CN108086936A - 一种异形截面套管补贴工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种本发明提供种异形截面套管补贴工具，包括：补贴管，其横截面为异形截面，异形截面在液压作用下能膨胀至圆形截面；第一异径连接管，其第一端与补贴管的第一端相连；第一异径连接管第一端的横截面为与补贴管相匹配的异形截面，第二端的横截面为圆形；第一接箍，其第一端与第一异径连接管的第二端相连；上堵头，与第一接箍的第二端相连；第二异径连接管，其第一端与补贴管的第二端相连；第二异径连接管第一端的横截面为与补贴管相匹配的异形截面，第二端的横截面为圆形；第二接箍，其第一端与第二异径连接管的第二端相连；球座，与第二接箍的第二端相连。本发明增大了套管补贴后的通径、提高套管补贴的效率、提高抗挤强度。

Description

一种异形截面套管补贴工具

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种异形截面套管补贴工具。

背景技术

油气井开发过程中，油井套管变形、损坏直接影响油井的产量和作业措施的实施。目前,套管损坏的主要形式为缩颈、弯曲和错断等,套管损坏的原因非常复杂,基本可分为：①地层应力变化,破坏地质结构平衡及出砂,导致套管损坏；②长期注水压力作用,泥页岩体积膨胀导致套管损坏；③套管受细菌腐蚀损坏；④各种作业措施不当对套管的损坏；⑤固井质量差,射孔、大修作业等对套管的损坏等。

目前，套管补贴技术有波纹管补贴技术、实体膨胀管技术、爆轰补贴套管技术、电缆传输修补套管技术、燃气动力套管补贴加固技术等。各种补贴技术具有不同的优势和缺点，适应性不同。

(1)波纹管补贴技术

补贴原理是先把波纹管下到预定的补贴位置后，由水泥车在井口打压，主体工具的液缸开始工作，活塞带动波纹管下端的胀头向上运动，靠胀头在移动过程中产生的径向力将波纹管胀开贴在要补的套管壁上。其方法有二：一是靠水力打压逐次连行补贴；其二是先靠水力打压后用修井动力提拉使胀头向上移动产生径向力进行补贴。波纹管补贴具有补贴后套管缩径小、一次施工可补贴任意长度井段、施工成功率高等优点。这种补贴是靠在波纹管外涂抹粘接剂和固化剂来实现与套管之间的密封。在井下,粘接剂受温度影响或氧化作用而失效,将会使波纹管在套管内壁粘贴失效而导致补贴失败,而且其所用固化剂固化前不耐油、不耐水,固化后耐热性及韧性差,较脆,尤其是遇到水后,时间稍长即自动脱落,从而在下钻的过程中易被挤掉导致补贴失败。波纹管由拉制器拉制出波纹状,壁厚为3mm左右,因而其展开后强度下降,其抗外挤强度较低,最终使得补贴有效期缩短。

(2)实体膨胀管技术

实体膨胀管技术就是将普通API标准序列规格的套管下入技术套管内，用驱动头以液力或机械力的方法使管材永久形变，用特殊工具和工艺将下人的套管及悬挂密封元件膨胀至与外层套管内壁紧贴。在补贴强度方面基本满足套管规范的要求；补贴长度几乎不受限制。但补贴后内径比原内径损失了膨胀管的壁厚。

(3)爆轰补贴套管技术

使用外径小于套管内径的金属无缝管作为补贴管，用炸药或火药爆炸时释放的能量将补贴管胀大并牢固地补贴到套管内壁上模型车双层或多层组合套管。具有承受内压和抗地层挤压能力高，补贴管与套管结合牢固的优点。缺点：由于受套管外界约束限制，炸药量难以控制；粘合剂在井下油水介质中密封效果差。

(4)电缆传输修补套管技术

采用了一种热固树脂材料制成的非金属可膨胀复合补贴套筒。内部用碳纤维材料进行了强化处理，外表面是一层弹性材料外表皮。补贴套筒在井下膨胀紧贴在油管或套管内壁上，然后通过电缆加热树脂材料产生热聚合，从而形成一个坚硬的永久性补贴套筒。优点是停井时间短、无需采取压井和防腐措施，修补后井径变化小。但井筒内存在的窜流会使作业流程复杂。

(5)燃气动力套管补贴加固技术

燃气动力套管补贴技术为油田套损井的修复提供了一种先进手段。该技术工作原理新颖，施工工艺简单，效果优良，经济实用，具有广泛的推广应用价值。但在其应用中也存在器材系列不够，不能满足各种规格的API套管、国产套管及前苏联套管等的补贴加固需要、超高温井适应性差，难以满足热采稠油井、注气井的补贴加固需要、承受外压能力需提高等问题。

套管补贴技术如波纹管补贴技术、实体膨胀管技术、爆轰补贴套管技术、电缆传输修补套管技术、燃气动力套管补贴加固技术等在一定程度上取得了较好的应用。但仍存在些不足：

①胀后内径损失，如实体管补贴套管技术，损失实体管壁厚；

②施工工艺复杂；

③抗挤强度较低；如波纹管补贴技术，抗外挤强度5-13MPa。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种异形截面套管补贴工具，其特征在于，包括：

补贴管，其横截面为异形截面，所述异形截面在液压作用下能膨胀至圆形截面；

第一异径连接管，其第一端与所述补贴管的第一端相连；所述第一异径连接管第一端的横截面为与所述补贴管相匹配的异形截面，第二端的横截面为圆形；

第一接箍，其第一端与所述第一异径连接管的第二端相连；

上堵头，与所述第一接箍的第二端相连；

第二异径连接管，其第一端与所述补贴管的第二端相连；所述第二异径连接管第一端的横截面为与所述补贴管相匹配的异形截面，第二端的横截面为圆形；

第二接箍，其第一端与所述第二异径连接管的第二端相连；

球座，与所述第二接箍的第二端相连。

可选地，所述异形截面由不同曲率的凹弧和凸弧构成。

可选地，所述凹弧与凸弧间隔设置。

可选地，还包括：第一封隔器，位于所述补贴管与所述第一异径连接管之间；所述第一封隔器的横截面为与所述补贴管相匹配的异形截面；第二封隔器，位于所述补贴管与所述第二异径连接管之间；所述第二封隔器的横截面为与所述补贴管相匹配的异形截面。

可选地，所述第一封隔器与所述补贴管之间通过焊接相连；所述第二封隔器与所述补贴管之间通过焊接相连。

可选地，所述第一封隔器或第二封隔器的外表面设有橡胶层；所述橡胶层通过吸水或吸油能膨胀。

可选地，所述球座与所述第二接箍通过螺纹相连。

可选地，所述上堵头与所述第一接箍通过反向螺纹相连。

可选地，所述上堵头设有螺纹，用于与上部钻柱连接。

可选地，所述第一异径连接管的第一端的异形截面能平滑过滤到第二端的圆形截面；所述第二异径连接管的第一端的异形截面能平滑过滤到第二端的圆形截面。

本发明提供了一种异形截面套管补贴工具，采用液压膨胀方式将异形截面补贴管贴到套管，实现套管修复目的，具有工艺简单、施工后通径大，密封性能强等优点。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明实施例的异形截面套管补贴工具的结构示意图。

图2为图1所示的异形截面套管补贴工具的剖视图；

图3为本发明实施例的补贴管的结构示意图；

图4为图1所示的异形截面套管补贴工具下入到套管内的结构示意图；

图5为图4所示的异形截面套管补贴工具下入到套管内的剖视图；

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明提供种异形截面套管补贴工具，从上至下，依次包括上堵头1、第一接箍2、第一异径连接管3、补贴管6、第二异径连接管8、第二接箍9、球座10。

请同时参照图3，补贴管6的横截面为异形截面15，异形截面15在液压作用下能膨胀至圆形截面。本实施例中，该异形截面15由不同曲率的凹弧16和凸弧17构成；当然，该异形截面并不限于此。在具体实施时，凹弧16与凸弧17是间隔设置的，本实施例中，共包含两段凹弧16与两段凸弧17，本发明并不对凹弧16与凸弧17的个数做限制，一般地，凹弧16与凸弧17的总个数不小于3个。为了增加补贴长度，可以通过焊接加入多根补贴管，也就是说，套管补贴的长度是不受限制的，因为，补贴管与补贴管之间可以采用焊接连接以增加补贴长度。

上述第一接箍2的第一端与第一异径连接管3相连，第二端与上堵头1相连。更具体地，第一异径连接管3可以采用焊接的方式形成焊缝进而与第一接箍2相连。上堵头1设有螺纹，用于与上部钻柱连接。

第一异径连接管3的第一端的横截面为与补贴管相匹配的异形截面，用于与补贴管6的第一端相连；第一异径连接管3的第二端的横截面为圆形，用于与第一接箍2的第一端相连；第一异径连接管的第一端的异形截面能平滑过滤到第二端的圆形截面。

第二异径连接管8第一端的横截面为与补贴管相匹配的异形截面，用于补贴管6的第二端相连；第二异径连接管5第二端的横截面为圆形；用于与第二接箍9相连；第一异径连接管的第一端的异形截面能平滑过滤到第二端的圆形截面。

上述第二接箍9的第一端与第二异径连接管8相连，第二端与球座10相连。更具体地，第二异径连接管8可以采用焊接的方式形成焊缝进而与第一接箍2相连。

为了提高抗挤强度，还可以在补贴管6的两端分别设置第一封隔器5与第二封隔器7。更具体地，第一封隔器5位于补贴管6与第一异径连接管3之间；第一封隔器5的横截面为与补贴管相匹配的异形截面；第一封隔器5与补贴管6之间可以通过焊接形成焊缝5进而相连在一起。第二封隔器7位于补贴管6与第二异径连接管8之间；第二封隔器7的横截面为与补贴管相匹配的异形截面；同样，第二封隔器7与补贴管6之间也可以通过焊接形成焊缝进而相连在一起。

此外，第一封隔器4或第二封隔器、的外表面设有橡胶层；橡胶层通过吸水或吸油能膨胀进一步提高密封性能，延长有效工作时间，该橡胶层例如是硫化橡胶层。

本实施例中，球座10与第二接箍9通过螺纹相连；而上堵头1与第一接箍2则通过反向螺纹相连；如此通过液压打压膨胀补贴至套管内壁后，就能通过正转倒扣脱开，取出上堵头1；然后下入打捞机构打捞出球座10。

需要说明的是，本发明提供的异形截面套管补贴工具是通过液压打压实现补贴的，在液压打压补贴套管后，异径连接装置3和异径连接装置8本体的截面均成为圆形；焊缝5的截面和补贴管6的截面均为异形截面，液压打压过程中，焊缝的截面在液压作用下成为圆形截面。

请参照图4、图5，当套管13存在损坏处14时，可以下入本发明提供的异形截面套管补贴工具；通过液压打压使补贴管6膨胀至圆形紧贴在套管13内壁，进而堵住损坏处14，第一封隔器4与第二封隔器7压缩补贴管6和套管13的间隙，起密封作用。

当在套管补贴作业中，使用本发明提供的异形截面套管补贴工具，例如，需要对1200-1250m井段进行Φ139.7mm套管补贴作业时。可以采用以下步骤：

S1、刮削；将需要修补的套管附近进行刮削作业；

S2、下入本发明提供的异形截面套管补贴工具至需要修补的地方，本实施例中是1200-1250m；

S3、进行投球作业；

S4、采用固井水泥车或试压泵打压至25MPa,稳压3Min；

S5、倒扣取出上堵头；

S6、下入打捞机构，打捞出球座；

S7、下入封隔器至1252m，打压试压15MPa,稳压30min8测井径，确定补贴后井径。

本发明提供的异形截面套管补贴工具通过异形截面的补贴管补贴修复受损套管，采用液压膨胀的方式将补贴管贴到受损套管内壁，实现套管补贴，增大了套管补贴后的通径、提高套管补贴的效率、提高抗挤强度；同时，具有工艺简单、施工后通径大，密封性能强等优点；且液压打压过程阶梯打压，一次即可补贴所有的补贴管，效率高。在油气井勘探开发中应用前景广阔。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种异形截面套管补贴工具，其特征在于，包括：

补贴管，其横截面为异形截面，所述异形截面在液压作用下能膨胀至圆形截面；

第一异径连接管，其第一端与所述补贴管的第一端相连；所述第一异径连接管第一端的横截面为与所述补贴管相匹配的异形截面，第二端的横截面为圆形；

第一接箍，其第一端与所述第一异径连接管的第二端相连；

上堵头，与所述第一接箍的第二端相连；

第二异径连接管，其第一端与所述补贴管的第二端相连；所述第二异径连接管第一端的横截面为与所述补贴管相匹配的异形截面，第二端的横截面为圆形；

第二接箍，其第一端与所述第二异径连接管的第二端相连；

球座，与所述第二接箍的第二端相连。

2.根据权利要求1所述异形截面套管补贴工具，其特征在于，所述异形截面由不同曲率的凹弧和凸弧构成。

3.根据权利要求2所述异形截面套管补贴工具，其特征在于，所述凹弧与凸弧间隔设置。

4.根据权利要求1所述异形截面套管补贴工具，其特征在于，还包括：

第一封隔器，位于所述补贴管与所述第一异径连接管之间；所述第一封隔器的横截面为与所述补贴管相匹配的异形截面；

第二封隔器，位于所述补贴管与所述第二异径连接管之间；所述第二封隔器的横截面为与所述补贴管相匹配的异形截面。

5.根据权利要求4所述异形截面套管补贴工具，其特征在于，所述第一封隔器与所述补贴管之间通过焊接相连；所述第二封隔器与所述补贴管之间通过焊接相连。

6.根据权利要求4所述异形截面套管补贴工具，其特征在于，所述第一封隔器或第二封隔器的外表面设有橡胶层；所述橡胶层通过吸水或吸油能膨胀。

7.根据权利要求1所述异形截面套管补贴工具，其特征在于，所述球座与所述第二接箍通过螺纹相连。

8.根据权利要求1所述异形截面套管补贴工具，其特征在于，所述上堵头与所述第一接箍通过反向螺纹相连。

9.根据权利要求1所述异形截面套管补贴工具，其特征在于，所述上堵头设有螺纹，用于与上部钻柱连接。

10.根据权利要求1所述异形截面套管补贴工具，其特征在于，所述第一异径连接管的第一端的异形截面能平滑过滤到第二端的圆形截面；所述第二异径连接管的第一端的异形截面能平滑过滤到第二端的圆形截面。