CN103089183A - 双喇叭口式膨胀套管封隔工具及其作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双喇叭口式膨胀套管封隔工具及其作业方法，双喇叭口式膨胀套管封隔工具主要由膨胀外筒、喇叭口、密封橡胶环和连接螺纹组成，配合无节箍套管和膨胀悬挂器共同使用；其作业方法是管柱下入井内至预定位置，通过液压力使双喇叭口式膨胀套管封隔工具发生膨胀，无节箍套管不膨胀，通过密封橡胶环对管柱进行悬挂密封，起到卡封修套的作用。优点在于：适合于长井段套损修复、多层系封隔；双喇叭口式膨胀套管封隔工具膨胀后具有良好的封隔效果；使用无节箍小套管，增大完井内径；只膨胀特定部位，减小施工风险。

Description

双喇叭口式膨胀套管封隔工具及其作业方法

技术领域

本发明涉及石油钻井修井工具和作业方法领域，具体是一种双喇叭口式膨胀套管封隔工具及其利用双喇叭口式膨胀套管封隔工具进行卡封修井作业的方法。

技术背景

在石油钻探开发中，套管寿命是决定油气井寿命的重要因素之一。国内各油田套管损坏日趋严重，且套损形式不再是单一的套漏，油水井补孔改层以及酸化、压裂等储层改造措施对套管损伤较大，分采分注井比重较高，机械式卡瓦牙对套管损伤大，套管腐蚀结垢、多段漏失等难治理套损井越来越多，造成套损井报废率高。因此大量套损井需要进行长井段、多井段修复和多层系封隔，目前常规的波纹管补贴、厚壁管补贴等补贴技术已逐渐向膨胀套管补贴技术转变和升级，但膨胀套管补贴技术虽能进行大井段补贴，但膨胀大井段套管风险较大、成本高。

发明内容

本发明的目的是解决油井套管长井段套损修复或多层系封隔等技术难题，降低膨胀套管补贴技术风险及修复成本，而提供一种双喇叭口式膨胀套管封隔工具及其作业方法。

一种双喇叭口式膨胀套管封隔工具，在膨胀外筒的两端预制有扩径的喇叭口和连接螺纹，在膨胀外筒中部缩径部分轴向间隔套装多个密封橡胶环。

该发明还包括利用双喇叭口式膨胀套管封隔工具的作业方法，包括以下步骤：

 a) 装配入井管柱，入井管柱包括底部的密封堵头、顶部的膨胀悬挂器，其中间自下而上交替连接着至少一组双喇叭口式膨胀套管封隔工具和无节箍套管的组合，双喇叭口式膨胀套管封隔工具的间距与需要卡封的井下层距相当，在密封堵头和最底部的双喇叭口式膨胀套管封隔工具内预置膨胀锥，膨胀锥向上与内管相连；其中，膨胀悬挂器下端与无节箍套管等内径连接，膨胀悬挂器上部缩径后设置密封橡胶环，膨胀锥的外径略小于无节箍套管内径；

b)将入井管柱下入井内至预定位置，保证双喇叭口式膨胀套管封隔工具在井内的位置处于需要卡封的层系之间；

c)通过内管采用液压或机械方式提升膨胀锥，使双喇叭口式膨胀套管封隔工具发生膨胀，设置在双喇叭口式膨胀套管封隔工具本体上的密封橡胶环膨胀后紧贴于原井套管内；

d)底部双喇叭口式膨胀套管封隔工具完成膨胀后，膨胀锥通过无节箍套管内，到达上一段双喇叭口式膨胀套管封隔工具处，重复步骤c）；

e) 膨胀锥到达膨胀悬挂器后，继续膨胀，并使膨胀悬挂器上的密封橡胶环紧贴于原井套管内；

f) 完成全部膨胀后，起出内管及膨胀锥，并钻穿密封堵头，进行卡封修套作业。

所述的顶部膨胀悬挂器可用双喇叭口式膨胀套管封隔工具代替

本发明使用双喇叭口式膨胀套管封隔工具和无节箍小套管对套损段或油水层进行卡封修套，顶部配合膨胀悬挂器进行悬挂密封，达到恢复生产的目的，其优点在于：

1、适合于长井段套损修复、多层系封隔；

2、双喇叭口式膨胀套管封隔工具膨胀后具有良好的封隔效果；

3、使用无节箍小套管，增大完井内径；

4、只膨胀特定部位，减小施工风险。

本发明利用双喇叭口式膨胀套管封隔工具、膨胀悬挂器及无节箍小套管等工具，进行长井段套损修复及多层系封隔，减少了膨胀管膨胀长度和风险，为套损井修复提供了一条经济实用的新途径。

附图说明

图1双喇叭口式膨胀套管封隔工具结构示意图

图2利用双喇叭口式膨胀套管封隔工具进行作业前的管柱结构示意图

图3利用双喇叭口式膨胀套管封隔工具进行作业中的管柱结构示意图

图4利用双喇叭口式膨胀套管封隔工具进行（卡封）作业后管柱示意图

1.膨胀外筒（即双喇叭口式膨胀套管封隔工具），2. 喇叭口，3. 连接螺纹，4. 密封橡胶环，5. 膨胀锥，6. 内管，7. 原井套管，8. 油层，9. 水层，10.堵头  12.无节箍膨套管，13. 膨胀悬挂器。

具体实施方式

现结合说明书附图对本发明作进一步的描述。

如图1~图4所示，本发明所述的双喇叭口式膨胀套管封隔工具，主要由膨胀外筒1、喇叭口2、连接螺纹3和密封橡胶环4组成，配合无节箍套管12和膨胀悬挂器13共同使用。膨胀外筒1为一变径的可膨胀套管，本体上加工有密封橡胶环4，两端分别有一段预先膨胀的喇叭口2，喇叭口2上加工有连接螺纹3，且喇叭口2不再发生膨胀变形，其内外径与膨胀外筒1膨胀变形后的管体内外径相同。本发明采用膨胀锥5对其进行膨胀，膨胀锥5外径略小于无节箍套管12的内径，膨胀锥5采用普通膨胀锥，也可以是本申请人在先申请的一种石油工程用可膨胀管的膨胀工具（参见专利号为ZL200420053900.4），膨胀悬挂器13可参见专利号为ZL200620010522.0的专利（一种膨胀悬挂的坐封装置）。

在油气井开采过程中，如果存在多套油水层体系，且两套油层中间有水层9，需要封隔水层9，以避免水层9对油层8生产的影响并可进行分层开采，即可采用本发明所述的方法进行封隔。利用双喇叭口式膨胀套管封隔工具进行卡封修套，需要无节箍套管12和膨胀悬挂器13配合，并在管柱最底部的密封堵头10，以形成膨胀所需的压力腔，所选用的无节箍套管12外径与膨胀外筒1的喇叭口2外径一致。

如图2~图4所示，本发明所述的一种双喇叭口式膨胀套管封隔工具及其修井方法，该方法包括以下步骤：

本发明所述的卡封修套方法实施时，入井管柱结构由下自上依次为：

(1) 待井筒条件满足作业要求后，连接入井管柱，入井管柱结构由下自上依次为：管柱底部连接一个密封堵头10，密封堵头10上部连接双喇叭口式膨胀套管封隔工具1和无节箍套管12，根据所封隔的层系或修复套管长度等实际情况，交替连接双喇叭口式膨胀套管封隔工具1和无节箍套管12，但最上部一段无节箍套管12连接膨胀悬挂器13，膨胀锥5位于双喇叭口式膨胀套管封隔工具和密封堵头10内，其内径略小于无节箍套管12。

(2) 利用内管6和膨胀锥5将管柱下入井内至预定位置，保证膨胀外筒1上的密封橡胶环[4]在井内的位置位于需要卡封的层系（如油层8或水层9）之间；

(3) 采用液压或机械方式使膨胀外筒1发生膨胀，膨胀后膨胀外筒1与无节箍套管12等径，加工在膨胀外筒1上的密封橡胶环4紧贴于原井套管7内；

(4) 膨胀外筒1完成膨胀后，膨胀锥5进入并顺利通过无节箍套管12，无节箍套管12不发生膨胀变形；

(5) 膨胀锥5通过无节箍套管12后，到达下一段双喇叭口式膨胀套管封隔工具1处，重复步骤(3)、(4)；

(6) 膨胀锥5通过全部的双喇叭口式膨胀套管封隔工具1和无节箍套管12后，到达膨胀悬挂器13内，使膨胀悬挂器13实现膨胀，并通过密封橡胶环4对整个管柱进行悬挂密封；

(7) 完成全部膨胀后，起出内管6及膨胀锥5，并钻穿密封堵头10，完成双喇叭口式膨胀套管封隔工具的修井作业。

完成膨胀后，包括双喇叭口式膨胀套管封隔工具、无节箍套管和膨胀悬挂器等整个管柱具有相同的内径，便于后期油井生产作业。使用本发明进行套损修复或多层系封隔，可以进行长井段应用且只膨胀特定部位，减小施工风险，膨胀后具有良好的封隔效果，并可增大完井内径，具有很大的应用空间和前景。

Claims (3)

1.一种双喇叭口式膨胀套管封隔工具，其特征是：在膨胀外筒[1]的两端预制有扩径的喇叭口[2]和连接螺纹[3]，在膨胀外筒[1] 中部缩径部分轴向间隔套装多个密封橡胶环[4]。

2.利用权利要求1的双喇叭口式膨胀套管封隔工具的作业方法，其特征是包括以下步骤：

 a) 装配入井管柱，入井管柱包括底部的密封堵头[10]、顶部的膨胀悬挂器[13]，其中间自下而上交替连接着至少一组双喇叭口式膨胀套管封隔工具[1]和无节箍套管[12]的组合，双喇叭口式膨胀套管封隔工具[1]的间距与需要卡封的井下层距相当，在密封堵头[10]和最底部的双喇叭口式膨胀套管封隔工具[1]内预置膨胀锥[5]，膨胀锥[5] 向上与内管[6]相连；其中，膨胀悬挂器[13] 下端与无节箍套管[12]等内径连接，膨胀悬挂器[13]上部缩径后设置密封橡胶环[4]，膨胀锥[5]的外径略小于无节箍套管[2]内径；

b)将入井管柱下入井内至预定位置，保证双喇叭口式膨胀套管封隔工具[1]在井内的位置处于需要卡封的层系之间；

c)通过内管[6]采用液压或机械方式提升膨胀锥[5]，使双喇叭口式膨胀套管封隔工具 [1]发生膨胀，设置在双喇叭口式膨胀套管封隔工具[1]本体上的密封橡胶环[4]膨胀后紧贴于原井套管[7]内；

d)底部双喇叭口式膨胀套管封隔工具[1]完成膨胀后，膨胀锥[5] 通过无节箍套管[12]内，到达上一段双喇叭口式膨胀套管封隔工具[1]处，重复步骤c）；

e) 膨胀锥[5]到达膨胀悬挂器[13]后，继续膨胀，并使膨胀悬挂器[13]上的密封橡胶环[4]紧贴于原井套管[7]内；

f) 完成全部膨胀后，起出内管[6]及膨胀锥[5]，并钻穿密封堵头[10]，进行卡封修套作业。

3.根据权利要求2所述的利用双喇叭口式膨胀套管封隔工具的作业方法，其特征是：顶部的膨胀悬挂器[3]用双喇叭口式膨胀套管封隔工具[1]代替。

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