CN107255022A - 双通道混合喷头、双层连续管堵漏装置及钻井堵漏工艺 - Google Patents

双通道混合喷头、双层连续管堵漏装置及钻井堵漏工艺 Download PDF

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    • B05B7/26—Apparatus in which liquids or other fluent materials from different sources are brought together before entering the discharge device

Abstract

本发明公开了一种双通道混合喷头、双层连续管堵漏装置及钻井堵漏工艺，涉及石油钻井技术领域，首先解决的问题是提供一种两种液体在管道内相互隔离，喷出后实现混合的双通道混合喷头，包括管体和连接于管体两端的上连接帽和下连接帽，管体内设置内通道，内通道的出口为内喷嘴；内通道的外侧性设置外通道，外通道的两端分别为上环腔和下环腔，下连接帽上设置外喷嘴，外喷嘴与下环腔连通，两个喷嘴的喷射方向交汇于同一点。双层连续管堵漏装置及的钻井堵漏工艺，解决单通道泵入堵漏剂装置不能将AB堵漏剂输送至井底堵漏的问题，将AB堵漏剂分开输送在井内漏层位置，再混合凝固；同时向上提升双层连续管，防止双通道混合喷头和双层连续管被凝固于井内。

Description

双通道混合喷头、双层连续管堵漏装置及钻井堵漏工艺
技术领域
本发明涉及石油钻井技术领域，尤其是一种钻井施工过程中的双层连续管堵漏装置及钻井堵漏工艺，以及该双层连续管堵漏装置中的双通道混合喷头。
背景技术
井漏主要是由钻井液液柱压力大于地层孔隙压力或破裂压力造成，是钻井过程中普遍存在的问题，可能造成井塌、卡钻、井喷等其它井下复杂情况和重大事故，对钻井工作危害极大。
造成井漏的主要原因有以下几点，第一、地层因素，包括天然裂缝、溶洞、高渗透低压地层。第二、钻井工艺措施不当引起的漏失，主要发生在上部地层环空堵塞，造成环空憋压引起漏失；开泵过猛、下钻速度过快、加重过猛造成井漏。第三、井身结构不合理，中间套管下深不够或不下中间套管致使高低压地层处于同一裸眼井段，造成井漏。
出现井漏后，需要及时堵漏，处理井漏有多种方法，AB堵漏剂具有混合瞬间凝固，不混合不凝固的特性，是一种较好的堵漏选择，但是现有的方法并不适合采用AB堵漏剂堵漏。
发明内容
本发明首先要解决的技术问题是提供一种两种液体在管道内相互隔离，在喷出后实现混合的双通道混合喷头。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：双通道混合喷头，包括管体和螺纹连接于管体上下两端的上连接帽和下连接帽，上连接帽的顶部呈开口状，上连接帽内侧设置密封圈Ⅰ，上连接帽和管体之间形成上环腔；下连接帽底部呈开口状，下连接帽和管体之间设置下环腔，下环腔处设置保持下连接帽和管体密封的密封圈Ⅱ；
管体内设置内通道，内通道的入口端内壁设置密封圈Ⅲ，密封圈Ⅲ的内直径大于内通道的直径，内通道的出口处为内喷嘴；内通道的外侧性设置至少一条外通道，各条外通道的入口分别与上环腔连通，各条外通道的出口分别与下环腔连通；下连接帽上设置至少一个外喷嘴，外喷嘴的入口与下环腔连通，内喷嘴和外喷嘴的喷射方向交汇于同一点。
进一步的是：所述外喷嘴为多个，外喷嘴在下连接帽呈轴对称布置，内喷嘴和各个外喷嘴的喷射交汇点位于内喷嘴的轴线处。
进一步的是：所述内喷嘴的喷射方向和外喷嘴的喷射方向的夹角为α，α为10°，内喷嘴和外喷嘴的喷射交汇点与外喷嘴的距离为200mm。
本发明还提供一种双层连续管堵漏装置，解决现有单通道泵入堵漏剂装置不能将AB堵漏剂输送至井底漏失段进行混合，来实现钻井堵漏的问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：双层连续管堵漏装置，包括A堵漏剂药品仓、B堵漏剂药品仓、双层连续管和上述任意一种双通道混合喷头，所述双层连续管内设置相互独立的内连续管和外连续管，双层连续管的入口端其中一个连续管通过A剂定量泵与A堵漏剂药品仓连接，另一个连续管通过B剂定量泵与B堵漏剂药品仓连接；
双层连续管的出口端与双通道混合喷头相连，内连续管和内通道相连，外连续管和外通道相连，其中：内连续管的出口端插入双层连续管的内通道，通过密封圈Ⅲ使外连续管与内通道保持隔离；外连续管的出口端卡入上连接帽，通过密封圈Ⅰ使外连续管与外界保持封闭，外连续管与上环腔连通。
进一步的是：双层连续管堵漏装置还包括盘管架，盘管架的旋转轴与电机相连，所述双层连续管盘绕于盘管架上。
进一步的是：所述A堵漏剂药品仓和A剂定量泵、B堵漏剂药品仓和B剂定量泵均安装于药剂撬上。
进一步的是：所述A剂定量泵的出口连接三通，一个支管连接至双层连续管，另一个支管返回至A堵漏剂药品仓，两个支管上分别设置阀门；所述B剂定量泵的出口连接三通，一个支管连接至双层连续管，另一个支管返回至B堵漏剂药品仓，两个支管上分别设置阀门。
本发明还提供一种通过上述双层连续管堵漏装置实施的钻井堵漏工艺，包括以下步骤：
S1、保持A剂定量泵和B剂定量泵分别与双层连续管的入口连接，保持双层连续管的出口与双通道混合喷头相连；
S2、通过钻台上的注入头将双层连续管和双通道混合喷头下入井内漏层的最低处；
S3、同时开启A剂定量泵和B剂定量泵，按比例泵入A堵漏剂和B堵漏剂，同时上提双层连续管。
进一步的是：所述双层连续管盘绕于盘管架上，盘管架的旋转轴与电机相连；双层连续管、双通道混合喷头的下入井内以及向上提升均通过控制电机实施。
本发明的有益效果是：双通道混合喷头可实现两种液体在管道内相互隔离输送，在喷出后汇集于是同一点，实现混合，并且螺纹连接于管体两端的上连接帽和下连接帽不仅易于拆装，而且完全不影响内通道和外通道的通畅。
双层连续管堵漏装置可将AB堵漏剂输送至井底漏失段进行混合，来实现钻井堵漏，AB堵漏剂输送过程中互不干涉，在双通道混合喷头外混合，避免AB堵漏剂混合凝固堵塞内喷嘴和外喷嘴。
钻井堵漏工艺能直接将AB堵漏剂顺利准确地送入井内漏层位置，AB堵漏剂在井内漏层位置混合，瞬间凝固堵漏，堵漏效果好；在AB堵漏剂凝固堵漏的同时将双层连续管向上提升，可防止双通道混合喷头和双层连续管被凝固于井内。
附图说明
图1是本发明双通道混合喷头的结构示意图。
图2是本发明双层连续管堵漏装置的结构示意图。
图中零部件、部位及编号：管体10、上连接帽11、下连接帽12、密封圈Ⅰ13、上环腔14、下环腔15、密封圈Ⅱ16、内通道17、密封圈Ⅲ18、内喷嘴19、外通道20、外喷嘴21、A堵漏剂药品仓3、A剂定量泵31、B堵漏剂药品仓4、B剂定量泵41、双层连续管5、内连续管51、外连续管52、盘管架6、电机61、药剂撬7、钻台81、注入头82、井架83、井筒84。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明双通道混合喷头，包括管体10和螺纹连接于管体10上下两端的上连接帽11和下连接帽12，上连接帽11的顶部呈开口状，开口用于连接双层连续管5的内连续管51和外连续管52。上连接帽11内侧设置密封圈Ⅰ13，当外连续管52装入上连接帽11，旋紧上连接帽11，密封圈Ⅰ13用于保证上连接帽11和外连续管52之间的密闭。上连接帽11和管体10之间形成上环腔14，外连续管52的出口端与上环腔连通。下连接帽12底部呈开口状，开口用于内喷嘴19的喷出，下连接帽12和管体10之间设置下环腔15，下环腔15处设置保持下连接帽12和管体10密封的密封圈Ⅱ16。
管体10内设置内通道17，内通道17位于管体的中心处，内通道17的入口端内壁设置密封圈Ⅲ18，密封圈Ⅲ18的内直径大于内通道17的直径，当双层连续管5的内连续管51插入内通道17，密封圈Ⅲ18用以保证内连续管51和管体10之间的密闭。内通道17的出口处为内喷嘴19，内喷嘴19的喷射方向与管体10的轴向一致。
内通道17的外侧性设置至少一条外通道20，外通道20最好与沿内通道17周缘均匀布置，各条外通道20的入口分别与上环腔14连通，各条外通道20的出口分别与下环腔15连通。由于外通道20的出入口分别为下环腔15和上环腔14，可保证上连接帽11和下连接帽12在任意的旋紧程度下，均可保证内通道17的通畅。下连接帽12上设置至少一个外喷嘴21，外喷嘴21为多个，外喷嘴21在下连接帽12呈轴对称布置，可以相互平衡，内喷嘴19和各个外喷嘴21的喷射交汇点位于内喷嘴19的轴线处，外喷嘴21的入口与下环腔15连通，内喷嘴19和外喷嘴21的喷射方向交汇于同一点。内喷嘴19的喷射方向和外喷嘴21的喷射方向的夹角为α，α优选为10°，此时内喷嘴19和外喷嘴21的喷射交汇点与外喷嘴21的距离为200mm。
如图2所示，本发明双层连续管堵漏装置，包括A堵漏剂药品仓3、B堵漏剂药品仓4、双层连续管5和上述双通道混合喷头，双层连续管5内设置有相互独立的内连续管51和外连续管52，双层连续管5的入口端其中一个连续管通过A剂定量泵31与A堵漏剂药品仓3连接，另一个连续管通过B剂定量泵41与B堵漏剂药品仓4连接。A堵漏剂药品仓3和A剂定量泵31、B堵漏剂药品仓4和B剂定量泵41均安装于药剂撬7上。
双层连续管5的出口端与双通道混合喷头相连，如图1所示。双层连续管5与与双通道混合喷头相连后，内连续管51和内通道17相连，外连续管52和外通道20相连。其中：内连续管51的出口端插入双层连续管5的内通道17，通过密封圈Ⅲ18使外连续管52与内通道17保持隔离；外连续管52的出口端卡入上连接帽11，通过密封圈Ⅰ13使外连续管52与外界保持封闭，外连续管52与上环腔14连通。
为了实现便于收纳双层连续管5，双层连续管5堵漏装置还包括盘管架6，盘管架6的旋转轴与电机61相连，双层连续管5盘绕于盘管架6上。并且，双层连续管5的入口端连接于盘管架6的中心处。
由于AB堵漏剂具有混合瞬间凝固的特性，为保证AB堵漏剂喷出剂量的准确，A剂定量泵31的出口连接三通，一个支管连接至双层连续管5，另一个支管返回至A堵漏剂药品仓3，两个支管上分别设置阀门。B剂定量泵41的出口连接三通，一个支管连接至双层连续管5，另一个支管返回至B堵漏剂药品仓4，两个支管上分别设置阀门。这样多余的剂量可以返回药剂仓，便于控制AB堵漏剂喷出剂量。
本发明钻井堵漏工艺，通过上述双层连续管堵漏装置来实施，参见图2，包括以下步骤：
S1、保持A剂定量泵31和B剂定量泵41分别与双层连续管5的入口连接，保持双层连续管5的出口与双通道混合喷头相连。
S2、通过钻台81上的注入头82将双层连续管5和双通道混合喷头下入井内漏层的最低处。由于在堵漏过程中，需要向上提拉双层连续管5，所以需要将双通道混合喷头下入井内漏层的最低处。
S3、同时开启A剂定量泵31和B剂定量泵41，按比例泵入A堵漏剂和B堵漏剂，A堵漏剂和B堵漏剂在双通道混合喷头的喷射下，在喷射交汇点混合。混合后的A堵漏剂和B堵漏剂瞬间在井内漏层凝固，达到堵漏的目的。为避免双通道混合喷头被固化在井筒84内，在药剂凝固堵漏的同时向上提拉双层连续管5，以保证不被凝固后的药剂堵塞内喷嘴19和外喷嘴21，也避免将双通道混合喷头凝固于在井筒84内。
为了便于向上提拉双层连续管5，以及将双通道混合喷头下入井筒84，双层连续管5盘绕于盘管架6上，盘管架6的旋转轴与电机61相连；双层连续管5、双通道混合喷头的下入井内以及向上提升均通过控制电机61实施。

Claims (9)

1.双通道混合喷头，其特征在于：包括管体(10)和螺纹连接于管体(10)上下两端的上连接帽(11)和下连接帽(12)，上连接帽(11)的顶部呈开口状，上连接帽(11)内侧设置密封圈Ⅰ(13)，上连接帽(11)和管体(10)之间形成上环腔(14)；下连接帽(12)底部呈开口状，下连接帽(12)和管体(10)之间设置下环腔(15)，下环腔(15)处设置保持下连接帽(12)和管体(10)密封的密封圈Ⅱ(16)；
管体(10)内设置内通道(17)，内通道(17)的入口端内壁设置密封圈Ⅲ(18)，密封圈Ⅲ(18)的内直径大于内通道(17)的直径，内通道(17)的出口处为内喷嘴(19)；内通道(17)的外侧性设置至少一条外通道(20)，各条外通道(20)的入口分别与上环腔(14)连通，各条外通道(20)的出口分别与下环腔(15)连通；下连接帽(12)上设置至少一个外喷嘴(21)，外喷嘴(21)的入口与下环腔(15)连通，内喷嘴(19)和外喷嘴(21)的喷射方向交汇于同一点。
2.如权利要求1所述的双通道混合喷头，其特征在于：所述外喷嘴(21)为多个，外喷嘴(21)在下连接帽(12)呈轴对称布置，内喷嘴(19)和各个外喷嘴(21)的喷射交汇点位于内喷嘴(19)的轴线处。
3.如权利要求1或2所述的双通道混合喷头，其特征在于：所述内喷嘴(19)的喷射方向和外喷嘴(21)的喷射方向的夹角为α，α为10°，内喷嘴(19)和外喷嘴(21)的喷射交汇点与外喷嘴(21)的距离为200mm。
4.双层连续管堵漏装置，其特征在于：包括A堵漏剂药品仓(3)、B堵漏剂药品仓(4)、双层连续管(5)和上述权利要求1至3任一权利要求所述的双通道混合喷头，所述双层连续管(5)内设置相互独立的内连续管(51)和外连续管(52)，双层连续管(5)的入口端其中一个连续管通过A剂定量泵(31)与A堵漏剂药品仓(3)连接，另一个连续管通过B剂定量泵(41)与B堵漏剂药品仓(4)连接；
双层连续管(5)的出口端与双通道混合喷头相连，内连续管(51)和内通道(17)相连，外连续管(52)和外通道(20)相连，其中：内连续管(51)的出口端插入双层连续管(5)的内通道(17)，通过密封圈Ⅲ(18)使外连续管(52)与内通道(17)保持隔离；外连续管(52)的出口端卡入上连接帽(11)，通过密封圈Ⅰ(13)使外连续管(52)与外界保持封闭，外连续管(52)与上环腔(14)连通。
5.如权利要求4所述的双层连续管堵漏装置，其特征在于：还包括盘管架(6)，盘管架(6)的旋转轴与电机(61)相连，所述双层连续管(5)盘绕于盘管架(6)上。
6.如权利要求4所述的双层连续管堵漏装置，其特征在于：所述A堵漏剂药品仓(3)和A剂定量泵(31)、B堵漏剂药品仓(4)和B剂定量泵(41)均安装于药剂撬(7)上。
7.如权利要求4所述的双层连续管堵漏装置，其特征在于：
所述A剂定量泵(31)的出口连接三通，一个支管连接至双层连续管(5)，另一个支管返回至A堵漏剂药品仓(3)，两个支管上分别设置阀门；
所述B剂定量泵(41)的出口连接三通，一个支管连接至双层连续管(5)，另一个支管返回至B堵漏剂药品仓(4)，两个支管上分别设置阀门。
8.钻井堵漏工艺，其特征在于：通过上述权利要求4至7任一权利要求所述双层连续管堵漏装置实施，包括以下步骤：
S1、保持A剂定量泵(31)和B剂定量泵(41)分别与双层连续管(5)的入口连接，保持双层连续管(5)的出口与双通道混合喷头相连；
S2、通过钻台(81)上的注入头(82)将双层连续管(5)和双通道混合喷头下入井内漏层的最低处；
S3、同时开启A剂定量泵(31)和B剂定量泵(41)，按比例泵入A堵漏剂和B堵漏剂，同时上提双层连续管(5)。
9.如权利要求8所述的钻井堵漏工艺，其特征在于：所述双层连续管(5)盘绕于盘管架(6)上，盘管架(6)的旋转轴与电机(61)相连；双层连续管(5)、双通道混合喷头的下入井内以及向上提升均通过控制电机(61)实施。
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