CN112302572A - 一种可溶泵开塞 - Google Patents

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李江平
庞富增
陈仁锦
刘建锋
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    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices, or the like
    • E21B33/134Bridging plugs

Abstract

本发明涉及油气井井下工具的技术领域,尤其涉及一种可溶泵开塞。包括:壳体和可溶组件,可溶组件包括固定座和泵开座,泵开座往套管上端方向限位安装在固定座上,并通过固定座密封安装在壳体内,固定座与泵开座之间的连接面在两者连接的上端部和下端部分别设置有密封结构,固定座与泵开座在两组密封结构之间设置有可溶面;解封时,泵开座受套管上端压力剪切脱离固定座,实现井液解封,可溶组件通过可溶面与井液的接触完成溶解。本发明结构简单,加工方便,成本低,可减少工具使用成本,施工时可随尾管工具串一趟下入,节省了工具下入时间,无需动用其他特种设备来下入封堵工具,既节省了工期,也减少了操作步骤与采用特种设备的成本。

Description

一种可溶泵开塞
技术领域
本发明涉及油气井井下工具的技术领域,尤其涉及一种可溶泵开塞。
背景技术
在开采陆地与海上石油天然气时,时常遇到部分井因地层环境高温高压,同时地层水矿化度高,这些条件对完井难度大大增加,通常这种高温高压井完井方法都是先下入尾管,后通过回接尾管悬挂器进行油气开采,但由于一些特殊原因,在下完尾管后不能马上进行开采回接,需要等待数天,在这种情况下由于井底高温高压,很容易出现井喷事故,同时给回接生产管柱也带来了极大的安全隐患。
目前,行业内的通常处理方法有如下四种:
一、在尾管悬挂封隔器与打孔管之间设计一个剪切球座,投球坐封好悬挂封隔器后剪切掉球座,后泵入高密度泥浆进行压井,但这种方法很难控制,而且会污染或堵塞油气层。
二、在尾管悬挂封隔器与打孔管之间设计一个坐落短接,通过钢丝或连续油管投堵塞器在坐落短接上进行尾管悬挂封隔器的坐封与封堵井底高温高压气体与石油,在需要开采时可实现上部安全回接生产管柱,但由于坐落短接结构的特殊性,不能满足生产管柱的全通径要求,而且在投捞堵塞器时需要动用钢丝车或连续油管设备,成本费用很高且耗时较长。
三、在坐封好的尾管上下入可取或快钻桥塞进行井底高温高压的封堵,在需要回接开采时通过连续油管取出或钻除封堵桥塞,这种方法的弊端是桥塞在下入与取出或钻除的成本都非常高,需要动用几种特种设备才能完成。
四、在坐封好的尾管上下入可溶桥塞进行井底高温高压的封堵,后续自行溶解掉,但由于可溶桥塞结构与材料的溶解性有限,且井底液体存在高氯根,可溶桥塞在这种环境下最多能坚持2天,远不能满足等待7-14天后回接开采的要求。
因此,当前行业内在地层环境高温高压,同时地层水矿化度高的油井开采中,如何设计能满足高温高压、使用成本低且安全可靠的井底封堵工具,成为了其技术研究重点。
发明内容
本发明为解决在地层环境高温高压,同时地层水矿化度高的油井开采中,容易出现油气层污染或堵塞、耗时长、可靠性差以及开采成本高的问题,提供一种可溶泵开塞。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
一种可溶泵开塞,包括:
壳体,内设有通孔,并能够与井下套管紧密直连;以及
可溶组件,包括固定座和泵开座,所述泵开座往套管上端方向限位安装在固定座上,并通过所述固定座密封安装在壳体内,所述固定座和泵开座通过剪切丢手剪切连接,所述固定座与泵开座之间的连接面在两者连接的上端部和下端部分别设置有密封结构,所述固定座与泵开座在两组密封结构之间设置有可溶面;
其中,封堵时,壳体与可溶组件完成套管井液的密封,解封时,泵开座受套管上端压力剪切脱离固定座,实现井液解封,可溶组件通过可溶面与井液的接触完成溶解。
进一步的,所述固定座与泵开座在除可溶面外的外表面上设置有防溶涂层。
进一步的,所述密封结构包括密封件,所述固定座和泵开座上设置有与密封件对应的密封槽,所述密封件安装在密封槽内,进而实现固定座和泵开座之间的密封。
进一步的,所述固定座与所述壳体之间的连接面在两者连接的上端部与下端部之间同样设置有密封结构,所述固定座的外侧表面在固定座与所述壳体间的两组密封结构之间设置有可溶面。
进一步的,所述壳体内径设置有内螺纹,所述固定座外表面对应设置外螺纹,所述固定座通过外螺纹与内螺纹的配合安装在壳体上。
进一步的,所述内、外螺纹均为左旋螺纹。
进一步的,所述壳体上还设置有止动位,所述固定座通过止动位实现在壳体上往壳体上端方向上的限位。
进一步的,所述固定座和泵开座上对应环绕设置有多个剪切孔,所述剪切丢手通过在剪切孔置入固定座和泵开座,实现固定座和泵开座的剪切连接。
进一步的,所述壳体上设置有气密性检测孔,所述气密性检测孔设置在可溶组件中部对应处,用于实现可溶组件的气密性检测,并在检测完成能够通过堵头进行封堵。
进一步的,所述泵开座的下端设置有止动台阶,所述泵开座通过止动台阶抵接固定座的下端部,实现泵开座在固定座上往固定座上端方向的限位。
本发明通过壳体置入套管,并在壳体内设置可溶组件,壳体与可溶组件的配合能有效的保证泵开座上下两侧液体的隔离,完成底下井液的封堵,保证不会出现井喷现象,消除了后续回接生产管柱的安全隐患;在解封时,通过泵开剪切丢手,实现固定座和泵开座的分离,使两者可溶面与井液接触溶解,实现解封,可溶组件承压完成后可自行溶解,无残留,能够减少井下杂物残留。在施工方面,本结构简单,加工方便,成本低,可减少工具使用成本,施工时可随尾管工具串一趟下入,节省了工具下入时间,无需动用其他特种设备来下入封堵工具,既节省了工期,也减少了操作步骤与采用特种设备的成本。
附图说明
图1为本发明实施例中可溶泵开塞的剖视图。
图2为本发明实施例中可溶组件的爆炸剖视图。
图3为本发明实施例可溶泵开塞的局部剖视图。
其中:
壳体为10,气密性检测孔为11;
可溶组件为20,固定座为21,泵开座为22,止动位为211,止动台阶为221;
密封结构为30,剪切丢手为40,
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例
本实施例提出了一种可溶泵开塞,其用于油气井的井下作业,具体用于实现井下井液的封堵,确保不会发生井喷现象。具体的,请参阅图1-3,本实施例的可溶泵开塞具体包括壳体10和可溶组件20,其中,壳体10能够与套管直连,且其外径能够与套管紧密连接。同时,可溶组件20密闭安装在壳体10的内径,从而实现套管内底部井液的封堵。使用时,可溶组件20的可溶面并不与井液接触,此时可溶组件20可以完好的实现套管的井液封堵,待开采时,通过可溶泵开塞上端向可溶组件20施加外部作用力,使可溶组件20内部部件剪切,露出可溶面,最终在井液的接触下溶解消失,完成封堵工具的移除。
在具体结构方面,在本实施例的可溶泵开塞中,壳体10内设有通孔,并能够与井下套管紧密直连;而可溶组件20则具体包括有固定座21和泵开座22,其中,泵开座22密封安装在固定座21上,通过固定座21密封安装在壳体10内,泵开座22和固定座21共同实现壳体10内径通道的密封封堵。同时,在解封方面,固定座21和泵开座22通过剪切丢手40剪切连接,固定座21与泵开座22之间的连接面在两者连接的上端部和下端部分别设置有密封结构30,固定座21与泵开座22在两组密封结构30之间设置有可溶面。值得说明的是,该密封结构30的作用是对泵开座22和固定座21之间的缝隙起密封作用。
具体的,泵开座22通过剪切丢手40与固定座21连接,通过剪切丢手40实现其往套管下端方向的限位,当上方压力达到剪切丢手40的剪切力时,剪切丢手40被剪切掉,泵开座22与固定座21解除限位,泵开座22往套管下方移动,泵开座22和固定座21的可溶面和井液接触,由于井液中包含有氯根,泵开座22和固定座21在井液的作用下开始溶解,最终消失,实现套管的解封,同时减少井下的残留。
在受力方面,本结构采用反向单向阀结构,固定座21与泵开座22之间设计有止动结构,即泵开座22在固定座21的限位下具有一定的承压能力,而使可溶泵开塞在特殊井长时间稳定地进行反向承压,能够安全有效隔离井底压力,消除了后续回接生产管柱的安全隐患。同样的,固定座21在壳体10限位下,同样具有承重能力,优选的,固定座21和壳体10上均设计有螺纹,具体的,该螺纹结构具体设计为可承受10,000psi以上的压力。
本实施例的好处在于,本结构通过壳体10置入套管,并在壳体10内设置可溶组件20,壳体10与可溶组件20的配合能有效的保证泵开座22上下两侧液体的隔离,完成底下井液的封堵,保证不会出现井喷现象,消除了后续回接生产管柱的安全隐患;在解封时,通过泵开剪切丢手40,实现固定座21和泵开座22的分离,使两者可溶面与井液接触溶解,实现解封,可溶组件20承压完成后可自行溶解,无残留,能够减少井下杂物残留。
在施工方面,本结构简单,加工方便,成本低,可减少工具使用成本,施工时可随尾管工具串一趟下入,节省了工具下入时间,无需动用其他特种设备来下入封堵工具,既节省了工期,也减少了操作步骤与采用特种设备的成本。
在一些实施例中,参阅图1-3,固定座21与泵开座22在除可溶面外的外表面上均设置有防溶涂层。本结构采用外表局部涂层处理,保证在泵开座22未打开之前不会溶解,且耐高温,泵开后未做涂层处理的部位,即可溶面外露出来与井液接触,实现快速溶解,从而使本结构能适用于不同工况的油气井,适应性强。优选的,本实施例中的防溶涂层采用微氟氧化涂层或阿克苏涂层。
在一些实施例中,参阅图1和图3,密封结构30包括密封件,固定座21和泵开座22上设置有与密封件对应的密封槽,密封件安装在密封槽内,进而实现固定座21和泵开座22之间的密封。其中,密封件具体包括密封O型圈和密封挡圈,具体的,密封O型圈和密封挡圈置入固定座21或泵开座22的密封槽中,实现密封区域两侧的隔离密封。值得说明的是,可溶面设置在两个密封结构30之间,可以通过两密封结构30格挡住套管上下侧的井液或完井液,从而保证固定座21和泵开座22的可靠性,使其在封堵状态时不会出现溶解的情况发生。
为了保证固定座21的溶解速度以及固定座21与壳体10之间的密封可靠性,在一些实施例中,固定座21与壳体10之间的连接面在两者连接的上端部与下端部之间同样设置有密封结构30,同时,固定座21的外侧表面在固定座21与壳体10间的两组密封结构30之间设置有可溶面。即固定座21的中部内外表面均设置有可溶面,从而保证剪切后,固定座21能够快速的溶解。
在一些实施例中,壳体10内径设置有内螺纹,固定座21外表面对应设置外螺纹,固定座21通过外螺纹与内螺纹的配合安装在壳体10上,两者通过螺纹连接,实现壳体10和固定座21之间的紧密连接。优选的,内、外螺纹均为左旋螺纹,这样设计的好处在于,在解封并需要保持油管、套管通径时,可以下入钻头钻除固定座21与泵开座22,因为钻头通常采用右旋工作,壳体10与固定座21采用左旋螺纹连接,钻头钻动时,固定座21连接壳体10处不会旋转松动,有利于钻头的快速钻除工作。
同样优选的,参阅图3,所述壳体10上还设置有止动位211,固定座21通过止动位211能更好的实现在壳体10上往壳体10上端方向上的限位。
在一些实施例中,参阅图1-2,固定座21和泵开座22上对应环绕设置有多个剪切孔,剪切丢手40通过在剪切孔置入固定座21和泵开座22,实现固定座21和泵开座22的剪切连接。安装时,固定座21与泵开座22的剪切孔对正配合,进行剪切丢手40的安装。在本实施例中,剪切丢手40为剪切螺钉。
具体的,其可溶组件20的好处还包括,可溶泵开塞相较于剪切球座、快钻桥塞和可溶桥塞使用了更简洁的结构和更少的零部件,与油、套管直连,没有坐封步骤,也不用投球,从而使可溶泵开塞下井使用快捷可靠,作业流程更短更简单,有效减少意外的发生,且泵开座22为圆柱塞子结构,泵开座22与固定座21配合安装不同数量的剪切丢手40螺钉则可以承接不同高密度液柱的压力,而起到防止高密度泥浆污染或堵塞油气层的作用。
在一些实施例中,参阅图3,壳体10上设置有气密性检测孔1111,气密性检测孔1111设置在可溶组件20中部对应处,用于实现可溶组件20的气密性检测,并在检测完成能够通过堵头进行封堵。具体的,为了在可溶泵开塞装配完成后,对其气密封、液密封性能进行检测,壳体10的内孔设计有一个气密性检测孔1111,在本实施例中,该孔为圆锥螺纹孔,其主要用于整体装配完成后测试密封组件的密封性能,而当检测完成后,通过从壳体10外侧安装堵头的方式,对其进行封堵
在一些实施例中,参阅图1和2,泵开座22的下端设置有止动台阶221,泵开座22通过止动台阶221抵接固定座21的下端部,实现泵开座22在固定座21上往固定座21上端方向的限位。
为了更好的操作体验,提供本实施例中可溶泵开塞的具体应用场景,具体的,当可溶泵开塞剪切后,可溶面即没有做涂层的面会接触氯根并缓慢溶解最终减少井下杂物残留,为了加快起溶解,可以注入盐酸加快固定座21与泵开座22的溶解速度,若当溶解过慢且不允许注酸入井,但需要保持油、套管通径时,可以通过下入钻头右旋钻除固定座21与泵开座22,实现固定座21和泵开座22的快速移除。
为了保证泵开座22的安装效率,泵开座22上还设置有一字槽,方便其在固定座21上的安装,并对正固定座21的螺钉孔安装剪切丢手40螺钉。
同时,在本结构的安装方面,提供其具体的安装步骤,具体的,在施工时,可溶泵开塞连接于悬挂封隔器下方,随尾管一起下井,值得说明的是,下井时,需要在可溶泵开塞上腔体灌一段清水作为隔离液。
为了满足悬挂封隔器的坐封、生产封隔器的坐封与送入工具丢手的需求,可以调整安装的剪切丢手40螺钉的数量。当工具串下井到达目标地层时,可溶泵开塞起封堵地层压力的作用,承受自下往上的反向压力;此时则开始坐封悬挂封隔器、丢手送入工具,接着取出送入管柱,灌入完井液,等待回接上部生产管柱。
特定时间后,下入回接生产管柱,打压剪切掉可溶泵开塞泵开座22,实现其井液的解封。在丢手后,固定座21、泵开座22与高氯根地层流体接触,从未作涂层的表面开始溶解,通过灌注盐酸,或下入钻头钻除固定座21与泵开座22的方式,加快固定座21与泵开座22的溶解速率,溶解或钻除完毕后可实现全通径,涂层粉末等细小残渣则可以随地层流体带出地面。
在结构具体形状方面,泵开座22设计为外径更大的圆柱型,与之配合的固定座21也设计有直径更大的内孔,当泵开座22剪切丢手40后,露出的非涂层面与地层流体有更大的接触面积,使固定座21与泵开座22的溶解速度更快,节省完井时间,溶解完成使尾管拥有更大的通径。
显然,本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可溶泵开塞,其特征在于,包括:
壳体,内设有通孔,并能够与井下套管紧密直连;以及
可溶组件,包括固定座和泵开座,所述泵开座往套管上端方向限位安装在固定座上,并通过所述固定座密封安装在壳体内,所述固定座和泵开座通过剪切丢手剪切连接,所述固定座与泵开座之间的连接面在两者连接的上端部和下端部分别设置有密封结构,所述固定座与泵开座在两组密封结构之间设置有可溶面;
其中,封堵时,壳体与可溶组件完成套管井液的密封,解封时,泵开座受套管上端压力剪切脱离固定座,实现井液解封,可溶组件通过可溶面与井液的接触完成溶解。
2.根据权利要求1所述的可溶泵开塞,其特征在于,所述固定座与泵开座在除可溶面外的外表面上设置有防溶涂层。
3.根据权利要求1所述的可溶泵开塞,其特征在于,所述密封结构包括密封件,所述固定座和泵开座上设置有与密封件对应的密封槽,所述密封件安装在密封槽内,进而实现固定座和泵开座之间的密封。
4.根据权利要求3所述的可溶泵开塞,其特征在于,所述固定座与所述壳体之间的连接面在两者连接的上端部与下端部之间同样设置有密封结构,所述固定座的外侧表面在固定座与所述壳体间的两组密封结构之间设置有可溶面。
5.根据权利要求1-4任一项所述的可溶泵开塞,其特征在于,所述壳体内径设置有内螺纹,所述固定座外表面对应设置外螺纹,所述固定座通过外螺纹与内螺纹的配合安装在壳体上。
6.根据权利要求5所述的可溶泵开塞,其特征在于,所述内、外螺纹均为左旋螺纹。
7.根据权利要求5所述的可溶泵开塞,其特征在于,所述壳体上还设置有止动位,所述固定座通过止动位实现在壳体上往壳体上端方向上的限位。
8.根据权利要求1-4任一项所述的可溶泵开塞,其特征在于,所述固定座和泵开座上对应环绕设置有多个剪切孔,所述剪切丢手通过在剪切孔置入固定座和泵开座,实现固定座和泵开座的剪切连接。
9.根据权利要求1-4任一项所述的可溶泵开塞,其特征在于,所述壳体上设置有气密性检测孔,所述气密性检测孔设置在可溶组件中部对应处,用于实现可溶组件的气密性检测,并在检测完成能够通过堵头进行封堵。
10.根据权利要求1-4任一项所述的可溶泵开塞,其特征在于,所述泵开座的下端设置有止动台阶,所述泵开座通过止动台阶抵接固定座的下端部,实现泵开座在固定座上往固定座上端方向的限位。
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