CN1087806C - 确定油井输油管完整性的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种测试在油井套管(14)里的输油管(16)的完整性的装置和方法，它包括一与靠近输油管(16)下端并与其连接的保险片夹具(24)。当增加输油管(16)的多节管段长度时，组装的输油管(16)经受安装在夹具(24)里保险片(22)能够承受的测试压力。当输油管组装完成时，让它经受较高的、足以使保险片(22)破裂的破裂压力。由此打开通过夹具(24)的通道，以便安装推拉杆并通过泵(20)抽吸油，而泵(20)安装在夹具下面的输油管上。

Description

确定油井输油管完整性的装置和方法

本发明的技术背景

1.本发明的技术领域

本发明涉及油井技术领域。特别是，本发明与测试输油管完整性的装置和方法有关，而该输油管位于油井套管里并包括与输油管下端连接的保险片夹具。

2.现有技术的介绍

为了使油井工作，一泵与一定长度的输油管连接并下放到套管里。连续多节管子用螺纹连接形成一串联管，直至泵达到预定深度。这可能包括成千上万英尺的油井输油管。然后，一推拉杆延伸通过输油管并与该泵连接。

输油管段之间的结合处的泄漏可能对抽吸效率和油井产量产生显著的影响。然而，将串联管卸下和修补泄漏将发生巨大费用。因此，这种现有技术表明，需要有测试油井输油管是否完整的有效技术。

本发明的简要说明

本发明可解决上面所述的现有技术存在的问题，并提供在该技术领域内的截然不同的优点。具体地说，它的装置和方法可有效地和经济地在组装过程中测试输油管。

该较佳的装置包括一管状的、具有一通道的夹具和一被设置成与该通道成封闭关系的保险片。该保险片的结构可承受在第一测试压力下的压力，并当经受显著大于大于测试压力的第二破裂压力时破裂并由此打开。在该较佳实施例里，第一测试压力约是500psi，而破裂压力约是2000psi。

在该较佳方法里，带有安装在其中的保险片的夹具与一输油管段连接并被下放到油井套管里。当多节输油管段下放到套管的一个预定深度时，将液体灌注入输油管里并经受测试压力，以便确定是否泄漏。在测试过程中保险片防止测试液体(通常是水)从管子的下端逃逸。然后，增加另外的输油管段，并让整个串联管再经受测试压力。如果检测到泄漏，就可发觉，泄漏源限于在最后一次测试后安装的那些管段上，只要检测这些管段就可以了。

当所需数量的管段组装完毕并准备使用该输油管时，让输油管经受足以使保险片破裂的破裂压力，从而打开夹具通道。然后可让推拉杆通过通道安装在油泵上，而油泵可以传统方式工作。

附图的简要说明

图1是一油井的局部剖视的不连续视图，它显示了按照本发明的一较佳输油管完整性测试装置，它连接在输油管上；

图2是类似于图1的视图，它另外显示了在一深度处进行抽吸的油井泵；

图3是位于图1所示的夹具里的较佳的保险片的俯视图；

图4是图1中的油井一部分的剖视图，它显示了带有完整的保险片的较佳的保险片夹具；

图5是类似于图4的视图，但显示了破裂状态的保险片；以及

图6是图5中的夹具的局部剖视图。

较佳实施例的详细说明

图1和2显示了按照本发明的一较佳的输油管完整性测试装置10，它成为油井12的一部分。油井12基本上是惯常使用的，包括套管14、输油管的多节上部16(也叫做串联管)、多节下部18和油泵20。

如图4、5和6所示，较佳的装置10包括保险片22和夹具24。保险片22较佳的是由镍200构成，并包括凸出部分26和环绕凸缘28。凸出部分26具有一面凹一面凸的结构，而刻痕线30形成于其凸出侧上。除了形成铰接部32的间隙外，刻痕线30通常形成一圆形。刻痕线30限定了破裂区34，并被精确地刻划，以便在有约2000psi的破裂压力作用在其凹入侧时保险片22可在刻痕线30处破裂或分离。当这种情况发生时，如图5和6所示，破裂区34环绕铰接部32转动。当适当地安装在夹具24上时，保险片22(例如)将不会在约500psi的测试压力时破裂，因为它低于约2000psi的破裂压力。

保险片22还包括安装环36，其横截面为矩形，并被焊接在保险片22的凸出侧的凸缘28上。环36具有大致与保险片22相同的内径和外径，而这两个零件的内径与较佳的输油管的内径相同。环36可确保保险片22固定安装在夹具24里。

夹具24包括上部件38和下部件40。如图4-6所示，上部件38具有管状结构，并包括外螺纹连接部42，其尺寸恰可与相邻的输油管管段44上的内螺纹螺纹连接。上部件38还包括管状的保险片安装部46，它与连接部42一体形成，但具有较大的内径和外径。安装部46上的内螺纹可与下部件40上的外螺纹螺纹连接。连接部42与安装部46之间形成一台肩48，该台肩48与保险片凸缘28接触并支承它。

下部件40包括一体形成的上部分50和下部分52。上部分50的外螺纹与上部件38的安装部46螺纹连接，并具有端面54。此外，上部分50具有与保险片凸缘28和安装环36相同的内径和外径。在这种结构里，端面54与安装环36接触，并将环36和保险片凸缘28压向台肩48。由此将保险片22牢牢地固定在夹具24里。下部分52的外螺纹与相邻的输油管管段56的内螺纹螺纹连接。

为了将测试装置10安装在油井12里，将油井泵20连接在输油管的下部18上并通过套管14下放到油井12里。如将看到的，下部18可包括多节输油管，并如通常那样可包括诸如分离器之类的其它零件。

然后将装置10连接在下部18的上端。具体地说，这是通过夹具24的下部分52与管段56的上端螺纹连接实现的。

接着，输油管的其余部分连续地与夹具24的上端连接。具体地说，管段44与夹具24的上部件38螺纹连接，而其它的管段依次连接而形成上部16。

在组装了大约10节输油管(约300英尺)后，通过在压力下灌注水并检查是否泄漏来测试上部16的完整性。在该较佳实施例里，一液压泵在约500psi测试压力下对灌注水的上部16的组装好的管段加压。在测试过程中，保险片22密封上部16的下端。在每次另外10节管段组装后重复该过程，直至油泵20达到预定深度。如果在完整性测试的任一次中检测到泄漏，最多10节管段将被卸下和重新组装，以便消除泄漏。由于本发明的完整性测试，确立了上部16的完整性，由此保证了抽吸效率，并防止因卸下和重新组装串联管发生的费用。

当油泵处于预定的深度时，上部16将在约2000psi的破裂压力被加压。即，增加在上部16里的液压，直至保险片22在约2000psi时破裂。当破裂发生时，破裂区34沿刻痕线30分离并环绕着铰接部32转动，如图5所示。发生破裂的力足以使破裂区34基本上与夹具24上部分50的内表面一致。这将完全打开通过夹具24的通道58，以便液体自由流动。

由于通道58被打开，推拉杆60可插入串联管、通过夹具24并与油泵20连接。然后可在油井12里进行通常的操作。

本技术领域的技术人员将明白，本发明可在上面描述的较佳实施例包含许多变化。例如，保险片22可由多种适当的材料构成。此外，保险片的破裂压力可根据具体用途的需要来确定。还有，也可针对具体用途发展其它结构的夹具。由于上面所描述的本发明的较佳实施例，要求保护下述的权利范围。

Claims (15)

1.一种用来测试在油井套管里的输油管完整性的装置，其特征在于，它包括：

一管状的夹具，它具有一通道和相对两端，所述两端之一可与输油管的一管段的一端连接；以及

一在所述夹具里的保险片，它一般与所述通道呈封闭关系，所述保险片在一允许其中的液体自由流动通过所述通道的压力下时可被打开；

所述保险片能够经受在第一测试值的液体压力，并当显著大于所述测试压力的第二破裂压力作用在保险片上时破裂并打开。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保险片是一圆形的金属膜，它具有周边凸缘部分和由在相对两侧的一凸出表面和一凹入表面形成的中心破裂区，所述保险片安装在夹具里，且其凹入表面面向夹具的所述一端。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述保险片在其中心破裂区内设有不连续的、弧形刻痕线，所述刻痕线的相对两末端成间隔关系，并在它们之间形成一铰接部。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述刻痕线在所述破裂区的凹入表面上。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述刻痕线与保险片的所述周边凸缘部分成最接近关系。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹具包括一管状上部件及一可拆卸地与所述上部件连接的管状下部件，所述管状上部件和管状下部件配合形成通过所述夹具的通道，所述保险片位于夹具的上部件和下部件之间，并横跨和封闭通过所述夹具的通道。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述上部件和下部件具有内侧圆柱形表面，它们配合形成通过所述夹具的所述通道，由下部件的内侧圆柱形表面形成的通道的直径大于由上部件的内侧圆柱形表面形成的通道的直径。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，由上部件和下部件的内侧圆柱形表面配合形成一通道，该通道具有至少等于输油管段内径的直径。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述上部件和下部件具有相对的平面，以便夹具与输油管段的所述一端连接和与可拆卸地固定在夹具下部件上的零件连接。

10.一种测试在油井套管里的多节输油管完整性的方法，它包括以下步骤：

提供一具有通道的管状夹具，所述夹具具有安装在其中的、一般与所述通道成封闭关系的保险片，所述保险片在受到的压力大到允许其中的液体自由流动通过所述通道时可被打开，所述保险片可经受在第一测试值的流体压力，而当显著大于所述第一测试值的第二破裂压力作用在保险片上时破裂并打开；

将安装有通常封闭的保险片的所述管状夹具固定在输油管的多节管段的端部，并下放到油井套管里；

将带有夹具的输油管的多节管段下放到油井的套管里，使夹具位于输油管的所述管段的下端；

当输油管的多节管段已下放到套管的一预定范围时，停止下放带有夹具的输油管的多节管段；

将足够数量的液体灌注入所述输油管的多节管段里，使该管段充填有至少达到相邻管段结合处水平的液体，以便测试防液体泄漏的完整性；

所述保险片可经受进入输油管的所述管段的液体的压力，以提供输油管的多节管段是否泄漏的信息；以及

然后，当需要打开通道、以便通过输油管从油井里抽吸油时，提供足够大的液体压力给保险片，使保险片破裂。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将输油管的另一多节管段固定在带有夹具的输油管的多节管段上，将该多节输油管进一步下放到油井的套管里，再向该多节输油管灌注液体，使结合后的多节输油管里充填的液体至少达到相邻的附加管段的结合处的水平，以便测试防液体泄漏的完整性，所述保险片可经受进入输油管的所述多节管段的附加液体的压力，以提供输油管的附加管段是否泄漏的信息。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，将附加的多节输油管段安装到已安装的输油管段上的步骤和灌注附加的液体以测试相邻管段的结合处的完整性的步骤继续进行，直至带有保险片的夹具到达可自油井通过输油管抽吸油的水平。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括给在多节输油管段里的液体施加中等程度压力的步骤，该中等程度压力在保险片破裂压力之下，但在灌注入多节输油管段里的液体重量施加在保险片的压力之上，以便实施对在输油管段的各管段之间的结合处的完整性的最终测试。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括给在多节输油管段里的液体施加至少约500psi的中等程度压力的步骤。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括给在多节输油管段里的液体施加至少约2000psi、足以使保险片破裂的最终液体压力的步骤。

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