CN110410030A - 一种复合材料敷贴修复管柱及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合材料敷贴修复管柱及方法，包括油管、上胶筒、液态复合材料、挤注装置、待补贴段、套管、补贴衬管、水力锚和补贴段；所述的油管位于套管内，且油管下端依次连接有挤注装置和水力锚，所述的挤注装置上设置有补贴衬管，补贴衬管与套管上的待补贴段位置对应，所述的液态复合材料位于挤注装置内。本发明中液态复合材料与套管壁充分接触后凝固胶合，形成非常可靠的环套补贴段。本发明可以直接用于套管腐蚀破漏处的封堵补贴；也可用做井下悬插密封段，与带插头的管柱配合，悬插隔断出水段与油层段的联通，避免了封隔器坐封不严和修井起出破坏的问题，本发明有效延长套损井治理的周期，降低作业成本。

Description

一种复合材料敷贴修复管柱及方法

技术领域

本发明涉及一种复合材料敷贴修复管柱及方法，特别涉及套管损坏，腐蚀穿孔导致的油层与水层联通的油井治理复产工艺。

背景技术

随着油田开发时间的不断增加，井下套管因腐蚀等原因陆续出现套破，导致出水地层与油层联通，不仅严重影响油水井的正常生产，而且有可能对地下水源造成污染威胁。套破井治理的常用工艺有套管补贴、化学堵漏、二次固井、封隔器隔采等，其中封隔器隔采工艺简单、施工便利、成本低占到套破井治理的80%以上。而隔采技术又主要以下隔采封隔器为主，无法形成有效的井下坐封段，不便于生产管柱的起下调整；而膨胀管套管补贴工艺较为复杂，价格昂贵，不便于推广应用。由于套损井井下套管腐蚀一般呈现为大段腐蚀，坑蚀现象非常严重，这就给封隔器胶筒座封隔采工艺带来了选取坐封段困难和坐封时难以坐严，导致有效期短，频繁治理，治理成本增加。

发明内容

为了克服现有工艺复杂、价格昂贵且不便于推广的问题，本发明提供一种复合材料敷贴修复管柱及方法，本发明通过井下挤注液态复合材料，与套管壁充分接触后凝固胶合，形成可靠的环套补贴段。本发明可直接用于套管腐蚀破漏处的封堵补贴，也可当做井下悬插密封段，再造悬插段，与带专用插头的管柱配合，悬插后隔断出水段与油层段的联通，达到隔采的目的。

本发明采用的技术方案为：

一种复合材料敷贴修复管柱，包括油管、上胶筒、液态复合材料、挤注装置、待补贴段、套管、补贴衬管、水力锚和补贴段；所述的油管位于套管内，且油管下端依次连接有挤注装置和水力锚，所述的挤注装置上设置有补贴衬管，补贴衬管与套管上的待补贴段位置对应，所述的液态复合材料位于挤注装置内。

所述的水力锚下端设有丝堵。

所述的水力锚与挤注装置通过连接短接连接。

所述的挤注装置包括上胶筒、中心管、挤注活塞、动力液入口、挤注腔、注入口和下胶筒，所述的上胶筒和下胶筒分别套设在中心管两端，所述的中心管外设有补贴衬管，注入口设在补贴衬管上下两端，动力液入口位于中心管中部。

所述的液态复合材料位于补贴衬管与中心管之间的空腔内。

一种复合材料敷贴修复管柱方法，具体步骤为：

步骤一，选定补贴段：首先进行工程测井，明确套管腐蚀及破漏情况，选定需要的补贴位置，然后通洗井至补贴段位置以下20m～30m处，将补贴位置套管壁清理干净；

步骤二，下管柱：将液态复合材料装入挤注装置，再将连接好的管柱下入至需要补贴位置；

步骤三，进行挤注：管柱下到目标补贴位置后，连接泵车从油管内打压，当加压达到5MPa时，上胶筒、下胶筒在液压力的作用下开始膨胀，同时水力锚也在液压力的作用下逐步张开，继续加压至8MPa时上胶筒和下胶筒完全膨胀，并在目标补贴段上下位置形成密封腔体，而水力锚也在压力的作用下与套管壁锚定；继续加压至10MPa后，动力液注入口打开，高压液体进入挤注腔后推动挤注活塞挤压液态复合材料，液态复合材料在压力的作用下通过注入口进入由上胶筒、待补贴段、补贴衬管和下胶筒组成的密封腔体；在压力升高的过程中，挤注装置中的液态复合材料不断被挤注到密封腔体中，当缓慢加压至15MPa时，密封腔体已完全被液态复合材料充满，完成挤注；

步骤四，成型及丢手：完成挤注后憋压关闭动力端闸门侯凝，侯凝至少12个小时后，液态复合材料凝固成型且与待补贴段紧密胶合，此时缓慢泄压直至压力完全泄掉，在此过程中上胶筒和下胶筒回缩至，水力锚失去压力支撑后锚爪也完全回缩；然后提升管柱直至挤注装置与成型的补贴段完全脱开，起出管柱，完成补贴。

所述的步骤一中，选定补贴段：首先进行工程测井，明确套管腐蚀及破漏情况，选定需要的补贴位置，然后通洗井至补贴段位置以下25m处，再用刮管器反复刮削补贴位置，将补贴位置套管壁清理干净。

所述的步骤一中，选择需要的补贴位置时，如果只是补贴套管腐蚀破漏点，则选择对应位置补贴即可；但如果是补贴建立预坐封段，通过悬插管柱进行隔采则应选择相对套管状况较好的位置进行补贴，以使悬插管柱插入悬插段后承压密封性能更加可靠。

本发明的有益效果为：

本发明将液态复合材料用于套管补贴修复，通过挤注使复合材料与套管壁凝固胶合，提高了补贴段的密封和承压性能，有效延长套损井治理的周期，降低了作业成本，为腐蚀破漏严重的套损井治理提供了新的技术手段。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明工作过程图，其中（a）为补贴前结构示意图，（b）为挤注后结构示意图，（c）为补贴后结构示意图。

图中：1、油管；2、上胶筒；3、中心管；4、液态复合材料；5、挤注活塞；6、动力液入口；7、挤注腔；8、待补贴段；9、套管；10、补贴衬管；11、注入口；12、下胶筒；13、连接短接；14、水力锚；15、丝堵；16、补贴段。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有工艺复杂、价格昂贵且不便于推广的问题，本发明提供如图1-2所示的一种复合材料敷贴修复管柱及方法，本发明通过井下挤注液态复合材料，与套管壁充分接触后凝固胶合，形成可靠的环套补贴段。本发明可直接用于套管腐蚀破漏处的封堵补贴，也可当做井下悬插密封段，再造悬插段，与带专用插头的管柱配合，悬插后隔断出水段与油层段的联通，达到隔采的目的。

一种复合材料敷贴修复管柱，包括油管1、上胶筒2、液态复合材料4、挤注装置、待补贴段8、套管9、补贴衬管10、水力锚14和补贴段16；所述的油管1位于套管9内，且油管1下端依次连接有挤注装置和水力锚14，所述的挤注装置上设置有补贴衬管10，补贴衬管10与套管9上的待补贴段8位置对应，所述的液态复合材料4位于挤注装置内。

本发明中通过挤注装置将液态复合材料4挤注在待补贴段208上，并紧密胶合。本发明在在挤注装置下面连接一个水力锚14，挤注时提前张开，锚定管柱，防止挤注装置串动，确保液态复合材料4的成型质量和补贴修复效果。挤注装置可在压力的作用下首先完成上、下胶筒膨胀和水力锚14锚定，当压力继续升高至设定值时动力液入口6打开，启动挤注活塞5开始向成型机构挤注液态复合材料4，直至填满成型机构的密封腔体，完成挤注。本发明将液态复合材料4用于套管补贴修复，通过挤注使复合材料与套管壁凝固胶合，提高了补贴段的密封和承压性能，有效延长套损井治理的周期，降低了作业成本，为腐蚀破漏严重的套损井治理提供了新的技术手段。

本发明中液态复合材料与套管壁充分接触后凝固胶合，形成非常可靠的环套补贴段。本发明可以直接用于套管腐蚀破漏处的封堵补贴；也可用做井下悬插密封段，与带插头的管柱配合，悬插隔断出水段与油层段的联通，避免了封隔器坐封不严和修井起出破坏的问题，本发明有效延长套损井治理的周期，降低作业成本。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，所述的水力锚14下端设有丝堵15。

所述的水力锚14与挤注装置通过连接短接13连接。

所述的挤注装置包括上胶筒2、中心管3、挤注活塞5、动力液入口6、挤注腔7、注入口11和下胶筒12，所述的上胶筒2和下胶筒12分别套设在中心管3两端，所述的中心管3外设有补贴衬管10，注入口11设在补贴衬管10上下两端，动力液入口6位于中心管3中部。

所述的液态复合材料4位于补贴衬管10与中心管3之间的空腔内。一种复合材料敷贴修复管柱方法，具体步骤为：

步骤一，选定补贴段：首先进行工程测井，明确套管腐蚀及破漏情况，选定需要的补贴位置，然后通洗井至补贴段位置以下20m～30m处，将补贴位置套管壁清理干净；

步骤二，下管柱：将液态复合材料4装入挤注装置，再将连接好的管柱下入至需要补贴位置；

步骤三，进行挤注：管柱下到目标补贴位置后，连接泵车从油管内打压，当加压达到5MPa时，上胶筒2、下胶筒12在液压力的作用下开始膨胀，同时水力锚14也在液压力的作用下逐步张开，继续加压至8MPa时上胶筒2和下胶筒12完全膨胀，并在目标补贴段上下位置形成密封腔体，而水力锚14也在压力的作用下与套管壁锚定；继续加压至10MPa后，动力液注入口6打开，高压液体进入挤注腔6后推动挤注活塞5挤压液态复合材料4，液态复合材料4在压力的作用下通过注入口11进入由上胶筒2、待补贴段8、补贴衬管10和下胶筒12组成的密封腔体；在压力升高的过程中，挤注装置中的液态复合材料4不断被挤注到密封腔体中，当缓慢加压至15MPa时，密封腔体已完全被液态复合材料4充满，完成挤注；本发明把两个扩张式胶筒与补贴衬管10和套管补贴修补部位形成密封腔作为液态复合材料4的凝固成型机构，确保了复合材料在套管修复部位的顺利成型，并与有效胶结密封，确保修复效果。

步骤四，成型及丢手：完成挤注后憋压关闭动力端闸门侯凝，侯凝至少12个小时后，液态复合材料4凝固成型且与待补贴段8紧密胶合，此时缓慢泄压直至压力完全泄掉，在此过程中上胶筒2和下胶筒12回缩至，水力锚14失去压力支撑后锚爪也完全回缩；然后提升管柱直至挤注装置与成型的补贴段16完全脱开，起出管柱，完成补贴。

所述的步骤一中，选定补贴段：首先进行工程测井，明确套管腐蚀及破漏情况，选定需要的补贴位置，然后通洗井至补贴段位置以下25m处，再用刮管器反复刮削补贴位置，将补贴位置套管壁清理干净。

所述的步骤一中，选择需要的补贴位置时，如果只是补贴套管腐蚀破漏点，则选择对应位置补贴即可；但如果是补贴建立预坐封段，通过悬插管柱进行隔采则应选择相对套管状况较好的位置进行补贴，以使悬插管柱插入悬插段后承压密封性能更加可靠。

如图1所示，本发明工艺管柱自上而下依次由：油管1、上胶筒2、挤注装置、下胶筒12、连接短接13、水力锚14和丝堵15连接。

本发明的作业过程如下（以5 ¹/₂〞的套破井施工为例）：

1、首先进行工程测井，明确套管腐蚀及破漏情况，选定合适的待补贴段8，(如果只是补贴套管腐蚀破漏点，则选择对应位置补贴即可；但如果是补贴建立预坐封段，通过悬插管柱进行隔采则应选择相对套管状况较好的位置进行补贴，以使悬插管柱插入悬插段后承压密封性能更加可靠。)然后通洗井至补贴段位置以下20m～30m处，再用刮管器反复刮削补贴位置，尽可能使补贴位置套管壁清理干净。

2、下管柱：所挤注高强度的液态复合材料由三种有机液体原料混合搅拌形成，需要在下井前完成搅拌混合，装入挤注装置，三种有机液体原料分别为环氧树脂浆液、酚醛胺固化剂和纤维增强剂，三者的质量配比为2:1:0.1，固化后最高抗压强度可以达到60MPa；再按照按附图1连接并工艺管柱及时下入至需要补贴位置，避免时间过长造成复合材料出现凝固。

3、挤注过程：如图2所示，补贴管柱下到目标补贴位置后如图2中a)所示，连接泵车从油管内打压，当加压达到5MPa时，上胶筒2、下胶筒12在液压力的作用下开始膨胀，同时水力锚14也在液压力的作用下逐步张开，继续加压至8MPa左右时上胶筒2和下胶筒12完全膨胀，并在目标补贴段上下位置形成密封腔体，而水力锚14也在压力的作用下与套管壁锚定；继续加压至10MPa后，动力液注入口6打开，高压液体进入挤注腔6后推动挤注活塞5挤压液态复合材料4，液态复合材料4在压力的作用下通过注入口11进入由上胶筒2、待补贴段8、补贴衬管10和下胶筒12组成的密封腔体。在压力升高的过程中，挤注装置中的液态复合材料4不断被挤注到密封腔体中，当缓慢加压至15MPa时，密封腔体已完全被液态复合材料4充满，完成挤注。

3、成型及丢手：完成挤注后憋压关闭动力端闸门侯凝，侯凝12个小时后，液态复合材料凝固成型且与待补贴段8紧密胶合，此时缓慢泄压直至压力完全泄掉，在此过程中上胶筒2和下胶筒12回缩至，水力锚14失去压力支撑后锚爪也完全回缩。然后缓慢提升管柱直至挤注装置与成型的补贴段16完全脱开，起出管柱，完成补贴。

4、治理过程：1）补贴，若通过补贴治理套破，则需根据套破位置和套破长度布置一个或多个补贴段，使整个井筒完整，达到治理的目的。2）隔采，若通过封隔上部水层使油井复采，则需直下带悬插头的生产管柱与补贴段悬插配合，达到密封隔采的目的，修井时只需拔出插头，起出生产管柱，完井时修复或更换插头重新插入即可。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本发明中为详细描述的结构及部件均为现有技术，本发明中将不再进行一一描述。

Claims (8)

1.一种复合材料敷贴修复管柱，其特征在于：包括油管（1）、上胶筒（2）、液态复合材料（4）、挤注装置、待补贴段（8）、套管（9）、补贴衬管（10）、水力锚（14）和补贴段（16）；所述的油管（1）位于套管（9）内，且油管（1）下端依次连接有挤注装置和水力锚（14），所述的挤注装置上设置有补贴衬管（10），补贴衬管（10）与套管（9）上的待补贴段（8）位置对应；所述的液态复合材料（4）位于挤注装置内。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料敷贴修复管柱，其特征在于：所述的水力锚（14）下端设有丝堵（15）。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料敷贴修复管柱，其特征在于：所述的水力锚（14）与挤注装置通过连接短接（13）连接。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料敷贴修复管柱，其特征在于：所述的挤注装置包括上胶筒（2）、中心管（3）、挤注活塞（5）、动力液入口（6）、挤注腔（7）、注入口（11）和下胶筒（12），所述的上胶筒（2）和下胶筒（12）分别套设在中心管（3）两端，所述的中心管（3）外设有补贴衬管（10），注入口（11）设在补贴衬管（10）上下两端，动力液入口（6）位于中心管（3）中部。

5.根据权利要求4所述的一种复合材料敷贴修复管柱，其特征在于：所述的液态复合材料（4）位于补贴衬管（10）与中心管（3）之间的空腔内。

6.根据权利要求1-5所述的任意一种复合材料敷贴修复管柱方法，其特征在于：具体步骤为：

步骤一，选定补贴段：首先进行工程测井，明确套管腐蚀及破漏情况，选定需要的补贴位置，然后通洗井至补贴段位置以下20m～30m处，将补贴位置套管壁清理干净；

步骤二，下管柱：将液态复合材料（4）装入挤注装置，再将连接好的管柱下入至需要补贴位置；

步骤三，进行挤注：管柱下到目标补贴位置后，连接泵车从油管内打压，当加压达到5MPa时，上胶筒（2）、下胶筒（12）在液压力的作用下开始膨胀，同时水力锚（14）也在液压力的作用下逐步张开，继续加压至8MPa时上胶筒（2）和下胶筒（12）完全膨胀，并在目标补贴段上下位置形成密封腔体，而水力锚（14）也在压力的作用下与套管壁锚定；继续加压至10MPa后，动力液注入口（6）打开，高压液体进入挤注腔（6）后推动挤注活塞（5）挤压液态复合材料（4），液态复合材料（4）在压力的作用下通过注入口（11）进入由上胶筒（2）、待补贴段（8）、补贴衬管（10）和下胶筒（12）组成的密封腔体；在压力升高的过程中，挤注装置中的液态复合材料（4）不断被挤注到密封腔体中，当缓慢加压至15MPa时，密封腔体已完全被液态复合材料（4）充满，完成挤注；

步骤四，成型及丢手：完成挤注后憋压关闭动力端闸门侯凝，侯凝至少12个小时后，液态复合材料（4）凝固成型且与待补贴段（8）紧密胶合，此时缓慢泄压直至压力完全泄掉，在此过程中上胶筒（2）和下胶筒（12）回缩至，水力锚（14）失去压力支撑后锚爪也完全回缩；然后提升管柱直至挤注装置与成型的补贴段（16）完全脱开，起出管柱，完成补贴。

7.根据权利要求6所述的一种复合材料敷贴修复管柱方法，其特征在于：所述的步骤一中，选定补贴段：首先进行工程测井，明确套管腐蚀及破漏情况，选定需要的补贴位置，然后通洗井至补贴段位置以下25m处，再用刮管器反复刮削补贴位置，将补贴位置套管壁清理干净。

8.根据权利要求6所述的一种复合材料敷贴修复管柱方法，其特征在于：所述的步骤一中，选择需要的补贴位置时，如果只是补贴套管腐蚀破漏点，则选择对应位置补贴即可；但如果是补贴建立预坐封段，通过悬插管柱进行隔采则应选择相对套管状况较好的位置进行补贴，以使悬插管柱插入悬插段后承压密封性能更加可靠。