大阻力时高压流体会通过控制道使高压流体的方向发生改变，这样就使得经过输出道进入液压缸进液通道的高压流体方向也不断改变，因此带动液压缸内的柱塞往复运动，进而带动修正块进行循环修复作业。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.1、本发明采用液压缸作为动力源，液压缸对井下的环境适应性强，能量利用率高，在井下复杂的环境中可以稳定的工作，而且采用液压缸作为动力源相比于其他类型的动力源来说运动部件较少，装备的结构复杂性大大降低。
20.2、本发明可以实现连续长时间作业，当工具抵达需要修复的部位后，井上控制系统启动修复作业，当修复完成后，工具可继续抵达下一个修复点继续作业，当需要收回时，装置可以在重力的作用下将修正块自动收回下壳体内从而顺利收回。
21.3、本发明的执行速度快，准备时间短，当抵达需要修复的部位时，井上控制系统即可开机进行修复，而且相比与爆炸整形等更加可控、稳定和安全。
22.4、本发明的应用范围广，充分考虑了各种变形程度下的工具运行状况而且不会出现过度修复以至于破坏套管的情况：当某个部位修复程度与完好套管一致后，工具会在重力和连接管道的推力作用下抵达下一个修复点而不会过度修复。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
24.图1为本发明的整体结构示意图。
25.图2为本发明装置在回收状态下的示意图。
26.图3为本发明中连接块的结构示意图。
27.图4为本发明中上壳体下端的结构示意图。
28.图5为本发明中柱塞的结构示意图。
29.图6为本发明中传动杆的结构示意图。
30.图7为本发明中冲击头的结构示意图。
31.图8为本发明中液压缸盖的结构示意图。
32.图9为本发明中下壳体的结构示意图。
33.图10为本发明中活塞的结构示意图。
34.图11为本发明附图2中的a-a截面示意图。
35.其中，1-上接头，2-上壳体，3-导流块，4-碟簧，5-射流元件，6-液压缸，7-液压缸盖，8-柱塞，9-连接块，10-位移块，11-下壳体，12-传动杆，13-连杆销，14-连杆，15-活塞销，16-活塞，17-冲击头，18-修正块连杆，19-连杆压块，20-修正块，21-实心销，22-压销块。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都属于本发明的保护范围。
37.实施例：
38.一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，其特征在于：包括液压部分、连接部分和修复部分。
39.所述的液压部分包括上接头1、上壳体2、导流块3、碟簧4、射流元件5、液压缸6、液压缸盖7、柱塞8；上接头1与上壳体2通过锥螺纹相互连接，液压缸6内部安装有柱塞8，液压缸6与液压缸盖7组合在一起形成一个整体结构，整体结构全部安装于上壳体2内部，液压缸6上部安装有射流元件5，所述的液压缸6包括两个进液通道，所述的射流元件5包括控制道、主喷嘴、输出道和排空道，输出道与液压缸6的两个进液通道连接，射流元件5上方安装有导流块3，导流块3与上接头1之间安装有碟簧4。
40.所述连接部分包括连接块9、位移块10，连接块9下部是圆柱，中间设置有可供柱塞8通过的孔，上部设置有凸部，与上壳体下部设置的凹部一一对应连接，位移块10通过上壳体2上设置的孔与连接块9用螺钉连接。
41.所述修复部分包括下壳体11、传动杆12、连杆销13、连杆14、活塞销15、活塞16、冲击头17、修正块连杆18、连杆压块19、修正块20、实心销21、压销块22，下壳体11圆周上开设有安装活塞16的孔和安装修正块20和实心销21的槽，顶部开设用于安装传动杆12与冲击头17的孔，冲击头17上端与传动杆12下端分别开设有用于安装连杆销13的半圆柱槽，连杆销
13安装于圆柱槽内，活塞16内部设置有安装活塞销15的孔，活塞销15安装在其中，活塞16内侧与传动杆12和冲击头17构成的组合件通过连杆14连接，活塞16外侧通过修正块连杆18与修正块20相连，连杆压块19与修正块连杆18通过螺钉连接，修正块20上部设置有用于安装修正块连杆18和连杆压块19组合件的杆，下部设置有用于安装实心销21的通孔。
42.液压缸6与液压缸盖7之间、连接块9与位移块10之间、连接块9与下壳体11之间、传动杆12与冲击头17之间、修正块连杆18与连杆压块19之间、压销块22与下壳体11之间采用螺钉连接。
43.连接块9的上部设置有凸块，所述的连接块8下部是扁平圆柱，上部设置有两种类型的凸块，第一类凸块较窄且其外径比扁平圆柱的外径小，在第一类凸块上方开设有螺纹孔；第二类凸块较宽并且其外径与扁平圆柱的外径相同；两类凸块高度相同，保证了液压部分与修复部分的轴心在一条直线上，两种凸块间隔均匀布置并且每种凸块的个数设置为3个。在下壳体11上设置有与凸块一一配合的凹部，两者之间的配合为间隙配合能够相互移动，并且在凹部的上方开设有孔用来与位移块10连接。
44.下壳体11上设置的活塞孔的数量为4个，与之相关联的活塞16、连杆14、连杆销13、活塞销15、修正块连杆18、连杆压块19、修正块20、实心销21的数量都为4个。
45.活塞16受到下壳体11的约束限制，只能沿着下壳体11的径向方向移动，并通过修正块连杆18与连杆压块19的组合带动修正块20一起径向移动，修正块20在工作时要与需要修复的套管的内径刚好重合或者稍微大于套管内径以达到较好的修复效果，其中活塞16与活塞孔之间为过渡配合，起到了防止杂质进入的作用。
46.传动杆12和柱塞8在连接处制成阶梯状，连接时阶梯相互配合并使用螺钉链接，起到传力的作用。
47.射流元件5利用附壁效应即高压流体因为表面摩擦的作用会向着一侧偏移，而当遇到大阻力时高压流体会通过控制道使高压流体的方向发生改变，这样就使得经过输出道进入液压缸6进液通道的高压流体方向也不断改变，因此带动液压缸6内的柱塞8往复运动，从而带动修正块20进行循环修复作业。
48.下壳体11上设置有安装实心销21和可供修正块20下端旋转的凹槽，实心销21安装于其中，实心销21两端安装压销块22起到固定的作用。
49.本发明专利的工作原理：
50.整个工具由在工作时，由连接管道提供一个扭矩使整个工具在井下能够旋转作业，然后修复部分的传动杆12在柱塞8的带动下往下运动，带动四个连杆14往外推活塞16，活塞16受到活塞孔的约束只能沿着径向运动并向外推出修正块20，修正块20因为下端实心销21的约束而只能上部向外旋转，当修正块20上端移动到等于套管内径或者略微大于套管内径时，一个修复行程完成，只有当4个修正块20环绕组成的内径等于套管内径或大于套管内径时，才能达到比较好的修复效果。
51.本发明专利的回收原理：
52.整个装置受到向上的拉力后，液压部分会整体向上移动，而修复部分和连接部分的组合体则在重力的作用下通过位移块10在上壳体2上轴向定位凹部上方的孔中的移动来保持静止，在此过程中，柱塞8拉动下方传动杆12向上回收，修正块20也被带入下壳体11内，当移动块10达到最大行程时，修正块20也完全收入下壳体11内，此时就可以由井上控制系
统将整个装置回收。
53.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应说明的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡是在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，其特征在于：包括液压部分、连接部分和修复部分；所述的液压部分包括上接头(1)、上壳体(2)、导流块(3)、碟簧(4)、射流元件(5)、液压缸(6)、液压缸盖(7)、柱塞(8)；上接头(1)与上壳体(2)通过锥螺纹相互连接，液压缸(6)内部安装有柱塞(8)，液压缸(6)与液压缸盖(7)组合在一起形成整体结构，整体结构全部安装于上壳体内部，液压缸(6)上部安装有射流元件(5)，所述的液压缸(6)包括两个进液通道，所述的射流元件(5)包括控制道、主喷嘴、输出道和排空道，输出道与液压缸的两个进液通道连接，射流元件(5)上方安装有导流块(3)，导流块(3)与上接头(1)之间安装有碟簧(4)；所述连接部分包括连接块(9)、位移块(10)，连接块(9)下部是圆柱，中间设置有可供柱塞(8)通过的孔，上部设置有凸部，与上壳体(2)下部设置的凹部一一对应连接，位移块(10)通过上壳体(2)上设置的孔与连接块(9)连接；所述修复部分包括下壳体(11)、传动杆(12)、连杆销(13)、连杆(14)、活塞销(15)、活塞(16)、冲击头(17)、修正块连杆(18)、连杆压块(19)、修正块(20)、实心销(21)、压销块(22)，下壳体(11)圆周上开设有活塞孔、安装修正块(20)和实心销(21)的槽，顶部开设用于安装传动杆(12)与冲击头(17)的孔，冲击头(17)上端与传动杆(12)下端分别开设有用于安装连杆销(13)的半圆柱槽，连杆销(13)安装于圆柱槽内，活塞(16)内部设置有安装活塞销(15)的孔，活塞(16)内侧与传动杆(12)和冲击头(17)构成的组合件通过连杆(14)连接，活塞(16)外侧通过修正块连杆(18)与修正块(20)相连，连杆压块(19)与修正块连杆(18)通过螺钉连接，修正块(20)上部设置有用于安装修正块连杆(18)和连杆压块(19)组合件的杆，下部设置有用于安装实心销(21)的通孔。2.根据权利要求1所述的一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，其特征在于：所述的连接块(8)下部是扁平圆柱，上部设置有两种类型的凸块，第一类凸块较窄且其外径比扁平圆柱的外径小，在第一类凸块上方开设有螺纹孔；第二类凸块较宽并且其外径与扁平圆柱的外径相同；两类凸块高度相同，保证了液压部分与修复部分的轴心在一条直线上；两种凸块间隔均匀布置并且每种凸块的个数设置为3个。3.根据权利要求1所述的一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，其特征在于：所述的下壳体(10)上均匀设置的活塞孔数量为4个。4.根据权利要求1所述的一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，其特征在于：所述活塞(15)受到下壳体(10)的约束限制，只能沿着下壳体(10)的径向方向移动，并通过修正块连杆(18)带动修正块(20)一起径向移动，修正块(20)的数量为4个并在下壳体上(10)均匀分布，修正块(20)在工作时要与需要修复的套管的内径刚好重合或者大于套管内径。5.根据权利要求1所述的一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，其特征在于：所述上壳体(2)的下端设置有与所述连接块(8)一一对应的凹部，并在其负责传递轴向定位的凹部的上端开设有长度一定的孔以供位移块(9)来回移动。6.根据权利要求1所述的一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，其特征在于：所述下壳体(10)上设置有安装实心销(21)和可供修正块下端旋转的凹槽，实心销(21)安装于其中，实心销(21)两端安装压销块(22)。7.根据权利要求1所述的一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，其特征在于：所述传动杆(11)和柱塞(8)在连接处制成阶梯状，连接时阶梯相互配合并使用螺钉连接。
8.根据权利要求1所述的一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，其特征在于：所述的射流元件(5)利用附壁效应可以使高压流体的方向发生改变，因此可以使液压缸(6)内的柱塞(8)往复运动，进而带动修正块(20)进行循环修复作业。

技术总结
本发明公开了一种液压往复式径向活塞挤压套管整形工具，包括包括液压部分、连接部分和修复部分：液压部分包括上接头、上壳体、导流块、碟簧、射流元件、液压缸、液压缸盖、柱塞；连接部分包括连接块、位移块；修复部分包括下壳体、传动杆、连杆销、连杆、活塞销、活塞、冲击头、下壳体、修正块连杆、连杆压块、修正块、实心销、压销块；连接部分将液压部分与修复部分连接在一起，液压部分的另一端连接井上控制系统；本发明的动力源由液压缸提供，能适应井下特殊作业环境，磨损损耗低，使用寿命更长；本发明可实现连续长时间作业，作业安全可靠，而且作业完成后可依靠结构上的设计自动实现回收，使得修复套管变得更加安全和迅速。复套管变得更加安全和迅速。复套管变得更加安全和迅速。


技术研发人员：何霞 郑雨杭 张林锋 王国荣 钟林 吴孟迪 陈磊 郭欣承 梁冬梅 张钰哲
受保护的技术使用者：林锋能源科技（成都）有限公司
技术研发日：2023.08.18
技术公布日：2023/9/22