CN101718183A - 地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具 - Google Patents
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Abstract
一种地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具，其组成是：与钻杆下端部外周面螺纹连接的连接头1，连接头1的内腔与拦截袋接头3的上部螺纹连接，拦截袋接头3的下部外套拦截袋7的顶部；内管5的上部外表面与拦截袋接头3的内腔螺纹连接，内管5的中下部置于拦截袋7内，且内管5的下端插在球冠状的导向头13的基部插槽中，导向头13的侧面将拦截袋7的底部抵紧在外管6的内壁上；连接头1下部的外表面与外管6的顶部螺纹连接；外管6底部的垂向位置低于内管5底部的垂向位置。该工具可大幅度提高漏失地层开放性裂缝、溶洞的封堵成功率，提高钻探施工质量和钻探效率，降低钻探成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具。
背景技术
随着我国经济的高速发展，矿产资源勘察和开发正处于蓬勃高速发展阶段，其工作量呈逐年上升趋势。在矿产资源勘察和油气勘探和开发中，需要进行地质钻孔或石油天然气的钻井(以下简称钻孔(井))。钻孔(井)时，钻头与钻杆下端部相连接，开动钻机使钻杆及钻头转动并施于一定的钻压，钻头在转动与钻压的作用下，切削岩石形成孔(井)。在钻进过程中，需通过泵压将钻井液经钻杆内腔及钻头通孔到达孔(井)底并返回地面。钻井液的作用是：一方面将钻头切削岩石所产生的岩石粉末携带至地面，减轻钻进阻力；另一方面对钻头进行冷却。当遇到地层中有裂缝、溶洞时，即有漏失地层出现时，钻井液就有可能从地层裂缝、溶洞中流失，从而影响钻井。当所遇裂缝、溶洞较大时，钻井液将完全从裂缝、溶洞中流失，使钻进无法正常进行，此时必须对漏失地层进行堵漏。目前，堵漏通常采用向孔(井)内灌注水泥浆或惰性堵漏材料浆液等进行堵漏，当漏失地层为开放性裂缝、溶洞时，水泥浆可能会受到地层水或溶洞积液置换、稀释等不利因素的影响，不能有效的实现凝固；惰性堵漏材料浆液中因其中惰性堵漏材料的最大颗粒粒径小于裂缝宽度、溶洞直径，从而无法架桥，堵漏材料将会从地层裂缝、溶洞中流失。这些因素均会导致难以实现对地层开放性裂缝、溶洞的有效封堵，堵漏成功率极低，严重地影响了钻孔(井)工程进度，降低钻探施工质量，同时大量消耗堵漏材料，钻孔(井)成本大幅度增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具，该工具可大幅度提高漏失地层开放性裂缝、溶洞的封堵成功率，提高钻探施工质量和钻探效率，降低钻探成本。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是：一种地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具，其组成是：与钻杆下端部外周面螺纹连接的连接头，连接头的内腔与拦截袋接头的上部螺纹连接，拦截袋接头的下部外套拦截袋的顶部；内管的上部外表面与拦截袋接头的内腔螺纹连接，内管的中下部置于拦截袋内，且内管的下端插在球冠状的导向头的基部插槽中，导向头的侧面将拦截袋的底部侧面抵紧在外管的内壁上；连接头下部的外表面与外管的顶部螺纹连接；外管底部的垂向位置低于内管底部的垂向位置。
本发明的工作过程和原理是：
在钻孔或钻井过程中，如发现钻井液存在严重漏失现象时，停止钻孔(井)，提升钻杆、卸下钻头，并通过泵压变化量、钻井液漏失量等现场情况初步判断漏失地层的位置和地层裂缝、溶洞大小。
如果漏失地层位置在孔(井)底部附近，将本堵漏工具的连接头与钻杆连接，然后利用钻杆将本堵漏工具下入孔(井)中漏失地层段，然后将配制好的堵漏浆液向钻杆内腔及内管泵送，在泵压作用下，套在内管底部上的导向头脱落，堵漏浆液通过内管进入拦截袋中，随着拦截袋中的堵漏浆液逐渐增多，在泵压和堵漏浆液的重力作用下，拦截袋逐渐向下沉降，拦截袋即将装满堵漏浆液时，向上提升钻杆一定距离，拦截袋即从拦截袋接头上脱落。脱落后的拦截袋在泵压及袋内堵漏浆液的自重作用下横向膨胀并胀入漏失地层的开放性裂缝、溶洞中，由于拦截袋的作用，堵漏浆液中的颗粒型材料或凝固型材料被限制在拦截袋内，而不会从漏失地层开放性裂缝、溶洞中流失。堵漏浆液凝固后，即实现漏失地层开放性裂缝、溶洞的封堵。提升钻杆出地面，卸下本堵漏工具，装上钻头即可重新进行钻孔(井)。
如果判断出漏失地层位置离孔(井)底部距离较远，超出拦截袋的堵漏高度，灌注水泥浆液充填孔(井)使水泥浆凝固后的新孔(井)底部与漏失地层位置的距离在拦截袋的堵漏高度范围内，再进行以上的操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的堵漏工具可将装满堵漏浆液的拦截袋置于漏失地层的开放性裂缝、溶洞附近，在泵压及堵漏浆液自重作用下，将拦截袋挤入开放性裂缝、溶洞中，由于堵漏浆液中的颗粒型材料或凝固型材料限制在拦截袋内，而不会从漏失地层开放性裂缝、溶洞中流失：一方面，多个单颗粒堵漏材料在裂缝、溶洞同一区域里形成有效集结，从而形成裂缝架桥、溶洞充填；另一方面，减少了凝固型材料因受到地层水或溶洞积液置换、稀释等不利因素的影响，更能有效的实现凝固。从而可大幅度提高漏失地层开放性裂缝、溶洞的封堵成功率。解决了现有技术中难以对开放性裂缝、溶洞漏失进行有效堵漏的问题，提高了钻探施工质量和钻探效率，降低了钻探成本。
上述的外管底部外周面上镶嵌有外出韧的硬质合金。
当堵漏工具下入孔(井)中因孔(井)发生遇水膨胀而缩径等因素导致外管被孔(井)壁卡住无法下沉时，可开动钻机使钻杆及外管转动，外出韧的硬质合金即可对孔(井)进行扩孔，从而使堵漏工具能够顺利到达指定位置。
上述的内管中下部外周面设有伞状支撑体，伞状支撑体的外缘由橡胶材料制成。
伞状支撑体可使拦截袋在向下脱落过程中向外撑开，避免缠绕，使拦截袋能够顺利的向下脱落。伞状支撑体的外缘由橡胶材料制成，使与拦截袋接触的伞状支撑体的外缘具有柔韧性，不会对拦截袋造成摩擦损伤。
上述的外管由多个管节螺纹连接而成。
这样，外管的运输与安装更加方便。
上述的拦截袋为圆柱型，其长度大于内管长度，直径大于外管直径。
拦截袋长度大于内管长度，能够使拦截袋的有效堵漏高度更高；拦截袋直径大于外管直径，使拦截袋能够在孔(井)底实现更大的横向膨胀，有利于其胀入裂缝、溶洞中。
上述的拦截袋接头的下部外周面上设有一圈或多圈的凹槽或凸起，在拦截袋上对应该凹槽的位置或该凸起的上方位置套有橡胶圈。
这样，拦截袋与拦截袋接头的套合更牢固，可确保在拦截袋装满堵漏浆液前，不会从拦截袋接头上脱落，进一步提高堵漏作用的有效性和可靠性。
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例的拦截式堵漏工具下入孔(井)中尚未泵送堵漏浆液时的结构示意图。
图2是本发明实施例的拦截式堵漏工具在堵漏浆液泵送完毕，拦截袋已脱落并胀入开放性裂缝或溶洞中时的结构示意图。
具体实施方式
实施例
图1、2示出，本发明的一种具体实施方式是：一种地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具，其组成是：与钻杆下端部外周面螺纹连接的连接头1，连接头1的内腔与拦截袋接头3的上部螺纹连接，拦截袋接头3的下部外套拦截袋7的顶部；内管5的上部外表面与拦截袋接头3的内腔螺纹连接，内管5的中下部置于拦截袋7内，且内管5的下端插在球冠状的导向头13的基部插槽中，导向头13的侧面将拦截袋7的底部侧面抵紧在外管6的内壁上；连接头1下部的外表面与外管6的顶部螺纹连接；外管6底部的垂向位置低于内管5底部的垂向位置。
本例的外管6底部外周面上镶嵌有外出韧即凸起的硬质合金12。
本例的内管5中下部外周面设有伞状支撑体9，伞状支撑体9的外缘9a由橡胶材料制成。
本例的外管6由多个管节螺纹连接而成。在实际实施时，内管5也可由多个管节螺纹连接而成。
本例的拦截袋7为圆柱型，其长度大于内管5长度、直径大于外管6直径。
本例的拦截袋接头3的下部外周面上设有一圈或多圈的凹槽15，在拦截袋7上对应该凹槽15的位置套有橡胶圈16。
显然，本发明的拦截袋接头3的下部外周面上还可将凹槽15改成凸起，在拦截袋7上对应该凸起的上方位置套合橡胶圈16。
从图2看出，拦截袋7在泵压及浆液的重力作用下，拦截袋7能很好地涨入溶洞或开放性裂缝17中，实现对溶洞或开放性裂缝17的有效封堵。
Claims (6)
1.一种地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具，其组成是：与钻杆下端部外周面螺纹连接的连接头(1)，连接头(1)的内腔与拦截袋接头(3)的上部螺纹连接，拦截袋接头(3)的下部外套拦截袋(7)的顶部；内管(5)的上部外表面与拦截袋接头(3)的内腔螺纹连接，内管(5)的中下部置于拦截袋(7)内，且内管(5)的下端插在球冠状的导向头(13)的基部插槽中，导向头(13)的侧面将拦截袋(7)的底部侧面抵紧在外管(6)的内壁上；连接头(1)下部的外表面与外管(6)的顶部螺纹连接；外管(6)底部的垂向位置低于内管(5)底部的垂向位置。
2.根据权利要求1所述的一种地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具，其特征在于：所述的外管(6)底部外周面上镶嵌有外出韧的硬质合金(12)。
3.根据权利要求1所述的一种地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具，其特征在于：所述的内管(5)中下部外周面设有伞状支撑体(9)，伞状支撑体(9)的外缘(9a)由橡胶材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具，其特征在于：所述的外管(6)由多个管节螺纹连接而成。
5.根据权利要求1所述的一种地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具，其特征在于：所述的拦截袋(7)为圆柱型，其长度大于内管(5)长度、直径大于外管(6)直径。
6.根据权利要求1所述的一种地质钻孔及石油天然气钻井用拦截式堵漏工具，其特征在于：所述的拦截袋接头(3)的下部外周面上设有一圈或多圈的凹槽(15)或凸起，在拦截袋(7)上对应该凹槽(15)的位置或该凸起的上方位置套有橡胶圈(16)。
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