CN105604516A - 一种油井套管自膨胀补贴装置及其补贴方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油井套管自膨胀补贴装置及其补贴方法，使用外径小于套管内径的记忆合金管作为补贴管基材，用耐温粘合剂将橡胶密封圈固定在记忆合金管外壁上，形成补贴管。用井下工具释放装置将补贴管下至套管损伤位置，利用井内温度将补贴管加热，待记忆合金管温度达到训练温度时迅速自膨胀，并牢固地补贴到套管内壁上，达到修复套管的目的，训练温度根据套损位置的温度确定。补贴管单向形变，密封堵漏可靠，强度高，可以显著增强破损套管的抗内压和抗外挤性能。同时，由于补贴管在设定温度下具有自膨胀特性，因此无需采用液压扩张或火药爆炸等手段，即可实现套管修复，具有操作方便，施工安全，不易脱落，使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明属于油田套损井治理技术领域，具体涉及一种油井套管自膨胀补贴装置及其补贴方法。
背景技术
随着油田开发时间的延长，油水井套损现象日趋严重。目前国内外最常用的套管补贴方法为膨胀管补贴法。例如“一种液压变径套管胀压方法及其设备”（CN1807830A），该方法是用比套管内径小、具有一定厚度、且塑性好的钢管下入井下套损段，通过液压胀锥冷挤扩张的方式使钢管发生塑性变形，补贴到破损套管的内壁上，与损坏的套管紧密粘合，形成双层套管，恢复套管完整性，达到修复套管的目的。所用补贴材料主要有无缝钢管和ERW直缝焊管，均为碳钢管材。该方法的缺点是：（1）当液压胀锥扩张移动时，其着力点要固定在套管内壁上，锚爪会对套管造成新的损伤。（2）液压冷挤扩张装置比较复杂，在施工中易发生卡堵，既拔不出来，又不能继续扩张前进，造成井下事故。（3）工序复杂，费用高，补贴段短，施工风险大。
另一种套管补贴方法为套管爆轰补贴法。例如“油井套管爆轰补贴法”（CN1115827A），采用外径小于套管内径的金属无缝管置于需要补贴的套管内，用炸药或火药在爆炸时所释放出来的巨大能量使无缝管胀大，发生塑性变形，补贴到套管内壁。该方法的缺点是（1）爆炸产生的能量很难控制，过小达不到补贴的目的，过大会造成套管变形或损坏。（2）油井内动火，危险性大，一旦有伴生气存在，很容易发生油井着火等重大安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油井套管自膨胀补贴方法，即无需采用液压扩张或火药爆炸等手段、仅靠补贴管的自膨胀特性就可实现套管修复、恢复套管完整性的补贴方法。
为此，本发明提供了一种油井套管自膨胀补贴装置，包括井下工具释放装置和补贴管，所述的补贴管为记忆合金管，所述的井下工具释放装置由电缆、扶正筒、锥形限位筒、压力计组成，压力计位于地面上，压力计通过电缆连接着扶正筒的上端，扶正筒下端连接着上端小下端大的锥形限位筒，记忆合金管套在扶正筒的外部并座于锥形限位筒上。
所述的所述的记忆合金管内径介于扶正筒内径和锥形限位筒下端内径之间。
所述的记忆合金管由形状记忆合金加工而成，记忆合金管外壁上固定着多个橡胶密封圈，橡胶密封圈通过耐高温粘合剂粘合在记忆合金管外壁上，并且由上及下等间距分布。
所述的补贴管长度为8～10米。
一种上述的油井套管自膨胀补贴装置的补贴方法，包括如下步骤：
入井前先将耐高温粘合剂涂覆在橡胶密封圈和形状记忆合金管的外壁上，然后将形状记忆合金管穿过电缆后套在扶正筒外，其下端抵在锥形限位筒中部上；
通过修井车带动电缆将补贴管下至套管损伤位置，静置30分钟，观察压力计变化；
待到压力计读数突然降低，此时表示补贴成功，用修井车将电缆及井下工具释放装置匀速提出地面，完成补贴。
本发明的有益效果：
1、补贴管在设定温度下具有自膨胀特性，无需采用液压扩张或火药爆炸等手段，即可实现套管修复，操作方便，施工安全。
2、补贴管由记忆合金加工而成，耐腐蚀性强，比强度高，补贴完成后，密封堵漏可靠，受温度、压力、介质等因素影响小，不易脱落，使用寿命长，同时还可以显著增强套管的抗内压和抗外挤性能。
3、补贴管壁薄，补贴后套管通径基本不变，不影响生产和作业。
4、井下工具释放装置设计巧妙，结构简单，施工方便，能够很准确地判断补贴管的自膨胀状态。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是油井套管自膨胀补贴方法示意图。
图2是补贴管结构示意图。
图3是井下工具释放装置结构示意图。
附图标记说明：1、记忆合金管；2、橡胶密封圈；3、耐高温粘合剂；4、电缆；5、扶正筒；6、锥形限位筒；7、压力计。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供一种油井套管自膨胀补贴装置，结合图1、图2和图3所示，包括井下工具释放装置和补贴管，所述的补贴管为记忆合金管1，如图3所示，所述的井下工具释放装置由电缆4、扶正筒5、锥形限位筒6、压力计7组成，压力计7位于地面上，压力计7通过电缆4连接着扶正筒5的上端，扶正筒5下端连接着上端小下端大的锥形限位筒6，记忆合金管1套在扶正筒5的外部并座于锥形限位筒6上。
本实施例的这种结构，利用井下工具释放装置将补贴管下至套管损伤位置，利用井内温度将补贴管加热，待记忆合金管达到训练温度时会迅速自膨胀，并牢固地补贴到套管内壁上，达到修复套管、恢复油井产能的目的，待到补贴管补贴至套管损伤位置后，电缆4承重的重量就会较小，这样位于地面的压力计7的数据会迅速变小，当压力计7的数据突然变小的时候标志着补贴工作已经完成，可以将井下工具上提至地面。
实施例2：
在上述实施例1中，记忆合金管1要完成从开始的座在锥形限位筒6上到后来的离开锥形限位筒6，要完成这些动作，需要进行特别设计，本实施例中进行了详细说明，在本实施例中，记忆合金管1内径介于扶正筒5内径和锥形限位筒6下端内径之间，开始的时候，记忆合金管1套在扶正筒5外座在锥形限位筒6上，当下入井中，随着温度上升，记忆合金管1膨胀，其内径会慢慢地大于锥形限位筒6最下端的内径，此时记忆合金管1不会再座在锥形限位筒6上，会贴着套管壁对损害部位进行补贴，跟锥形限位筒6完全分离。
在本实施例中，记忆合金管1由形状记忆合金加工而成，记忆合金材料经过成分设计、制备和反复训练处理，能够产生形状记忆效果，能够在特定温度下迅速恢复到原来的记忆形状，其材料成分和规格根据强度要求和套管规格而定，具有的特定温度下的自膨胀特性，无需采用液压扩张或火药爆炸等手段，就可实现套管修复
而且，如图2所示，记忆合金管1外壁上固定着多个橡胶密封圈2，橡胶密封圈2通过耐高温粘合剂3粘合在记忆合金管1外壁上，并且由上及下等间距分布，耐高温粘合剂3和橡胶密封圈2起密封和粘合的作用，当记忆合金管1受热膨胀后，高温粘合剂3和橡胶密封圈2能将记忆合金管1和套管紧密贴合在一起，达到修复补贴的作用。
补贴管长度为8～10米，如套管有多处破损，应自下而上依次补贴修复。
实施例3：
本实施例提供一种上述的油井套管自膨胀补贴装置的补贴方法，结合图1所示，包括如下步骤：
入井前先将耐高温粘合剂3涂覆在橡胶密封圈2和形状记忆合金管1的外壁上，然后将形状记忆合金管1穿过电缆4后套在扶正筒5外，其下端抵在锥形限位筒6中部上；
通过修井车带动电缆4将补贴管下至套管损伤位置，静置30分钟，观察压力计7变化；
当补贴管被井内温度缓慢加热达到训练温度时，补贴管迅速自膨胀，并牢固地补贴到套管内壁上，从而达到修复套管的目的，训练温度根据套损位置的温度确定。补贴管自膨胀后，内径大于锥形限位筒6下端最大外径，压力计7读数突然降低，代表着补贴管膨胀后贴在了套管内壁上，已经不在锥形限位筒6上了，才致使压力计7承重变小，读数突然降低，因此，此时表明补贴成功，最后用修井车将电缆1及井下工具释放装置匀速提出地面。当套管有多处破损时候，应再次重复上述下井补贴过程，自下而上依次补贴修复。
实施例4：
本实施例结合具体的实时数据进行说明。
某油田塬X井，套管规格139.7mm×9.17mm，套管破损位置2180～2182m，该处井温约72℃。井下工具释放装置总长10m，扶正筒规格95mm×3mm，锥形限位筒上部外径95mm，下部外径110mm。
首先依据井温等服役环境，加工和训练出符合条件补贴管，补贴管自膨胀前规格106mm×3mm，膨胀后自由状态下外径可变为125mm，长度8米，训练后自膨胀触变温度72℃。
然后将耐高温粘合剂3涂覆在橡胶密封圈2和形状记忆合金管1的外壁上，将补贴管穿入电缆4及扶正筒5内，后端抵在锥形限位筒6中部上。通过修井车带动电缆4将补贴管下至套管损伤位置，静置30分钟，观察压力计7变化。当补贴管被井内温度缓慢加热达到训练温度时，补贴管迅速自膨胀。由于套管内径仅121.36mm，补贴管自膨胀后，会牢固地补贴到套管内壁上。此时，耐高温粘合剂3会迅速将损伤套管与形状记忆合金管1粘合紧密，加之橡胶密封圈2的密封作用，保证密封堵漏可靠，从而达到修复套管的目的。补贴管自膨胀后，内径变成115.36mm，大于锥形限位筒6下端最大外径110mm，补贴管的重力转移至套管上，压力计7读数突然降低，表明补贴成功，最后用修井车将电缆1及井下工具释放装置匀速提出地面。
综上所述，本发明的这种油井套管自膨胀补贴装置及其补贴方法，用井下工具释放装置将补贴管下至套管损伤位置，利用井内温度将补贴管加热，待记忆合金管温度达到训练温度时迅速自膨胀，并牢固地补贴到套管内壁上，达到修复套管的目的，训练温度根据套损位置的温度确定。补贴管单向形变，密封堵漏可靠，强度高，可以显著增强破损套管的抗内压和抗外挤性能。同时，由于补贴管在设定温度下具有自膨胀特性，因此无需采用液压扩张或火药爆炸等手段，即可实现套管修复，具有操作方便，施工安全，不易脱落，使用寿命长等优点。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种油井套管自膨胀补贴装置，包括井下工具释放装置和补贴管，其特征在于：所述的补贴管为记忆合金管（1），所述的井下工具释放装置由电缆（4）、扶正筒（5）、锥形限位筒（6）、压力计（7）组成，压力计（7）位于地面上，压力计（7）通过电缆（4）连接着扶正筒（5）的上端，扶正筒（5）下端连接着上端小下端大的锥形限位筒（6），记忆合金管（1）套在扶正筒（5）的外部并座于锥形限位筒（6）上。
2.如权利要求1所述的油井套管自膨胀补贴装置，其特征在于：所述的所述的记忆合金管（1）内径介于扶正筒（5）内径和锥形限位筒（6）下端内径之间。
3.如权利要求1所述的油井套管自膨胀补贴装置，其特征在于：所述的记忆合金管（1）由形状记忆合金加工而成，记忆合金管（1）外壁上固定着多个橡胶密封圈（2），橡胶密封圈（2）通过耐高温粘合剂（3）粘合在记忆合金管（1）外壁上，并且由上及下等间距分布。
4.如权利要求1所述的油井套管自膨胀补贴装置，其特征在于：所述的补贴管长度为8～10米。
5.一种如权利要求1-4中任意一项所述的油井套管自膨胀补贴装置的补贴方法，其特征在于，包括如下步骤：
入井前先将耐高温粘合剂（3）涂覆在橡胶密封圈（2）和形状记忆合金管（1）的外壁上，然后将形状记忆合金管（1）穿过电缆（4）后套在扶正筒（5）外，其下端抵在锥形限位筒（6）中部上；
通过修井车带动电缆（4）将补贴管下至套管损伤位置，静置30分钟，观察压力计（7）变化；
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