一種基于金屬橡膠承載和密封的膨脹尾管懸掛器接頭的制作方法
【專利說明】-種基于金屬橡膠承載和密封的膨脹尾管懸控器接頭 -、技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及石油鉆井、完井和固井裝備領(lǐng)域，尤其是一種基于金屬橡膠承載 和密封的膨脹尾管懸掛器接頭。 二、【背景技術(shù)】
[0002] 膨脹套管技術(shù)是近年來快速發(fā)展的一項(xiàng)新興工程技術(shù)，膨脹管懸掛系統(tǒng)作為膨脹 套管的關(guān)鍵技術(shù)，可應(yīng)用于尾管懸掛、套管補(bǔ)貼及裸眼封堵回接等相關(guān)膨脹管技術(shù)，在側(cè)鉆 井、加深井、深井鉆井等尾管完井W及固井等應(yīng)用中起到至關(guān)重要的作用，能提供有效尾管 頭密封，是石油工程領(lǐng)域的一個極具魅力的井下工具。
[0003] 膨脹懸掛器主要依靠密封元件實(shí)現(xiàn)套管與套管環(huán)空之間的封隔，隔絕環(huán)空壓力傳 遞，防止油、氣、水竄的出現(xiàn)。因此，使用不同的耐溫、耐壓、抗剪切性能好、耐腐蝕的彈性材 料制成密封元件，并采用特殊的防突保護(hù)裝置和肩部保護(hù)裝置，W適應(yīng)不同的流體工況，實(shí) 現(xiàn)高溫、高壓下封隔器的封隔功能。在深井、超深井和熱采井中，由于井內(nèi)溫度較高，目前膨 脹懸掛器所選用的氨化了膳橡膠筒最高使用溫度在150°c左右，難W保證其在熱采井中的 作業(yè)安全。此外，在惡劣環(huán)境下普通橡膠老化現(xiàn)象嚴(yán)重，無法長時間W最好性能服役。
[0004] 膨脹管懸掛系統(tǒng)在井下工作時，又面臨高拉伸應(yīng)力的威脅，若套管膨脹成形后承 載拉伸的能力較小，則不能滿足完井、固井等工況下對尾管懸掛器承載性能的要求，因此， 對膨脹后的懸掛筒的承載力提出了極高的要求。
[0005] 中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2012年12月06日公開了公開號為CN102979472A，名稱為 "膨脹式懸掛器"；該技術(shù)在膨脹管的上部外壁上固定有硫化橡膠圈。中國國家知識產(chǎn)權(quán)局 2014年03月12日公開了公開號為CN103628834A，名稱為"鎖定式膨脹尾管懸掛器"；該 技術(shù)的膨脹管外壁有硫化橡膠。中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2010年12月08日公開了公開號為 CN101906945A，名稱為"一種用于膨脹篩管的液壓膨脹式懸掛器"；該技術(shù)采用的橡膠環(huán)為 環(huán)形結(jié)構(gòu)，緊密固定在懸掛器本體的外表面。中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2013年03月13日公 開了公開號為CN101906946B，名稱為"一種液壓膨脹式旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器"；該技術(shù)的本體上 小徑端加工有多段橡膠環(huán)，膨脹后橡膠環(huán)緊貼于上層套管和懸掛器本體之間，形成有效的 密封。中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2014年01月22日公開了公開號為CN103527136A名稱為"膨 脹懸掛器"；該技術(shù)的膨脹管本體在徑向發(fā)生永久塑性變形并擠壓懸掛器本體上的密封橡 膠，使其與外層套管內(nèi)壁緊密結(jié)合。中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2013年04月22日公開了公開號 為CN201225110Y，名稱為"一種懸掛膨脹器"；該技術(shù)其密封材料可W直接壓膠在本體上， 也可W為環(huán)形結(jié)構(gòu)套裝在其上。中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2013年03月20日公開了公開號為 CN102979470A，名稱為"非固井式膨脹尾管懸掛器"；該技術(shù)在膨脹管的外部固定有至少一 個的橡膠圈，能夠起到坐掛的作用，而且能夠在壓力較大的條件下起到保護(hù)膨脹管的作用。 中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2013年01月23日公開了公開號為CN102889063A，名稱為"熱采水平 井膨脹管懸掛器及其使用方法"；該技術(shù)懸掛膠環(huán)是由牢固壓合在所述膨脹管外表面的環(huán) 形膠圈及金屬復(fù)合組成。上述結(jié)構(gòu)中采用的橡膠具有不耐高溫、易腐蝕和易老化的問題。與 橡膠接觸的內(nèi)外壁無粗造化處理，在承載過程中易出現(xiàn)拉脫的現(xiàn)象。
[0006] 中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2011年05月25日公開了公開號為CN102071893A，名稱為 "井下自膨脹式懸掛器"；該技術(shù)的密封元件為遇油自膨脹橡膠或遇水自膨脹橡膠，在使用 現(xiàn)場將自膨脹橡膠筒組件套在管體的外壁上，相鄰兩個自膨脹橡膠筒組件之間的距離相 同。該技術(shù)無需膨脹工具，依靠橡膠遇水或者油的自膨脹特性實(shí)現(xiàn)懸掛和密封，同樣存在使 用過程中橡膠老化的問題。
[0007] 中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2009年11月11日公開了公開號為CN101575951A，名稱為 公開了名稱為"石油膨脹管懸掛器及施工工藝";該技術(shù)的膨脹管懸掛體由套管、懸掛管、懸 掛牙凸和懸掛膠環(huán)組成。通過膨脹懸掛管，使懸掛管擴(kuò)徑并壓擠懸掛牙凸和懸掛膠環(huán)咬合 于套管內(nèi)壁，形成軸向懸掛力。中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2013年03月06日公開了公開號為 CN102953698A，名稱為"一種膨脹式可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器"；該技術(shù)在其膨脹段外表面上設(shè)計(jì) 有一組=角狀環(huán)形凸起，并在相鄰兩個=角狀環(huán)形凸起之間硫化有環(huán)狀橡膠段，所述環(huán)狀 橡膠段的直徑大于所述=角狀環(huán)形凸起的頂部外徑。該兩種方案存在的問題是：牙凸或者 環(huán)狀凸起在擠壓過程中易破壞套管內(nèi)壁的完整性，且由于牙凸或者環(huán)狀凸起與橡膠的硬度 不同，造成膨脹中變形不協(xié)調(diào)，橡膠不能得到有效擠壓，懸掛和密封效果都會受到影響。 H、
【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，有效的解決尾管懸掛器服役時橡 膠不耐高溫、易腐蝕、易老化，承載力不足的問題，提供一種基于金屬橡膠承載和密封的膨 脹尾管懸掛器接頭。
[0009] 本實(shí)用新型包括套管、變徑尾管、密封元件和膨脹錐，在變徑尾管上段外壁等距離 套裝密封元件，變徑尾管裝有密封元件的部分套裝在套管內(nèi)，膨脹錐安裝在變徑尾管內(nèi)；本 實(shí)用新型的構(gòu)思方案為；密封元件采用金屬橡膠筒，金屬橡膠筒緊密套裝在變徑尾管外壁， 與金屬橡膠筒套裝配合段的變徑尾管外壁表面及套管與金屬橡膠筒段配合的內(nèi)壁，采用經(jīng) 過粗趟度加工處理過的粗趟面。
[0010] 應(yīng)用時，膨脹錐自下而上通過變徑尾管，使尾管發(fā)生永久塑性變形，直徑擴(kuò)大，密 封元件被擴(kuò)徑后的尾管擠壓，并與外部套管緊密接觸。
[0011] 本實(shí)用新型的發(fā)明機(jī)理：本實(shí)用新型所采用的密封元件"金屬橡膠"為均質(zhì)的彈性 多孔物質(zhì)，已經(jīng)有成熟的生產(chǎn)工藝。它的原材料是金屬絲，制成品既具有所選金屬固有的防 腐蝕、耐高溫、耐油耐酸性、抗老化的特性，又具有像高分子橡膠一樣的彈性特征，是優(yōu)化尾 管懸掛器設(shè)計(jì)的最佳材料。但是，與傳統(tǒng)橡膠材料相比，"金屬橡膠"與尾管懸掛器中相配合 的金屬材料構(gòu)件的安裝面之間摩擦系數(shù)小，影響到結(jié)合的承載力和密封效果。本實(shí)用新型 采用了經(jīng)過粗趟度加工處理過的粗趟面，巧妙的解決了該問題。與金屬橡膠筒套裝配合段 的變徑尾管外壁，采用的粗趟度加工工藝為滾花加工，套管與金屬橡膠筒段配合的內(nèi)壁采 用的粗趟度加工為噴砂處理。由于尾管外壁與金屬橡膠筒配