CN102269187A

CN102269187A - 修井补套增压器

Info

Publication number: CN102269187A
Application number: CN201110165516A
Authority: CN
Inventors: 田山
Original assignee: DAQING XINLI TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: DAQING XINLI TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2011-12-07

Abstract

本发明涉及的是一种修井补套增压器，该增压器包括上、下连接体，换向阀和上、下缸体；换向阀的阀盖（3）有进水通道（6），阀芯（4）为二位四通阀，四通之间在阀芯（4）内通过滑块进行换位；上缸体（2）下端有与阀芯二通B口管线（23）连通的孔（13），下缸体（2a）上开有控制口K1、K2，往复运动控制口（14）和呼吸口（15），上缸体（2）与下缸体（2a）之间由中间连接体（12）连接，下缸体（2a）与下连接体（1a）连接。本发明在地面将介质用增压泵低压压入，通过产品内部的换向阀与介质的进、出口、控制口形成的通路及活塞的往复运动产生高压，将贴补工件压粘在破损套管的内壁表面，不需使用粘合剂，修复效果好；可消除生产安全隐患，降低作业成本。

Description

修井补套增压器

技术领域

本发明涉及的是一种修补油井破损套管的专用工具。

背景技术

在油田钻井、生产和修井的过程中，不可避免的发生套管磨损、挤毁或长期腐蚀而损坏的情况，严重影响着油田的正常生产，因此，修复破损套管已成为油田生产面临的突出问题，目前的做法是先用仪器定量或定性检测确定套管损坏的详细情况后对套管进行修复。由于套管损坏的原因复杂，且更换套管的程序也复杂，不仅强度大，所需费用也高。常用的方法为套管整形、取套换套、侧钻、套管补贴、套管加固及高效启动套管自动封堵和修复工艺。其中的套管补贴工艺是将一段修补材料内贴到套管损坏处，密封加固后时油、气井回复生产。具体的做法是将贴补件（如低碳波纹管）下入套管破损部位，然后用水力贴补器将波纹管胀圆，借助粘结剂紧紧挤贴在破损套管的内表面，形成不渗漏的密封层，风度破损套管。目前使用的水力贴补器是由地面提供的高压水源实施操作，现场操作时，高压水源提供的压力不能超过60兆帕，而且只能有一人在现场操作，其它人必须撤离设备100米以外，不仅作业成本高，且极不安全。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述问题提供一种修井补套增压器，这种增压器通过地面低压实施操作对损坏的套管进行修复，消除安全隐患，降低作业成本。

本发明通过以下技术方案来实现：这种修井补套增压器包括上、下连接体，换向阀和上、下缸体；换向阀的阀盖有进水通道，阀芯为二位四通阀，四通之间在阀芯内通过滑块进行换位，阀座开有控制口K0、K3，换向阀阀座的上端连接上连接体，其下端连接上缸体；上缸体下端有与阀芯二通B口管线连通的孔，下缸体上开有控制口K1、K2，往复运动控制口和呼吸口，上缸体与下缸体之间由中间连接体连接，下缸体与下连接体连接；上、下缸体内对应装有上、下活塞，上、下活塞有与高压腔相通的中心孔，上、下活塞的上端分别有上、下无杆腔，上活塞杆的下端有与上无杆腔相通的孔，下活塞与下缸体之间有保压腔，下活塞内有与保压腔相通的蓄能腔，下活塞与上活塞杆螺纹连接；下连接体内装个高压单向阀，其中一个高压单向阀与下活塞杆连接，两个单向阀之间的环形空腔为高压腔；所述阀芯中的一通P口与进水通道、控制口K0相通，控制口K0与控制口K1、保压腔、控制口K2、控制口K3、阀芯下端依次接通，阀芯的二通B口通过管线与上有杆腔接通，阀芯的三通A口与上、下活塞的中心孔、高压腔相通，阀芯的四通T口与油管与套管的环形空间接通；所述保压腔与蓄能腔、控制口K2相通；所述的蓄能腔内装蓄能器；所述的控制口K2与保压腔对应并相通；所述的往复运动控制口和呼吸口与下有杆腔相通。

采用上述技术方案的积极效果：本发明在地面将介质用增压泵低压压入，通过产品内部的换向阀与介质的进、出口、控制口形成的通路及活塞的往复运动产生高压，将贴补工件压粘在破损套管的破损处内壁表面，新旧管结合面粘合力高，不需使用粘合剂，密封性好，修复效果好；消除了生产安全隐患，降低了作业成本。

四、附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中上段结构示意图；

图3是图1中中段1结构示意图；

图4是图1中中段2结构示意图；

图5是图1中下段结构示意图。

图中：1上连接体、1a下连接体，2上缸体、2a下缸体，3阀盖，4阀芯，5阀座， 6进水通道，7保压腔， 8蓄能腔，8a蓄能腔进液孔， 9、9a上、下活塞， 10、10a上、下活塞杆，11孔，12中间连接体，13孔，14往复运动控制口，15呼吸孔，16、16a上、下无杆腔，17、17a上、下有杆腔，18高压腔，19弹簧，20密封导套，21密封支撑杆，22、22a单向阀，23管线。

五、具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1中上段结构示意图，图3是图1中中段1结构示意图，图4是图1中中段2结构示意图，图5是图1中下段结构示意图，结合图1、图2、图3、图4、图5所示，修井补套增压器包括上连接体1、下连接体1a，上缸体2、下缸体2a和换向阀；换向阀的阀盖3有进水通道6，进水通道6与设在地面的增压泵连接。阀座5开有与阀芯4相通的控制口K0、控制口K3，阀座5的上端连接上连接体1，其下端螺纹连接上缸体2。阀芯4为二位四通阀，其中的一通P口与进水通道6、控制口K0相通，控制口K0与控制口K1、保压腔7、蓄能腔8、控制口K2、控制口K3、阀芯4下端依次接通建立一个通路。阀芯4的二通B口通过管线23与上有杆腔17接通，连通后，在二通B口与有杆腔17建立一个通路。阀芯4的三通A口与上活塞9、下活塞9a的中心孔、高压腔18相通。阀芯4的四通T口与油管与套管的环形空间接通，阀芯4的下端与控制口K3接通。阀芯的四通之间在阀芯4内通过滑块进行换位，用于改变进入其间介质的流向。

上缸体2内装上活塞9、下缸体2a内装下活塞9a，上活塞9和下活塞9a有中心孔，中心孔与高压腔18相通。上活塞9的上端有上无杆腔16，下活塞9a的上端有下无杆腔16a。上活塞9内的上活塞杆10下端有孔11，孔11与下无杆腔16a相通，上活塞杆10的下端与下活塞9a的上端螺纹连接，下活塞9a连接高压单向阀22。上活塞杆10与上缸体2之间的环形空间为上有杆腔17，下活塞杆10a与下缸体2a之间的环形空间为下有杆腔17a，有杆腔与无杆腔的面积相等。上缸体2的下端开有孔13，用于阀芯二通B口管线23与上有杆腔17的连通。下缸体2a上开有控制口K1、控制口K2、往复运动控制口14和呼吸口15，下缸体2a与下活塞9a之间的环形空间为保压腔7。控制口K1位于下缸体2a的上部，控制口K2位于下缸体2a的中部与保压腔7对应并相通，往复运动控制口14和呼吸口15与下有杆腔17a相通，用于活塞往复运动的过程中有杆腔17、17a内介质与套管间液体混合物的排出或进入。上缸体2的上端螺纹连接阀座5，上缸体2与下缸体2a之间由中间连接体12连接，下缸体2a的下部与下连接体1a螺纹连接。连接后，上活塞9、活塞杆10及下活塞9a、下活塞杆10a一起整体在上、下缸体2、2a内作往复运动。

下活塞9a内有蓄能腔8，蓄能腔8内装有蓄能器，蓄能腔8的上端与保压腔7相通，保压腔7与控制口K2相通。保压腔7可在介质进出过程中通过蓄排介质使下活塞9a在往复运动的过程中通过下活塞9a的内安装的蓄能器协助推动上、下活塞9、9a，为上、下活塞9、9a补充动力。蓄能器装于下活塞9a内，由弹簧19和密封导套20构成，弹簧19和密封导套20一起套装在密封支撑杆21下端外侧与下活塞9a内壁之间，弹簧19位于密封导套20和下活塞9a上端之间，密封支撑杆21的上端也有密封导套固定。下连接体1a内装有高压单向阀22、22a，高压单向阀22连接下活塞杆10a的下端，随活塞一起运动。下活塞杆10a与高压单向阀22之间安装一个密封压盖，保证连接部位的密封性。高压单向阀22a通过一个密封连接体与下连接体1a固定，单向阀22与单向阀22a之间的环形空腔为高压腔18。

介质未进入之前，换向阀由于压缩弹簧的作用处于初始状态，阀芯4中的滑块将二通B口与四通T口、三通A口与一通P口隔断，此时进通路为水通道6、控制口K0、控制口K1、保压腔7、控制口K2、控制口K3；三通A口与无杆腔16、上、下活塞9、9a的中心孔相通，上、下活塞9、9a的中心孔与高压腔18相通。

工作时，启动设置在地面的增压泵，介质通过增压泵增压后从进水通道6、控制口K0、控制口K1进入保压腔7，经蓄能腔进液孔8a进入蓄能腔8使密封导套20向下移动压缩弹簧19，蓄能器蓄能；同时进入保压腔7的介质经控制口K2、控制口K3从换向阀下端进入，推动阀芯4内滑块向上移动，使一通P口与三通A口相通，二通B口与四通T口相通，B口介质从T口排入油套环形空间。P口介质从阀芯4的三通A口进入上无杆腔16，经上活塞9、上活塞杆10的中心孔进入高压腔18，并充满高压腔18。介质在进入下活塞9a的同时，有一部分通过孔11进入下无杆腔16a，与进入上无杆腔16内的介质同时推动上、下活塞9、9a下行。上、下活塞9、9a下行的过程中，挤压上、下有杆腔17、17a，使上、下有杆腔17、17a的体积逐渐变小，上有杆腔17内的介质从上缸体2下端的孔13进入管线23、阀芯二通B口，从四通T口排出排入油管与套管的环形空间。下有杆腔17a内的介质被挤压从呼吸口15排入油管与套管的环形空间。当下活塞9a运行至控制口K1与保压腔7隔离时，控制口K1口的介质不进入保压腔7，保压腔7本身封闭的压力继续为换向阀提供控制压力，此时控制口K2、保压腔7、控制口K3内如有压力泄漏的话，可以由蓄能器在蓄能腔8内的弹簧19产生压力来补充，使液路状态保持不变，推动上、下活塞9、9a继续向下运动。当介质充满高压腔18后高压单向阀22关闭，上、下无杆腔16、16a内的介质推动上、下活塞9、9a继续下移，直至推开修井补套增压缸的出口单向阀22a，将介质压入待修补工件内。一端封堵的贴补工件是预先套在下连接体1a端部的外侧，工件在高压作用下产生一次膨胀。在活塞9、9a往复运动多次后产生所要求的高压，对套管的破损部位进行修补。

活塞9、9a继续向下运行；当活塞9a的下密封圈运行过下有杆腔17a的往复运动控制口14时，保压腔8通过往复运动控制口14与外部相通时，蓄能器泄压，致使控制口K3、控制口K2、保压腔7、往复运动控制口14接通，控制口K3没有介质，作用于滑块下端面的介质从往复运动控制口14排入油管与套管的环形空间，此时的活塞9、9a运行到下止点，阀芯4中的滑块在弹簧回弹作用下回落，将二通B口与四通T口、三通A口与一通P口分别隔断，使一通P口与二通B口、三通A口与四通T口相通，介质经过二通B口、孔13进入上有杆腔17，同时控制口K0的介质被隔在下活塞9a的上环形密封腔内，由于上有杆腔17内上活塞9的下端面的受力面积大于下活塞9a的上环形密封腔的受力面积，同时高压腔内的高压单向阀22处于关闭状态，高压腔内的介质也起到一个向上的外力，故活塞9、9a向上移动。上行过程中，上、下无杆腔16、16a内的水经三通A口从四通T口排入油套环形空间，下有杆腔17a将通过呼吸口15从油套环形空间吸入液体做为补充。上、下活塞9、9a运行到上止点时完成一个循环往复；控制口K0、K1、K2、K3四口又相通，给阀芯4提供压力将换向阀的弹簧压缩，此时，活塞9、9a从上止点的位置开始重复下一个往复运动。由于活塞的面积比为1：5故增压也是1：5的关系，经过多次往复运动，多次冲击压胀待贴补工件，使待贴补工件逐步连续膨胀并紧紧的贴附在套管的内壁上。

Claims

1.一种修井补套增压器，其特征在于：该增压器包括上、下连接体，换向阀和上、下缸体；换向阀的阀盖（3）有进水通道（6），阀芯（4）为二位四通阀，四通之间在阀芯（4）内通过滑块进行换位，阀座（5）开有控制口K0、K3，换向阀阀座（5）的上端连接上连接体（1），其下端连接上缸体（2）；上缸体（2）下端有与阀芯二通B口管线（23）连通的孔（13），下缸体（2a）上开有控制口K1、K2，往复运动控制口（14）和呼吸口（15），上缸体（2）与下缸体（2a）之间由中间连接体（12）连接，下缸体（2a）与下连接体（1a）连接；上、下缸体（2、2a）内对应装有上、下活塞（9、9a），上、下活塞（9、9a）有与高压腔（18）相通的中心孔，上、下活塞（9、9a）的上端分别有上、下无杆腔（16、16a），上活塞杆（9）的下端有与上无杆腔（16）相通的孔（11），下活塞（9a）与下缸体（2a）之间有保压腔（7），下活塞（9a）内有与保压腔（7）相通的蓄能腔（8），下活塞（9a）与上活塞杆（10）螺纹连接；下连接体（1a）内装个高压单向阀（22、22a），高压单向阀（22）与下活塞杆（10a）连接，单向阀（22）与单向阀（22a）之间的环形空腔为高压腔（18）；所述阀芯中的一通P口与进水通道（6）、控制口K0相通，控制口K0与控制口K1、保压腔（7）、控制口K2、控制口K3、阀芯下端依次接通，阀芯的二通B口通过管线（23）与上有杆腔（17）接通，阀芯的三通A口与上、下活塞（9、9a）的中心孔、高压腔（18）相通，阀芯（4）的四通T口与油管与套管的环形空间接通；所述保压腔（7）与蓄能腔（8）、控制口K2相通；所述的蓄能腔（8）内装蓄能器；所述的控制口K2与保压腔（7）对应并相通；所述的往复运动控制口（14）和呼吸口（15）与下有杆腔（17a）相通。

2.根据权利要求1所述的修井补套增压器，其特征在于：有杆腔与无杆腔的面积相等。

3.根据权利要求1或2所述的修井补套增压器，其特征在于：所述的蓄能器装由弹簧（19）和密封导套（20）构成，弹簧（19）和密封导套（20）一起套装在密封支撑杆（21）外侧与下活塞（9a）内壁之间，弹簧（19）位于密封导套（20）和下活塞（9a）上端之间。