CN106522869B - 井筒投堵器及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油井井控设备技术领域，尤其是涉及一种井筒投堵器及其安装方法，所述井筒投堵器，包括投堵筒体，所述投堵筒体具有中空筒腔；所述投堵筒体还具有相对应的首端和尾端；所述首端安装有丢手接头，所述尾端安装有密封堵，且所述密封堵位于所述中空筒腔内，所述密封堵由可降解材料制成；所述投堵筒体的外表面设置有封堵机构；井筒投堵器的尾端设置的止挡部。所述井筒投堵器的安装方法，包括以下步骤：将安装在一起的井筒投堵器与坐封工具放入油井中的套管内，并使井筒投堵器与坐封工具下入到油井中的预定位置后，使坐封工具与井筒投堵器分离。本发明大大提高了作业的安全性和施工效率，并且具有操作简单、作业费用低、占井时间短的特点。
Description
技术领域
本发明涉及油井井控设备技术领域，尤其是涉及一种井筒投堵器及其安装方法。
背景技术
现有的一些井在压裂作业完成后，需下入油管或抽油泵，以满足最优的排产需求，然而压裂后的地层中储存了较高的压能，油管或抽油泵下入前必须压井作业或采用防喷作业设备。
但是，压井作业不仅有污染地层的风险，还常常因为压井不成功，需反复压井，作业复杂；而使用防喷作业设备时，其作业复杂，作业费用比较高，且占井时间长，还存在大量的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种井筒投堵器及其安装方法，以解决现有技术中存在的油管或抽油泵下入前，进行压井作业或采用防喷作业设备时存在安全风险、作业复杂的技术问题。
本发明提供了一种井筒投堵器，包括投堵筒体，所述投堵筒体具有中空筒腔；所述投堵筒体还具有相对应的首端和尾端；所述首端安装有用于与坐封工具相连接的丢手接头，所述尾端安装有密封堵，且所述密封堵位于所述中空筒腔内，所述密封堵由可降解材料制成；所述投堵筒体的外表面设置有封堵机构，用于将所述投堵筒体固定于油井内；所述密封堵的上端面放置有可溶性的金属氯化物固体。
进一步地，所述可降解材料为金属。
进一步地，所述金属为镁合金。
进一步地，所述可降解材料为可降解塑料。
进一步地，所述可溶性的金属氯化物固体为氯化钾固体、氯化钠固体、氯化钡固体、氯化铝、氯化钙中的至少一种。
进一步地，所述密封堵的下端面设置有钝化层。
进一步地，所述封堵机构包括下卡瓦、下锥体、胶筒、上锥体、上卡瓦、锁簧座；由所述尾端至所述首端的方向上，所述下卡瓦、所述下锥体、所述胶筒、所述上锥体、所述上卡瓦和所述锁簧座依次安装于所述投堵筒体的外表面；所述锁簧座与所述投堵筒体之间安装有锁簧，用于使所述锁簧座由所述首端向所述尾端单向移动。
进一步地，所述丢手接头的一端插装于所述中空筒腔内，且所述丢手接头的一端与所述投堵筒体之间通过第一剪钉固定连接。
本发明还提供了一种井筒投堵器，包括投堵筒体，所述投堵筒体具有中空筒腔；所述投堵筒体还具有相对应的首端和尾端；所述首端安装有用于与坐封工具相连接的丢手接头，所述尾端安装有密封堵，且所述密封堵位于所述中空筒腔内，所述密封堵由可降解材料制成；所述投堵筒体的外表面设置有封堵机构，用于将所述投堵筒体固定于油井内；所述尾端具有止挡部，用于止挡所述投堵筒体的旋转运动。
本发明还提供了一种井筒投堵器的安装方法，包括以下步骤：
将井筒投堵器安装于坐封工具上；
将安装在一起的所述井筒投堵器与所述坐封工具放入油井中的套管内，并使所述井筒投堵器与所述坐封工具下入到所述油井中的预定位置；
启动所述坐封工具，使所述坐封工具与所述井筒投堵器分离。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的井筒投堵器，包括投堵筒体，投堵筒体具有中空筒腔；投堵筒体还具有相对应的首端和尾端；首端安装有用于与坐封工具相连接的丢手接头，尾端安装有密封堵，且密封堵位于中空筒腔内，密封堵由可降解材料制成；投堵筒体的外表面设置有封堵机构，用于将投堵筒体固定于油井内。通过设置的丢手接头便于将投堵筒体坐封于油井的套管内，当投堵筒体坐封于后，即可下油管或抽油泵，实现不压井作业；而密封堵由可降解材料制成，其上部的金属氯化物能够与井液接触并溶解，然后其与密封堵发生化学反应，发生降解，当密封堵降解后，投堵筒体便形成一通路，即可实现生产。因此，在压裂作业完成后，下入油管或抽油泵前，通过使用本发明提供的井筒投堵器，来替代压井作业或采用防喷作业设备，大大提高了作业的安全性和施工效率，并且具有操作简单、作业费用低、占井时间短的特点。
进一步地，当井筒投堵器坐封于油井的套管内后，井筒投堵器的尾端设置的止挡部，能够防止投堵筒体做旋转运动。
本发明提供的井筒投堵器的安装方法，包括以下步骤：将井筒投堵器安装于坐封工具上；将安装在一起的井筒投堵器与坐封工具放入油井中的套管内，并使井筒投堵器与坐封工具下入到油井中的预定位置；启动坐封工具，使坐封工具与井筒投堵器分离。基于上述分析，本发明提供的井筒投堵器的安装方法，大大提高了作业的安全性和施工效率，并且具有操作简单、作业费用低、占井时间短的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的井筒投堵器的结构示意图(半剖视图)；
图2为图1中A处的局部放大示意图；
图3为本发明实施例二提供的井筒投堵器的结构示意图(半剖视图)；
图4为本发明实施例三中安装井筒投堵器过程中油井外的状态图；
图5为本发明实施例三中安装井筒投堵器过程中油井内的状态图；
图6为本发明实施例三中井筒投堵器的密封堵未降解时的状态图；
图7为本发明实施例三中井筒投堵器的密封堵降解后，油井处于生产时的状态图。
图中：100-井筒投堵器；101-投堵筒体；102-中空筒腔；103-丢手接头；104-密封堵；105-套管；106-金属氯化物固体；107-下卡瓦；108-下锥体；109-胶筒；110-上锥体；111-上卡瓦；112-锁簧座；113-锁簧；114-限位凸台；115-第一剪钉；116-密封圈；117-第二剪钉；118-止挡部；119-电缆坐封工具；120-电缆；121-防喷管；122-天滑轮；123-地滑轮；124-吊车；125-电缆车；126-生产管柱；127-油层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
参见图1和图2所示，本发明实施例一提供了一种井筒投堵器，包括投堵筒体101，投堵筒体101具有中空筒腔102；投堵筒体101还具有相对应的首端和尾端，具体而言，投堵筒体101的首端与尾端位于中空筒腔102的轴向方向上，；首端安装有用于与坐封工具相连接的丢手接头103，尾端安装有密封堵104，且密封堵104位于中空筒腔102内，密封堵104由可降解材料制成；投堵筒体101的外表面设置有封堵机构，用于将投堵筒体101固定于油井内，即将投堵筒体101坐封于油井的套管105内。
使用时，通过设置的丢手接头103便于将投堵筒体101坐封于油井的套管105内，当投堵筒体101坐封后，即可下油管或抽油泵，实现不压井作业；而密封堵由可降解材料制成，其上部的金属氯化物能够与井液接触并溶解，然后其与密封堵发生化学反应，发生降解，当密封堵104降解后，投堵筒体101便形成一通路，即可实现生产。因此，在压裂作业完成后，下入生产管柱126、油管或抽油泵前，通过使用本发明提供的井筒投堵器，来替代压井作业或采用防喷作业设备，大大提高了作业的安全性和施工效率，并且具有操作简单、作业费用低、占井时间短的特点。
该实施例中，可降解材料为金属。通过采用金属，可以承受较高的压强，提高安装井筒投堵器过程的安全性。
具体而言，金属为镁合金，也就是说，可降解材料为镁合金，使用过程中，合金中的镁能够与井液反应，从而使密封堵104发生降解。另外，酸性的井液能镁合金反应。可选的，镁合金为镁铝合金；需要说明的是，该实施例中，密封堵104的材质还可以为其它类型的镁合金，例如，镁锰合金和镁锌锆合金。还需要说明的是，该实施例中，金属不仅局限于镁合金，还可以为其它能够与井液发生反应的金属，以使密封堵104发生降解。
该实施例中，密封堵104的上端面放置有可溶性的金属氯化物固体106，也就是说，密封堵104的上端面放置有遇水可溶的金属氯化物固体106；可溶性的金属氯化物固体指的是该金属氯化物固体能溶解在水溶液中。当坐封工具与井筒投堵器分离后，丢手接头103与投堵筒体101分离，丢手接头103随坐封工具起出；套管105内的井液进入投堵筒体101的中空筒腔102，使金属氯化物固体106溶解，密封堵104便开始发生降解。需要说明的是，该实施例中，还可以采用其它方案以实现将金属材质的密封堵104发生降解，以使投堵筒体101中空筒腔102的形成一个通路，投堵筒体101下方的油进入中空筒腔102的内部，例如：密封堵104的上端面放置固体酸或其它可溶性酸；还可以在丢手接头103与投堵筒体101分离后，向中空筒腔102中加入酸类物质，如盐酸，使密封堵104发生降解。
该实施例中，可溶性的金属氯化物固体106为氯化钾固体、氯化钠固体、氯化钡固体、氯化铝、氯化钙中的至少一种。具体而言，可溶性的金属氯化物固体106为氯化钾固体，其与井液接触，形成一定浓度的氯化钾溶液，以便于控制降解速度。
该实施例中，密封堵104的下端面设置有钝化层，也就是说，在可降解的密封堵104的下部的外表面进行钝化处理，这样密封堵104便不与井液发生化学反应。只有当丢手接头103与投堵筒体101分离后，井液从投堵筒体101的首端进入中空筒腔102后，井液才能与密封堵104发生反应。具体而言，钝化层为Mg(OH)2钝化层。需要说明的是，该实施例中，可降解材料还可以为可降解塑料。
该实施例中，封堵机构包括下卡瓦107、下锥体108、胶筒109、上锥体110、上卡瓦111、锁簧座112；由尾端至首端的方向上，下卡瓦107、下锥体108、胶筒109、上锥体110、上卡瓦111和锁簧座112依次安装于投堵筒体101的外表面；锁簧座112与投堵筒体101之间安装有锁簧113，用于使锁簧座112由首端向尾端单向移动。
具体而言，下卡瓦107、下锥体108、胶筒109、上锥体110、上卡瓦111和锁簧座112依次套设于投堵筒体101的外表面，下卡瓦107和上卡瓦111的外表面均具有环状凸台，且环状凸台的截面为三角形，用于使下卡瓦107和上卡瓦111能够锁卡于油井中的套管105中。投堵筒体101的外表面的周向具有限位凸台114，用于限制下卡瓦107向尾端所在的方向运动。下锥体108和上锥体110的结构相同，且作用相同，该实施例中只具体描述下锥体108的结构，上锥体110的结构不再具体阐述，下锥体108具有倾斜面，在下锥体108向尾端运动时，下锥体108能够插入下卡瓦107中，使下卡瓦107沿投堵筒体101的径向涨开。当对胶筒109施加轴向载荷时，胶筒109径向产生大变形，胶筒109和套管105之间产生接触压力，来控制产液，保护套管105。锁簧座112的内表面具有沿其自身轴向延伸的第一锯齿，投堵筒体101的外表面具有沿其自身轴向延伸的第二锯齿，锁簧的内表面具有沿其自身轴向延伸的内锯齿，锁簧的外表面具有沿其自身轴向延伸的外锯齿；第一锯齿与外锯齿相配合，锁簧座112由首端向尾端的方向运动时，能够带动锁簧向尾端运动，当锁簧座112向首端的方向运动时，不会带动锁簧一起运动；第二锯齿与内锯齿相配合，锁簧由首端向尾端的方向运动时，内锯齿不会阻挡锁簧的运动，但是内锯齿能够阻挡锁簧向首端的方向运动，从而使得锁簧座112只能由首端向尾端的方向移动，而不能够由尾端向首端的方向移动。当锁簧座112由首端向尾端的方向移动时，锁簧座112推动上卡瓦111也向尾端所在的方向移动，此时上锥体110具有倾斜面的部分插入上卡瓦111使得上卡瓦111径向涨开，上锥体110对胶筒109施加轴向载荷，胶筒109径向产生变形，胶筒109再对下锥体108施加轴向力，下锥体108再对下卡瓦107施加轴向力，在限位凸台114的作用下，下卡瓦107径向涨开，从而实现投堵筒体101坐封于套管105内。下卡瓦、下锥体、胶筒、上锥体、上卡瓦、锁簧座、锁簧和投堵筒体，上述8个零部件的材质均为耐腐蚀材料制成。
该实施例中，丢手接头103的一端插装于中空筒腔102内，且丢手接头103的一端与投堵筒体101之间通过第一剪钉115固定连接。
具体而言，丢手接头103的一端插装于投堵筒体101内，且丢手接头103插装于投堵筒体101内的一端具有沿丢手接头103的周向环绕的凹槽，凹槽内设置有密封圈116，用于实现丢手接头103与投堵筒体101之间的密封。当丢手接头103与投堵筒体101分离时，第一剪钉115被剪断。
密封堵104与投堵筒体101之间通过第二剪钉117固定连接。密封堵104也具有沿密封堵104的周向环绕的凹槽，凹槽内设置有密封圈116，用于实现密封堵104与投堵筒体101之间的密封。通过设置第二剪钉117可以在密封堵104的降解功能失效时，通过工具使第二剪钉117被剪断，从而使密封堵104与投堵筒体101相分离，进而使中空筒腔102变为连通状态。
实施例二
参见图3所示，本实施例二中的井筒投堵器是在实施例一基础上的改进，实施例一中公开的技术内容不重复描述，实施例一公开的内容也属于本实施例公开的内容。
本发明实施例二提供了一种井筒投堵器，投堵筒体101的尾端具有止挡部118，用于止挡投堵筒体101的旋转运动，也就是说，当井筒投堵器坐封于油井的套管105内后，井筒投堵器的尾端设置的止挡部118，能够防止投堵筒体101做旋转运动；另外在密封堵104的降解功能失效时，通过工具使第二剪钉117被剪断，从而使密封堵104与投堵筒体101相分离时，也可以起到阻挡投筒堵体向下运动。
实施例三
参见图4至图7所示，本发明实施例三提供了一种井筒投堵器100的安装方法，其中，该井筒投堵器100为实施例一或实施例二中的井筒投堵器100，包括以下步骤：
步骤S100、将井筒投堵器100安装于坐封工具上。具体而言，坐封工具为电缆坐封工具119，将井筒投堵器100与电缆坐封工具119连接，并将二者放入防喷管121内。
步骤S200、将安装在一起的井筒投堵器100与坐封工具放入油井中的套管105内，并使井筒投堵器100与坐封工具下入到油井中的预定位置。具体而言，用吊车124将吊起防喷管121，并将防喷管121与油井的井口连接；打开井口控制阀，通过电缆车125与电缆120将筒投堵器与电缆坐封工具119下入到油井中油层127段上方的预定位置。需要说明的是，起下作业过程中，吊车124上安装一天滑轮122，井口安装一地滑轮123，天滑轮122和地滑轮123通过电缆120连动。
步骤S300、启动坐封工具，使坐封工具与井筒投堵器100分离。具体而言，通过地面上的电缆车125控制电缆坐封工具使电缆坐封工具119与井筒投堵器100分离，也就是说，向上拉丢手接头103，并向下推动锁簧座112，从而使第一剪钉115被剪断，完成丢手工作，实现对井筒投堵器100的坐封。当丢手接头103与投堵筒体101分离后，井液进入腔中空筒腔102内，金属氯化物固体106溶解，密封堵104开始降解。完成丢手工作后，起出电缆坐封工具119，下入生产管柱126、油管或抽油泵，并坐好井口，等密封堵104完全降解后，投堵筒体101便形成一通路，井口压力开始变大，油层127被打开，此时即可以正常生产。
综上所述，本发明实施例三通过安装井筒投堵器100，替代现有的在压裂作业完成后，下入生产管柱126、油管或抽油泵前，采用压井作业或采用防喷作业设备的方法，解决了现有的带压作业安全风险大，作业复杂，施工效率低的技术难题，大大减少了施工作业量及附加作业对油层127的伤害。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
Claims (10)
1.一种井筒投堵器，其特征在于，包括投堵筒体，所述投堵筒体具有中空筒腔；所述投堵筒体还具有相对应的首端和尾端；所述首端安装有用于与坐封工具相连接的丢手接头，所述尾端安装有密封堵，且所述密封堵位于所述中空筒腔内，所述密封堵由可降解材料制成；所述投堵筒体的外表面设置有封堵机构，用于将所述投堵筒体固定于油井内；所述密封堵的上端面放置有可溶性的金属氯化物固体。
2.根据权利要求1所述的井筒投堵器，其特征在于，所述可降解材料为金属。
3.根据权利要求2所述的井筒投堵器，其特征在于，所述金属为镁合金。
4.根据权利要求1所述的井筒投堵器，其特征在于，所述可降解材料为可降解塑料。
5.根据权利要求1所述的井筒投堵器，其特征在于，所述可溶性的金属氯化物固体为氯化钾固体、氯化钠固体、氯化钡固体、氯化铝、氯化钙中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的井筒投堵器，其特征在于，所述密封堵的下端面设置有钝化层。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的井筒投堵器，其特征在于，所述封堵机构包括下卡瓦、下锥体、胶筒、上锥体、上卡瓦、锁簧座；由所述尾端至所述首端的方向上，所述下卡瓦、所述下锥体、所述胶筒、所述上锥体、所述上卡瓦和所述锁簧座依次安装于所述投堵筒体的外表面；所述锁簧座与所述投堵筒体之间安装有锁簧，用于使所述锁簧座由所述首端向所述尾端单向移动。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的井筒投堵器，其特征在于，所述丢手接头的一端插装于所述中空筒腔内，且所述丢手接头的一端与所述投堵筒体之间通过第一剪钉固定连接。
9.一种井筒投堵器，其特征在于，包括投堵筒体，所述投堵筒体具有中空筒腔；所述投堵筒体还具有相对应的首端和尾端；所述首端安装有用于与坐封工具相连接的丢手接头，所述尾端安装有密封堵，且所述密封堵位于所述中空筒腔内，所述密封堵由可降解材料制成；所述投堵筒体的外表面设置有封堵机构，用于将所述投堵筒体固定于油井内；所述尾端具有止挡部，用于止挡所述投堵筒体的旋转运动。
10.一种井筒投堵器的安装方法，所述井筒投堵器为权利要求1至9中任一项所述的井筒投堵器，其特征在于，包括以下步骤：
将所述井筒投堵器安装于坐封工具上；
将安装在一起的所述井筒投堵器与所述坐封工具放入油井中的套管内，并使所述井筒投堵器与所述坐封工具下入到所述油井中的预定位置；
启动所述坐封工具，使所述坐封工具与所述井筒投堵器分离。
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