CN110847844B - 一种定点封隔分层挤封工具及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种定点封隔分层挤封工具及其使用方法，本发明所述的定点封隔分层挤封工具能在挤封下层后，封闭下层挤封段，对上层连续施工挤封，从而有效的解决多层系挤封难题；且该工具能一次性进行送入，坐封，挤封施工，不需要专用送入工具和专用挤封工具进行多趟管柱施工，有效解决挤封工具多趟钻工艺复杂问题。本发明所述的定点封隔分层挤封工具使用高分子及铝镁合金易钻材料，在后期钻除过程中，钻除速度快于同类钢制工具，从而有效解决挤封工具磨钻时间长问题。
Description
技术领域
本发明属于石油钻井技术领域，涉及用于完井后对套管内多个层系记性挤封的技术措施，具体涉及一种定点分段挤封工具及其使用方法。
背景技术
挤封工具是石油钻井行业套管堵漏过程中使用的工具，它安装在套管内部，用来封隔套管上下层段，选择性挤封。
常用的定点挤封工具有水泥承流器、插入管式桥塞、封隔器等，其中，水泥承留器用于套管内分次带压挤注水泥作业施工，其能有效分隔两层次的挤注水泥作业，在水泥承留器下层侯凝或带压情况下对水泥承留器以上同时进行挤注作业，现有的水泥承留器主要为铸铁式水泥承留器，该水泥承留器的除胶桶部分外均为铸铁质地或强度高于铸铁的钢制材料，在安装及施工使用过程中，容易导致较为明显的刚性碰撞，磨除时间较长，在钻压1t的情况下，磨除时间需要70h左右，严重影响了施工进度，减慢工程进度。
插入管式桥塞是一种可提出式挤封工具，措施过程中，要使用送入配套工具使可提出式挤封工具到达指定位置，坐封后，更换插入挤封工具进行挤封作业；挤封完成后，更换提出打捞工具对封堵工具进行打捞；打捞结束后，再次使用磨鞋磨除堵剂。该工艺过程繁琐，施工风险大，存在坐封后无法插入插入头的危险，存在堵剂埋没挤封工具无法打捞的危险。
封隔器挤封的作业，由于封隔器无法脱扣，导致不是适用于具有溢流需要承压的井，同时堵剂可能导致封隔器焊死井底，施工风险大。
上述的几种挤封工具均通过在套管内定点封隔套管内上下层，控制流体沟通，但插入管式桥塞施工过程较为繁杂，需要通过送入工具连接桥塞，送至指定地点座封后，再下入插入工具进行挤封，最后使用提出打捞工具对封堵工具进行打捞，挤封后上部遗留堵剂则存在无法打捞的施工风险。水泥承流器使用插入头带入桥塞，座封挤注一体，但是无法打捞，由于本体材料使用较为硬质的铸铁材料、当井深不足时，钻磨困难，根据现场施工经验，钻磨时间较长。封隔器进行挤封作业，存在堵剂堵死封隔器，导致插旗杆的作业风险。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种定点封隔分层挤封工具及其使用方法。
为实现上述目的/为此，本发明所采用的技术方案如下：
一种定点封隔分层挤封工具，包括定点座封机构和送入坐挤一体机构，所述定点座封机构包括中空的中心管，及自上而下依次套设于中心管外部的上卡瓦、上椎体、膨胀胶筒、下椎体和下卡瓦；所述中心管的上端连接有丢手接头，中心管的内部设有循环滑套，中心管的下端连接有引鞋；所述送入坐挤一体机构插入中心管内，并与所述的丢手接头可拆卸式连接。
进一步地，所述送入坐挤一体机构至少包括扶正器和插入管，所述扶正器连接于插入管的上端，插入管的下端插入中心管内，并通过反扣螺套和所述的丢手接头连接。
优选地，所述中心管的上端开设有第一销钉孔，所述第一销钉孔内安装有第一销钉，将所述的丢手接头的下端固定在中心管上，丢手接头的上端通过丝扣连接送入坐挤一体机构的反扣螺套；所述中心管的中段内部内丝连接循环滑套，中心管的下端外丝连接引鞋。
具体地，所述上锥体的外周面上设置有第一锥面，上卡瓦的下端内周面上设置有与第一锥面相配合的倾角相同的第二锥面；所述下锥体的外周面上设置有第三锥面，下卡瓦的上端内周面上设置有与第三锥面相配合的倾角相同的第四锥面；所述第一锥面和第二锥面同时与第三锥面以及第四锥面之间相配合。
进一步地，所述上锥体的内周面上设有防退马齿扣，上锥体的侧壁上开设有第二销钉孔，且第二销钉孔位于防退马齿扣的上方；所述第二销钉孔内安装有第二销钉，用以将上锥体固定在中心管上。
优选地，所述下锥体的侧壁上开设有第三销钉孔，所述第三销钉孔内安装有第三销钉，用以将下锥体固定在中心管上。
优选地，所述膨胀胶筒的上、下两端内部环箍有定型铁线。
优选地，所述循环滑套包括中空的外套，及套设于所述外套内的内套，所述外套和内套均开设径向的循环孔，并且外套和内套之间环空的循环通道内设置滑动活塞用以开闭外套和内套开设的循环孔，所述滑动活塞在液压作用下向下滑动时，所述内套、外套异位漏出循环孔从而打开循环通道，所述滑动活塞在外力作用下向上滑动时，循环滑套的内套、外套复位从而关闭循环通道。
进一步地，所述引鞋上开有传液孔，所述传液孔与循环滑套上的循环通道相连通。
一种定点封隔分层挤封工具上的使用方法，如下：送入坐挤一体机构插入定点坐封机构后，送至套管内设计位置，通过顺时针旋转，上卡瓦、下卡瓦沿中心管分别向上椎体、下椎体方向收缩，两椎体受力挤压膨胀胶筒，膨胀胶筒涨封并封隔套管内部空间，从而将上下层段液体隔离。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的定点封隔分层挤封工具能在挤封下层后，封闭下层挤封段，对上层连续施工挤封，从而有效的解决多层系挤封难题。
2.挤封后，提出插入管，循环滑套回到关闭位置，能有效的封闭下层，防止溢流压力带来的堵剂返吐，从而有效解决带压挤封后，溢流可能带来的井控风险问题，保证井筒安全。
3.本发明所述的定点封隔分层挤封工具能一次性进行送入，坐封，挤封施工，不需要专用送入工具和专用挤封工具进行多趟管柱施工，有效解决挤封工具多趟钻工艺复杂问题。
4.本发明所述的定点封隔分层挤封工具使用高分子及铝镁合金易钻材料，在后期钻除过程中，钻除速度快于同类钢制工具，从而有效解决挤封工具磨钻时间长问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明的结构示意图；
图2是本发明所述的定点坐封机构的结构示意图；
图3是本发明所述的坐挤一体机构的结构示意图。
附图标记说明：
1、定点座封机构；2、送入坐挤一体机构；3、上卡瓦；4、上椎体；5、胶筒；6、中心管；7、下椎体；8、下卡瓦；9、循环滑套；10、引鞋；11、传液孔；12、丢手接头；13、扶正器；14、插入管；15、反扣螺套；16、第一销钉孔；17、第二销钉孔；18、第三销钉孔；19、防退马齿扣。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的的上、下、左、右。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
第一实施方式
本发明的第一实施方式涉及一种定点封隔分层挤封工具，如图1所示，包括定点座封机构1和送入坐挤一体机构2，如图2所示，所述定点座封机构1，包括中空的中心管6，及自上而下依次套设于中心管6外部的上卡瓦3、上椎体4、膨胀胶筒5、下椎体7和下卡瓦8；所述中心管6的上端连接有丢手接头12，中心管6的内部设有循环滑套9，中心管6的下端连接有引鞋10；所述送入坐挤一体机构2插入中心管6内，并与所述的丢手接头12可拆卸式连接。
本发明所述的定点封隔分层挤封工具上的使用方法如下：送入坐挤一体机构2插入定点坐封机构后，送至套管内设计位置，通过顺时针旋转，上卡瓦3、下卡瓦8沿中心管6分别向上椎体4、下椎体7方向收缩，两椎体受力挤压膨胀胶筒5，膨胀胶筒5涨封并封隔套管内部空间，从而将上下层段液体隔离；进一步地，所述的送入坐挤一体机构2与插入定点坐封机构1坐封倒扣可分体，再次插入定点坐封工具可顶开循环滑套，与定点坐封工具以下井筒形成液体流动通道。具体地，所述定点坐封机构坐封并倒扣后，通过回插插入管，可以对定点坐封机构封隔段的下层进行挤封堵剂施工；通过上提插入管，可以对定点坐封工具封隔段的上层进行挤封堵剂作业。
本发明所述的定点封隔分层挤封工具能在挤封下层后，封闭下层挤封段，对上层连续施工挤封，从而有效的解决多层系挤封难题。
第二实施方式
本实施方式提供了一种定点封隔分层挤封工具，如图1所示，包括定点座封机构1和送入坐挤一体机构2，如图2所示，所述定点座封机构1，包括中空的中心管6，及自上而下依次套设于中心管6外部的上卡瓦3、上椎体4、膨胀胶筒5、下椎体7和下卡瓦8；所述中心管6的上端连接有丢手接头12，中心管6的内部设有循环滑套9，中心管6的下端连接有引鞋10；如图3所示，所述送入坐挤一体机构2至少包括扶正器13和插入管14，所述扶正器13铆接于插入管14的上端，插入管14的下端插入中心管6内，并通过反扣螺套15和定点座封机构1的丢手接头12可拆卸式连接。
进一步地，送入坐挤一体机构的扶正器用于保证插入工具在套管内的居中同时提供坐封时所需的反扭矩；反扣螺套15用于座封后倒扣提出插入管；插入管插入定点分段挤封工具内部建立的液流通道。
定点座封机构的上卡瓦3为可快速钻除的定点封隔分层挤封工具提供初始座封力，通过液力作用，上卡瓦下行挤压上椎体，上卡瓦的钳牙向径向扩张，嵌入套管内壁，承受座封后的定点封隔分层挤封工具由于井筒内流体升压产生的向上顶力；上椎体与膨胀胶筒通过螺纹连接；膨胀胶筒由于上椎体、下椎体的相向运动挤压涨封，膨胀封隔套管内上下空间。
本发明所述的定点封隔分层挤封工具上的使用方法如下：送入坐挤一体机构2的插入管14插入中心管6后，向下顶开循环滑套9，漏出循环滑套9上侧向的循环孔，并在循环滑套9的内、外套之间建立循环通道；进一步地，将送入坐挤一体机构的反扣螺套15通过丝扣与反扣接头连接，并将所述的连接为一体的定点座封机构1和送入坐挤一体机构2下至套管内指定位置，正转，送入坐挤一体机构上的扶正器提供反扭矩，进行两段式脱扣，在脱扣过程一，正转，上椎体和下椎体相向地挤压膨胀胶筒5，膨胀胶筒5涨封，同时上卡瓦3、下卡瓦8分别嵌入套管内壁，将所述的定点封隔分层挤封工具锁死在固定位置；在脱扣过程二，继续正转，中心管脱离定点坐封机构，拔出插入管，循环滑套被插入管带回关闭位置。
需要说明的是，送入坐挤一体机构脱离插入定点坐封机构后，插入定点坐封机构自动关闭循环滑套，封隔定点坐封机构套管上下井段，最大承受单向≤40MPa压力。所述定点坐封机构坐封并倒扣后，通过回插插入管，可以对定点坐封机构封隔段的下层进行挤封堵剂施工；通过上提插入管，可以对定点坐封工具封隔段的上层进行挤封堵剂作业。因此，本发明所述的定点封隔分层挤封工具能一次性进行送入，坐封，挤封施工，不需要专用送入工具和专用挤封工具进行多趟管柱施工，有效解决了挤封工具多趟钻工艺复杂问题。
本发明所述的定点封隔分层挤封工具上的使用方法能优化作业工序、缩短施工时间、减少磨除定点挤封工具时间的优点。
第三实施方式
如图2所示，优选地，所述中心管6的上端开设有第一销钉孔16，所述第一销钉孔16内安装有第一销钉，将所述的丢手接头12的下端固定在中心管6上，丢手接头12的上端通过丝扣连接送入坐挤一体机构2的反扣螺套15；所述中心管6的中段内部内丝连接循环滑套9，中心管6的下端外丝连接引鞋10。
优选地，所述上锥体的外周面上设置有第一锥面，上卡瓦3的下端内周面上设置有与第一锥面相配合的倾角相同的第二锥面，且第二锥面的外圆周上设置有钳牙；所述下锥体的外周面上设置有第三锥面，下卡瓦8的上端内周面上设置有与第三锥面相配合的倾角相同的第四锥面，且第四锥面的外圆周上设置有钳牙；；所述第一锥面和第二锥面同时与第三锥面以及第四锥面之间相配合。所述上锥体的内周面上优选地设有防退马齿扣19，上锥体的侧壁上开设有第二销钉孔17，且第二销钉孔17位于防退马齿扣19的上方；所述第二销钉孔17内安装有第二销钉，用以将上锥体固定在中心管6上。所述第二销钉不仅起到固定上椎体的作用，而且能防止6马齿扣下行。所述下锥体的侧壁上开设有第三销钉孔18，所述第三销钉孔18内安装有第三销钉，用以将下锥体固定在中心管6上。所述第三销钉可防止下椎体下行，挤压下钳牙。
所述膨胀胶筒5的上、下两端内部环箍有定型铁线，保证膨胀胶筒挤压受力的时候膨胀均匀。
进一步地，所述循环滑套9内部具有可开启和关闭的循环通道，所述引鞋10上开有传液孔11，所述传液孔11与循环滑套9上的循环通道相连通。
具体地，作为一种优选方式，所述循环滑套9包括中空的外套，及套设于所述外套内的内套，所述外套和内套均开设径向的循环孔，并且外套和内套之间环空的循环通道内设置滑动活塞用以开闭外套和内套开设的循环孔，所述滑动活塞在液压作用下向下滑动时，所述内套、外套异位漏出循环孔从而打开循环通道，所述滑动活塞在外力作用下向上滑动时，循环滑套9的内套、外套复位从而关闭循环通道。
将所述的循环滑套连接在井下管柱中，能方便地实现油套环空循环通道的开启和关闭，而且可以实现多次开启和关闭。减少更换作业管柱，有效地解决了油井作业过程中更换排液管柱延误时间，造成储层的伤害问题；另外在不需更换管柱的情况下实现换层开采。克服了完井管柱不能为油套环空提供循环通道的不足。
第四实施方式
在上述实施例的基础上，作为一种优选，本发明所涉及的定点座封机构中的上卡瓦、中心管、循环滑套均使用强度高易磨除的铝合金材料。上椎体和下椎体使用高分子复合材料，能保证有效承受钳牙侧向力，同时后期磨除速度更快。膨胀胶筒使用膨胀橡胶材料，涨封后能有效封隔套管上下层系。引鞋和中心管使用铝合金材料，具有较好强度的同时，较钢制材料更好磨除。上卡瓦、下卡瓦使用球磨铁及高硬度陶瓷颗粒，有效提高钳牙强度，同时磨除速度更快。
本发明所述的定点封隔分层挤封工具使用的是易钻磨的高分子材料及铝制材料，相比现有使用的铸铁、钢制材料工具，本工具施工后可以快速钻除。
综上所述，本发明提供了一种套损井用多层系快速钻除定点封隔分层挤封工具及其使用方法，该工具只用一趟钻就进行了送入坐封挤注施工，相比较同类工具需要送入施工，坐封挤注管柱，提出工具管柱来说，施工效率更高。该工具可以对封隔工具上下两段使用一趟管柱挤封，先对封隔工具以下挤封，拔出插入管后，对封隔工具以上层次挤封。该工具的使用方法能优化作业工序、缩短施工时间、减少磨除定点挤封工具时间的优点。
以上实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知部件和常用结构或常用手段，此处不再一一详细说明。
在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。
Claims (7)
1.一种定点封隔分层挤封工具，其特征在于：包括定点座封机构（1）和送入坐挤一体机构（2），所述定点座封机构（1）包括中空的中心管（6），及自上而下依次套设于中心管（6）外部的上卡瓦（3）、上椎体（4）、膨胀胶筒（5）、下椎体（7）和下卡瓦（8）；所述中心管（6）的上端连接有丢手接头（12），中心管（6）的内部设有循环滑套（9），中心管（6）的下端连接有引鞋（10）；所述送入坐挤一体机构（2）插入中心管（6）内，并与所述的丢手接头（12）可拆卸式连接；
所述送入坐挤一体机构（2）至少包括扶正器（13）和插入管（14），所述扶正器（13）连接于插入管（14）的上端，插入管（14）的下端插入中心管（6）内，并通过反扣螺套（15）和所述的丢手接头（12）连接；
所述中心管（6）的上端开设有第一销钉孔（16），所述第一销钉孔（16）内安装有第一销钉，将所述的丢手接头（12）的下端固定在中心管（6）上，丢手接头（12）的上端通过丝扣连接送入坐挤一体机构（2）的反扣螺套（15）；所述中心管（6）的中段内部内丝连接循环滑套（9），中心管（6）的下端外丝连接引鞋（10）；
所述循环滑套（9）包括中空的外套，及套设于所述外套内的内套，所述外套和内套均开设径向的循环孔，并且外套和内套之间环空的循环通道内设置滑动活塞用以开闭外套和内套开设的循环孔，所述滑动活塞在液压作用下向下滑动时，所述内套、外套异位漏出循环孔从而打开循环通道，所述滑动活塞在外力作用下向上滑动时，循环滑套（9）的内套、外套复位从而关闭循环通道。
2.根据权利要求1所述的一种定点封隔分层挤封工具，其特征在于：所述上椎体的外周面上设置有第一锥面，上卡瓦（3）的下端内周面上设置有与第一锥面相配合的倾角相同的第二锥面；所述下椎体的外周面上设置有第三锥面，下卡瓦（8）的上端内周面上设置有与第三锥面相配合的倾角相同的第四锥面；所述第一锥面和第二锥面同时与第三锥面以及第四锥面之间相配合。
3.根据权利要求1所述的一种定点封隔分层挤封工具，其特征在于：所述上椎体的内周面上设有防退马齿扣（19），上椎体的侧壁上开设有第二销钉孔（17），且第二销钉孔（17）位于防退马齿扣（19）的上方；所述第二销钉孔（17）内安装有第二销钉，用以将上椎体固定在中心管（6）上。
4.根据权利要求1所述的一种定点封隔分层挤封工具，其特征在于：所述下椎体的侧壁上开设有第三销钉孔（18），所述第三销钉孔（18）内安装有第三销钉，用以将下椎体固定在中心管（6）上。
5.根据权利要求1所述的一种定点封隔分层挤封工具，其特征在于：所述膨胀胶筒（5）的上、下两端内部环箍有定型铁线。
6.根据权利要求1所述的一种定点封隔分层挤封工具，其特征在于：所述引鞋（10）上开有传液孔（11），所述传液孔（11）与循环滑套（9）上的循环通道相连通。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种定点封隔分层挤封工具上的使用方法，其特征在于，所述使用方法如下：送入坐挤一体机构（2）插入定点坐封机构后，送至套管内设计位置，通过顺时针旋转，上卡瓦（3）、下卡瓦（8）沿中心管（6）分别向上椎体（4）、下椎体（7）方向收缩，两椎体受力挤压膨胀胶筒（5），膨胀胶筒（5）涨封并封隔套管内部空间，从而将上下层段液体隔离。
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