CN102507096B - 一种封隔器验封方法及该方法中所使用的验封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封隔器验封方法及该方法中所使用的验封装置，其中,所述的验封装置包括空心管体，空心管体中具有用于与相应油管的管腔相连通的内孔，所述空心管体的外周设有用于存储验封试剂的储存腔，所述的储存腔的腔体壁上开设有供验封试剂流入待验封的封隔器所形成的封堵空间的试剂流出通道，所述的验封装置还包括控制所述试剂流出通道通断的开关机构。本发明能够对所要验封的封隔器的封堵效果准确的判断。

Description

一种封隔器验封方法及该方法中所使用的验封装置

技术领域

本发明涉及油田开采领域，尤其涉及一种封隔器验封方法及该方法中所使用的验封装置。

背景技术

机械堵水措施是提高油井生产效率和油井采出程度的重要措施之一，油井机械封堵管柱在原油开采中大量使用。但是，机械封堵管柱中的封隔器在井下应用时的密封状况判断方法一直是油田开采领域的研究课题，因为封隔器在井下是否密封直接关系到油井生产效率的高低，关系到技术人员对油井生产的动态分析和对油层的正确认识。

现有封隔器的验封技术都是采用输入压力稳压判断方式来进行判断，其基本原理如图1所示：验封的实质是为了判断主封隔器2是否有效密封油管1与套管5之间的空间7，验封时，需要在主封隔器2的上方或下方设置辅封隔器4，所述主、辅封隔器之间的油管1管壁上开有用于连通油管1的管腔与所述空间7的流道3。在主封隔器2下入到井下位置后，从油管1泵入水压，水流经油管1、流道3进入空间7后，通过观察空间7上下方的压力变化来判断主封隔器2是否封堵有效。有的封隔器设计时为了判断封隔器是否封堵有效，直接将主封隔器2设计成双级封隔器，验封时不需要提供专用的辅封隔器4，这种封隔器称为自验封封隔器，但其验封的原理都是一样的。图中件6表示油水层。

现有封隔器验封技术存在以下缺点：当辅封隔器4自身封堵无效时，就无法为主封隔器2封堵有效判断提供正确的依据，因此常因无法稳压而误判主封隔器2封堵无效；在对只有一个主封隔器2进行验封时，需要有辅封隔器4的配合才能实现对主封隔器2的验封，这就增加了套管5结构的复杂性，导致套管5解封力量大、成本高等缺陷；在进行多级验封时，无法判明导致整个套管封堵无效的具体哪一个封隔器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种封隔器验封方法，以对所要验封的封隔器的封堵效果准确的判断，本发明的目的还在于提供一种在该封隔器验封方法中所使用的验封装置。

为了解决上述问题，本发明封隔器验封方法的技术方案为：

一种封隔器验封方法，包括以下步骤，

第一步，由待验封的封隔器在井下的管柱内形成封堵空间，在油管中串接验封装置，所述的验封装置具有连接相应油管的空心管体，空心管体外周设置有储存腔，储存腔存储有浓度可以检测的验封试剂，所述储存腔的腔体壁上开设有供验封试剂从储存腔流出的试剂流出通道，所述的验封装置还包括控制所述试剂流出通道通断的开关机构；将验封装置随油管送入管柱并使试剂流出通道的出口置于所述封堵空间中，然后通过开关机构打开的试剂流出通道，使验封试剂经试剂流出通道流入封堵空间中；

第二步，分别抽取封堵空间上方和/或下方的管柱中的液体；

第三步，对抽取的液体中的验封试剂的浓度进行检测，根据相应管柱中液体的验封试剂浓度判断相应封隔器的封堵效果。

所述封隔器有多级，多级封隔器在管柱中形成两个以上的封堵空间，在油管中串接与各封堵空间一一对应的验封装置，不同封堵空间所对应的验封装置中的验封试剂不同，然后将各验封装置中的验封试剂投入对应的封堵空间中。

本发明验封装置的技术方案为：

一种为上述封隔器验封方法而专门设计的验封装置，包括空心管体，空心管体中具有用于与相应油管的管腔相连通的内孔，所述空心管体的外周设有用于存储验封试剂的储存腔，所述的储存腔的腔体壁上开设有供验封试剂流入待验封的封隔器所形成的封堵空间的试剂流出通道，所述的验封装置还包括控制所述试剂流出通道通断的开关机构。

将空心管体的长度方向定义为上下方向，所述试剂流出通道在空心管体外周面上设有出口，所述的开关机构包括沿上下方向滑动套设于空心管体外周上的开关滑套，开关滑套的套壁具有与所述试剂流出通道的出口封堵配合的封闭段，开关滑套的套壁还具有与空心管体的外周滑动密封配合形成活塞驱动机构的活塞段，所述活塞段与空心管体的外周的相应部分之间设有驱动密闭腔，所述空心管体的管体壁上于所述驱动密闭腔的对应位置处开设有连通所述空心管体的内孔与所述驱动密闭腔的驱动流道。

所述开关滑套的活塞段是开关滑套下端内翻设置的环形的滑套下端盖，空心管体的外周凸设有处于滑套下端盖上方的环形台阶，环形台阶的外周面与开关滑套的内壁滑动密封配合，滑套下端盖具有与空心管体外周面密封滑动配合的密封周面，所述驱动密闭腔设置于环形台阶与滑套下端盖之间。

所述的空心管体包括中心管、中心管上端连接的上接头、中心管下端连接的控制管体和控制管体下端连接的下接头，所述的空心管体还包括密封套装于所述上接头下端和控制管体上端外壁上的缸套，所述的储存腔由缸套、上接头、下接头和上、下接头之间相应空心管体的管壁围设而成。

所述的试剂流出通道包括开设于所述控制管体外周的环状槽，所述的试剂流出通道还包括于所述控制管体的管体壁内开设的连通所述储存腔和环状槽且长度沿上下方向延伸的试剂流道。

所述滑套下端盖下方的空心管体壁上设有与所述滑套下端盖的下端面挡止配合以使所述开关滑套沿上下方向滑动限位的限位台阶。

所述的开关滑套与所述空心管体的滑动配合处设有固定销钉。

本发明的有益效果为：将验封装置投入相应的封堵空间中，通过开关机构使储存腔内的验封试剂流入相应的封堵空间中，然后抽取相应位置处管柱中的液体便可方便、准确的的判断相应封隔器封堵是否有效。

附图说明

图1是现有技术的封隔器验封示意图；

图2是本发明验封装置的结构示意图；

图3是本发明验封装置对单级封隔器验封时的示意图；

图4是本发明验封装置对双级封隔器验封时的示意图。

图5是本发明验封装置对三级封隔器验封时的示意图。

具体实施方式

封隔器验封方法实施例如图2~5所示：所述的封隔器验封方法包括以下步骤，

包括以下步骤，

第一步，由待验封的封隔器在井下的管柱内形成封堵空间，在油管中串接验封装置34，所述的验封装置34具有连接相应油管的空心管体，空心管体外周设置有储存腔12，储存腔12存储有浓度可以检测的验封试剂，所述储存腔12的腔体壁上开设有供验封试剂从储存腔12流出的试剂流出通道19，所述的验封装置34还包括控制所述试剂流出通道（19）通断的开关机构；将验封装置34随油管送入管柱并使试剂流出通道19的出口置于所述封堵空间中，然后通过开关机构打开的试剂流出通道19，使验封试剂经试剂流出通道19流入封堵空间中，验封装置34的具体结构如下述验封装置实施例所述，此处不再详细描述；

第二步，分别抽取封堵空间上方和/或下方的管柱中的液体；

第三步，对抽取的液体中的验封试剂的浓度进行检测，根据相应管柱中液体的验封试剂浓度判断相应封隔器的封堵效果。

在本封隔器验封方法实施例中所述的验封试剂为硫氰酸氨（或亚硝酸氨），这类试剂具有地层背景浓度低、吸附量少、弥散系数小、化学性质稳定、与储层矿物和流体不发生反应、具有生物稳定性、易于检测、无毒无放射对侧井无影响等特点。在本封隔器验封方法的其它实施例中，验封试剂还可以是其它具有类似特性的试剂。

如图3所示：在对单级封隔器40进行验封时，单级封隔器40与人工井底37形成单级封堵空间44，通过油管32和验封装置34向单级封堵空间44中投送验封试剂，验封试剂自然融入封堵空间44中，当单级封隔器40漏失时，验封试剂就会穿过单级封隔器40进入单级封隔器40上部的抽油泵抽取空间，通过油管32、抽油泵抽取单级封隔器40上部空间中的油液样本到地面，在油液样本中就能检测到，当单级封隔器40没有漏失时，在地面就无法检测到验封试剂，由此判断单级封隔器40是否漏失。图中39表示油层，38表示水层，42表示连接于油管32下端的丝堵。图中件61表示接头。

如图4所示：在对双级封隔器进行验封时，双级封隔器包括一级封隔器33和二级封隔器35，一级封隔器33与二级封隔器35之间形成双级封堵空间35，在对一级封隔器33验封时，通过地面水泥车压力泵向一级封隔器33以上环空打入液压，如果压力表显示压力能够稳住，说明一级封隔器33的封堵是有效的，如果压力无法稳住，说明一级封隔器33的封堵无效。在一、二级封隔器座封的同时，通过验封装置34向双级封堵空间35注入验封试剂，当二级封隔器35漏失时，验封试剂就会穿过二级封隔器35进入二级封隔器35下方的空间，通过球座36、油管32和抽油泵抽取二级封隔器35下方空间的油液样本到地面，在油液样本中就能检测到验封试剂，当二级封隔器35没有漏失时，在地面就无法检测到验封试剂，由此判断二级封隔器35是否漏失。当然在对一级封隔器33验封时，还可以通过在一级封隔器33的上方设置辅封隔器，然后抽取辅封隔器与一级封隔器33之间的油液样板，来判断一级封隔器33是否封堵有效。

如图5所示：当封隔器有三级时，三级封隔器包括第一级封隔器51、第二级封隔器53和第三级封隔器55。对第一级封隔器51验封时，通过地面水泥车压力泵向第一级封隔器51环空打入液压，如果压力表显示压力能够稳住，说明第一级封隔器51的封堵是有效的，如果压力无法稳住，说明第一级封隔器的封堵无效。在对第二级封隔器53和第三级封隔器55验封时，在第一验封装置52和第二验封装置56中分别装入不同的验封试剂，验封试剂分别为第一验封试剂和第二验封试剂，当第二级封隔器53漏失时，第一验封试剂就会穿过第二级封隔器53进入中部球座54，通过油管、抽油泵抽到地面，在油液样本中就能检测到第一验封试剂，当第二级封隔器53没有漏失时，在地面就无法检测到第一验封试剂，由此来判断第二级封隔器53是否漏失。同样道理，当第三级封隔器55漏失时，第二验封装置56中的第二验封试剂就会穿过第三级封隔器55进入中部球座54，通过油管、抽油泵抽到地面，在油液样本中就能检测到第二验封试剂，当第三级封隔器55没有漏失时，在地面就无法检测到第二验封试剂。图中件50表示油管、抽油泵等。

同理可进行更多级封隔器的验封。

一种为上述封隔器验封方法而专门设计的验封装置实施例如图2所示：包括用于与相应油管的管腔相连通的空心管体，空心管体中具有用于与相应油管的管腔相连通的内孔14。空心管体包括包括中心管13、中心管13上端螺纹密封连接的上接头8、中心管13下端螺纹密封连接的控制管体17和控制管体17下端螺纹密封连接的下接头27，空心管体还包括通过缸套密封圈9密封套装于上接头8下端和控制管体17上端外壁上的缸套11，由缸套11、上接头8、下接头27和上、下接头之间相应中心管13的管壁围设成存储验封试剂的储存腔12。储存腔12的腔体壁上开设有供验封试剂流入待验封的封隔器所形成的封堵空间的试剂流出通道19，验封装置34还包括控制所述试剂流出通道19通断的开关机构。在本验封装置的其它实施例中，所述的中心管13、上接头8、下接头27、控制管体17和下接头27还可以一体成型，此时储存腔12直接开设于空心管体的管壁内。在本发明的其它实施例中，开关机构还可以为机械开关或电磁继电器开关。

上述验封装置实施例中的剂流出通道19包括开设于所述控制管体17外周的环状槽，试剂流出通道19还包括于所述控制管体17的管体壁内开设的连通所述储存腔12和环状槽且长度沿上下方向延伸的试剂流道16。

在上述验封装置实施例中，将空心管体的长度方向定义为上下方向，试剂流出通道（19）控制管体17的外周面上设有出口即环状槽的槽口，开关机构包括沿上下方向滑动套设于空心管体外周上的开关滑套29，开关滑套29的套壁具有与所述试剂流出通道19的出口封堵配合的封闭段，开关滑套29的套壁还具有与空心管体的外周滑动密封配合形成活塞驱动机构的活塞段，所述活塞段与空心管体的外周的相应部分之间设有驱动密闭腔23，所述空心管体的管体壁上于所述驱动密闭腔23的对应位置处开设有连通所述空心管体的内孔14与所述驱动密闭腔23的驱动流道21。在本验封装置的其它实施例中，环状槽和试剂流道16均可以不设，此时试剂流出通道19可以直接开设于缸套11的套壁上。开关滑套29的活塞段是开关滑套29下端内翻设置的环形的滑套下端盖24，空心管体的外周凸设有处于滑套下端盖24上方的环形台阶60，环形台阶60的外周面与开关滑套29的内壁滑动密封配合，滑套下端盖24具有与空心管体外周面密封滑动配合的密封周面25，驱动密闭腔23设置于环形台阶60与滑套下端盖24之间。在本验封装置的其它实施例中，当试剂流出通道19设置于上接头8上时，开关滑套29还可以套设于上接头8上。图中20为用于开关滑套29与控制管体17密封滑动配合的开关滑套密封圈。

上述验封装置实施例中滑套下端盖24下方的下接头27上设有与所述滑套下端盖24的下端面挡止配合以使所述开关滑套29沿上下方向滑动限位的限位台阶26。在本验封装置的其它实施例中，还可以通过在滑套下端盖24下方控制管体17上固连限位挡块，将限位台阶26设置于限位挡块的外周。

上述验封装置实施例中的开关滑套29与所述控制管体17的滑动配合处设有固定销钉18。在本验封装置的其它实施例中，销钉18还可以不设，可以通过减小开关滑套29与控制管体17之间的配合间隙，从而增大它们之间的接触力，使开关滑套29在下井的过程中不会因为惯性而脱落。

在对封隔器实施验封时，将验封试剂装满储存腔12，将该验封装置34分别与油管32和相应封隔器下放到施工位置后，向油管内打油压，油液从油管经驱动流道21进入驱动密闭腔23，开关滑套29在油液的驱动下下滑，固定销钉18被剪断，开关滑套29限位于限位台阶26的位置处，开关滑套29使驱动密闭腔23一直处于密封状态，同时，通道19打开，储存腔12内的验封试剂流入由封隔器形成的相应封堵空间内。具体的验封过程可参照封隔器验封方法的实施例。

用于开关滑套29的固定销钉18的剪断力量大小可以根据需要来调节，可以保证相应封隔器座封的同时或在封隔器完全座封后，试剂流出通道19才被打开，防止验封试剂在相应封隔器完成座封前流入封堵空间，造成误判；在对多级封隔器验封中，可以同时使用多个验封装置34，每个验封装置34的储存腔12内可以储存不同的种类的验封试剂，能够准确的判断多级封隔器中的每个封隔器的封堵效果；验封过程通过地面收集油液样本，通过分析样本是否含有验封试剂来判断相应封隔器的密封状况，操作过程简单方便；采用验封试剂浓度测量，能够通过验封试剂的浓度量化分析相应封隔器的封堵状况，可以完成对封隔器封堵效果的判断。

Claims (9)

1.一种封隔器验封方法，由待验封的封隔器在井下的管柱内形成封堵空间，其特征在于：包括以下步骤，

第一步，在油管中串接验封装置，所述的验封装置具有连接相应油管的空心管体，空心管体外周设置有储存腔，储存腔存储有浓度可以检测的验封试剂，所述储存腔的腔体壁上开设有供验封试剂从储存腔流出的试剂流出通道，所述的验封装置还包括控制所述试剂流出通道通断的开关机构；将验封装置随油管送入管柱并使试剂流出通道的出口置于所述封堵空间中，然后通过开关机构打开的试剂流出通道，使验封试剂经试剂流出通道流入封堵空间中；

第二步，分别抽取封堵空间上方和/或下方的管柱中的液体；

第三步，对抽取的液体中的验封试剂的浓度进行检测，根据相应管柱中液体的验封试剂浓度判断相应封隔器的封堵效果。

2.根据权利要求1所述的封隔器验封方法，其特征在于：所述封隔器有多级，多级封隔器在管柱中形成两个以上的封堵空间，在油管中串接与各封堵空间一一对应的验封装置，不同封堵空间所对应的验封装置中的验封试剂不同，然后将各验封装置中的验封试剂投入对应的封堵空间中。

3.一种为实施权利要求1所述的封隔器验封方法而专门设计的验封装置，其特征在于：包括空心管体，空心管体中具有用于与相应油管的管腔相连通的内孔，所述空心管体的外周设有用于存储验封试剂的储存腔，所述的储存腔的腔体壁上开设有供验封试剂流入待验封的封隔器所形成的封堵空间的试剂流出通道，所述的验封装置还包括控制所述试剂流出通道通断的开关机构。

4.根据权利要求3所述的验封装置，其特征在于：将空心管体的长度方向定义为上下方向，所述试剂流出通道在空心管体外周面上设有出口，所述的开关机构包括沿上下方向滑动套设于空心管体外周上的开关滑套，开关滑套的套壁具有与所述试剂流出通道的出口封堵配合的封闭段，开关滑套的套壁还具有与空心管体的外周滑动密封配合形成活塞驱动机构的活塞段，所述活塞段与空心管体的外周的相应部分之间设有驱动密闭腔，所述空心管体的管体壁上于所述驱动密闭腔的对应位置处开设有连通所述空心管体的内孔与所述驱动密闭腔的驱动流道。

5.根据权利要求4所述的验封装置，其特征在于：所述开关滑套的活塞段是开关滑套下端内翻设置的环形的滑套下端盖，空心管体的外周凸设有处于滑套下端盖上方的环形台阶，环形台阶的外周面与开关滑套的内壁滑动密封配合，滑套下端盖具有与空心管体外周面密封滑动配合的密封周面，所述驱动密闭腔设置于环形台阶与滑套下端盖之间。

6.根据权利要求3所述的验封装置，其特征在于：所述的空心管体包括中心管、中心管上端连接的上接头、中心管下端连接的控制管体和控制管体下端连接的下接头，所述的空心管体还包括密封套装于所述上接头下端和控制管体上端外壁上的缸套，所述的储存腔由缸套、上接头、下接头和上、下接头之间相应空心管体的管壁围设而成。

7.根据权利要求6所述的验封装置，其特征在于：所述的试剂流出通道包括开设于所述控制管体外周的环状槽，所述的试剂流出通道还包括于所述控制管体的管体壁内开设的连通所述储存腔和环状槽且长度沿上下方向延伸的试剂流道。

8.根据权利要求5所述的验封装置，其特征在于：所述滑套下端盖下方的空心管体壁上设有与所述滑套下端盖的下端面挡止配合以使所述开关滑套沿上下方向滑动限位的限位台阶。

9.根据权利要求4～8任意一项所述的验封装置，其特征在于：所述的开关滑套与所述空心管体的滑动配合处设有固定销钉。

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