CN114320202B - 修井装置及修井方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种修井装置，用于金属地下井管的修复；包括封堵管、保护罩和一组强磁固定模块；封堵管外壁缠绕有膨胀橡胶并且两端设置有相同的螺纹；强磁固定模块包括直径小于井管内径的非金属材质主体管，主体管两端分别设置有与封堵管两端螺纹相适配的螺纹以及用于吊装的悬挂机构，在主体管管壁上设置有至少一组沿周向均匀分布并穿透主体管管壁的活动部件，在活动部件位于主体管管壁外的一端顶端固定安装有强磁体；所述保护罩为非金属材质，其内径大于所述封堵管和主体管的外径，而其外径小于要修复的井管内径，保护罩上连接有牵引绳。本发明还公开了一种修井方法。相比现有技术，本发明可以极低的成本方便快捷地实现井管破损的可靠封堵。

Description

修井装置及修井方法

技术领域

本发明涉及一种修井装置，尤其涉及一种用于金属地下井管的修复的修井装置。

背景技术

地下水井或油井井管大多使用钢管，因各种原因，如滤水管下入过程中碰擦井壁引起缠丝段的脱落或滤网的破坏，静、动水位变化段的腐蚀、施工时钻头或钻杆磕碰造成的破裂、管材连接处的脱节或错位，下入的泵管出现砂眼或破损在某一点长期冲击而形成的洞眼，都会使水井或油井出现水体混浊、水温下降等问题，由于凿井成本较高，一般都会选择修井。

现有金属地下井管的修复通常使用修井机，在井管破裂部位自井底或自井内变径位置挂入比原井管小的另一套井管，这种方法目前最常用且效果良好。但由于需使用修井机，施工成本巨大，地下水井周边已建设，没有足够的空间供修井机施工，另外，修井机施工时的泥浆、机油等污染，也会对地下水井周边环境造成影响。由于新下入的井管需有着力点，因此往往需下入的井管数量庞大，甚至为了一个洞眼，需下入几百米的井管，增加修井成本。新下入的井管口径比原井管小，当井管下部再出现问题或需要洗井时，已没有足够的施工空间进行维修。也有研究者尝试使用橡胶垫或膨胀橡胶作为封堵物在井管破损位置进行封堵，因钢管内壁光滑，此类方案虽然短期内可能有效，但在地下液体的长期波动下（如抽水时水的流动而形成上下压差），会出现封堵物下移，而失去封堵的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种实现成本低廉且修复效果良好的修井装置。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种修井装置，用于金属地下井管的修复；该装置包括封堵管、保护罩和一组强磁固定模块；所述封堵管的外径小于要修复的井管内径，其外壁缠绕有膨胀橡胶并且两端设置有相同的螺纹；所述强磁固定模块包括直径小于要修复的井管内径的非金属材质的主体管，所述主体管两端分别设置有与封堵管两端螺纹相适配的螺纹以及用于吊装的悬挂机构，在主体管的管壁上设置有至少一组沿周向均匀分布并穿透主体管管壁的活动部件，所述活动部件位于主体管管壁内、外的两端均设置有限位结构以使得所述活动部件只能在限定范围内沿主体管径向运动，在所述活动部件位于主体管管壁外的一端顶端固定安装有强磁体；所述保护罩为非金属材质，其内径大于所述封堵管和主体管的外径，而其外径小于要修复的井管内径，所述保护罩上连接有牵引绳。

优选地，所述活动部件是由两块板子垂直组合而成，其横截面呈T形或工字形。

优选地，所述主体管的材质为HDPE（高密度聚乙烯）。

优选地，所述保护罩的材质为PVC（聚氯乙烯）。

优选地，所述强磁体为钕铁硼磁铁。

优选地，主体管两端的所述悬挂机构为沿主体管径向固定的绳索。

优选地，强磁体与活动部件之间通过螺钉固定安装。

优选地，所述保护罩连接牵引绳的一端设置有用于防止封堵管和主体管通过的安全扣。

基于同一发明构思还可以得到以下技术方案：

一种修井方法，使用如上任一技术方案所述修井装置实现，具体包括以下步骤：

步骤1、根据要修复的井管破损长度，选取适当长度的封堵管，通过螺纹为所述封堵管连接至少一个强磁固定模块；

步骤2、用保护罩将封堵管和强磁固定模块罩住；

步骤3、使用带配重的可自动脱钩的吊钩与封堵管上部连接的主体管上的悬挂机构相配合，将封堵管和强磁固定模块吊装下放至井管的破损位置；

步骤4、使用保护罩上的牵引绳将保护罩向上抽离所述封堵管和强磁固定模块，然后控制所述吊钩脱钩并向上抽离。

优选地，在所述吊钩的吊绳与保护罩上的牵引绳之间安装有一组防缠绕分叉器。

相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：

本发明设计了特殊的强磁固定模块，利用强磁体与金属井管之间的磁吸作用将外壁缠绕有膨胀橡胶的封堵管牢牢固定在井管破损处，膨胀橡胶膨胀后将井管破损处封堵住，具有实现成本低廉，施工简单，修复效果好的优点。

附图说明

图1为具体实施例中强磁固定模块的结构示意图；

图2为具体实施例中强磁固定模块中的活动部件的结构示意图；

图3为本发明修井方法的施工状态示意图；

图4为本发明修井方法的原理示意图，其中左、右分别表示抽离保护罩前、后强磁固定模块与井管之间的结构关系示意图。

图中的附图标记含义如下：

1、主体管，2、外螺纹，3、顶板，4、强磁体，5、螺钉，6底板，7、井管，8、井管破损位置，9、保护罩，10、强磁固定模块，11、封堵管，12、安全扣，13、牵引绳，14、吊绳，15、带配重的可自动脱钩的吊钩，16、防缠绕分叉器。

具体实施方式

针对现有技术所存在的不足，本发明的解决思路是采用特殊的强磁固定模块，利用强磁体与金属井管之间的磁吸作用将外壁缠绕有膨胀橡胶的封堵管牢牢固定在井管破损处，膨胀橡胶膨胀后将井管破损处封堵住，从而以极低的成本方便快捷地实现井管破损的可靠封堵。

本发明所提出的技术方案具体如下：

一种修井装置，用于金属地下井管的修复；该装置包括封堵管、保护罩和一组强磁固定模块；所述封堵管的外径小于要修复的井管内径，其外壁缠绕有膨胀橡胶并且两端设置有相同的螺纹；所述强磁固定模块包括直径小于要修复的井管内径的非金属材质的主体管，所述主体管两端分别设置有与封堵管两端螺纹相适配的螺纹以及用于吊装的悬挂机构，在主体管的管壁上设置有至少一组沿周向均匀分布并穿透主体管管壁的活动部件，所述活动部件位于主体管管壁内、外的两端均设置有限位结构以使得所述活动部件只能在限定范围内沿主体管径向运动，在所述活动部件位于主体管管壁外的一端顶端固定安装有强磁体；所述保护罩为非金属材质，其内径大于所述封堵管和主体管的外径，而其外径小于要修复的井管内径，所述保护罩上连接有牵引绳。

一种修井方法，使用上述修井装置实现，具体包括以下步骤：

步骤1、根据要修复的井管破损长度，选取适当长度的封堵管，通过螺纹为所述封堵管连接至少一个强磁固定模块；

步骤2、用保护罩将封堵管和强磁固定模块罩住；

步骤3、使用带配重的可自动脱钩的吊钩与封堵管上部连接的主体管上的悬挂机构相配合，将封堵管和强磁固定模块吊装下放至井管的破损位置；

步骤4、使用保护罩上的牵引绳将保护罩向上抽离所述封堵管和强磁固定模块，然后控制所述吊钩脱钩并向上抽离。

为了便于公众理解，下面通过一个具体实施例并结合附图来对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明所使用封堵管的外径小于要修复的井管内径，其外壁缠绕有膨胀橡胶并且两端设置有相同的螺纹；本实施例中封堵管两端设置的螺纹为内螺纹。

本实施例的保护罩为PVC，其内径大于所述封堵管和主体管的外径，而其外径小于要修复的井管内径，所述保护罩上连接有牵引绳；本实施例中，保护罩连接牵引绳的一端还设置有用于防止封堵管和主体管通过的安全扣。

如图1所示，本实施例的强磁固定模块包括与封堵管内、外径相同的HDPE材质的主体管1，主体管1两端分别设置有与封堵管两端内螺纹相适配的外螺纹2以及用于吊装的悬挂机构（本实施例中为沿主体管径向固定的绳索，图1中未示出），在主体管1的管壁上设置有8个沿周向均匀分布并穿透主体管1管壁的活动部件；本实施例中的活动部件结构如图1、图2所示，其由顶板3和底板6垂直组合而成，横截面呈T形（也可以是工字形等其它形式），顶板3位于主体管1管壁外，底板6纵向插入主体管1的管壁，底板6的两个下边缘分别具有一个突出部，这两个突出部与顶板3自身相结合即可使得所述活动部件只能在其限定范围内沿主体管1的径向运动；如图1所示，在顶板3的顶端通过螺钉5固定安装有强磁体4，本实施例中的强磁体4采用钕铁硼磁铁。

采用上述修井装置进行修井作业时，预先通过井下电视探测等手段获取井管的破损位置、破损长度等信息，然后如图3、图4所示，按照以下流程进行修井作业：

步骤1、根据要修复的井管7的破损位置8的破损长度，选取适当长度的封堵管11，并通过螺纹为所述封堵管11连接至少一个强磁固定模块10；强磁固定模块10的连接数量可根据所需要的封堵管11的实际长度，选用一个或多个强磁固定模块10，如图3所示，本实施例中在封堵管11的上下两端分别连接有一个强磁固定模块10；

步骤2、用保护罩9将封堵管11和强磁固定模块10罩住；

步骤3、使用带配重的可自动脱钩的吊钩15与封堵管11上部连接的强磁固定模块10上的悬挂机构相配合，将封堵管11和强磁固定模块10吊装下放至井管7的破损位置8；如图3所示，设置于保护罩9上端的安全扣12用于防止封堵管11和强磁固定模块10的主体管通过，牵引绳13连接在安全扣12上；为了防止作业过程中牵引绳13与吊钩15相配套的吊绳14相互缠绕，在牵引绳13与吊绳14之间设置有一组防缠绕分叉器16；

步骤4、使用保护罩9上的牵引绳13将保护罩9向上抽离封堵管11和强磁固定模块10，如图4所示，此时强磁固定模块10中的T形活动部件由于强磁体4与金属井管之间的磁吸作用向外径向运动并牢牢吸附在井管7的管壁上，封堵管11在强磁固定模块10的作用下牢牢固定在井管7的破损位置8；然后控制吊钩15脱钩并向上抽离，经过一段时间后，在井管内的水或油等液体浸泡下，封堵管11外壁所缠绕的膨胀橡胶膨胀，将破损位置8完全封堵住，至此整个修井过程结束。

Claims (10)

1.一种修井装置，用于金属地下井管的修复；其特征在于，该装置包括封堵管、保护罩和一组强磁固定模块；所述封堵管的外径小于要修复的井管内径，其外壁缠绕有膨胀橡胶并且两端设置有相同的螺纹；所述强磁固定模块包括直径小于要修复的井管内径的非金属材质的主体管，所述主体管两端分别设置有与封堵管两端螺纹相适配的螺纹以及用于吊装的悬挂机构，在主体管的管壁上设置有至少一组沿周向均匀分布并穿透主体管管壁的活动部件，所述活动部件位于主体管管壁内、外的两端均设置有限位结构以使得所述活动部件只能在限定范围内沿主体管径向运动，在所述活动部件位于主体管管壁外的一端顶端固定安装有强磁体；所述保护罩为非金属材质，其内径大于所述封堵管和主体管的外径，而其外径小于要修复的井管内径，所述保护罩上连接有牵引绳。

2.如权利要求1所述修井装置，其特征在于，所述活动部件是由两块板子垂直组合而成，其横截面呈T形或工字形。

3.如权利要求1所述修井装置，其特征在于，所述主体管的材质为HDPE。

4.如权利要求1所述修井装置，其特征在于，所述保护罩的材质为PVC。

5.如权利要求1所述修井装置，其特征在于，所述强磁体为钕铁硼磁铁。

6.如权利要求1所述修井装置，其特征在于，主体管两端的所述悬挂机构为沿主体管径向固定的绳索。

7.如权利要求1所述修井装置，其特征在于，强磁体与活动部件之间通过螺钉固定安装。

8.如权利要求1所述修井装置，其特征在于，所述保护罩连接牵引绳的一端设置有用于防止封堵管和主体管通过的安全扣。

9.一种修井方法，其特征在于，使用如权利要求1～8任一项所述修井装置实现，具体包括以下步骤：

步骤1、根据要修复的井管破损长度，选取适当长度的封堵管，通过螺纹为所述封堵管连接所述强磁固定模块；

步骤2、用保护罩将封堵管和强磁固定模块罩住；

步骤3、使用带配重的可自动脱钩的吊钩与封堵管上部连接的主体管上的悬挂机构相配合，将封堵管和强磁固定模块吊装下放至井管的破损位置；

步骤4、使用保护罩上的牵引绳将保护罩向上抽离所述封堵管和强磁固定模块，然后控制所述吊钩脱钩并向上抽离。

10.如权利要求9所述修井方法，其特征在于，在所述吊钩的吊绳与保护罩上的牵引绳之间安装有一组防缠绕分叉器。

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