CN108457614A - 一种捞砂绳下入震动胶塞装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型“捞砂绳下入震动胶塞装置”，包括：捞砂绳、绳帽、锥状锁块、锁紧块、固定镙栓、固定罩、扶正块、弹簧、空心圆柱体，震动胶塞等组成。本发明由捞砂绳下入套管中，在套管内连续震动或振动或共振(以下简称共振)，边下边共振到井底，然后，随捞砂绳在套管内上提，继续共振到地面，可多次重复作业。捞砂绳可由钢丝、电缆、连续油管、抽油杆、油管、钻杆替代，多次重复下入“捞砂绳下入震动胶塞装置”完成共振套管、套管外泥浆、套管外水泥浆、近井地带的地层、油层、气层，达到清壁胶结，提高水泥浆固井质量目的。

Description

一种捞砂绳下入震动胶塞装置

技术领域

本发明涉及油气井固井完井作业；水泥固井井下工具技术领域，尤其是涉及一种捞砂绳下入震动胶塞装置。

背景技术

一百多年来，完井(well completion)是在石油开采中，裸眼井钻达设计井深后，使井底和油层以一定结构连通起来的工艺，是钻井工作最后一个重要环节，又是采油工程的开端，与以后采油、注水及整个油气田的开发紧密相连。而油井完井质量的好坏直接影响到油井的生产能力和经济寿命，甚至关系到整个油田能否得到合理的开发。

在现代广泛应用的套管、尾管完井管柱上，为了有效分层开采，提高产量，还要利用水泥固井；在套管、尾管外的裸眼环形空间内，充填水泥浆，凝固后，保护套管、尾管，同时封固好油层、气层、水层和其它地层。

因此，套管、尾管胶塞相关配套设备得以广泛应用，而井下震动胶塞装置是提高固井质量的工具之一，捞砂绳下入震动胶塞装置就是提高固井质量的新工具。

目前国内外的胶塞装置工具主要有三种形式：

第一种是通过套管内下入套管胶塞工具。该工具作业的弊端是安放在 水泥浆与顶替泥浆中间，将水泥浆与泥浆隔离，需要由泥浆顶替推动。从地面水泥头中释放后，由泥浆顶替推动，从地面一直随泥浆被顶替的套管胶塞座中。它不能共振，主要只起到隔离水泥浆与泥浆的作用，防止水泥浆被稀释。

第二种是通过尾管内下入尾管空心胶塞工具。下入尾管后，地面注入水泥浆后，地面水泥头中释放钻杆胶塞将水泥浆与泥浆隔离，钻杆胶塞由泥浆顶替推动，从地面一直随泥浆被顶替到尾管空心胶塞中，碰压，剪切销钉，然后合二为一，合并为实心钻杆尾管胶塞，仍然将水泥浆与泥浆继续隔离，实心钻杆尾管胶塞随泥浆被顶替到尾管胶塞座中。

该作业的弊端是它不能共振，主要只起到隔离水泥浆与泥浆的作用，防止水泥浆被稀释。不能利用共振来连续完成震动或振动或共振套管、套管外泥浆、套管外水泥、近井地带的地层、油层、气层，不能达到清壁胶结，不能进一步提高水泥固井质量的目的。

第三种是通过套管内下入套管震动胶塞工具。该工具作业的弊端是安放在水泥浆与顶替泥浆中间，将水泥浆与泥浆隔离，需要由泥浆顶替推动。从地面水泥头中释放后，由泥浆顶替推动，从地面一直随泥浆被顶替的套管胶塞座中。它能共振，还起到隔离水泥浆与泥浆的作用，防止水泥浆被稀释。但是，它是一次性使用的工具；不能重复使用，而且，只能从地面套管头到井底尾管胶塞座发生共振一遍，不能重复使用，不能从下往上共振套管，也不能上下往复多次共振套管。

发明内容

本发明的目的在于提供一种捞砂绳下入震动胶塞装置，既能够一次下入套管或尾管井中，从上往下，也能从下往上，多次往返地面井口到井底的震动胶塞装置共振；又能够多次下入不同的套管或尾管井中，重复多次共振或共振套管、套管外泥浆、套管外水泥、近井地带的地层、油层、气层，达到清壁胶结，提高水泥固井质量的目的；且能有效阻止延套管、尾管与裸眼底层环空的气窜、水窜危害，保证井筒长期油气水之间的有效封隔，提高油气生产。

本发明提供的一种捞砂绳下入震动胶塞装置，包括：捞砂绳、绳帽、锥状锁块、锁紧块、固定镙栓、固定罩、扶正块、弹簧、空心圆柱体，震动胶塞等组成。

上部的捞砂绳、绳帽、锥状锁块、锁紧块，所述装置都由铝合金或钢铁制成；

下部固定罩、空心圆柱体；所述装置都由铝合金或钢铁制成；

扶正块由铝合金或合成材料或高强度耐磨高分子材料或树酯制成；

绳帽与空心圆柱体由丝扣连接；

弹簧(组)或弹簧片(组)由强力弹簧(组)或强力弹簧片(组)组成；

空心圆柱体内容纳、放置震动胶塞组成；

震动装置胶塞由橡胶、空心容器、充电电池、电机、集成电路、电源开关等、信号接收模块等组成。

本发明下入油井或天然气井中时，套管井筒内全部或部分井段是泥浆或井液，捞砂绳下入震动胶塞装置完全浸没在泥浆或井液中，承受液柱压力和地层压力。

继续下入，套管井筒内泥浆或井液由扶正块间的导流槽通过，不会影响井底压力变化；上提时，泥浆或井液由扶正块间的导流槽通过，不会引起泥浆或井液在井口的溢流。

无论是下入过程，还是起出过程，能最大程度地保证套管井筒中泥浆或井液的存在，且不会引起泥浆或井液的性能变化，通过延套管或尾管在不同深度的共振套管、套管外泥浆、套管外水泥、近井地带的地层、油层、气层，达到清壁胶结，最终提高套管水泥固井质量的目的。

与现有的技术相比，本发明提供的一种捞砂绳下入震动胶塞装置具有以下优点：

1、在井口由捞砂绳下入震动胶塞装置，在套管、尾管内边共振，边下入到井底，在水平井段，由泵送泥浆或井液辅助送入，一趟下入，作业一趟连续完成，节省了时间；

2、无需添加额外地面设备，节省了成本；

3、不会对地层污染；

4、下入深度；起出、下入重复发生共振或共振次数均无限制；

5、作业结束后，套管内保持原通径，套管内洁净和通畅，不会影响随后的固井作业。

6、既能够一次下入套管或尾管井中，重复发生共振作业，又能够多次下入不同的套管或尾管井中，多次发生共振套管、套管外泥浆、套管外水泥浆、近井地带的地层、油层、气层。

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为本发明捞砂绳下入震动胶塞装置的结构示意图；

图2为本发明中绳帽的结构示意图；

图3为本发明中锥状锁块的结构示意图；

图4为本发明中锁紧块的结构示意图；

图5为本发明中扶正块的结构示意图；

图6为本发明中弹簧与扶正块的结构示意图；

图7为本发明中固定罩的结构示意图；

图8为本发明中空心圆柱体的结构示意图；

图9为本发明中震动胶塞的结构示意图；

附图标记：

1-捞砂绳； 2-绳帽；

3-锥状锁块； 4-锁紧块；

5-固定镙栓； 6-固定镙栓；

7-固定罩； 8-扶正块；

9-弹簧 10-固定镙栓

11-震动胶塞 12-空心圆柱体

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。

如图1所示，本发明提供了一种新型“捞砂绳下入震动胶塞装置”，包括：包括：捞砂绳、绳帽、锥状锁块、锁紧块、固定镙栓、固定罩、扶正块、弹簧、空心圆柱体，震动胶塞等组成。

捞砂绳1下端穿越绳帽2、锥状锁块3和锁紧块4，固定镙栓5将捞砂绳1与锁紧块4拧紧固定在一起。

扶正块8与弹簧9安置在一起后，插入空心圆柱体12下端外围的凹槽中；然后将固定罩7从上向下套下，再从圆周向圆心方向压缩扶正块8与弹簧9；使得固定罩7的凹槽罩住扶正块8的上端；最后，拧紧固定镙栓6。

所述震动胶塞11插入空心圆柱体12内，通过遥控器设置开始共振的起始时间，设置停止共振的关闭时间。

绳帽2与空心圆柱体12由丝扣连接，上扣后，空心圆柱体12的上端台阶，上顶锁紧块4和锥状锁块3，捞砂绳1被锥状锁块3压紧、固定在绳帽2的锥型内部。

所述捞砂绳下入震动胶塞装置；由司钻控制的地面钻机的捞砂滚筒上提，缓慢下入套管中，开始共振套管、套管外泥浆、套管外水泥、近井地带的地层、油层、气层的作业，达到清壁胶结，提高水泥固井质量。

本实施例中，本发明下入油井或天然气井套管中时，震动胶塞开始扫频，测震动胶塞周边套管、套管外泥浆、套管外水泥、近井地带的地层、油层、气层的环境的固定震动频率；然后，优选频谱中的主要频率；通过自带的环形电机，激发出与环境的固定震动频率一致的频率，共频放大环境的固定震动频率，达到共振的目的。只有共振，才能放大振动的效果，最大化振动周边套管、套管外泥浆、套管外水泥、近井地带的地层、油层、气层；清洗套管外壁与泥浆的第一界面，还有泥浆与裸眼井壁的第二界面，促进水泥与套管、裸眼井壁的胶结，达到提高水泥固井质量。

与现有的技术相比，本发明提供的一种新型震动胶塞装置具有以下优点：

1、在井口由捞砂绳下入震动胶塞装置，在套管、尾管内边共振，边下入到井底，在水平井段，由泵送泥浆或井液辅助送入，一趟下入，作业一趟连续完成，节省了时间；

2、无需添加额外地面设备，节省了成本；

3、不会对地层污染；

4、下入深度还可继续调整；起出、下入重复共振或共振次数均无限制；

5、作业结束后，套管内保持原通径，套管内洁净和通畅，不会影响随后的固井作业。

6、既能够一次下入套管或尾管井中，重复发生共振作业，又能够多次下入不同的套管或尾管井中，多次发生共振套管、套管外泥浆、套管外水泥浆、近井地带的地层、油层、气层。

本发明的工作原理如下：

本实施例中，捞砂绳下入震动胶塞装置从地面由捞砂绳下入；整个装置由捞砂绳、绳帽、锥状锁块、锁紧块、固定镙栓、固定罩、扶正块、弹簧、空心圆柱体，震动胶塞等组成。捞砂绳由司钻控制的地面钻机的捞砂滚筒控制，缓慢将震动胶塞装置下入套管中。

震动胶塞开始扫频，测震动胶塞周边套管、套管外泥浆、套管外水泥浆、近井地带的地层、油层、气层的环境的固有震动频率；然后，优选频谱中的主要频率；通过自带的环形电机，激发出与环境的固有震动频率一致的频率，共频放大环境的固有震动频率，达到共振的目的。只有共振，才能放大振动的效果，最大化振动周边套管、套管外泥浆、套管外水泥、近井地带的地层、油层、气层；清洗套管外壁与泥浆的第一界面，还有泥浆与裸眼井壁的第二界面，促进水泥与套管、裸眼井壁的胶结，达到提高水泥固井质量的目的。

捞砂绳下入震动胶塞装置，在套管或尾管内，无下入深度限制；可重复上提、下放共振或共振多数均无限制。

根据在地面下入前的深度范围设定或时间定时设定，可以在井下不同深度范围共振；或随时间设定，在不同的时间段共振。

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。

Claims (14)

1.一种捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于，包括：捞砂绳、绳帽、锥状锁块、锁紧块、固定镙栓、固定罩、扶正块、弹簧、空心圆柱体、震动胶塞组成。

上部的捞砂绳上端连接钻机的捞砂滚筒，下端穿越绳帽、锥状锁块和锁紧块，固定镙栓将捞砂绳与锁紧块固定在一起；绳帽与空心圆柱体由丝扣连接，上扣后，上顶锁紧块、锥状锁块，捞砂绳被锥状锁块压紧、固定在绳帽的锥体内腔部。

震动胶塞安装在空心圆柱体内，所述震动胶塞由橡胶、空心容器、充电电池、电机、集成电路、电源开关、信号接收模块等组成。

所述上部的绳帽、锥状锁块、锁紧块、空心圆柱体、震动胶塞空心容器，所述装置都由铝合金或钢铁等制成。

2.根据权利要求1所述的捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于，所述震动胶塞的外部采用橡胶包覆制成。

3.根据权利要求1或2所述的捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于，所述震动胶塞可以插入空心圆柱体内的结构。

4.根据权利要求3所述的捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于，所述扶正块由铝合金或合成材料或高强度耐磨高分子材料或树酯制成。

5.根据权利要求4所述的捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于，所述扶正块与固定罩相配合的凹槽配合；由固定镙栓固定。扶正块之间是流体的导流槽。扶正块上端、下端是斜面。

6.根据权利要求5所述的捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于，所述扶正块由弹簧(组)或弹簧片(组)弹性支撑。

7.根据权利要求1所述的捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于， 所述装置由地面井口下入套管内，在套管内边下边共振到达井底；到达井底后，由捞砂绳将震动胶塞装置上提，边上提边共振至地面井口；然后，在套管内可以重复下入，边下边共振到达井底；然后，边上提边共振至地面井口，反复重复作业。

8.根据权利要求1所述的捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于，所述装置由地面井口下入套管内，在套管内边下边共振到达井下预定深度位置；到达井下预定深度位置后，由捞砂绳将震动胶塞装置上提，边上提边共振至井下另一预定深度位置后；然后，在套管内再重复下入，边下边共振；然后，边上提边共振，反复重复作业。

9.根据权利要求1所述的捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于，所述装置由地面井口下入后，根据在地面下入前的深度范围设定或时间定时设定，可以在井下不同深度范围发生共振；或随时间设定，在不同的时间段发生共振。

10.根据权利要求1所述的捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于，所述捞砂绳，也可以由钢丝、电缆、连续油管、抽油杆、油管、钻杆替代。

11.根据权利要求1所述的捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于，下入套管或下入尾管后，将所述捞砂绳下入震动胶塞装置下入套管或下入尾管中，开始共振作业；下入共振作业结束后，从套管中起出所述捞砂绳下入震动胶塞装置，才开始泵注水泥浆固井；或在水泥浆泵注结束后，在套管内泥浆中，下入所述捞砂绳下入震动胶塞装置开始共振作业，但需要在套管外环空的水泥浆开始凝固前停止共振。

12.根据权利要求1所述的捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于，所述震动胶塞，也可以由共振源替代。

13.根据权利要求1所述的捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于， 所述震动胶塞装置，在套管或尾管内，无下入深度限制；可重复上提、下放发生共振，或发生共振的次数均无限制。

14.根据权利要求1所述的捞砂绳下入震动胶塞装置，其特征在于，所述震动胶塞装置，在于提供一种捞砂绳下入震动胶塞装置，既能够一次下入套管或尾管井中，从上往下，也能从下往上，多次往返地面井口到井底的震动胶塞装置共振；又能够多次下入不同的套管或尾管井中，重复多次共振或共振套管、套管外泥浆、套管外水泥、近井地带的地层、油层、气层。