CN111441732B - 一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法，将插拔式井口装置连接在井口与电缆防喷管之间，通过液压控制系统能够实现母连接头对公连接头的锁紧与解锁动作；通过远程控制液压控制系统，实现电缆防喷管与井口的自动连接与脱离；将电缆防喷管及工具串吊近或吊离井口，在电缆防喷管保持竖直的状态下起下工具串并进行换装。本发明无需作业人员登高手动换装井口，无需消耗大量人力从电缆防喷管中拖拉工具串，可至少减少作业人员3‑4人，换装井口及工具串更简单、更轻松。本发明直接通过远程液压控制实现电缆防喷井口自动化换装，同时避免了倒、立电缆防喷管的环节，换装井口及工具串过程较原来方法至少提速50％，更为高效。
Description
技术领域
本发明涉及射孔完井领域，尤其涉及一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法。
背景技术
大规模分段压裂技术是页岩气、致密油气等低孔隙度、低渗透率非常规油气资源开发的关键技术，带压桥塞射孔联作技术是其中的重要环节。带压桥塞射孔联作是指在井筒与地层有效沟通的前提下，运用电缆输送方式，通过水力泵送将桥塞与射孔工具串输送至井下目的层位，完成桥塞坐封和多簇射孔，实现井下地层分段，并形成利于压裂液和油气流动的通道。在桥塞射孔联作完成后，直接投入可溶球(带单向阀桥塞无需投球)进行该段加砂压裂。最后，交替进行后续各层段的桥塞射孔联作与加砂压裂施工，直至完成该井所有设计层段的射孔及压裂作业。在带压桥塞射孔联作中，电缆防喷管是必要的井控设备。
目前，在国内现有的带压桥塞射孔联作作业中，通常采用手动拆装电缆防喷井口及起吊、倒立电缆防喷管的方式换装井口及工具串。该方法的具体工艺流程为：步骤一，完成桥塞坐封和多簇射孔的工具串起至井口并关井泄压完成后，操作人员前往井口高处手动拆卸与井口连接的电缆防喷管；步骤二，吊车及绞车相互配合，将电缆防喷管与工具串吊离井口并放倒至地面；步骤三，将工具串从电缆防喷管内拉出并拆卸；步骤四，将准备入井的工具串与电缆头连接，并重新拉进电缆防喷管内；步骤五，吊车及绞车再次相互配合，将电缆防喷管与工具串吊至井口；步骤六，操作人员再次前往井口高处，手动完成电缆防喷管与井口的连接。上述带压桥塞射孔联作工具串及井口的换装过程耗时耗力，同时还涉及高处、高压作业风险。同时，剧增的页岩气工作量对带压桥塞射孔联作时效提出了更高的要求。2018年，仅仅中国石油在四川盆地投产的页岩气井就有134口，预计2019-2020年总计达到800余口井。所以现有带压桥塞射孔联作换装工具串及井口的方法，已经难以满足页岩气井压裂施工提速提效的要求。
发明内容
为了解决现有带压桥塞射孔联作工具串及井口换装过程耗时耗力，同时还涉及高处、高压作业风险的不足，本发明目的是提供一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法，以助于减轻带压桥塞射孔联作施工强度，增强带压桥塞射孔联作施工安全，以及提高带压桥塞射孔联作施工时效。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法，将插拔式井口装置连接在井口与电缆防喷管之间，插拔式井口装置包括液压控制系统、母连接头与公连接头，母连接头与液压控制系统相连，通过液压控制系统能够实现母连接头对公连接头的锁紧与解锁动作；母连接头位于井口，公连接头位于电缆防喷管底部，通过远程控制液压控制系统，实现电缆防喷管与井口的自动连接与脱离；将电缆防喷管及工具串吊近或吊离井口，在电缆防喷管保持竖直的状态下起下工具串并进行换装。
本发明进一步的改进在于，具体包括以下步骤：
步骤1，将完成桥塞坐封和多簇射孔的工具串起至电缆防喷管，并关井泄压后，通过远程控制液压控制系统，实现母连接头与公连接头的解锁；吊车上起大钩，使电缆防喷管带着公连接头脱离井口；
步骤2，吊车与绞车共同配合，将电缆防喷管及工具串吊离井口至工具串倒放区域上方；
步骤3，吊车大钩上起至最大起吊高度并锁紧吊臂，同时绞车配合以≤600m/h速度下放电缆至工具串完全进入支撑轮座后停车；其中，电缆一端与工具串相连，另一端与绞车相连；
步骤4，将牵引绳系在支撑轮座上后，牵拉牵引绳；
步骤5，绞车下放电缆，同时牵拉牵引绳使工具串向远离井口方向倾倒并控制工具串倾倒方向，直至工具串平躺；
步骤6，重新连接准备入井的工具串及紧固支撑轮座；
步骤7，绞车上起电缆，通过支撑轮座上的牵引绳控制工具串上起移动方向；
步骤8，工具串完全直立后，绞车停止上起电缆，并松开支撑轮座；
步骤9，绞车上提工具串，并在工具串底部离地时停车；
步骤10，沿顺时针方向旋转工具串多圈后，绞车上提工具串；工具串进入公连接头；
步骤11，工具串上部进入电缆防喷管后，解锁吊车并下放大钩至公连接头底部与母连接头平齐，同时绞车同步上起电缆，使工具串尾部在公连接头外；
步骤12，吊车与绞车共同配合，将电缆防喷管及工具串吊至井口正上方位置后，绞车将工具串全部收进电缆防喷管内；
步骤13，吊车下放电缆防喷管，使电缆防喷管下端的公连接头完全进入与井口连接的母连接头内；
步骤14，通过远程控制液压控制系统，实现母连接头对公连接头的锁紧动作，从而完成井口的安装。
本发明进一步的改进在于，步骤2中，工具串倒放区域设置在吊车与绞车之间，面积通常不小于5m×20m，距离井口不少于5m，且在井口之间设置有防护墙。
本发明进一步的改进在于，步骤3中，吊车大钩最大起吊高度满足要求：h≥L1+L2+L3+h0；其中h表示吊车大钩最大起吊高度；L1表示电缆防喷管钢丝绳长度；L2表示电缆防喷管长度；L3表示工具串长度；h0表示安全距离。
本发明进一步的改进在于，步骤3中，电缆从绞车引出后，依次穿过牵拉在地面的地滑轮、悬挂于吊车大钩上的天滑轮、电缆防喷管、柔性打捞头和穿芯加重，最后通过电缆头与磁定位器连接。
本发明进一步的改进在于，步骤5中，工具串接近水平状态时，工具串正下方放置有工具串支架。
本发明进一步的改进在于，步骤6中，若工具串换装完成后需等候压裂施工，无法立即实现电缆防喷管与井口连接时，将电缆防喷管下放至地面，连接至稳固的基座上垂直放立，待压裂完成后，重新吊起电缆防喷管与井口连接。
本发明进一步的改进在于，步骤10中，工具串进入公连接头时，若出现上提张力异常增加或工具串在公连接头底部挂卡，停车，下放电缆后再重新上起。
本发明进一步的改进在于，工具串从上至下包括依次相连的柔性打捞头、穿芯加重、磁定位器、多簇射孔枪、桥塞坐封工具和桥塞。
本发明进一步的改进在于，支撑轮座由牵引支撑环、支撑板、中空的筒体、紧固摇杆、加固肋板和滚动轮轴组成，其中，牵引支撑环设置在支撑板底面上，滚动轮轴包括设置在支撑板上的轴杆，轴杆两端设置有轮子，轮子底端与和牵引支撑环在同一水平面上；筒体竖直设置在支撑板上，筒体顶部设置有用于紧固工具串的紧固摇杆；筒体内径大于桥塞外径10mm以上，深度大于桥塞长度200mm以上；加固肋板(23)将滚动轮轴的轴杆与筒体固定。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
一、带压桥塞射孔联作期间，无需作业人员登高手动换装井口，无需消耗大量人力从电缆防喷管中拖拉工具串，可至少减少作业人员3-4人，换装井口及工具串更简单、更轻松。
二、采用本发明所述方法，直接通过远程液压控制实现电缆防喷井口自动化换装，同时避免了倒、立电缆防喷管的环节，换装井口及工具串过程较原来方法至少提速50％，更为高效。
三、采用本发明所述方法，通过液压远程控制实现了作业人员远离井口高压区，避免高空和带压作业风险，井口换装更安全。
四、在页岩气平台井分段压裂施工中采用本发明所述方法，可实现相邻几口井加砂压裂与带压桥塞射孔联作的连续交替施工作业，同时可以在无需停等临井加砂压裂结束的工况下直接进行带压桥塞射孔联作的井口换装作业，使工厂化平台井施工效率最大化。
附图说明
图1为带压桥塞射孔联作现场作业示意图。
图2为桥塞射孔联作工具串结构示意图。
图3为桥塞射孔联作工具串支撑轮座结构示意图。
图中标记为：1、绞车；2、电缆；3、支撑轮座；4、工具串；5、公连接头；6、电缆防喷管；7、天滑轮；8、吊车；9、地滑轮；10、井口；11、母连接头；12、液压控制系统。13、柔性打捞头；14、穿芯加重；15、磁定位器；16、多簇射孔枪；17、桥塞坐封工具；18、桥塞；19、牵引支撑环；20、支撑板；21、筒体；22、紧固摇杆；23、加固肋板；24、滚动轮轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明的用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法为：将插拔式井口装置连接在井口10与电缆防喷管6之间，并在工具串4顶部连接保护电缆的柔性打捞头13，在底部安装保护桥塞且支撑工具串的支撑轮座3。通过远程控制插拔式井口装置，直接实现电缆防喷管6与井口10的自动连接与脱离；同时通过吊车8与绞车1的配合，将电缆防喷管6及工具串4吊近或吊离井口。利用柔性打捞头13保护电缆，支撑轮座3支撑、保护工具串4的特性，直接在电缆防喷管6保持竖直的状态下起下工具串4并进行换装。
其中，插拔式井口装置包括液压控制系统12、母连接头11与公连接头5，公连接头5与液压控制系统12相连，并且母连接头11与公连接头5相配合，母连接头11位于井口10，公连接头5位于电缆防喷管6底部。
参照图1，针对本发明所述方法的具体实施方式作进一步详细说明，用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法的步骤包括：
步骤1，将完成桥塞坐封和多簇射孔的工具串4起至电缆防喷管6，并关井泄压后，通过远程控制液压控制系统12，实现插拔式井口装置的母连接头11的锁紧机构自动解锁。吊车8上起大钩，使电缆防喷管6带着公连接头5脱离井口10。
步骤2，吊车8与绞车1共同配合，将电缆防喷管6及工具串4吊离井口10至工具串倒放区域上方。
步骤3，吊车8大钩上起至最大起吊高度并锁紧吊臂，同时绞车1配合以≤600m/h速度下放电缆2至工具串4完全进入支撑轮座3后停车。其中，电缆2一端与工具串4相连，另一端与绞车1相连；
步骤4，拧紧支撑轮座3的紧固螺杆4，将牵引绳系在支撑轮座3的牵引支撑环19上后，牵引绳撤离到安全位置。
步骤5，绞车1以≤600m/h速度下放电缆2，同时牵拉牵引绳使工具串4向远离井口10方向倾倒并控制工具串4倾倒方向。工具串4接近水平状态时，提前在工具串4正下方放置工具串支架，直至工具串完全平躺。
步骤6，拆卸已成功丢手的桥塞坐封工具17和成功起爆的多簇射孔枪16，并重新连接准备入井的工具串4及安装、紧固支撑轮座3。
步骤7，绞车1以≤600m/h速度上起电缆2，同时通过支撑轮座3上的牵引绳控制工具串4上起移动方向。
步骤8，工具串4完全直立后，绞车1停止上起电缆2，并松开支撑轮座3。
步骤9，调节好绞车1扭矩，以≤300m/h速度上提工具串4，并在工具串4底部离地1m～1.5m时停车。
步骤10，沿顺时针方向旋转工具串4三圈后，绞车1以≤300m/h速度继续上提工具串4。工具串4进入公连接头5时，若出现上提张力异常增加或工具串4在公连接头5底部挂卡，应立即停车，下放电缆2后再重新上起。
步骤11，工具串4上部进入电缆防喷管6后，解锁吊车8并下放大钩至公连接头5底部与母连接头11平齐，同时绞车1以≤600m/h速度配合同步上起电缆2，确保工具串4尾部在公连接头5外0.2m～0.5m。
步骤12，吊车8与绞车1共同配合，将电缆防喷管6及工具串4吊至井口10正上方1m～1.5m位置后，绞车1将工具串4全部收进电缆防喷管6内。
步骤13，吊车8下放电缆防喷管6，使其下端的插拔式井口装置的公连接头5完全进入与井口10连接的母连接头11内。
步骤14，通过远程控制插拔式井口装置的液压控制系统12，实现插拔式井口装置的母连接头11对公连接头5的锁紧动作，从而完成井口的安装。
步骤6中，若重新连接准备入井的工具串4完成后需等候压裂施工，无法立即实现电缆防喷管6与井口10连接时，将电缆防喷管6下放至地面，连接至稳固的基座上垂直放立，待压裂完成后，重新吊起电缆防喷管6与井口10连接；若等候压裂施工时间超过8h，将电缆防喷管6平放至地面，待等候结束后重新吊起电缆防喷管6与井口10连接。
本发明中，若当日施工结束或等候时间超过8h，应将电缆防喷管6平放至地面，待次日或等候结束后重新吊起电缆防喷管6，再按照步骤12～步骤14进行后续工作。
参照图2，步骤1中，工具串4从上至下包括依次相连的柔性打捞头13、穿芯加重14、磁定位器15、多簇射孔枪16、桥塞坐封工具17和桥塞18。柔性打捞头13上端可自由弯曲，能保护从中穿行的电缆。
进一步的，步骤1中，插拔式井口装置包括液压控制系统、公连接头与母连接头。所述公连接头与母连接头分别通过由壬结构连接在电缆防喷管底部与井口，通过远程控制其液压控制系统直接实现母连接头对公连接头的锁紧与解锁动作。
进一步的，步骤2中工具串倒放区域设置在吊车8与绞车1之间，面积不小于5m×20m，距离井口不少于5m，且工具串倒放区域与井口之间设置有防护墙。
步骤2中吊车8配备使用钢销+臂销锁紧方式的吊臂，且吊车液压支撑臂安装有电子安全阀。
更进一步的，步骤2所述吊车大钩最大起吊高度应满足要求：h≥L1+L2+L3+h0。其中h表示吊车大钩最大起吊高度，单位为m；L1表示电缆防喷管钢丝绳长度，单位为m；L2表示电缆防喷管长度，单位为m；L3表示工具串长度，单位为m；h0表示安全距离，单位为m，一般为2m～3m。
进一步的，步骤3中所述电缆2从绞车1引出后，依次穿过牵拉在地面的地滑轮9、悬挂于吊车大钩上的天滑轮7、电缆防喷管6、柔性打捞头1和穿芯加重2，最后通过电缆头与磁定位器15直接连接。
参照图3，步骤3中支撑轮座3由牵引支撑环19、支撑板20、中空的筒体21、紧固摇杆22、加固肋板23和滚动轮轴24组成，其中，筒体21为中空结构，支撑板20呈矩形状，牵引支撑环19焊接固定在支撑板20底面上，滚动轮轴24包括焊接固定在支撑板20上的轴杆，轴杆两端设置有轮子，轮子底端与和牵引支撑环19在同一水平面上；加固肋板23将滚动轮轴24的轴杆与筒体21焊接固定。牵引支撑环19位于支撑板20一端，轴杆位于支撑板20另一端。在筒体21顶部一侧开有通孔，通孔的外部焊接有螺母，紧固摇杆22穿过螺母、通孔，通过螺纹对伸入筒体21内的紧固工具串4进行紧固；筒体21内径大于桥塞18外径10mm以上，深度大于桥塞18长度200mm以上。
Claims (9)
1.一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法，其特征在于，将插拔式井口装置连接在井口(10)与电缆防喷管(6)之间，插拔式井口装置包括液压控制系统(12)、母连接头(11)与公连接头(5)，母连接头(11)与液压控制系统(12)相连，通过液压控制系统(12)能够实现母连接头(11)对公连接头(5)的锁紧与解锁动作；母连接头(11)位于井口(10)，公连接头(5)位于电缆防喷管(6)底部，通过远程控制液压控制系统(12)，实现电缆防喷管(6)与井口(10)的自动连接与脱离；将电缆防喷管(6)及工具串(4)吊近或吊离井口(10)，在电缆防喷管(6)保持竖直的状态下起下工具串(4)并进行换装；
具体包括以下步骤：
步骤1，将完成桥塞坐封和多簇射孔的工具串(4)起至电缆防喷管(6)，并关井泄压后，通过远程控制液压控制系统(12)，实现母连接头(11)与公连接头(5)的解锁；吊车(8)上起大钩，使电缆防喷管(6)带着公连接头(5)脱离井口(10)；
步骤2，吊车(8)与绞车(1)共同配合，将电缆防喷管(6)及工具串(4)吊离井口(10)至工具串倒放区域上方；
步骤3，吊车(8)大钩上起至最大起吊高度并锁紧吊臂，同时绞车(1)配合以≤600m/h速度下放电缆(2)至工具串(4)完全进入支撑轮座(3)后停车；其中，电缆(2)一端与工具串(4)相连，另一端与绞车(1)相连；
步骤4，将牵引绳系在支撑轮座(3)上后，牵拉牵引绳；
步骤5，绞车(1)下放电缆(2)，同时牵拉牵引绳使工具串(4)向远离井口(10)方向倾倒并控制工具串(4)倾倒方向，直至工具串(4)平躺；
步骤6，重新连接准备入井的工具串(4)及紧固支撑轮座(3)；
步骤7，绞车(1)上起电缆(2)，通过支撑轮座(3)上的牵引绳控制工具串(4)上起移动方向；
步骤8，工具串(4)完全直立后，绞车(1)停止上起电缆(2)，并松开支撑轮座(3)；
步骤9，绞车(1)上提工具串(4)，并在工具串(4)底部离地时停车；
步骤10，沿顺时针方向旋转工具串(4)多圈后，绞车(1)上提工具串(4)；工具串(4)进入公连接头(5)；
步骤11，工具串(4)上部进入电缆防喷管(6)后，解锁吊车(8)并下放大钩至公连接头(5)底部与母连接头(11)平齐，同时绞车(1)同步上起电缆(2)，使工具串(4)尾部在公连接头(5)外；
步骤12，吊车(8)与绞车(1)共同配合，将电缆防喷管(6)及工具串(4)吊至井口(10)正上方位置后，绞车(1)将工具串(4)全部收进电缆防喷管(6)内；
步骤13，吊车(8)下放电缆防喷管(6)，使电缆防喷管(6)下端的公连接头(5)完全进入与井口(10)连接的母连接头(11)内；
步骤14，通过远程控制液压控制系统(12)，实现母连接头(11)对公连接头(5)的锁紧动作，从而完成井口的安装。
2.根据权利要求1所述的一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法，其特征在于，步骤2中，工具串(4)倒放区域设置在吊车(8)与绞车(1)之间，面积不小于5m×20m，距离井口不少于5m，且在井口之间设置有防护墙。
3.根据权利要求1所述的一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法，其特征在于，步骤3中，吊车(8)大钩最大起吊高度满足要求：h≥L1+L2+L3+h0；其中h表示吊车大钩最大起吊高度；L1表示电缆防喷管钢丝绳长度；L2表示电缆防喷管长度；L3表示工具串长度；h0表示安全距离。
4.根据权利要求1所述的一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法，其特征在于，步骤3中，电缆(2)从绞车(1)引出后，依次穿过牵拉在地面的地滑轮(9)、悬挂于吊车大钩上的天滑轮(7)、电缆防喷管(6)、柔性打捞头(13)和穿芯加重(14)，最后通过电缆头与磁定位器(15)连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法，其特征在于，步骤5中，工具串(4)接近水平状态时，工具串(4)正下方放置有工具串支架。
6.根据权利要求1所述的一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法，其特征在于，步骤6中，若工具串(4)换装完成后需等候压裂施工，无法立即实现电缆防喷管(6)与井口(10)连接时，将电缆防喷管(6)下放至地面，连接至稳固的基座上垂直放立，待压裂完成后，重新吊起电缆防喷管(6)与井口(10)连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法，其特征在于，步骤10中，工具串(4)进入公连接头(5)时，若出现上提张力异常增加或工具串(4)在公连接头(5)底部挂卡，停车，下放电缆(2)后再重新上起。
8.根据权利要求1所述的一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法，其特征在于，工具串(4)从上至下包括依次相连的柔性打捞头(13)、穿芯加重(14)、磁定位器(15)、多簇射孔枪(16)、桥塞坐封工具(17)和桥塞(18)。
9.根据权利要求1所述的一种用于带压桥塞射孔联作快速换装工具串及井口的方法，其特征在于，支撑轮座(3)由牵引支撑环(19)、支撑板(20)、中空的筒体(21)、紧固摇杆(22)、加固肋板(23)和滚动轮轴(24)组成，其中，牵引支撑环(19)设置在支撑板(20)底面上，滚动轮轴(24)包括设置在支撑板(20)上的轴杆，轴杆两端设置有轮子，轮子底端与牵引支撑环(19)在同一水平面上；筒体(21)竖直设置在支撑板(20)上，筒体(21)顶部设置有用于紧固工具串(4)的紧固摇杆(22)；筒体(21)内径大于桥塞(18)外径10mm以上，深度大于桥塞(18)长度200mm以上；加固肋板(23)将滚动轮轴(24)的轴杆与筒体(21)固定。
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