CN1055218A

CN1055218A - 一种新式完井装置

Info

Publication number: CN1055218A
Application number: CN91101616A
Authority: CN
Inventors: 安吉马奇·彼里; 杜隆·罗兰德
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1991-02-21
Publication date: 1991-10-09
Anticipated expiration: 2006-02-21
Also published as: EP0469140A1; AU639545B2; CN1026811C; CA2055437C; US5228509A; WO1991013234A1; AU7441391A; ES2095934T3; CA2055437A1; DE69122693T2; DE69122693D1; ATE144305T1; FR2658558B1; EP0469140B1; FR2658558A1

Abstract

本发明公开了一种防止井遭受腐蚀或沉积危险的装置，这些腐蚀或沉积是由于井中生成的、或原有的流体所造成的。该装置有一根支撑钢管(2)，它与一混合材料制成的生产套壳(3)配合并形成一个空的环形区域(6)。该环形区域主要可以在不中断开采的情况下喷射抑制剂。用一个能够与套壳(3)同时下降的装置(4)把套管(3)放在管(2)上，装置(4)还带有能够确保环形空间(6)连续水动的开口(13)。

Description

本发明涉及一种新的完井构思，该完井装置有一根与生产套管或喷射套管相配合的支撑管，它们之间有一环形空间，喷射套管或生产套管是由混合材料构成的。

本发明主要用来实施可以克服地热流体造成的腐蚀和结垢的热化学反应、并用以延长设备使用寿命的地热井。这些已知的主要问题，例如是在70年代就已解决的大量地热“对”（用于吸收蓄水池中的热水的生产井和用于在提取热量后再把流体喷射到蓄水池中的喷井组成的整体）的巴黎盆地中了解的问题。

在这些设备中，温度为50℃至85℃、含盐量很高（15-25克/升）的地热热水流体为富CO₂和富H₂S的可溶气相，富CO₂和富H₂S使地热热水流体呈轻度酸性（pH值为6至6.4）。在某些吸水蓄水池的区域内，由于管道的腐蚀和沉积以及暴露区域（蓄水池的吸水区域）的淤积，这种侵蚀作用引起装置反复损坏、并加速损坏。

损坏的机理可以列举如下：

-产井管道以及喷射装置轻度腐蚀;

-管道中铁溶液及其与硫化铁层进行溶解;

-无防护的生产管道的钢制壳体上有硫化物的沉积（在沉积物的作用下产生腐蚀动力）;

-引进的水中颗粒状物（固体悬浮）的冲动、热交换器的积垢、喷管的积垢/沉积以及在暴露区底部和壁上的堆积物;

-负载的损失增加，地热回路的循环流量减少以及表面工事和设备的堵塞。

在没有根除这些损害的情况下，能够减少这些损害的养护及预防方法有三种：

养护方法：用一个本专业技术人员公知的、带有缆绳和杆子的常规配件下到淤泥中，使其旋转并循环，将井中的沉淀物掏空;获得能够降低这些措施代价的特殊产品，法国专利2631708描述了这样一种在连续绕管系统（所述的“复绕管”）的基础上建立起来的装置;

通过在井底喷射防腐蚀/沉淀抑制剂的化学防护方法，其作用分别是覆膜（防腐蚀）和粉碎（沉积物）。这种喷射是用一根辅助喷管（TAI）进行的，这种管的按装和使用寿命都是不稳定的，法国专利2463197和2502239分别描述了喷射脂肪胺以起抑制作用的方法以及井底喷射装置;

更换材料的方法：该方法取决于所用的材料，在H₂O-CO₂-H₂S系统中，最好用耐用材料或对腐蚀呈电化学惰性的材料。当有溶解浓度很低的H₂S时，选用价格昂贵的贵重合金（Cr，Mo，Ni等等），它们的固相结构呈现出易脆的缺点，而用普通的碳钢则不会出现这种脆性结构。混合材料对于腐蚀的反应是迟钝的;但由于所用材料的机械性能之故，将它们安装在井中并不是没有危险的。在开采过程中采用这种措施同样会有损坏的危险。采用缆绳将电子测井工具放下去，其简单的摩擦也可能在管的壁厚上磨出洞来。

由此证明，传统所用的用于防止由地热流体作用而使井遭到损坏的方法在使用过程中还有不容忽视的危险。

本发明、也就是本申请的目的是提供另一种选择方案，它也采用化学防止方法和更换材料的方法，但不会出现缺点。

下面将对附图所述的实施例进行描述，以便更容易理解本发明及其优点。其中：

-图1为本发明的地热生产完井的实施例;

-图2、3和4为现有技术，它们揭示了传统解决方案存在的、本发明需要解决的一些固有危险;

-图5为本发明可以实施的另一个实施例;

-图6为本发明的具体细节。

在图1中，吸水的蓄水池1直至盖层的形状都被做成大直径的，传统的支撑管2在挖掘蓄水池以前进行按装，并用水泥8粘牢。

挖掘蓄水池以后，按放由混合材料制成的生产套管3。为了可以在水下按装泵，生产套壳3的直径做成大口径的，因此它构成了一个泵室。为了防止生产套管在两个固定点上出现在传统的按装中无法避免的“圈闭”，用一个特殊装置4来安装套壳3，特殊装置的安装与套壳3的下降同时进行，套壳的下部悬挂在特殊装置上，该装置还可作为套壳的上部支座。该支座的头部膨胀时就被套管5顶住，其下部的另一端可沿轴在支撑管2中自由滑动，由混合材料制成的中心定位装置7将套壳3的整体作中心定位。

本发明的目的还在于用水泥粘住的钢管2和混合材料制成的套壳3之间形成一个环形空间b，该环形空间b是空的，而且是小的。

因此，当采用与通常生产的产品相关的标准直径的钢管和混合管时，环形空间b的厚度e为：

-直径为18″5/8的钢管 e＝30mm

-直径为13″3/8的钢管 e＝7.1mm

-直径为10″3/4的钢管 e＝13.3mm

-直径为9″5/8的钢管 e＝20.1mm

我们可以把这些数据与石油勘探领域常用的完井的数值进行比较，在石油开采中对于通常的直径来讲，直径为9″5/8和7″的管子它们的厚度分别为42mm和66mm。

混合材料制成的套壳3的安装可以很方便地用下面的方法进行：

·用如升降机、测力液压扳手、搅盘车之类的装置以及在石油开采领域中用以安装管子的常规办法把混合材料制成的套壳3的下部下降到非重力自喷井中;

·然后用支座/插座装置4的螺钉把位于装置4上部的连接接头与小直径套壳相固定，再把大直径的上部的第一组件用螺钉与混合材料的套管的上部相固定。

如果大直径套壳的易脆性可以允许的话，则可以用一个钻杆架、并用一个可以钩在混合材料套壳3的第一组件上、古英语称作“衬料套钩”（liner hanger）的悬挂装置把该大直径套壳往下放到接头装置预备的部位中。当支座/插座4安装在与泵室成套迭装置的下部的支撑钢管上，而不是钩在该支撑钢管上后，就对井口进行按装。

另外，采用插座4也是为了在环形空间6中连续水动。

混合材料管子3和支撑管2之间的环形空间6是自由区域，它可以：

·使生产套管和环形区域内部的压力平衡，以便防止混合材料管3发生损坏，并比较理想地减弱压力对产品的冲击以及减弱对产品的水击作用;

·同时对钢管2和混合材料套管3的密封性进行控制;

·从井口以很小的流量喷射抑制剂，而不需要有辅助喷射管，因此避免了按装这种装置的固有危害（流量损失、管子断裂损耗以及开采中断）;

·避免了底座压实的固有问题（按装、沾污和使用寿命）。

在环形区域6内稍许过压地喷射抑制剂可以防止地热流体和支撑管2的接触（同样也防止腐蚀的危害）。这种喷射所具有的另一重要优点就是可以不使开采中断。

在图2、3和4所示的现有常规方法中，要求按装底座压实器，它们的缺点本领域的技术人员是很清楚的。

图2和图3的解决方案中均有一个混合材料制成的管3的滑块，它们在底座压实器9中，该底座压实器通过锚固侧缘11，在图2的解决方案中，滑块在外面，而在图3的实施方案中，滑块在内部。

在图2和图3所示的解决方案中，环形空间的密封由密封圈10保证。这种密封不可能保持到最后，因此就必须有特殊措施（整理），这种措施与混合材料管的工作方式的所有机遇有关。

同样，既然经常涉及到偏向井，为了考虑在井口处锚固前由热膨胀和由机械引起的位移，对作用于管子上的摩擦力的计算依据通常也是随机的：对混合材料管/钢管磨擦力的了解，管子的名义行程和实际行程。

图4所示的解决方案是上述解决方案的一种简化，它具有相同的缺点，另外，混合材料管3是置于两个固定点之间，而不可能象图2和图3的解决方案那样，在压实器的侧缘中滑动。

本发明、也就是本申请的目的是减少这些缺点，简单的构思可以使混合材料管的安装方便、容易，底部没有固定点可以在下降时通过局部磨擦来放松可能造成的受压状态。

生产套壳3的混合材料可以有环氧（树脂），脂肪胺（硬化）以及E型玻璃纤维（加固），该玻璃纤维双股轴向加固缠绕;在石油应用中，其上加工有螺纹的接头为API规格的连接套管类。用碳和聚芳酰胺（polyarsmides）作加固的纤维可以替换玻璃材料。

为了防止套壳3在测井工具反复下去时造成点状磨损，可以在构成管子的混合材料中加入抗磨损剂。

支撑管2可以是普通碳钢。

图5表示可以用于地热井和常规石油用井的方案，它不需要泵室。

图6为支座/插座组合件4的具体细节。

在悬挂装置4的较佳实施方案中，该方案的实施和完成按下述方法进行：

·在套壳3下降的过程中，把支撑系统4保持在壳管3的短管18的上套筒14和下套筒17之间，并根据支撑管2的标高以及管18分隔开的套壳3的上部和下部各自的长度将该支撑系统进行定位;

·该系统4还有一个支座12，该支座支在支撑管2的上部，它还带有能确保环形区域6连续进行水动循环的开口13。

·该支座12可以借助于上套筒14来支撑套壳3的组合件，上套筒14支在法兰15上，也可以支在保护层16上，该保护层例如可以由聚合材料制成。

Claims

1、地热完井装置，该装置有一根用常规技术进行安装并用水泥粘住的支撑钢管(2)，该钢管与生产套壳或喷射套壳(3)相配合，其特征在于支撑管(2)和生产管(3)之间的环形区域(6)是空的，同时可以使地热流体或其他引入流体的钢管(2)保持绝热，并可以在不中断开采的情况下喷射很小流量的腐蚀抑制剂，特征还在于这种配置可以由组合件(4)得以保证，该组合件(4)支在支座(12)上，支座安置在支撑管(2)的顶部，组合件可以悬挂生产套壳(3)的下部，并可支撑上述套壳的上部，所述支座(12)可以保证混合材料管(3)后面的环形区域(6)连续水动。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述生产套管或喷射管（3）为混合材料。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于由组合件（4）构成的对生产套管的支撑的构思是为了使其下降和安装能与套管（3）的下降和安装同时进行。

4、根据权利要求1、2和3所述的装置，其特征在于把支撑生产套管（3）的组合件（4）保持在套管（3）的短管（18）的上套筒（14）和下套筒（17）之间，该组合件有一个带开口（13）的支座（12），此开口确保环形区域（6）连续水动，法兰（15）压在支座（12）上，法兰和支座间夹有防护层（16），法兰（15）用来挡住生产套管（3）的上部套筒（14）。

5、根据要求1、2和3所述的装置，其特征在于生产套管（3）为混合材料，这种混合材料例如可以是由环氧树脂、作为硬化剂的脂肪胺、E型玻璃纤维加固件组成、玻璃纤维双股轴向加固缠绕。

6、根据权利要求1和5所述的装置，其特征在于管（3）的加强纤维可以是碳或聚芳酰胺。

7、根据权利要求1、5和6所述的装置，其特征在于管（3）的混合材料含有抗磨损剂。

8、权利要求1、2或3所述的装置用于对腐蚀或沉积需要有特殊防护的石油井中。

9、权利要求1、2或3所述的装置用于各种含有、生产或喷射对常规管子具有侵蚀作用的流体的井中。

10、权利要求1、2或3所述的装置用于可饮水的供给井中。

11、权利要求1、2或3所述的装置用于剩余水的喷井中。

12、权利要求1、2或3所述的装置用于热井中。

13、权利要求1、2或3所述的装置用于二次开采中的高产井或喷井中。