CN113137200B - 石油套管化学法修复装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油套管化学法修复装置，包括伸入到套管本体内的可伸缩杆，所述可伸缩杆的末端连接有用于将可伸缩杆固定于套管本体内且用于封堵的可伸缩封堵件，所述可伸缩杆的外壁固定安装有支撑架，所述支撑架上设置有用于提供热源的打火装置，位于打火装置上方可与火头接触的可燃柱，与打火装置可活动接触的触发装置，所述打火装置的上方设有与套管本体内壁的周向接触的封口盘，所述支撑架上设置有化学反应箱，所述打火装置通过可燃柱将热量传递到化学反应箱内触发化学反应从而对缺损处进行修复。本发明装置使用纯火源加热代替了常规的电力及火源共同作用下的化学修复过程，极大的减小了安全隐患，且整个控制过程控制简单、便于操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种套管修复装置，尤其涉及一种石油套管化学法修复装置。
背景技术
在油气田的开采过程中，由于地质条件比较复杂，比如斜井、水平井等，经常会出现油井套管破损的情况，而对于套管的修复方法大多采用的是水泥修复法，利用水泥填补套管的破损处，然而水泥是碱性，当进行酸性作业时，酸性物质会与水泥发生反应，造成水泥修复的漏洞再此出现破损。
专利CN108194045A公开了一种套管修复装置，通过电加热管对耐火保护套内腔的铝热反应原料进行加热，从而使铝热反应原料发生可控的铝热反应，将套管的破损处封堵修复，避免了现有通过水泥会再漏的问题。所谓的铝热反应，就是以镁条为引燃剂，生成铁和三氧化二铝。铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法，生产的铁水可将破洞进行填补。但是其存在的问题是：铝热反应的引发是通过投入反应诱发管柱，在反应诱发管柱的底部设有电加热管，在井口通过电缆连接到电加热管对耐火保护套内腔的铝热反应原料进行加热，其施工工艺相对麻烦，而且电加热与火源加热同时存在，火容易引起电器危险，使整个装置的危险性提高。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种纯火源加热、控制简单、安全性高的石油套管化学法修复装置。
技术方案：本发明所述的石油套管化学法修复装置，包括伸入到套管本体内的可伸缩杆，所述可伸缩杆的末端连接有用于将可伸缩杆固定于套管本体内且用于封堵的可伸缩封堵件，所述可伸缩杆的外壁固定安装有支撑架，所述支撑架上设置有用于提供热源的打火装置，位于打火装置上方可与火头接触的可燃柱，与打火装置可活动接触的触发装置，所述打火装置的上方设有与套管本体内壁的周向接触的封口盘，所述支撑架上设置有化学反应箱，所述打火装置通过可燃柱将热量传递到化学反应箱内触发化学反应从而对缺损处进行修复。
优选地，所述可伸缩封堵件为套环，所述套环包括固定圆盘和弹性圆盘，所述弹性圆盘的内壁固定连接有复位弹簧，所述固定圆盘的一侧通过连接柱固定连接有内圆盘。
优选地，所述打火装置包括打火器本体，所述打火器本体的顶面固定安装有喷火孔，所述打火器本体的一侧滑动安装有打火开关。
优选地，，所述化学反应箱的一侧透过内壁设有与可燃柱接触的导热条，另一侧透过内壁设有易燃堵头，所述易燃堵头融化后流入缺损处进行修复。
优选地，，所述化学反应箱连接有用于通过传热来监控化学反应温度并报警的温控箱。
优选地，所述温控箱的内部设有热胀冷缩液体，所述热胀冷缩液体的上方设有浮板，所述温控箱与热胀冷缩液体接触的内壁固定安装有导热柱，所述导热柱贯穿至化学反应箱内部，所述温控箱的顶部设有触碰开关，所述触碰开关的输出端与蜂鸣器的输入端电性连接。
优选地，所述支撑架上设置有固定管，所述打火装置和触发装置设置于固定管内。
优选地，所述触发装置包括位于打火装置上方的活动块，固定于固定管内壁上与活动块抵接的限位板，驱动活动块与打火开关接触并触发打火的气压源。
优选地，所述封口盘的内部开设有安装孔，所述安装孔的内壁设有第一止回阀和第二止回阀；所述气压源与第一止回阀连通；所述第二止回阀的顶部设有用于对打火装置补充氧气的氧气源。
优选地，所述弹性圆盘与内圆盘之间通过卡扣卡接，所述固定圆盘的外侧设有卡扣开关。
有益效果：本发明与现有技术相比，取得如下显著效果：1、使用纯火源加热代替了常规的电力及火源共同作用下的化学修复过程，极大的减小了安全隐患，且整个控制过程控制简单、便于操作；2、通过气压推动活动块挤压打火开关，点燃可燃柱，诱发铝热反应，利用设置的温控装置，可以及时停止加压，避免吹灭可燃柱，也节省了能源消耗。3、通过向固定管外的第一止回阀内加入氧气，加快铝热反应的进行，从而避免氧气耗尽，无法继续铝热反应。4、利用封堵套环的复原性，对套管进行紧密贴合，避免铁水流出，造成一定的安全隐患。5、通过卡扣的设置，更利于封堵套环的安置，通过调节移动杆的位置，实现了可随时调整修复位置，一次性对多个位置进行修复，同时该封堵套环的复位弹簧，可以使该装置适合任意半径的套管，通用性强，值得推广。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的温控箱结构示意图；
图3为本发明的化学反应箱内部结构示意图；
图4为本发明的图1的A处放大结构示意图；
图5为本发明的封堵套环复原状态结构示意图；
图6为本发明的封堵套环压缩状态结构示意图；
图7为本发明的封堵套环内部状态结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明提供了一种石油套管化学法修复装置，包括伸入到套管本体1内的可伸缩杆2，可伸缩杆2的伸入端固定连接有可伸缩封堵套环3，可伸缩封堵套环3能够根据套管的管径大小来调节自身的尺寸从而将可伸缩杆2固定于套管本体1内；同时，可伸缩封堵套环3与套管内壁的周向接触能够封堵修复时的液体从该修复装置内向外流出造成泄漏。可伸缩杆2的外壁固定安装有支撑架4，支撑架4上固定安装有固定管5。支撑架4上位于固定管5的内部设有用于提供热源的打火装置8，打火装置8的上方设有可与火头接触的可燃柱9，还包括与打火装置8可活动接触的触发装置。固定管5的上方内壁设有与套管的内壁周向接触的封口盘11。固定管5的另一侧固定安装有化学反应箱10，化学反应箱10的另一侧固定安装有温控装置。
打火装置8包括打火器本体81，打火器本体81的顶面固定安装有喷火孔82，打火器本体81的一侧滑动安装有打火开关83。
触发装置包括位于打火装置8上方的活动块7，固定管5相对的两个内壁上分别固定有限位板6，活动块7位于两个限位板6之间，且两个限位板6对活动块7进行抵接，活动块7与两个限位板6之间的摩擦力大于活动块7本身的重力，活动块7的顶端设有圆锥块，圆锥块为空心状，可增大与气压源的气体的接触面积，提高装置的工作效率。还包括驱动活动块7与打火开关83接触并触发打火的气压源。
如图2、3所示，化学反应箱10的一侧开设有圆孔18，圆孔18的内壁设有导热条20，导热条20位于固定管5的内部，化学反应箱10的另一侧开设有长槽和小孔，小孔的内壁设有易燃堵头。易燃堵头可为木质材质构件等，最佳材质为金属锡材质构件，当易燃堵头融化后，铁水可从小孔和长槽流出，对漏洞进行弥补，一段时间以后，液体固化，可用工具对套管内壁进行摩擦，直至磨平套管内壁的破损处。可燃柱9为金属镁材质构件，化学反应箱10内部设有铝热反应剂19，铝热反应剂包括三氧化二铁、铝粉和助燃剂氯酸钾，铝粉与三氧化二铁的体积比为3:1。通过设置助燃剂氯酸钾，可以加快铝热反应进行，当镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧。
如图2所示，温控装置包括温控箱13，温控箱13的内部设有热胀冷缩液体，本实施例为水银，在水银表面漂浮有浮板14，温控箱13内腔的顶面设有触碰开关15，温控箱13的顶面固定安装有蜂鸣器16；触碰开关15的输出端与蜂鸣器16的输入端电性连接。温控箱13与水银接触的内壁固定安装有导热柱17，导热柱17贯穿至化学反应箱10内。温控箱13内部的水银，其热胀冷缩系数好，且为不易燃物质，当化学反应箱10内部的铝热反应剧烈发生时，会产生大量热量，热量通过导热柱17将热量传递给水银，水银可以推动浮板14上升，直至按压触碰开关15，触碰开关15与蜂鸣器16之间电性连接，可以触发蜂鸣器16鸣笛。利用此温控装置，可以及时获悉铝热反应是否进行，达到及时关闭气压源的效果，避免吹灭火苗，影响反应进行，且及时节省了能源消耗。
如图1、4所示，封口盘11的内部开设有安装孔，安装孔的内壁设有第一止回阀12和第二止回阀21。第一止回阀12和第二止回阀21的数量均为若干个，第一止回阀12和第二止回阀21允许的气流通过方向相反。气压源设置于固定管5内部的第一止回阀12的顶部。该装置还在位于固定管5外侧的第二止回阀21的顶部设有氧气源，氧气源可提供部分氧气，避免空间内氧气消耗殆尽，反应停止，氧气的进量不宜太多，以免引发危险。
如图5-7所示，可伸缩封堵套环3包括固定圆盘31和弹性圆盘32，弹性圆盘32的内壁固定连接有复位弹簧33，固定圆盘31的一侧通过连接柱固定连接有内圆盘34；弹性圆盘32与内圆盘34之间通过卡扣卡接，固定圆盘31的外侧设有卡扣开关。在安置该装置之前，可先将卡扣进行卡接，此时复位弹簧33处于压缩状态，利用可伸缩杆2调节装置的位置，确定好破损位置之后，按压卡扣开关，复位弹簧33开始回弹，利用复位弹簧33的弹力和弹性圆盘32的弹性，可以使可伸缩封堵套环3与套管本体1紧密配合，避免铁水流出。
本发明的工作过程如下：
上述方案中，通过往固定管5内部的第一止回阀12内加入气压，通过气压可以推动活动块7挤压打火装置8的打火开关83，喷火孔82喷出火苗点燃可燃柱9，可燃柱9将热量通过导热条20将热量传递给铝热反应剂19，从而诱发铝热反应，利用铝热反应可将三氧化二铁氧化成铁水，铁水流出，对漏洞进行弥补，一段时间以后，液体固化，实现对漏洞进行修复的效果，利用设置的温控装置，化学反应箱10内部的铝热反应剧烈发生时，会产生大量热量，热量通过导热柱17将热量传递给水银，水银可以推动浮板14上升，直至按压触碰开关15，触碰开关15与蜂鸣器16之间电性连接，可以触发蜂鸣器16鸣笛，从而可以及时提醒人们停止加压，避免吹灭可燃柱9，也节省了能源消耗，并通过往固定管5外的第二止回阀21内加入些许氧气，加快铝热反应的进行，从而避免氧气耗尽，无法继续铝热反应。
其中，利用可伸缩封堵套环3的复原性，对套管本体1进行紧密贴合，避免铁水流出，造成一定的安全隐患，通过卡扣的设置，更利于可伸缩封堵套环3的安置，通过调整可伸缩杆2的位置，实现了可随时调整该装置的修复位置，一次性对多个位置进行修复，同时利用该可伸缩封堵套环3的复位弹簧33的弹力和弹性圆盘32的弹性，增加了可伸缩封堵套环3的灵活性，通过可伸缩封堵套环3的设置不仅可以使装置易于拆卸和安装，还可以利用可伸缩封堵套环3可以调节的特性，适用于任意厚度的套管，通用性强，值得推广。
Claims (5)
1.一种石油套管化学法修复装置，包括伸入到套管本体（1）内的可伸缩杆（2），其特征在于，所述可伸缩杆（2）的末端连接有用于将可伸缩杆（2）固定于套管本体（1）内且用于封堵的可伸缩封堵件，所述可伸缩杆（2）的外壁固定安装有支撑架（4），所述支撑架（4）上设置有用于提供热源的打火装置（8），位于打火装置（8）上方可与火头接触的可燃柱（9），与打火装置（8）可活动接触的触发装置，所述打火装置（8）的上方设有与套管本体（1）内壁的周向接触的封口盘（11），所述支撑架（4）上设置有化学反应箱，所述打火装置（8）通过可燃柱将热量传递到化学反应箱内触发化学反应从而对缺损处进行修复；
所述可伸缩封堵件为套环（3），所述套环（3）包括固定圆盘（31）和弹性圆盘（32），所述弹性圆盘（32）的内壁固定连接有复位弹簧（33），所述固定圆盘（31）的一侧通过连接柱固定连接有内圆盘（34）；所述弹性圆盘（32）与内圆盘（34）之间通过卡扣卡接，所述固定圆盘（31）的外侧设有卡扣开关；
所述打火装置（8）包括打火器本体（81），所述打火器本体（81）的顶面固定安装有喷火孔（82），所述打火器本体（81）的一侧滑动安装有打火开关（83）；所述支撑架上设置有固定管（5），所述打火装置（8）和触发装置设置于固定管（5）内；
所述触发装置包括位于打火装置（8）上方的活动块（7），固定于固定管（5）内壁上与活动块（7）抵接的限位板（6），驱动活动块（7）与打火开关接触并触发打火的气压源。
2.根据权利要求1所述的石油套管化学法修复装置，其特征在于，所述化学反应箱（10）的一侧透过内壁设有与可燃柱（9）接触的导热条（20），另一侧透过内壁设有易燃堵头，所述易燃堵头融化后流入缺损处进行修复。
3.根据权利要求1所述的石油套管化学法修复装置，其特征在于，所述化学反应箱（10）连接有用于通过传热来监控化学反应温度并报警的温控箱（13）。
4.根据权利要求3所述的石油套管化学法修复装置，其特征在于，所述温控箱（13）的内部设有热胀冷缩液体，所述热胀冷缩液体的上方设有浮板（14），所述温控箱（13）与热胀冷缩液体接触的内壁固定安装有导热柱（17），所述导热柱（17）贯穿至化学反应箱（10）内部，所述温控箱的顶部设有触碰开关（15），所述触碰开关（15）的输出端与蜂鸣器（16）的输入端电性连接。
5.根据权利要求1所述的石油套管化学法修复装置，其特征在于，所述封口盘（11）的内部开设有安装孔，所述安装孔的内壁设有第一止回阀（12）和第二止回阀（21）；所述气压源与第一止回阀连通；所述第二止回阀（21）的顶部设有用于对打火装置（8）补充氧气的氧气源。
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