CN101864920B - 井下热熔铸管护壁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明井下热熔铸管护壁技术，通过在井下熔融成管材料、定型处于熔融状态的成管材料以及冷却凝固成管壁这几个步骤而形成坚硬致密的管壁，技术工艺简单，适用范围广，使用成本低，还能够降低井筒的维护成本，延长井筒的服务年限，能够有效达到节能减排的目的。

Description

井下热熔铸管护壁方法
技术领域
本发明涉及一种井下护壁技术，属于钻井工程技术领域。
背景技术
钻探(井)工程能否顺利实施的关键因素是孔壁稳定问题，在复杂地层比如松软、弱胶结和不稳定地层钻井，往往靠复杂的泥浆工艺和下入多层技术套管才能保证孔壁稳定以及钻井工作的顺利实施，但是这些护壁技术存在的问题在于：泥浆成本和套管成本巨大，钻孔结构复杂，钻井成本高。套管护壁时，每下一层套管，再钻的孔径相应地缩小一级，特别是当下完最后一级技术套管后，又不能变径的条件下，实现顺利护壁难度较大。
对此有人提出了波纹套管的技术方案，但波纹套管的技术方案实现起来也有难度，有时甚至不能顺利膨胀护壁，有时没等波纹管下入孔内，孔壁即行坍塌，进而影响钻井的顺利进行，有时甚至造成钻孔报废，造成人力、物力和财力的巨大浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种井下热熔铸管护壁技术，通过熔融成管材料、定型处于熔融状态的成管材料、以及冷却凝固成管壁这几个步骤而形成坚硬致密的管壁，在不使用套管或其它管材的情况下使孔壁达到较高的机械强度和稳定性。
本发明通过以下技术方案实现：
一种井下热熔铸管护壁方法，包括以下几个步骤：
(1)确定护壁位置的井壁地层材料是否为能够熔融的材料，如果是非熔融的材料，则向井下投入可熔融的护壁材料；
(2)利用加热装置将井下护壁位置的可熔融的材料加热至熔融状态；
(3)冷却已经熔融的材料定型成管壁。
井下热熔铸成管用的可熔融的材料为孔壁岩土或投放孔内的易熔的材料，这些材料可以根据施工条件和要求选择，可利用原地层材料或投放材料。投放材料的种类可以为无机非金属材料、金属材料、合金材料、高分子塑料或树脂材料等。所述的无机非金属材料为玻璃、易熔的砂或陶瓷材料等。所述的高分子塑料为工程塑料、聚氯乙烯或尼龙等。投放材料的方法可根据地层条件和钻孔结构选择，可直接从井口投入，也可选择由钻杆内投入。为了防止塌孔，优选采用边提钻边由钻杆内投入的方式，特别是对于斜井或水平井，必须选择由钻杆内注入铸管用的可熔融材料。
所述定型方法为挤密法，即利用工具向周围挤压熔融材料，或通过预先下入的成型模具成型，成型模具可为石墨模具，由于石墨很软，石墨模具使用完之后，不用拿上来，放在井中也不会影响到后续工程开展。
所述加热器装置优选为电加热器。
通过电加热器产生的高温，使孔壁岩土或投放孔内的易熔的成管材料处于熔融状态，经过挤密法或通过成型模具成型，实现井下铸管，当冷却凝固后就变成一层坚硬致密的管壁。在松软、弱胶结和不稳定地层，依靠形成高强的硬外壳或金属管壁，可代替传统的套管加固孔壁，根据需要，也可使破碎岩石之间进行胶结，从而达到护壁堵漏和稳定孔壁的作用。该技术可简化钻孔结构，大幅度降低套管及堵漏材料消耗。
另外，在已经下入技术套管或已经形成井下铸管的下方井段实行井下铸管时，为了确保井径不变的条件下应用热熔铸管，需要运用扩底钻头技术。
应用井下热熔铸管护壁技术可以实现无管成井，这不仅可以在不使用套管或其它管材的情况下使孔壁达到较高的机械强度和稳定性，而且不会因为加固钻孔对环境造成污染，不会存在套管的腐蚀和电化分解现象，能够降低井筒的维护成本，延长井筒的服务年限。本发明井下热熔铸管护壁技术可在地质工程和钻井工程中使用，适用地质钻探、石油天然气钻井、地热钻井、工程施工等钻孔施工。
本发明井下热熔铸管护壁方法，通过熔融成管材料、定型处于熔融状态的成管材料以及冷却凝固成管壁这几个步骤而形成坚硬致密的管壁，技术工艺简单，适用范围广，使用成本低，还能够降低井筒的维护成本，延长井筒的服务年限，能够有效达到节能减排的目的。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本发明井下热熔铸管护壁技术，其工艺包括以下几个步骤：
(1)确定井下需要护壁的位置，即距井口的高度和需要进行铸管护壁处理的井壁高度，确定护壁位置的井壁地层材料为可熔融的砂岩；
(2)向井内下入电加热装置将井壁砂岩加热至熔融；
(3)用管着或柱状挤压工具将熔融的砂岩向四周挤压，待砂岩冷却并逐渐变型后，向上提并取出模具，已经熔融的材料定型成管状管壁。
实施例2
本发明井下热熔铸管护壁技术，其工艺包括以下几个步骤：
(1)确定井下需要护壁的位置，即距井口的高度和需要进行铸管护壁处理的井壁高度；向井内下入柱状或管状石墨模具并定位于中心位置，投入有机或无机材料或易熔金属等可熔融材料；
(2)利用井内下入的电加热装置将熔融材料加热熔融；
(3)熔融的材料逐渐冷却已经熔融的材料定型成管壁。

Claims (10)

1.一种井下热熔铸管护壁方法，其特征在于包括以下几个步骤：
(1)确定护壁位置的井壁地层材料是否为能够熔融的材料，如果是非熔融的材料，则向井下投入可熔融的护壁材料；
(2)利用加热装置将井下护壁位置的可熔融的材料加热至熔融状态；
(3)冷却已经熔融的材料定型成管壁。
2.如权利要求1所述的护壁方法，其特征在于：步骤(1)中可熔融材料的投入方式是由井口直接投入，或由钻杆内投入。
3.如权利要求2所述的护壁方法，其特征在于：所述由钻杆内投入可熔融材料的方式是边提钻边由钻杆内投入可熔融材料。
4.如权利要求1至3中之一所述的护壁方法，其特征在于：所述步骤(3)中定型方法为在材料熔融后用工具挤密，或通过先下入的成型模具进行成型。
5.如权利要求4所述的护壁方法，其特征在于：所述成型模具为石墨模具。
6.如权利要求1至3中之一所述的护壁方法，其特征在于：所述的能够熔融的井壁地层材料为井壁岩土。
7.如权利要求1至3中之一所述的护壁方法，其特征在于：所述投放材料的种类为无机非金属材料、金属材料、合金材料、高分子塑料或树脂材料其中的一种或多种混合物。
8.如权利要求7所述的护壁方法，其特征在于：所述的无机非金属材料为玻璃、易熔的砂或陶瓷材料。
9.如权利要求7所述的护壁方法，其特征在于：所述的高分子塑料为工程塑料、聚氯乙烯或尼龙。
10.如权利要求1至3中之一所述的护壁方法，其特征在于：所述加热装置为电加热器。
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