CN114086897A - 一种水平井完井的套管扶正装置及扶正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平井完井的套管扶正装置及扶正方法。所述套管扶正装置包括连接的扩孔器和扶正器；扩孔器为两端开口的筒状结构，一端与扶正器连接；扩孔器的外壁上转动连接若干牙轮；扶正器包括扶正器主体、扶正卡瓦和滑动机构，扶正卡瓦铰接于扶正器主体的外壁上，滑动机构能沿扶正器主体轴向移动进而控制扶正卡瓦的张开与闭合。本发明具有如下优势：通过加热水平井完井的套管扶正装置使密闭容纳腔内的气体膨胀，使外推筒带动铰接的扶正卡瓦向四周扩张，从而实现扶正器对井眼内壁的挤压固定，通过转动水平井完井的套管扶正装置，避免扶正器重力影响扶正卡瓦向四周扩张角度，通过降低外界温度使气体收缩，进而碟簧推动外推筒复位，以使扶正器移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种水平井完井的套管扶正装置及扶正方法，属于固井技术领域。
背景技术
套管固井射孔完井是水平井完井的重要方式之一，但目前水平井固井存在水平段套管偏心、居中度差，固井后形成的水泥环薄厚不均的问题，严重影响了水平井固井质量和水平井产能优势的发挥。目前改善水平井固井质量最有效的方法是在水平段套管加放刚性扶正器，但常规刚性扶正器存在以下缺点：外径尺寸大，套管下入困难；下入时容易刺刮井壁，形成砂堵；承载力不够，套管居中质量差。因此，需要对现有扶正器的结构进行改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种水平井完井的套管扶正装置及扶正方法，以解决现有的套管居中质量差的问题。
本发明所提供的水平井完井的套管扶正装置，包括连接的扩孔器和扶正器；
所述扩孔器为两端开口的筒状结构，一端与所述扶正器连接；
所述扩孔器的外壁上转动连接若干牙轮；
所述扶正器包括扶正器主体、扶正卡瓦和滑动机构，所述扶正卡瓦铰接于所述扶正器主体的外壁上，所述滑动机构能沿所述扶正器主体轴向移动进而控制所述扶正卡瓦的张开与闭合。
上述的套管扶正装置中，所述扶正器主体的外壁上滑动配合一外推筒；
所述外推筒的一端与所述滑动机构抵持配合，另一端可与钻杆可拆卸连接；
所述外推筒沿所述扶正器主体轴向移动时，控制所述扶正卡瓦的张开与闭合。
上述的套管扶正装置中，所述扶正器主体的外壁上还固定配合一固定环，所述固定环与所述外推筒之间形成一密闭容纳腔；
所述密闭容纳腔内设有一碟簧，所述碟簧抵持设置于所述固定环与所述外推筒之间。
上述的套管扶正装置中，所述滑动机构包括滑动连接的主轴、滚轮和滑动件。
上述的套管扶正装置中，所述扶正器还包括一约束环，所述约束环穿过所述扶正卡瓦上设置的约束孔与所述扶正卡瓦连接。
上述的套管扶正装置中，所述扩孔器上设有牙轮安装座，所述牙轮安装座与所述牙轮转动连接。
上述的套管扶正装置中，所述牙轮安装座上转动连接有射水喷嘴。
本发明还提供了一种水平井完井的套管扶正方法，包括如下步骤：
S1、将所述水平井完井的套管扶正装置的所述密闭容纳腔内注入低沸点液体；
所述低沸点液体可为液态氢、液态氨、液态甲醛、液态氯等；
S2、将所述水平井完井的套管扶正装置的两端分别可拆卸连接于套管的两端；
S3、加热所述密闭容纳腔，使所述低沸点液体气化产生气体，在所述气体膨胀的作用下推动所述滑动机构沿所述扶正器主体轴向移动，使所述扶正卡瓦张开；
加热的温度可根据下述公式计算得到：
其中P为液体的沸点，单位为mmHg；
T指温度，单位为℃；
A、B、C是与液体相关的特性常数；
如计算水蒸汽沸点时，A＝8.07131，B＝1730.63，C＝233.426；
S4、冷却所述密闭容纳腔，在所述气体收缩的作用下，所述滑动机构沿所述扶正器主体轴向移动，使所述扶正卡瓦闭合；
S5、更改所述水平井完井的套管扶正装置至其他靶定位置，重复步骤S3-S4。
与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
通过加热水平井完井的套管扶正装置使密闭容纳腔内的气体膨胀，使外推筒带动铰接的扶正卡瓦向四周扩张，从而实现扶正器对井眼内壁的挤压固定，通过转动水平井完井的套管扶正装置，避免扶正器重力影响扶正卡瓦向四周扩张角度，通过降低外界温度使气体收缩，进而碟簧推动外推筒复位，以使扶正器移动。
附图说明
图1是本发明水平井完井的套管扶正装置的结构示意图；
图2是图1中A-A剖视图；
图3是图2中扶正器2的爆炸图；
图4是滑动机构的工作状态示意图；
图5为滑动机构的爆炸图。
图中个标记如下：
1-扩孔器、2-扶正器、3-容纳腔、11-牙轮、12-牙轮安装座、13-射水喷嘴、21-扶正器主体、22-扶正卡瓦、23-滑动机构、231-主轴、232-滚轮、233-滑动件、24-外推筒、25-固定环、26-碟簧、27-约束环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，本发明提供的水平井完井的套管扶正装置包括扩孔器1和扶正器2，扩孔器1为两端开口的筒状结构，扩孔器1的外壁上均匀分布有多个牙轮安装座12，每个牙轮安装座12上转动连接若干牙轮11和射水喷嘴13。
扶正器2包括扶正器主体21、扶正卡瓦22和滑动机构23，扶正卡瓦22铰接于扶正器主体21的外壁上，滑动机构23沿扶正器主体21轴线方向与扶正器主体21滑动连接，滑动机构23与扶正卡瓦22抵持设置，如图1所示。
如图2和图3所示，扶正器2还包括外推筒24，外推筒24与扶正器主体21滑动连接，外推筒24的一端与钻杆可拆卸连接，外推筒24的另一端抵持设置于滑动机构23的一端。
扶正器主体21的外壁上还设有一固定环25，外推筒24与固定环25之间形成一密闭容纳腔3。碟簧26设于密闭容纳腔3内，碟簧26抵持设置于固定环25与外推筒24之间。
为了实现对扶正卡瓦22的约束，一约束环27穿过扶正卡瓦22上设置的约束孔与扶正卡瓦22连接，如图3所示。
如图4和图5所示，滑动机构23包括主轴231、滚轮232及滑动件233，主轴231与滚轮232及滑动件233滑动连接。
采用本发明套管扶正装置扶正套管时，可按照下述步骤进行：
S1、将水平井完井的套管扶正装置的密闭容纳腔3内注入低沸点液体，如液态氢、液态氨、液态甲醛、液态氯等；
S2、将水平井完井的套管扶正装置两端分别可拆卸连接于套管两端；
S3、将水平井完井的套管扶正装置的使用环境进行加热；
加热的温度可根据下述公式计算得到：
其中P为液体的沸点，单位为mmHg；
T指温度，单位为℃；
A、B、C是与液体相关的特性常数；
S4、气体膨胀使碟簧26压缩，外推筒24受到压缩后，推动滑动机构23进而使扶正卡瓦22张开；
S5、冷却水平井完井的套管扶正装置的环境温度至正常以更改扶正器的位置、待移动至靶定位置，重复步骤S3-S4。
由上述扶正过程可知，通过加热水平井完井的套管扶正装置使密闭容纳腔内的气体膨胀，使外推筒带动铰接的扶正卡瓦向四周扩张，从而实现扶正器对井眼内壁的挤压固定。通过转动水平井完井的套管扶正装置，避免扶正器重力影响扶正卡瓦向四周扩张角度，通过降低外界温度使气体收缩，进而碟簧推动外推筒复位，以使扶正器移动。
Claims (8)
1.一种水平井完井的套管扶正装置，包括连接的扩孔器和扶正器；
所述扩孔器为两端开口的筒状结构，一端与所述扶正器连接；
所述扩孔器的外壁上转动连接若干牙轮；
所述扶正器包括扶正器主体、扶正卡瓦和滑动机构，所述扶正卡瓦铰接于所述扶正器主体的外壁上，所述滑动机构能沿所述扶正器主体轴向移动进而控制所述扶正卡瓦的张开与闭合。
2.根据权利要求1所述的套管扶正装置，其特征在于：所述扶正器主体的外壁上滑动配合一外推筒；
所述外推筒的一端与所述滑动机构抵持配合，另一端可与钻杆可拆卸连接；
所述外推筒沿所述扶正器主体轴向移动时，控制所述扶正卡瓦的张开与闭合。
3.根据权利要求2所述的套管扶正装置，其特征在于：所述扶正器主体的外壁上还固定配合一固定环，所述固定环与所述外推筒之间形成一密闭容纳腔；
所述密闭容纳腔内设有一碟簧，所述碟簧与抵持设置于所述固定环与所述外推筒之间。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的套管扶正装置，其特征在于：所述滑动机构包括滑动连接的主轴、滚轮和滑动件。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的套管扶正装置，其特征在于：所述扶正器还包括一约束环，所述约束环穿过所述扶正卡瓦上设置的约束孔与所述扶正卡瓦连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的套管扶正装置，其特征在于：所述扩孔器上设有牙轮安装座，所述牙轮安装座与所述牙轮转动连接。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的套管扶正装置，其特征在于：所述牙轮安装座上转动连接有射水喷嘴。
8.一种水平井完井的套管扶正方法，包括如下步骤：
S1、将权利要求1-6中任一项所述水平井完井的套管扶正装置的所述密闭容纳腔内注入低沸点液体；
S2、将所述水平井完井的套管扶正装置的两端分别可拆卸连接于套管的两端；
S3、加热所述密闭容纳腔，使所述低沸点液体气化产生气体，在所述气体膨胀的作用下推动所述滑动机构沿所述扶正器主体轴向移动，使所述扶正卡瓦张开；
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