CN100422503C - 膨胀管组合补井装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及膨胀管与石油套管组合的补井装置，以水力驱动胀头扩张膨胀管，并同时进行密封悬挂，在悬挂膨胀管之间连接固定石油套管。结构由塞头、销钉、大胶圈、投球、下密封圈、下压螺母、外套管、上压螺母、上密封圈、圆垫片、胀头、小胶圈、下弹性卡瓦、下夹芯胶带、下膨胀管、下钻杆、连接套管、连接箍、连接接口、上钻杆、上夹芯胶带、上膨胀管、上弹性卡瓦和连接套管段组成。本发明除了膨胀管外还使用了石油套管，这样不但节约了膨胀管，成本低廉，结构简单，操作方便，而且提高了装置抗外压能力。
Description
技术领域
本发明涉及石油管道修补技术，特别是一种膨胀管组合补井装置，它是膨胀管与石油套管组合的补井装置，用于修补油井套管。
技术背景
目前采用膨胀管补贴套管是一个行之有效的工艺，成功率非常高，特别对于长井段补贴，是其它方法无法比拟的。但是全部使用膨胀管，成本较高；另外对于设置高压注水的油田，经常形成严重水串，局部水层压力相当高，封堵段一般要求耐外压能力高于40MPa。相对比较，膨胀管耐压能力较差，往往膨胀管被挤扁导致工程失效。为此提出膨胀管与石油套管组合补井装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种膨胀管组合补井装置，可以克服现有技术的缺陷。针对单一膨胀管补井成本过高和耐外压偏低问题，提出设计将膨胀管与石油套管连接在一起形成组合补井装置，本发明使用稳定可靠，结构简化，成本低廉、具有广泛应用前景。
本发明膨胀管组合补井装置包括：发射室、下悬挂密封段、连接套管段、上悬挂密封段四部分。
发射室部分包括塞头、销钉、大胶圈、投球、下密封圈、下压螺母、外套管、上压螺母、上密封圈、圆垫片、胀头、小胶圈；销钉把塞头固定到膨胀管下端，下部大胶圈、下密封圈、下压螺母和投球使塞头上下两端之间形成密封，并作为发射室的下底。小胶圈、上密封圈、圆垫片使胀头上下两侧形成密封作为发射室上盖。上述的发射室下底，发射室上盖及围绕的下膨胀管、组成封闭的发射室。
下悬挂密封段部分包括下弹性卡瓦、下夹芯胶带和下膨胀管，下弹性卡瓦内径侧有凸棱塞入下膨胀管槽中，以保证二者在轴向有固定位置，下夹芯胶带内侧通过粘胶和硫化固定在下膨胀管上。
上悬挂密封段部分包括上弹性卡瓦、上夹芯胶带和上膨胀管，上弹性卡瓦内径侧有凸棱塞入上膨胀管槽中，上夹芯胶带内侧通过粘胶和硫化固定在上膨胀管上。
连接套管段部分由连接接口和连接套管组成，还包括上钻杆、下钻杆和连接箍。连接套管通过焊接和螺纹接口与上膨胀管和下膨胀管连接。上钻杆和下钻杆通过连接接箍相连，下注高压水，冲洗干净周边井壁，然后投球，打入高压水，通过膨胀头中孔，流入发射室的封闭空间进行蹩压，启动膨胀头上升。
本发明的运行过程按照图示连接方式将上述部件装配总成下入井内，使其位置正对需要补贴缺陷段，从井口泵入高压水，胀头开始膨胀下密封段，再依次将上密封段胶带和弹性卡瓦膨胀，直至胀头脱出，完成整个膨胀补贴施工。这样，套管两端的膨胀管就牢固的悬挂密封到φ139.7mm套管内壁上，从而起到整体密封悬挂作用。胀头与封堵头之间的发射室形成高压，推动胀头上行，先膨胀下密封段的下弹性卡瓦和下夹芯胶带，产生锚定力和密封效果，并固定了膨胀管相对套管的相对位置。
通常中间连接套管不扩径、限定是固定尺寸，欲要扩径势必设计膨胀管直径比套管小。这样其外形尺寸中间较细，连接的两端是尺寸较大的发射室和连接套管，构成“哑铃式”的轮廓布局。图中表示连接套管膨胀密封哑铃段，可以是一个、两个或两个以上。在膨胀后其外部卡瓦和夹芯胶带可以咬入和压紧套管，产生强力悬挂作用。
所说的上夹芯胶带或下夹芯胶带，其外层为橡胶，内层为一定厚度的钢套，这样才能缩小外形尺寸，顺利下井。同时保证膨胀橡胶具有一定压缩比。
所说的上弹性卡瓦和下弹性卡瓦，其外缘带尖棱，在膨胀后可以咬入套管，产生强力悬挂作用，其本身是由弹性材料，例如65Mn制作的，当膨胀扩张时可以弹性张开，以降低膨胀阻力。
本发明提供的膨胀管组合补井装置，可以克服现有技术的缺陷。它是针对单一膨胀管补井成本过高和耐外压偏低问题，提出的设计将膨胀管与石油套管连接在一起形成组合补井装置。本发明使用稳定可靠，结构简化，成本低廉、具有广泛应用前景。
附图说明
图1、膨胀管为石油套管组合补井装置的结构。
具体实施方式
本发明参照附图详细说明如下：
如图1所示。膨胀管与石油套管组合补井装置结构其特征在于其结构从下到上包括四个部分：即发射室、下悬挂密封段、连接套管段、上悬挂密封段。发射室部分包括塞头1、销钉2、大胶圈3、投球4、下密封圈5、下压螺母6、外套管7、上压螺母8、上密封圈、9、圆垫片10、胀头11、小胶圈12；通过销钉2把塞头1固定在膨胀管下端，借助于下部大胶圈、下密封圈、下压螺母和投球保证塞头上下两端之间的密封，并作为发射室的下底。借助小胶圈、上密封圈、圆垫片，使胀头上下两侧形成密封作为发射室上盖。上述发射室下底，发射室上盖及围绕的下膨胀管15、组成封闭的发射室。
下悬挂密封段包括下弹性卡瓦13、下夹芯胶带14、下膨胀管15，弹性卡瓦内径侧有凸棱塞入下膨胀管槽中，以保证二者在轴向有固定位置，下夹芯胶带内侧通过粘胶和硫化固定在膨胀管上。
上悬挂密封段包括上弹性卡瓦23、上夹芯胶带21，上膨胀管22，其结合与下悬挂密封段相同。
连接套管段由连接接口19和连接套管17组成，还包括上钻杆20、下钻杆16和连接箍18。连接套管通过焊接和螺纹接口与上膨胀管和下膨胀管连接。上钻杆和下钻杆通过连接接箍相连，下注高压水，冲洗干净周边井壁，然后投球，打入高压水，通过膨胀头中孔，流入发射室的封闭空间进行蹩压，启动膨胀头上升。
按照图示连接方式将上述装配总成下入井内，使其位置正对需要补贴缺陷段，从井口泵入高压水，胀头开始膨胀下密封段，再依次将上密封段胶带和弹性卡瓦膨胀，直至胀头脱出，完成整个膨胀补贴施工。这样，套管两端的膨胀管就牢固的悬挂密封到51/2″套管内壁上，从而起到整体密封悬挂作用。胀头与封堵头之间的发射室形成高压，推动胀头上行，先膨胀下密封段的下弹性卡瓦和下夹芯胶带，产生锚定力和密封效果，并固定了膨胀管相对套管的相对位置。
由于中间连接套管尺寸固定，则膨胀管内径必须比套管内径小，故形成细的膨胀管连接两端尺寸较大的发射室和连接套管，构成“哑铃式”的轮廓布局，附图中表示连接套管膨胀密封哑铃段(哑铃式的结构)，可以是一个、两个或两个以上。在膨胀后其外部卡瓦和夹芯胶带可以咬入和压紧套管，产生强力悬挂作用。
所说的上夹芯胶带或下夹芯胶带，其外层为橡胶，内层为低碳钢，这样才能缩小外形尺寸，顺利下井。同时保证膨胀橡胶具有一定压缩比。
所说的上弹性卡瓦和下弹性卡瓦，其外缘带尖棱，在膨胀后可以咬入套管，产生强力悬挂作用，其本身是由弹性材料，例如65Mn制作的，当膨胀扩张时可以弹性张开，以降低膨胀阻力。
应用实施例：某1988年投产的51/2″、内径φ124.3mm油井，修前经DDL-容量计和打铅印初步确定1662.8m破裂泄漏。刮削井壁，用封隔器Y221-114确定漏失井段，后用16臂测井仪、确认漏点为1659.64-1660.64m。用φ118mm×3.0m通井规检查井径。采用组合膨胀管装置进行补贴施工。装置的最大外轮廓φ117mm，膨胀管壁厚6.25mm。发射室部分3.5m、下悬挂密封段0.7m、连接套管段9m、上悬挂密封段0.8m，总长14m。膨胀壁厚6.35mm。地面实验实测总体悬挂大于60吨。高压泵车、水力车就位、打压管清洗管壁，之后投球、蹩压启动压力24MPa，实施打压上推膨胀密封带，主连接套管辅以提拉。井口压力38-50MPa，结束将K344-95mm封防器送入深1670m，打压密封，打压15MPa密封稳定，说明复合膨胀管补井装置的使用效果达到技术要求。
膨胀管与石油套管复合补井装置使用稳定可靠，结构简化，成本低廉、具有广泛应用前景。
Claims (5)
1. 一种膨胀管组合补井装置，其特征在于它包括：发射室、下悬挂密封段、连接套管段和上悬挂密封段四部分；
所述的发射室部分包括塞头、销钉、大胶圈、投球、下密封圈、下压螺母、外套管、上压螺母、上密封圈、圆垫片、胀头、小胶圈；销钉把塞头固定到膨胀管下端，大胶圈、下密封圈、下压螺母和投球使塞头上下两端之间形成密封，并作为发射室的下底；小胶圈、上密封圈、圆垫片使胀头上下两侧形成密封作为发射室上盖；上述的发射室下底，发射室上盖及围绕的下膨胀管、组成封闭的发射室；
所述的下悬挂密封段部分包括：下弹性卡瓦、下夹芯胶带和下膨胀管，下弹性卡瓦内径侧有凸棱塞入下膨胀管槽中，以保证二者在轴向有固定位置，下夹芯胶带内侧通过粘胶和硫化固定在下膨胀管上；
所述的连接套管段部分由连接接口和连接套管组成，还包括上钻杆、下钻杆和连接箍，连接套管通过焊接和螺纹接口与上膨胀管和下膨胀管连接；上钻杆和下钻杆通过连接接箍相连，下注高压水，冲洗干净周边井壁，然后投球，打入高压水，通过膨胀头中孔，流入发射室的封闭空间进行蹩压，启动膨胀头上升；
所述的上悬挂密封段部分包括：上弹性卡瓦、上夹芯胶带和上膨胀管，上弹性卡瓦内径侧有凸棱塞入上膨胀管槽中，上夹芯胶带内侧通过粘胶和硫化固定在上膨胀管上。
2. 根据权利要求1所述的膨胀管组合补井装置，其特征在于所述的上夹芯胶带或下夹心胶带，其外层为橡胶，夹层为低碳钢。
3. 根据权利要求1所述的膨胀管组合补井装置，其特征在于所述的上弹性卡瓦或下弹性卡瓦，其外缘带尖棱，在膨胀后可以咬入套管。
4. 根据权利要求1所述的膨胀管组合补井装置，其特征在于所述的膨胀管内径比套管内径小，形成细的膨胀管连接两端尺寸较大的发射室和连接套管，构成哑铃式的结构。
5. 根据权利要求4所述的膨胀管组合补井装置，其特征在于所述的哑铃式的结构是一个、两个或两个以上，在膨胀后其外部卡瓦和夹芯胶带可以咬入和压紧套管。
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