一种新型液压变径膨胀锥

1.本发明涉及膨胀管技术领域，具体为一种新型液压变径膨胀锥。


背景技术：

2.在进行深层钻井工作时，为保证目的层油井的正常工作尺寸和满足后续修井、增产的要求，必然导致初始井眼尺寸较大，而大直径油井的钻进过程会耗费大量的人力物力资源，大幅增加钻井成本。为克服这一技术难题，国内外各大石油公司一直在尝试开发出更加先进的钻完井技术，膨胀管技术应运而生，膨胀工具是膨胀管技术中的核心工具，直接决定着膨胀作业能否顺利实施，以及膨胀管的膨胀质量。
3.公告号为cn 209924957 u的中国专利于2020年01月10日公开了一种变径式膨胀头及膨胀管膨胀作业用膨胀装置，该实用新型涉及变径式膨胀头及膨胀管膨胀作业用膨胀装置，该装置降低了膨胀作业的启动驱动力，达到了较大的膨胀率。
4.利用定径膨胀锥对膨胀进行性膨胀，定径膨胀锥的优点是结构简单，操作方便，能够提供足够大的径向膨胀力。不足之处就是锥体外径大小是定值,且大于上部未膨胀套管的内径，膨胀作业时，如果遇到井径不规则或者井眼缩径，导致无法进行膨胀作业时，没有任何补救办法，这样复杂苛刻的作业要求，导致很多条件下都不能实施膨胀管作业，定径膨胀锥：不足之处就是锥体外径大小是定值,且大于上部未膨胀套管的内径。膨胀作业时，如果遇到井径不规则或者井眼缩径，导致无法进行膨胀作业时，没有任何补救办法，这样复杂苛刻的作业要求，导致很多条件下都不能实施膨胀管作业，而且现有变径膨胀锥虽能进行变径，但只能在达到预设值后才能进行后续工作，其膨胀率是一个定值，若是需要取中间膨胀率，现有变径膨胀锥无法满足其要求，只能更换膨胀锥，才能继续作业。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型液压变径膨胀锥，解决了现有定径膨胀锥在特殊条件下无法进行膨胀作业与变径膨胀锥膨胀率为定值的问题。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种新型液压变径膨胀锥包括钻具接头、外固定管与左右两个液压缸，所述钻具接头、外固定管、右侧的液压缸、左侧的液压缸依次对接进行串联连接，且对接部位设置有密封圈，左侧所述液压缸的左侧还固定连接有连接头，所述膨胀块的左侧设置有膨胀锥，所述膨胀锥的左侧设置有泄压阀，所述连接头靠近左侧端部的表面等距离开设有八个圆弧凹槽，所述圆弧凹槽的内表面均滑动连接有膨胀块，所述膨胀锥包括圆柱部分与圆锥部分，所述圆锥部分与圆柱部分的右侧固定连接，所述圆锥部分的表面等距离固定连接有八个凸台，所述膨胀块通过安装组件安装在凸台的位置处。
7.优选的，所述圆锥部分的最大直径小于圆柱部分的直径，多个所述凸台的组成的圆锥形状的最大直径与圆柱部分的直径相同，八个所述膨胀块的内侧均开设有安装滑槽，所述安装滑槽内壁的两侧均开设有连续的第二滑槽。
8.优选的，所述安装组件包括开设在凸台内部的内槽，所述内槽内壁的右侧转动连接有丝杆，所述丝杆贯穿内槽并延伸至圆柱部分的内部，所述内槽处于圆柱部分内部的一端固定连接有内六角头，所述丝杆位于内槽内部的表面等距离螺纹连接有多个滑套。
9.优选的，所述凸台的正面与背面等距离滑动连接有多个与滑套数量相同的安装块，所述安装块与第二滑槽相合，所述滑套的正面与背面均转动连接有连接杆，前后两个所述连接杆的另一端分别与对应位置的前后两个安装块相对的一侧转动连接。
10.优选的，左右两个所述液压缸的内表面均滑动连接有活塞，两个所述活塞相对的一侧之间固定连接有第二液压管，两个所述活塞均与第二液压管相连通，两个所述活塞相背离的一侧均固定连接有第一液压管，两个所述第一液压管分别与两个活塞相连通，所述膨胀锥与左侧第一液压管的表面固定连接，所述第一液压管贯穿膨胀锥并延伸至膨胀锥的左侧。
11.优选的，所述泄压阀与第一液压管位于膨胀锥左侧的端口处连接，所述泄压阀由泄压阀挡板、泄压阀锥、泄压阀弹簧、泄压阀支撑座与泄压阀外壳组成，所述泄压阀外壳与膨胀锥的左侧固定连接，所述泄压阀挡板与泄压阀支撑座分别设置在泄压阀外壳内部的左右两侧，所述泄压阀锥位于泄压阀挡板与泄压阀支撑座之间，且泄压阀弹簧设置在泄压阀锥与泄压阀支撑座之间。
12.优选的，右侧所述第二液压管的右侧端口处连接有单向阀，所述单向阀由单向阀支撑座、单向阀底座、单向阀弹簧、单向阀锥与单向阀顶盖组成，所述单向阀支撑座与外固定管的内表面滑动连接，所述单向阀底座与单向阀顶盖分别在单向阀支撑座内部的左右两侧，所述单向阀锥位于单向阀底座与单向阀顶盖之间，且单向阀弹簧设置在单向阀锥与单向阀底座之间。
13.优选的，所述钻具接头的内部开设有进液通道，所述钻具接头与外固定管相连通。
14.有益效果
15.本发明提供了一种新型液压变径膨胀锥。与现有技术相比具备以下有益效果：
16.1、该新型液压变径膨胀锥，通过对膨胀锥与膨胀块的设计，在膨胀锥对多个膨胀块直接移动时，使得膨胀管的膨胀率可调，理论上能够膨胀到在预设膨胀率范围内所有膨胀率，使得膨胀管具有无极膨胀的能力。
17.2、该新型液压变径膨胀锥，通过膨胀锥的设计使得膨胀管能够至上而下作业，也可以至下而上作业，也可以在膨胀管中间进行膨胀后再作业，也能够在复杂的井下环境进行膨胀作业。
18.3、该新型液压变径膨胀锥，通过在膨胀锥中设置的安装组件，使得多个膨胀块可以快速方便的安装到膨胀锥外部的凸台上，并且在单个或多个膨胀块发生损坏时，可以快速将膨胀块拆下并更换新的膨胀块。
附图说明
19.图1为本发明的外观示意图；
20.图2为本发明的剖视图；
21.图3为本发明碰撞锥的示意图；
22.图4为本发明膨胀锥的侧视图；
23.图5为本发明膨胀锥及膨胀块的截面图；
24.图6为本发明安装凸台的剖视图；
25.图7为本发明钻具接头的侧视图；
26.图8为本发明膨胀锥及膨胀块的侧视图；
27.图9为本发明泄压阀的剖视图；
28.图10为本发明单向阀的剖视图；
29.图11为本发明膨胀状态示意图；
30.图12为本发明膨胀状态的剖视图。
31.图中：1、钻具接头；2、外固定管；3、液压缸；4、连接头；5、圆弧凹槽；6、膨胀块；61、安装滑槽；7、膨胀锥；71、圆柱部分；72、圆锥部分；73、凸台；8、安装组件；81、内槽；82、丝杆；83、内六角头；84、滑套；85、安装块；86、连接杆；9、泄压阀挡板；10、泄压阀锥；11、泄压阀弹簧；12、泄压阀支撑座；13、泄压阀外壳；14、第一液压管；15、活塞；16、第二液压管；17、密封圈；18、单向阀支撑座；19、单向阀底座；20、单向阀弹簧；21、单向阀锥；22、单向阀顶盖。
具体实施方式
32.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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.该新型液压变径膨胀锥提供两种技术方案：
34.如图1-4、7、9-12表示出了第一种实施方式：包括钻具接头1、外固定管2与左右两个液压缸3，钻具接头1、外固定管2、右侧的液压缸3、左侧的液压缸3依次对接进行串联连接，且对接部位设置有密封圈17，钻具接头1的内部开设有进液通道，钻具接头1与外固定管2相连通，左侧液压缸3的左侧还固定连接有连接头4，膨胀块6的左侧设置有膨胀锥7，膨胀锥7的左侧设置有泄压阀，连接头4靠近左侧端部的表面等距离开设有八个圆弧凹槽5，圆弧凹槽5的内表面均滑动连接有膨胀块6，膨胀锥7包括圆柱部分71与圆锥部分72，圆锥部分72与圆柱部分71的右侧固定连接，圆锥部分72的表面等距离固定连接有八个凸台73，膨胀块6通过安装组件8安装在凸台73的位置处，圆锥部分72的最大直径小于圆柱部分71的直径，多个凸台73的组成的圆锥形状的最大直径与圆柱部分71的直径相同，八个膨胀块6的内侧均开设有安装滑槽61，安装滑槽61内壁的两侧均开设有连续的第二滑槽。
35.左右两个液压缸3的内表面均滑动连接有活塞15，两个活塞15相对的一侧之间固定连接有第二液压管16，两个活塞15均与第二液压管16相连通，两个活塞15相背离的一侧均固定连接有第一液压管14，两个第一液压管14分别与两个活塞15相连通，膨胀锥7与左侧第一液压管14的表面固定连接，第一液压管14贯穿膨胀锥7并延伸至膨胀锥7的左侧。
36.泄压阀与第一液压管14位于膨胀锥7左侧的端口处连接，泄压阀由泄压阀挡板9、泄压阀锥10、泄压阀弹簧11、泄压阀支撑座12与泄压阀外壳13组成，泄压阀外壳13与膨胀锥7的左侧固定连接，泄压阀挡板9与泄压阀支撑座12分别设置在泄压阀外壳13内部的左右两侧，泄压阀锥10位于泄压阀挡板9与泄压阀支撑座12之间，且泄压阀弹簧11设置在泄压阀锥10与泄压阀支撑座12之间。
37.右侧第二液压管16的右侧端口处连接有单向阀，单向阀由单向阀支撑座18、单向阀底座19、单向阀弹簧20、单向阀锥21与单向阀顶盖22组成，单向阀支撑座18与外固定管2的内表面滑动连接，单向阀底座19与单向阀顶盖22分别在单向阀支撑座18内部的左右两侧，单向阀锥21位于单向阀底座19与单向阀顶盖22之间，且单向阀弹簧20设置在单向阀锥21与单向阀底座19之间。
38.通过对膨胀锥7与膨胀块6的设计，在膨胀锥7对多个膨胀6块直接移动时，使得膨胀管的膨胀率可调，理论上能够膨胀到在预设膨胀率范围内所有膨胀率，使得膨胀管具有无极膨胀的能力，通过膨胀锥7的设计使得膨胀管能够至上而下作业，也可以至下而上作业，也可以在膨胀管中间进行膨胀后再作业，也能够在复杂的井下环境进行膨胀作业。
39.如图4-6表示出了第二种实施方式，与第一种实施方式的主要区别在于：安装组件8包括开设在凸台73内部的内槽81，内槽81内壁的右侧转动连接有丝杆82，丝杆82贯穿内槽81并延伸至圆柱部分71的内部，内槽81处于圆柱部分71内部的一端固定连接有内六角头83，丝杆82位于内槽81内部的表面等距离螺纹连接有多个滑套84，凸台73的正面与背面等距离滑动连接有多个与滑套84数量相同的安装块85，安装块85与第二滑槽相合，滑套84的正面与背面均转动连接有连接杆86，前后两个连接杆86的另一端分别与对应位置的前后两个安装块85相对的一侧转动连接。
40.通过在膨胀锥7中设置的安装组件6，使得多个膨胀块6可以快速方便的安装到膨胀锥7外部的凸台上，并且在单个或多个膨胀块6发生损坏时，可以快速将膨胀块6拆下并更换新的膨胀块6。
41.使用时，将装配完成的新型液压变径膨胀锥系统装入膨胀管中，并将整个工具置于所需要的位置，对新型液压变径膨胀锥进行加压，使液体从单向阀处进入，先将整个内腔填满，然后两个活塞15同时运动，使膨胀锥7移动，膨胀锥7移动将轴向运动转换成多个膨胀块6的径向运动，膨胀到完成后，对新型液压变径膨胀锥进行拉拔，膨胀锥7在整个膨胀管中移动，使膨胀管发生塑性变形，利用泄压阀进行泄压，膨胀管收缩成初始状态，泄压完成后退出膨胀锥7，另外在膨胀块6发生损坏时需要进行更换时，通过工具使得丝杆82转动，丝杆82转动并带动多个滑套84一起用移动，进而通过连接杆86的拉动下使得安装块85进入到内槽81的内部，从而使得多个膨胀块6可以从膨胀锥7上拆卸下来，安装新的膨胀块6时，先将多个膨胀块6依次安装到多个圆弧凹槽5中，并使得安装滑槽61与膨胀锥7上的凸台73部位对准，最后转动丝杆82使得安装块85进入到第二滑槽中。
42.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
43.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种新型液压变径膨胀锥，包括钻具接头(1)、外固定管(2)与左右两个液压缸(3)，其特征在于：所述钻具接头(1)、外固定管(2)、右侧的液压缸(3)、左侧的液压缸(3)依次对接进行串联连接，且对接部位设置有密封圈(17)，左侧所述液压缸(3)的左侧还固定连接有连接头(4)，所述膨胀块(6)的左侧设置有膨胀锥(7)，所述膨胀锥(7)的左侧设置有泄压阀，所述连接头(4)靠近左侧端部的表面等距离开设有八个圆弧凹槽(5)，所述圆弧凹槽(5)的内表面均滑动连接有膨胀块(6)，所述膨胀锥(7)包括圆柱部分(71)与圆锥部分(72)，所述圆锥部分(72)与圆柱部分(71)的右侧固定连接，所述圆锥部分(72)的表面等距离固定连接有八个凸台(73)，所述膨胀块(6)通过安装组件(8)安装在凸台(73)的位置处。2.根据权利要求1所述的一种新型液压变径膨胀锥，其特征在于：所述圆锥部分(72)的最大直径小于圆柱部分(71)的直径，多个所述凸台(73)的组成的圆锥形状的最大直径与圆柱部分(71)的直径相同，八个所述膨胀块(6)的内侧均开设有安装滑槽(61)，所述安装滑槽(61)内壁的两侧均开设有连续的第二滑槽。3.根据权利要求2所述的一种新型液压变径膨胀锥，其特征在于：所述安装组件(8)包括开设在凸台(73)内部的内槽(81)，所述内槽(81)内壁的右侧转动连接有丝杆(82)，所述丝杆(82)贯穿内槽(81)并延伸至圆柱部分(71)的内部，所述内槽(81)处于圆柱部分(71)内部的一端固定连接有内六角头(83)，所述丝杆(82)位于内槽(81)内部的表面等距离螺纹连接有多个滑套(84)。4.根据权利要求3所述的一种新型液压变径膨胀锥，其特征在于：所述凸台(73)的正面与背面等距离滑动连接有多个与滑套(84)数量相同的安装块(85)，所述安装块(85)与第二滑槽相合，所述滑套(84)的正面与背面均转动连接有连接杆(86)，前后两个所述连接杆(86)的另一端分别与对应位置的前后两个安装块(85)相对的一侧转动连接。5.根据权利要求1所述的一种新型液压变径膨胀锥，其特征在于：左右两个所述液压缸(3)的内表面均滑动连接有活塞(15)，两个所述活塞(15)相对的一侧之间固定连接有第二液压管(16)，两个所述活塞(15)均与第二液压管(16)相连通，两个所述活塞(15)相背离的一侧均固定连接有第一液压管(14)，两个所述第一液压管(14)分别与两个活塞(15)相连通，所述膨胀锥(7)与左侧第一液压管(14)的表面固定连接，所述第一液压管(14)贯穿膨胀锥(7)并延伸至膨胀锥(7)的左侧。6.根据权利要求5所述的一种新型液压变径膨胀锥，其特征在于：所述泄压阀与第一液压管(14)位于膨胀锥(7)左侧的端口处连接，所述泄压阀由泄压阀挡板(9)、泄压阀锥(10)、泄压阀弹簧(11)、泄压阀支撑座(12)与泄压阀外壳(13)组成，所述泄压阀外壳(13)与膨胀锥(7)的左侧固定连接，所述泄压阀挡板(9)与泄压阀支撑座(12)分别设置在泄压阀外壳(13)内部的左右两侧，所述泄压阀锥(10)位于泄压阀挡板(9)与泄压阀支撑座(12)之间，且泄压阀弹簧(11)设置在泄压阀锥(10)与泄压阀支撑座(12)之间。7.根据权利要求5所述的一种新型液压变径膨胀锥，其特征在于：所述右侧所述第二液压管(16)的右侧端口处连接有单向阀，所述单向阀由单向阀支撑座(18)、单向阀底座(19)、单向阀弹簧(20)、单向阀锥(21)与单向阀顶盖(22)组成，所述单向阀支撑座(18)与外固定管(2)的内表面滑动连接，所述单向阀底座(19)与单向阀顶盖(22)分别在单向阀支撑座(18)内部的左右两侧，所述单向阀锥(21)位于单向阀底座(19)与单向阀顶盖(22)之间，且单向阀弹簧(20)设置在单向阀锥(21)与单向阀底座(19)之间。
8.根据权利要求1所述的一种新型液压变径膨胀锥，其特征在于：所述钻具接头(1)的内部开设有进液通道，所述钻具接头(1)与外固定管(2)相连通。

技术总结
本发明公开了一种新型液压变径膨胀锥，包括钻具接头、外固定管与左右两个液压缸，钻具接头、外固定管、右侧的液压缸、左侧的液压缸依次对接进行串联连接，且对接部位设置有密封圈，左侧液压缸的左侧还固定连接有连接头，膨胀块的左侧设置有膨胀锥，膨胀锥的左侧设置有泄压阀，连接头靠近左侧端部的表面等距离开设有八个圆弧凹槽，圆弧凹槽的内表面均滑动连接有膨胀块，膨胀锥包括圆柱部分与圆锥部分，本发明涉及膨胀管技术领域。该新型液压变径膨胀锥通过对膨胀锥与膨胀块的设计，在膨胀锥对多个膨胀块直接移动时，使得膨胀管的膨胀率可调，理论上能够膨胀到在预设膨胀率范围内所有膨胀率，使得膨胀管具有无极膨胀的能力。使得膨胀管具有无极膨胀的能力。使得膨胀管具有无极膨胀的能力。


技术研发人员：刘璞 唐正强 康恒昌 吴欣袁 傅少杰
受保护的技术使用者：四川轻化工大学
技术研发日：2023.08.01
技术公布日：2023/10/8