CN113250638A - 液压胀管装置及进行胀管处理的方法 - Google Patents

Abstract

在本申请公开了一种液压胀管装置及进行胀管处理的方法，属于胀管器技术领域。液压胀管装置包括水力锚、定压阀、液压缸和胀管头，液压缸包括管状外壳与桶状内缸。水力锚、定压阀和桶状内缸依次相连且内部连通，管状外壳滑动安装在桶状内缸上，且与胀管头相连。液压胀管装置通过油管与作业机相连，技术人员利用作业机向液压胀管装置中泵入液体，管状外壳在液压的驱动下，推动胀管头朝远离水力锚的方向移动，使胀管头能够对套管的变形处进行碾压。这样，利用液压进行胀管处理，避免了直接通过作业机下压胀管头时，对套管变形处施加的力的很大一部分会作用于弯管段的套管上，导致施加在套管的变形处的压力不够大，难以将变形处压平的情况发生。

Description

液压胀管装置及进行胀管处理的方法

技术领域

本申请涉及胀管器技术领域，特别涉及一种液压胀管装置及进行胀管处理的方法。

背景技术

套管是安装在油井内的钢管，用于支撑油井壁。在采油过程中，井下地层和流体对套管施加的压力会不断发生变化，容易导致套管变形，使得套管的内径变小。套管的内径变小会严重影响抽油泵和抽油杆等井下工具的使用，对变形的套管进行胀管，使套管恢复原有尺寸是十分必要的。

相关技术中，技术人员在油管下端加装胀管头，并通过修井机将油管下放到套管内。在墩压头遇到套管的变形处时，技术人员通过修井机对油管施加向下的压力，从而使胀管头对套管的变形处进行墩压，将变形处压平，达到胀管的目的。

在实现本申请的过程中，发明人发现相关技术中至少存在以下问题：

在定向井中进行胀管作业时，由于定向井是非竖直井，具有弯管段，修井机施加的力的很大一部分会作用于弯管段的套管上，导致胀管头施加在套管的变形处的压力不够大，难以将变形处压平，无法达到胀管的目的。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种液压胀管装置及进行胀管处理的方法，能够应用于各种井型中，有效地将套管的变形处压平。所述技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种液压胀管装置，所述液压胀管装置包括水力锚、定压阀、液压缸和胀管头，所述定压阀包括管状阀体、球体、管状球座、第一伸缩件和固定环，所述液压缸包括桶状内缸和管状外壳，其中：

所述水力锚、所述定压阀、所述液压缸和所述胀管头依次相连，所述液压缸的桶状内缸固定在所述定压阀上，所述胀管头固定在所述液压缸的管状外壳上，所述水力锚远离所述定压阀的端部固定在油管上，所述油管、所述水力锚、所述定压阀和所述液压缸的桶状内缸相连通；

所述定压阀的管状球座包括相固定的第一球座管段和第二球座管段，所述第一球座管段的内径大于所述球体的外径，所述球体的外径大于所述第二球座管段的内径，所述第一球座管段中安装有球体限位结构，所述球***于所述球体限位结构与所述第二球座管段之间；

所述定压阀的管状阀体包括第一阀体管段和第二阀体管段，所述第一阀体管段的内径小于所述第二阀体管段的内径，所述固定环安装在所述第二阀体管段中，所述第一伸缩件位于所述第二阀体管段中，所述第一伸缩件的第一端固定在所述管状球座上，所述第一伸缩件的第二端固定在所述固定环上；

所述管状球座滑动安装在所述管状阀体中，当所述管状球座的远离所述第一伸缩件的端部，伸入于所述第一阀体管段中时，所述管状球座的外壁与所述第一阀体管段的内壁相贴合，所述管状球座的外壁与所述第二阀体管段的内壁之间具有间距；

所述液压缸的管状外壳滑动安装在所述桶状内缸上，所述桶状内缸与管状外壳之间具有密封腔，所述桶状内缸的缸壁上对应所述密封腔的位置处设置有通孔，当通过所述油管向所述液压胀管装置输入液体时，所述桶状内缸中的液体通过所述通孔进入到所述密封腔中，所述密封腔中的液体推动所述管状外壳相对于所述桶状内缸滑动；

所述管状阀体对应第一阀体管段的管壁上设置有泄压口，所述管状阀体的外壁上对应所述泄压口的位置处，套装有可相对于所述管状阀体滑动的短管，所述管状外壳远离所述胀管头的端部与所述短管相连，当所述管状外壳相对于所述桶状内缸滑动时，带动所述短管相对于所述管状阀体滑动，以使管状阀体中的液体从所述泄压口中流出。

可选的，所述液压缸的桶状内缸包括依次相连的上接头、中心管和密封件，所述液压缸的管状外壳包括相连的第一管状外壳和第二管状外壳，所述第一管状外壳通过外接管与所述短管相连，其中：

所述上接头与所述中心管均为管状结构，所述上接头的第一端与所述定压阀的第二端螺纹连接，所述上接头的第二端位于所述中心管中，所述中心管的内壁与所述上接头的外壁相贴合，所述中心管的管壁与所述上接头的管壁通过螺钉相连接，所述中心管的第二端与所述密封件相连；

所述第一管状外壳的第一端与所述外接管的第二端相连，所述外接管的第一端设有卡槽，所述外接管通过所述卡槽与所述短管相连，所述第一管状外壳的第二端与所述第二管状外壳的第一端相连，所述第二管状外壳的第二端与所述胀管头相连，所述中心管的第一端的外壁与所述第一管状外壳的内壁相贴合，所述第一管状外壳的第二端的内壁与所述中心管的外壁相贴合，所述中心管的第一端的外壁与所述第一管状外壳的内壁，以及所述第一管状外壳的第二端的内壁与所述中心管的外壁之间设置有密封圈，所述密封腔为所述中心管的第一端与所述第一管状外壳的第二端之间的空腔。

可选的，所述中心管的数量为至少两个，所述第一管状外壳的数量为至少两个，所述中心管的数量与所述第一管状外壳的数量相等，其中：

至少两个所述中心管的首尾依次相连，靠近所述水力锚的中心管与所述上接头相连，靠近所述胀管头的中心管与所述密封件相连；

至少两个第一管状外壳的首尾依次相连，靠近所述水力锚的第一管状外壳通过所述外接管与所述短管相连，靠近所述胀管头的第一管状外壳与所述第二管状外壳相连。

可选的，所述胀管头包括连接管、芯轴、分瓣头和固定帽，其中：

所述连接管的内壁上设置有环状凸台，所述芯轴的第一端设置有环形凸起，所述环形凸起的外径小于所述连接管的内径，大于所述环状凸台的内径，所述芯轴的外径小于所述环状凸台的内径；

所述连接管的第一端与所述管状外壳的第二端相连接，所述芯轴位于所述连接管中，所述固定帽与所述芯轴的第二端相固定，所述分瓣头套设在所述芯轴上，且位于所述连接管与所述固定帽之间。

可选的，所述胀管头还包括第二伸缩件，所述第二伸缩件安装在所述芯轴上，且位于所述环状凸台与所述环形凸起之间，所述分瓣头为分体式结构，所述分瓣头的第一端位于所述连接管内，所述分瓣头的第二端位于所述固定帽内，所述分瓣头与所述芯轴间隙配合。

另一方面，本申请实施例提供了一种进行胀管处理的方法，所述进行胀管处理的方法包括：

获取作业井中套管的变形处的当前尺寸；

确定与所述变形处的当前尺寸相适配的液压胀管装置；

将通过油管安装在作业机上的所述液压胀管装置，下放至所述作业井中套管的变形处；

通过所述油管向所述液压胀管装置中泵入液体，使所述液压胀管装置的水力锚张开，将所述液压胀管装置固定在所述作业井中；

继续向所述液压胀管装置中泵入液体，使所述液压胀管装置对所述变形处进行碾压；

当检测到所述液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制所述作业机将所述液压胀管装置从所述作业井中取出。

可选的，所述当检测到所述液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制所述作业机将所述液压胀管装置从所述作业井中取出包括：

按照液压每上升目标压力值，停止泵入液体的时长为目标时长的周期，向所述液压胀管装置中泵入液体；

当检测到所述液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制所述作业机将所述液压胀管装置从所述作业井中取出。

可选的，所述当检测到所述液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制所述作业机将所述液压胀管装置从所述作业井中取出包括：

当检测到所述液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于压降阈值，停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制所述作业机将所述液压胀管装置在所述变形处进行上提和下放；

当所述上提和下放的次数达到目标次数，控制所述作业机将所述液压胀管装置从所述作业井中取出。

可选的，在所述当检测到所述液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制所述作业机将所述液压胀管装置从所述作业井中取出之后，所述进行胀管处理的方法还包括：

如果检测到所述作业井中套管的变形处的当前尺寸满足预设条件，则结束对所述作业井中套管的胀管处理；

如果检测到所述作业井中套管的变形处的当前尺寸不满足预设条件，则转至所述获取作业井中套管的变形处的当前尺寸的步骤，继续执行对所述作业井中套管的胀管处理。

可选的，所述确定与所述变形处的当前尺寸相适配的液压胀管装置包括：

确定与所述变形处的尺寸相适配的液压胀管装置的胀管头。

本申请实施例提供的技术方案至少可以包括以下有益效果：

在本申请实施例中，液压胀管装置包括水力锚、定压阀、液压缸和胀管头，液压缸包括管状外壳与桶状内缸。水力锚、定压阀和桶状内缸依次相连且内部连通，管状外壳滑动安装在桶状内缸上，且与胀管头相连。液压胀管装置通过油管与作业机相连，技术人员利用作业机向液压胀管装置中泵入液体，管状外壳在液压的驱动下，推动胀管头朝远离水力锚的方向移动，使胀管头能够对套管的变形处进行碾压。这样，不需要通过作业机直接下压胀管头，而是利用液压进行胀管处理，避免了对套管变形处施加的力的很大一部分会作用于弯管段的套管上，导致施加在套管的变形处的压力不够大，难以将变形处压平的情况发生。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种液压胀管装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种定压阀的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种液压缸的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种胀管头的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种进行胀管处理的方法的流程图。

图中的附图标记表示：

1—水力锚，

2—定压阀，21—管状阀体，22—球体，23—管状球座，24—第一伸缩件，25—固定环，26—泄压口，27—短管，231—第一球座管段，232—第二球座管段，233—球体限位结构，

3—液压缸，31—桶状内缸，32—管状外壳，33—密封腔，34—通孔，311—上接头，312—中心管，313—密封件，321—第一管状外壳，322—第二管状外壳，

4—胀管头，41—连接管，42—芯轴，43—第二伸缩件，44—分瓣头，45—固定帽，411—环状凸台，421—环形凸起，

5—外接管。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

在采油过程中，井下地层和流体会不断发生运动，用于支撑油井壁的套管所受的压力也会不断发生变化，进而导致套管变形，而套管变形会妨碍井下工具的正常使用。技术人员通常在油管下端加装胀管头，利用修井机将胀管头下放到套管内的变形处，通过猛放和猛提使胀管头对套管的变形处进行墩压，使套管恢复原有的尺寸。但对于非竖直的定向井来说，利用修井机施加的力的很大一部分会作用于弯管段的套管上，导致施加在套管的变形处的压力不够大，难以将变形处压平，达到胀管的目的。另外，在一些情况下，套管的变形处会发生弹性形变而使胀管头通过，之后再利用修井机上提胀管头时，胀管头容易受卡导致无法上提，甚至可能导致胀管头损坏。本申请提供了一种液压胀管装置及进行胀管处理的方法，能够解决上述问题。

图1是本申请实施例提供的一种液压胀管装置的结构示意图，参见图1，该液压胀管装置包括水力锚1、定压阀2、液压缸3和胀管头4。定压阀2包括管状阀体21、球体22、管状球座23、第一伸缩件24和固定环25。液压缸3包括桶状内缸31和管状外壳32。

其中，液压胀管装置通过油管与作业机相连，作业机用于将液压胀管装置下放至套管的变形处，并通过油管向液压胀管装置内泵入液体。油管、水力锚1、定压阀2和液压缸3的桶状内缸31依次相连，且内部连通，液压缸3的管状外壳32与水力锚1相连。水力锚1用于将液压胀管装置固定在套管的变形处；定压阀2用于维持水力锚1中的液压，使水力锚1保持张开；液压缸3在液压的推动下能够伸长，用于推动胀管头4；胀管头4用于对套管的变形处进行碾压。

对于水力锚1，参见图1，水力锚1可以包括双层壳体、压条和锚爪。

其中，内层壳体和外层壳体在相对应的位置处均设置有小孔，外层壳体上的小孔的直径大于内层壳体上的小孔的直径。外层壳体和内层壳体之间设置有若干“凹”字型锚爪，锚爪的底面的直径大于内层壳体上的小孔的直径，锚爪的侧表面能够与外层壳体上的小孔的内壁相贴合。外层壳体上安装有压条，压条与锚爪的下凹处相对应，用于对锚爪进行限位，防止锚爪脱出水力锚1。

在实施中，当水力锚1中的液压升高时，“凹”字型锚爪两侧的凸起会从外层壳体上的小孔中伸出，与套管的内壁紧密接触，进而能够将液压胀管装置固定在套管的变形处。

对于定压阀2，参见图1和图2，定压阀2包括管状阀体21、球体22、管状球座23、第一伸缩件24和固定环25。球体22位于管状球座23内，管状球座23、第一伸缩件24和固定环25位于管状阀体21中。

其中，管状球座23包括相固定的第一球座管段231和第二球座管，第一球座管段231的内径大于所述球体22的外径，球体22的外径大于第二球座管段232的内径，第一球座管段231中安装有球体限位结构233，将球体22限位于球体限位结构233与第二球座管段232之间。

定压阀2的管状阀体21包括第一阀体管段和第二阀体管段，第二阀体管段的内径大于第一阀体管段的内径和管状球座23的外径。固定环25安装在第二阀体管段中，用于将第一伸缩件24限位在第二阀体管段中。第一伸缩件24位于球座管段和固定环25之间，第一伸缩件24可以是弹簧。

在实施中，管状球座23滑动安装在管状阀体21中，第一伸缩件24处于压缩状态。未向液压胀管装置中泵入液体时，由于第一伸缩件24提供的弹力，管状球座23远离第一伸缩件24的端部伸入于第一阀体管段中，管状球座23的外壁与第一阀体管段的内壁紧密贴合。第二球座管段232的内径小于球体22的外径，球体22将第二球座管段232的入口封死。此时，定压阀2的第一阀体管段与第二阀体管段不连通。

当向液压胀管状装置中泵入液体时，由于第一阀体管段与第二阀体管段不连通，液体通过油管和水力锚1后，无法继续通过定压阀2进入液压缸3，而是汇聚在定压阀2的第一阀体管段中。这样，水力锚1和第一阀体管段中的液压越来越大，水力锚1的锚爪伸出，抵住套管的内壁，能够将液压胀管装置固定在套管中。第一伸缩件24的劲度系数与水力锚1所需的液压相匹配，保证在水力锚1在完全张开之前，管状球座23不会被液体完全推入第二阀体管段中。

随着作业机不断地向液压胀管装置中泵入液体，水力锚1和第一阀体管段中的液压越来越大，直至大于第一伸缩件24提供的弹力，管状球座23会完全被液体推入第二阀体管段中。在管状球座23完全被液体推入第二阀体管段中的一瞬间，由于第二阀体管段的内径大于管状球座23的外径，第二阀体管段的内壁与球座管段的外壁之间存在间隙，因此第一阀体管段与第二阀体管段连通，液体能够通过第二阀体管段进入液压缸3的桶状内缸31。

但同时，水力锚1和第一阀体管段中的液压会迅速下降，使得第一伸缩件24能够推动球座管段重新进入第一阀体管段中，断开第一阀体管段与第二阀体管段的连通。作业机仍然持续向液压胀管装置中泵入液体，第一阀体管段与水力锚1中的液压又迅速上升，使得第一阀体管段再次与第二阀体管段连通。

可见，只要作业机能够持续向液压胀管装置中泵入液体，第一伸缩件24提供的弹力与水力锚1和第一阀体管段中的液压就可以形成一个动态平衡，使得液体进入液压缸3的过程中，水力锚1中的液压能够在一个很小的范围内波动，可以近似看作恒压。这样，能够保证水力锚1的锚爪可以一直完全张开，进而保证在进行胀管处理的过程中，液压胀管装置能够牢牢地固定在套管的变形处。

对于液压缸3，参见图1和图3，液压缸3包括管状外壳32与桶状内缸31，桶状内缸31与定压阀2相连，液压缸3的管状外壳32滑动安装在桶状内缸31上，且与胀管头4相连。桶状内缸31与管状外壳32之间具有密封腔33，桶状内缸31的缸壁上对应密封腔33的位置处设置有通孔34。

其中，桶状内缸31与密封腔33通过通孔34相连通。管状外壳32内壁的一部分与桶状内缸31的外壁紧密贴合，桶状内缸31外壁的一部分与管状外壳32的内壁紧密贴合，形成该密封腔33。密封腔33越大，组成它的管状外壳32内壁上的一部分与桶状内缸31外壁上的一部分之间的距离就越远。

在实施中，通过定压阀2的液体会进入液压缸3的桶状内缸31中，当桶状内缸31中的液体填满桶状内缸31后，作业机仍不停地向液压胀管装置中泵入液体，使得水力锚1、定压阀2和桶状内缸31中的液压持续升高。该过程中，液体始终填满水力锚1、定压阀2、桶状内缸31和密封腔33。

当桶状内缸31中的液压足够高时，由于管状外壳32是滑动安装在桶状内缸31上的，液体能够推动密封腔33的两个组成部分，使上述管状外壳32内壁的一部分与桶状内缸31外壁的一部分朝相反的方向运动。而由于水力锚1的固定作用，与水力锚1间接相连的桶状内缸31是无法移动的，于是，液压缸3的管状外壳32会在液体的推动下，朝远离水力锚1的方向移动，推动着与管状外壳32相连的胀管头4，朝着套管的变形处运动，使胀管头4对套管的变形处进行碾压。

这样，不需要通过作业机直接下压胀管头4，而是利用液压进行胀管处理，避免了对套管变形处施加的力的很大一部分会作用于弯管段的套管上，导致施加在套管的变形处的压力不够大，难以将变形处压平的情况发生。

作业机在胀管处理的过程中，不断地向液压胀管装置中泵入液体，但由于作业机不直接控制液压胀管装置，因此在地上难以判断胀管处理是否结束，也就无法确定停止泵入液体的时机，因此设置泄压装置是必要的。

相应的，管状阀体21对应第一阀体管段的管壁上设置有泄压口26，在管状阀体21的外壁上对应泄压口26的位置处，套装有可相对于管状阀体21滑动的短管27，管状外壳32远离胀管头4的端部与短管27相连。

其中，定压阀2通过泄压口26与套管相连通，短管27与管状阀体21的外壁紧密接触，液压缸3的管状外壳32的第一端与短管27相连，第二端与胀管头4相连。

在实施中，液压缸3的管状外壳32没有开始滑动时，短管27将泄压口26完全覆盖。液体推动管状外壳32开始滑动后，管状外壳32朝远离水力锚1的方向运动，进而推动胀管头4对套管的变形处进行碾压。

与此同时，短管27在管状阀体21的外壁上滑动，随管状外壳32一起朝远离水力锚1的方向移动。胀管头4通过套管的变形处后，短管27不再完全覆盖泄压口26，而是将泄压口26露出。这样，液压胀管装置中的液体能够从泄压口26进入套管中，达到泄压的目的，避免了液压胀管装置中的液压过大，进而造成危险的情况发生。

另外，胀管头4通过套管的变形处后，短管27露出泄压口26，定压阀2内部与套管连通，液压胀管装置中的液压会迅速下降，可以通过作业机上用于向液压胀管装置泵入液体的泵的压力表，判断胀管头4是否通过套管的变形处，进而停止泵入液体。

基于上述结构，液压胀管装置包括水力锚1、定压阀2、液压缸3和胀管头4，液压缸3包括管状外壳32与桶状内缸31。水力锚1、定压阀2和桶状内缸31依次相连且内部连通，管状外壳32滑动安装在桶状内缸31上，且与胀管头4相连。管状外壳32在液压的驱动下，推动胀管头4朝远离水力锚1的方向移动，使胀管头4能够对套管的变形处进行碾压。这样，不需要通过作业机直接下压胀管头4，而是利用液压进行胀管处理，避免了对套管变形处施加的力的很大一部分会作用于弯管段的套管上，导致施加在套管的变形处的压力不够大，难以将变形处压平的情况发生。

另外，定压阀2中的球座、第一伸缩件24和固定环25使得在泄压之前，水力锚1能够保持完全张开，将液压胀管装置固定。管状阀体21上设置的泄压口26和套设于管状阀体21上的短管27，能够防止液压胀管装置中的液压过高而造成危险的情况发生。短管27、液压缸3的管状外壳32和胀管头4的连接，使得技术人员能够根据液压胀管装置中的液压，判断胀管头4是否通过套管的变形处，进而停止泵入液体。

上述液压缸3能够在液压的驱动下，带动胀管头4和短管27，实现液压胀管和泄压。其具体结构可以为：

液压缸3的桶状内缸31包括依次相连的上接头311、中心管312和密封件313，液压缸3的管状外壳32包括相连的第一管状外壳321和第二管状外壳322。

其中，上接头311与中心管312均为管状结构，密封件313的结构可以与定压阀2中的管状球座23相似，利用球体进行密封，也可以为底部无开口的结构。与第一管状外壳321相连的外接管5的第一端设置有卡槽，该卡槽结构能够与套装在定压阀2上的短管27相匹配，从而使得外接管5能够带动短管27移动。

在实施中，上接头311的第一端可以与定压阀2的第二端螺纹连接，上接头311的第二端位于中心管312中，中心管312的内壁与上接头311的外壁相贴合，中心管312的管壁与上接头311的管壁通过螺钉连接，中心管312的第二端与密封件313相连。

第一管状外壳321的第一端与外接管5的第二端相连，第一管状外壳321的第二端与第二管状外壳322的第一端相连，第二管状外壳322的第二端与胀管头4相连。

中心管312的第一端的外壁与第一管状外壳321的内壁相贴合，两者之间设置有密封圈；第一管状外壳321的第二端的内壁与中心管312的外壁相贴合，两者之间也设置有密封圈。而中心管312的第一端并不与第一管状外壳321的第二端相贴合，两者之间的空腔即为密封腔33。中心管312对应密封腔33的管壁上设置有通孔34。

液体经过通孔34进入密封腔33中，在液压的驱动下，中心管312的第一端与第一管状外壳321的第二端朝相反的方向运动。而中心管312、上接头311、定压阀2和水力锚1依次相连，因此中心管312的位置是无法移动的。也就是说，在液压的驱动下，第一管状外壳321的第二端朝远离水力锚1的方向移动。外接管5、第一管状外壳321、第二管状外壳322和胀管头4依次相连，外接管5能够带动短管27移动，从而，第一管状外壳321能够带动短管27和胀管头4移动，进而实现液压胀管和泄压。

在一些可能的实施例中，为了增大液压缸3的管状外壳32对胀管头4的推动力，液压缸3可以为多级结构，例如：中心管312的数量为至少两个，第一管状外壳321的数量为至少两个。其中，中心管312的数量与第一管状外壳321的数量相等。

在实施中，至少两个中心管312的首尾依次相连，靠近水力锚1的中心管312与上接头311相连，靠近胀管头4的中心管312与密封件313相连。至少两个第一管状外壳321的首尾依次相连，靠近水力锚1的第一管状外壳321通过外接管5与短管27相连，靠近胀管头4的第一管状外壳321与第二管状外壳322相连。

每个相对应的第一管状外壳321的第二端和中心管312的第一端之间都设置有密封腔33，每个中心管312在对应密封腔33的管壁上都设置有通孔34。这样，液体能够通过至少两个通孔34，进入与之相对应的密封腔33中，驱动每个密封腔33对应的第一管状外壳321，带动一个胀管头4，使得胀管头4受到的推动力增大。

胀管头4用于对套管的变形处进行碾压，其结构可以如下：

可选的，参见图1和图4，胀管头4包括连接管41、芯轴42、分瓣头44和固定帽45，连接管41的内壁上设置有环状凸台411，芯轴42的第一端设置有环形凸起421。

其中，环形凸起421的外径小于连接管41的内径，大于环状凸台411的内径，芯轴42的外径小于环状凸台411的内径。

在实施中，连接管41的第一端与管状外壳32的第二端相连接。芯轴42的第一端位于连接管41的第一端与环状凸台411之间，第二端位于连接管41之外。固定帽45与芯轴42的第二端相固定，分瓣头44套设在芯轴42上，且位于连接管41与固定帽45之间。这样，连接管41和分瓣头44通过芯轴42和固定帽45固定在一起，使得胀管头4称为一个整体。

在胀管头4对套管变形处进行碾压的过程中，连接管41直接推动分瓣头44。在胀管头4通过套管的变形处后，将胀管头4上提的过程中，连接管41的环状凸台411直接带动芯轴42的环形凸起421，从而带动与芯轴42相固定的固定帽45，固定帽45直接带动胀管头4上提。

在一些可能的实施例中，在胀管头4通过套管的变形处后，套管的变形处会发生反弹。为了避免在将胀管头4上提的过程中受卡，导致无法将胀管头4上提，甚至造成胀管头4损坏的情况发生。相应的，参见图4，胀管头4还可以包括第二伸缩件43，分瓣头44可以为分体式结构，能够解决上述问题。

其中，第二伸缩件43可以为弹簧。

在实施中，第二伸缩件43安装在芯轴42上，且位于连接管41的环状凸台411和芯轴42的环形凸起421之间。分瓣头44的第一端位于连接管41内，第二端位于固定帽45内，分瓣头44与芯轴42间隙配合。这样，在上提胀管头4的过程中，第二伸缩件43被压缩，能够对芯轴42的环形凸起421提供一定的支撑力，而芯轴42通过固定帽45带动分瓣头44，进而，第二伸缩件43能够间接对分瓣头44提供向上的拉力。

由于分瓣头44是分体式结构，分瓣头44的两部分不紧密贴合，之间存在缝隙，且在分瓣头44与芯轴42为间隙配合，分瓣头44与芯轴42之间也存在缝隙，使得分瓣头44的尺寸是可以变化的。如果套管的变形处发生反弹，在上提胀管头4的过程中，分瓣头44的两部分会受力而贴合在一起，缝隙收拢，胀管头4的最大外径会变小。这样，胀管头4能顺利上提，避免了胀管头4受卡无法上提，甚至损坏的情况发生。

在本申请实施例中，液压胀管装置包括水力锚1、定压阀2、液压缸3和胀管头4，液压缸3包括管状外壳32与桶状内缸31。水力锚1、定压阀2和桶状内缸31依次相连且内部连通，管状外壳32滑动安装在桶状内缸31上，且与胀管头4相连。液压胀管装置通过油管与作业机相连，技术人员利用作业机向液压胀管装置中泵入液体，管状外壳32在液压的驱动下，推动胀管头4朝远离水力锚1的方向移动，使胀管头4能够对套管的变形处进行碾压。这样，不需要通过作业机直接下压胀管头4，而是利用液压进行胀管处理，避免了对套管变形处施加的力的很大一部分会作用于弯管段的套管上，导致施加在套管的变形处的压力不够大，难以将变形处压平的情况发生。

图5是本申请实施例提供的一种进行胀管处理的方法的流程图，该方法使用上述液压胀管装置进行胀管处理。参见图5，该进行胀管处理的方法包括以下步骤：

在步骤1中，获取作业井中套管的变形处的当前尺寸。

具体的，可以采用打铅印的方法，向作业井中下放铅模，遇卡阻后上提铅模。根据铅模下放的深度以及铅模上印记的大小来确定套管变形处的位置和变形的大小。

在步骤2中，确定与变形处的当前尺寸相适配的液压胀管装置。

具体的，根据获取的作业井中套管的变形处的当前尺寸，确定与该变形处的尺寸相适配的胀管头，并组装液压胀管装置。

在步骤3中，将通过油管安装在作业机上的液压胀管装置，下放至作业井中套管的变形处。

具体的，将组装好的液压胀管装置与油管相连，再将油管与作业机相连，通过作业机将液压胀管装置下放至套管的变形处。这样，作业机能够通过油管下放和上提液压胀管装置，以及向液压胀管装置中通入液体。

在步骤4中，通过油管向液压胀管装置中泵入液体，使液压胀管装置的水力锚张开，将液压胀管装置固定在作业井中。

在步骤5中，继续向液压胀管装置中泵入液体，使液压胀管装置对变形处进行碾压。

可选的，为了使液压胀管装置能够有效地将套管的变形处压平，可以在泵入液体之前，使液压胀管装置对套管的变形处施加预紧力。相应的，在步骤3之后，步骤4之前，该进行胀管处理的方法还包括：

通过作业机使液压胀管装置对套管的变形处施加预设预紧力。

其中，预设预紧力可以根据套管的变形处的尺寸和作业机的性能确定，例如，预设预紧力可以为2T。

在实施中，将液压胀管装置下放到套管的变形处后，可以控制作业机，对油管施加压力，从而，与油管相连的液压胀管装置能够向套管的变形处施加预紧力，之后再向液压胀管装置中泵入液体，使其固定在作业井中。这样，施加的预紧力能够使液压胀管装置对套管的变形处施加的总压力更大，有助于将套管的变形处压平。

在步骤6中，当检测到液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制作业机将液压胀管装置从作业井中取出。

其中，液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，代表液压胀管装置中的液压发生突降。因此，预设时长和压降阈值的取值可以根据施工现场的具体情况进行确定。例如，预设时长可以为5秒，压降阈值可以为液压的最大值的三分之二。

在实施中，液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，代表液压胀管装置中的液压发生突降。而液压胀管装置中的液压发生突降，代表着液压胀管装置中的液体进入套管中，也就代表着泄压口打开。也就是说，液压胀管装置中的液压发生突降，代表着胀管头已经通过套管的变形处，此时可以停止向液压胀管装置中泵入液体，并控制作业机将液压胀管装置从作业井中取出。

在一些可能的实施例中，也可以通过其他条件确定胀管头是否已经通过套管的变形处。例如：如果检测到泵入的液体量大于下入作业井中的油管和液压胀管装置的最大容积和，则停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制作业机将液压胀管装置从作业井中取出。

在实施中，如果检测到泵入的液体量大于下入作业井中的油管和液压胀管装置的最大容积和，则说明泵入的液体的一部分已经开始进入套管内。也就是说，上述情况代表液压胀管装置的泄压口已经打开，即胀管头已经通过套管的变形处。

可选的，为了保证套管的变形处不会发生反弹，该步骤6可以包括：

当检测到液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于压降阈值，停止向液压胀管装置中泵入液体，并控制作业机将液压胀管装置在变形处进行上提和下放，当上提和下放的次数达到目标次数，控制作业机将液压胀管装置从作业井中取出。

其中，目标次数可以根据上提液压胀管装置时是否受阻来确定。当上提液压胀管装置时不再受阻，或者受到的阻力可以忽略时，已进行上提和下放的次数即为目标次数。

这样，通过将液压胀管装置在变形处进行上提和下放，使液压胀管装置对套管的变形处进行多次碾压，避免了套管的变形处发生反弹的情况发生。

可选的，为了及时观察到液压胀管装置中液压变化，以及保证施工安全，步骤6具体可以包括：

按照液压胀管装置中的液压每上升目标压力值，停止泵入液体的时长为目标时长的周期，向液压胀管装置中泵入液体。当检测到液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，停止向液压胀管装置中泵入液体，并控制作业机将液压胀管装置从作业井中取出。

其中，目标压力值和目标时长可以根据施工现场的具体要求确定。例如：目标压力值可以为5MPa，目标时长可以为1分钟。另外，预设时长和压降阈值的确定依据与上文的介绍相同，此处不再赘述。

在实施中，为了避免没能及时观察到液压装置中的液压变化的情况发生，可以在液压每上升5MPa后，停止泵入液体1分钟，进行观察，也保证了施工安全。在胀管柱处理的过程中，液压是总体上升的，但是在一些情况下可能会发生波动，导致液压暂时下降。如果液压在预设时长内的减小值小于压降阈值，则说明压降为短暂波动，胀管头还没有通过套管的变形处，不应该结束胀管处理，而是继续向液压胀管装置中泵入液体。如果液压在预设时长内的减小值大于或者等于压降阈值，代表着胀管头已经通过套管的变形处，此时可以停止向液压胀管装置中泵入液体，并控制作业机将液压胀管装置从作业井中取出。

当套管的变形处的尺寸较大时，使用一个胀管头进行一次胀管处理难以将套管的变形处压平，需要从小到大增加胀管头的尺寸，进行多次胀管处理。

可选的，在步骤6之后，该进行胀管处理的方法还包括：

如果检测到作业井中套管的变形处的当前尺寸满足预设条件，则结束对作业井中套管的胀管处理；如果检测到作业井中套管的变形处的当前尺寸不满足预设条件，则转至步骤1继续执行对作业井中套管的胀管处理。

其中，预设条件为能够满足井下作业机具正常作业的尺寸条件，可以根据施工需要而确定。

在实施中，如果进行一次胀管处理之后，套管的变形处的尺寸仍然比较大，会影响井下作业机具的正常使用，则更换尺寸更大的胀管头，再次进行胀管处理，保证胀管处理的效果能够达到施工需要。

在本申请实施例中，液压胀管装置包括水力锚、定压阀、液压缸和胀管头，液压缸包括管状外壳与桶状内缸。水力锚、定压阀和桶状内缸依次相连且内部连通，管状外壳滑动安装在桶状内缸上，且与胀管头相连。液压胀管装置通过油管与作业机相连，技术人员利用作业机向液压胀管装置中泵入液体，管状外壳在液压的驱动下，推动胀管头朝远离水力锚的方向移动，使胀管头能够对套管的变形处进行碾压。这样，不需要通过作业机直接下压胀管头，而是利用液压进行胀管处理，避免了对套管变形处施加的力的很大一部分会作用于弯管段的套管上，导致施加在套管的变形处的压力不够大，难以将变形处压平的情况发生。

以上所述仅为本申请的可选的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液压胀管装置，其特征在于，所述液压胀管装置包括水力锚(1)、定压阀(2)、液压缸(3)和胀管头(4)，所述定压阀(2)包括管状阀体(21)(21)、球体(22)、管状球座(23)、第一伸缩件(24)和固定环(25)，所述液压缸(3)包括桶状内缸(31)和管状外壳(32)，其中：

所述水力锚(1)、所述定压阀(2)、所述液压缸(3)和所述胀管头(4)依次相连，所述桶状内缸(31)固定在所述定压阀(2)上，所述胀管头(4)固定在所述管状外壳(32)上，所述水力锚(1)的第一端固定在油管上，所述油管、所述水力锚(1)、所述定压阀(2)和所述桶状内缸(31)相连通；

所述管状球座(23)的第一球座管段(231)中安装有球体限位结构(233)，所述球体(22)位于所述球体限位结构(233)与所述管状球座(23)的第二球座管段(232)之间，所述管状球座(23)滑动安装在所述管状阀体(21)中，所述固定环(25)安装在所述管状阀体(21)的第二阀体管段中，所述第一伸缩件(24)位于所述管状球座(23)与所述固定环(25)之间，当所述管状球座(23)的第一端伸入于所述管状球座(23)的第一阀体管段中时，所述管状球座(23)的外壁与所述第一阀体管段的内壁相贴合，所述管状球座(23)的外壁与所述第二阀体管段的内壁之间具有间距；

所述管状外壳(32)滑动安装在所述桶状内缸(31)上，所述桶状内缸(31)与所述管状外壳(32)之间具有密封腔(33)，所述桶状内缸(31)的缸壁上对应所述密封腔(33)的位置处设置有通孔(34)，当通过所述油管向所述液压胀管装置输入液体时，所述桶状内缸(31)中的液体通过所述通孔(34)进入到所述密封腔(33)中，推动所述管状外壳(32)相对于所述桶状内缸(31)滑动；

所述管状阀体(21)对应所述第一阀体管段的管壁上设置有泄压口(26)，所述管状阀体(21)的外壁上对应所述泄压口(26)的位置处，套装有可相对于所述管状阀体(21)滑动的短管(27)，所述管状外壳(32)的第一端与所述短管(27)相连，当所述管状外壳(32)相对于所述桶状内缸(31)滑动时，带动所述短管(27)相对于所述管状阀体(21)滑动，以使所述管状阀体(21)中的液体从所述泄压口(26)中流出。

2.根据权利要求1所述的液压胀管装置，其特征在于，所述液压缸(3)的桶状内缸(31)包括依次相连的上接头(311)、中心管(312)和密封件(313)，所述液压缸(3)的管状外壳(32)包括相连的第一管状外壳(321)和第二管状外壳(322)，所述第一管状外壳(321)通过外接管(5)与所述短管(27)相连，其中：

所述上接头(311)与所述中心管(312)均为管状结构，所述上接头(311)的第一端与所述定压阀(2)的第二端螺纹连接，所述上接头(311)的第二端位于所述中心管(312)中，所述中心管(312)的内壁与所述上接头(311)的外壁相贴合，所述中心管(312)的管壁与所述上接头(311)的管壁通过螺钉相连接，所述中心管(312)的第二端与所述密封件(313)相连；

所述第一管状外壳(321)的第一端与所述外接管(5)的第二端相连，所述外接管(5)的第一端设有卡槽，所述外接管(5)通过所述卡槽与所述短管(27)相连，所述第一管状外壳(321)的第二端与所述第二管状外壳(322)的第一端相连，所述第二管状外壳(322)的第二端与所述胀管头(4)相连，所述中心管(312)的第一端的外壁与所述第一管状外壳(321)的内壁相贴合，所述第一管状外壳(321)的第二端的内壁与所述中心管(312)的外壁相贴合，所述中心管(312)的第一端的外壁与所述第一管状外壳(321)的内壁，以及所述第一管状外壳(321)的第二端的内壁与所述中心管(312)的外壁之间设置有密封圈，所述密封腔(33)为所述中心管(312)的第一端与所述第一管状外壳(321)的第二端之间的空腔。

3.根据权利要求2所述的液压胀管装置，其特征在于，所述中心管(312)的数量为至少两个，所述第一管状外壳(321)的数量为至少两个，所述中心管(312)的数量与所述第一管状外壳(321)的数量相等，其中：

至少两个所述中心管(312)的首尾依次相连，靠近所述水力锚(1)的中心管(312)与所述上接头(311)相连，靠近所述胀管头(4)的中心管(312)与所述密封件(313)相连；

至少两个第一管状外壳(321)的首尾依次相连，靠近所述水力锚(1)的第一管状外壳(321)通过所述外接管(5)与所述短管(27)相连，靠近所述胀管头(4)的第一管状外壳(321)与所述第二管状外壳(322)相连。

4.根据权利要求1所述的液压胀管装置，其特征在于，所述胀管头(4)包括连接管(41)、芯轴(42)、分瓣头(44)和固定帽(45)，其中：

所述连接管(41)的内壁上设置有环状凸台(411)，所述芯轴(42)的第一端设置有环形凸起(421)，所述环形凸起(421)的外径小于所述连接管(41)的内径，大于所述环状凸台(411)的内径，所述芯轴(42)的外径小于所述环状凸台(411)的内径；

所述连接管(41)的第一端与所述管状外壳(32)的第二端相连接，所述芯轴(42)位于所述连接管(41)中，所述固定帽(45)与所述芯轴(42)的第二端相固定，所述分瓣头(44)套设在所述芯轴(42)上，且位于所述连接管(41)与所述固定帽(45)之间。

5.根据权利要求4所述的液压胀管装置，其特征在于，所述胀管头(4)还包括第二伸缩件(43)，所述第二伸缩件(43)安装在所述芯轴(42)上，且位于所述环状凸台(411)与所述环形凸起(421)之间，所述分瓣头(44)为分体式结构，所述分瓣头(44)的第一端位于所述连接管(41)内，所述分瓣头(44)的第二端位于所述固定帽(45)内，所述分瓣头(44)与所述芯轴(42)间隙配合。

6.一种进行胀管处理的方法，其特征在于，使用权利要求1-5任一项所述的液压胀管装置，所述进行胀管处理的方法包括：

获取作业井中套管的变形处的当前尺寸；

确定与所述变形处的当前尺寸相适配的液压胀管装置；

将通过油管安装在作业机上的所述液压胀管装置，下放至所述作业井中套管的变形处；

通过所述油管向所述液压胀管装置中泵入液体，使所述液压胀管装置的水力锚张开，将所述液压胀管装置固定在所述作业井中；

继续向所述液压胀管装置中泵入液体，使所述液压胀管装置对所述变形处进行碾压；

当检测到所述液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制所述作业机将所述液压胀管装置从所述作业井中取出。

7.根据权利要求6所述的一种进行胀管处理的方法，其特征在于，所述当检测到所述液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制所述作业机将所述液压胀管装置从所述作业井中取出包括：

按照液压每上升目标压力值，停止泵入液体的时长为目标时长的周期，向所述液压胀管装置中泵入液体；

当检测到所述液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制所述作业机将所述液压胀管装置从所述作业井中取出。

8.根据权利要求6所述的一种进行胀管处理的方法，其特征在于，所述当检测到所述液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制所述作业机将所述液压胀管装置从所述作业井中取出包括：

当检测到所述液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于压降阈值，停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制所述作业机将所述液压胀管装置在所述变形处进行上提和下放；

当所述上提和下放的次数达到目标次数，控制所述作业机将所述液压胀管装置从所述作业井中取出。

9.根据权利要求6所述的一种进行胀管处理的方法，其特征在于，在所述当检测到所述液压胀管装置中的液压在预设时长内的减小值大于或等于压降阈值，停止向所述液压胀管装置中泵入液体，并控制所述作业机将所述液压胀管装置从所述作业井中取出之后，所述进行胀管处理的方法还包括：

如果检测到所述作业井中套管的变形处的当前尺寸满足预设条件，则结束对所述作业井中套管的胀管处理；

如果检测到所述作业井中套管的变形处的当前尺寸不满足预设条件，则转至所述获取作业井中套管的变形处的当前尺寸的步骤，继续执行对所述作业井中套管的胀管处理。

10.根据权利要求6所述的一种进行胀管处理的方法，其特征在于，所述确定与所述变形处的当前尺寸相适配的液压胀管装置包括：

确定与所述变形处的尺寸相适配的液压胀管装置的胀管头。

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