CN114458262A - 一种井下定点投药装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种井下定点投药装置，属于油气井筒作业领域包括工具本体，所述工具本体为圆筒形的结构，圆筒形的中心孔为循环通道，圆筒形的侧壁上设置有环形的投药通道，所述投药通道打开后连通所述循环通道和工具本体的外部；以及设置在所述工具本体内的开启装置，所述开启装置构造成能够关闭所述循环通道并打开所述投药通道；其中，所述投药通道内填充有药物，所述开启装置启动后关闭所述循环通道并打开所述投药通道，将所述投药通道内的投放到井下的指定位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种井下定点投药装置和方法，属于油气井筒作业领域。
背景技术
随着油气勘探领域不断向深部及非常规等领域发展，勘探开发地质对象越来越复杂。钻井过程中因断层发育、地层破碎、裂缝和孔隙发育等原因会导致井漏复杂，完井及采气过程中因储层污染、单通道等原因会出现未实现解除污染或降低破裂压力等问题，不仅危害钻井作业安全性，还会影响储层产能释放，影响油气勘探开发进度。
针对严重井漏尤其失返井漏，为提高作业时效和封堵效果会采用以快干水泥为主的快速高效堵漏工艺，但采用现有管柱和注浆工艺，由于地面混注、长管柱泵送及井下环境影响，井筒内存在“灌香肠”、“插旗杆”等安全风险；对于海相碳酸盐储层，为保证井筒完整性需采用酸压投产工艺，由于封隔器坐封后形成单通道，酸液顶替不到位，无法有效预处理储层，存在无法施工等风险。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种井下定点投药装置和方法，使用钻具将预装了药剂的井下定向预制投药工具送入投药位置，通过开启工具将开启工具打开投药通道，钻具内注液将预装药剂顶替到投药点位置，关闭钻具外环空，钻具内憋压实施定点投药，可减少地面泵送药剂损耗，提高药剂井下实施效果。
为了实现以上发明目的，本发明提出了一种井下定点投药装置，包括：
工具本体，所述工具本体为圆筒形的结构，圆筒形的中心孔为循环通道，圆筒形的侧壁上设置有环形的投药通道，所述投药通道打开后连通所述循环通道和工具本体的外部；以及
设置在所述工具本体内的开启装置，所述开启装置构造成能够关闭所述循环通道并打开所述投药通道；
其中，所述投药通道内填充有药物，所述开启装置启动后关闭所述循环通道并打开所述投药通道，将所述投药通道内的投放到井下的指定位置。
本发明的进一步改进在于，所述投药通道的入口沿径向连通所述循环通道，所述投药通道的出口沿径向连通本体工具的外部；其中，所述出口内设置有堵塞所述出口的堵塞器，所述堵塞器在投药通道内的压力增大的一定值时破碎而开启所述出口。
本发明的进一步改进在于，所述开启装置包括设置在所述循环通道内的开启筒，所述开启筒的侧壁上设置有若干连通孔；
其中，在开启筒处于初始状态时，所述连通孔与所述投药通道的入口错开；在开启筒滑动到开启状态时，所述连通孔与所述投药通道连通，从而连通所述循环通道和所述投药通道。
本发明的进一步改进在于，所述开启筒处于初始状态时通过销钉与所述循环通道的内壁相连。
本发明的进一步改进在于，所述开启筒上设置有环形的密封槽，所述密封槽内设置有密封所述开启筒和所述循环通道的密封圈，所述开启筒处于初始状态时，两个所述密封圈分别设置在投药通道入口的上方和下方。
本发明的进一步改进在于，所述循环通道内设置有限位环，所述开启筒与所述循环通道之间的销钉被剪断后，所述开启筒在所述循环通道内滑动到所述限位环的位置时停止滑动，此时所述连通孔与所述投药通道连通。
本发明的进一步改进在于，所述开启装置还包括憋压机构，所述憋压机构投入到所述循环通道内后，其与所述开启筒密封相连，使所述开启筒的上方憋压，压力增大到一定值时所述销钉被剪断。
本发明的进一步改进在于，所述开启筒的下部的内侧设置有憋压座，所述憋压座为环形的结构；所述憋压机构能够密封卡接在所述憋压座上。
根据本发明的另一个方面还提出了一种井下投药方法，所述方法使用根据上述井下定点投药装置在井下进行投药，包括：
确定井下投药点的位置，组装所述的井下定点投药装置，并将所述井下定点投药装置下放到投药点位置；
开启装置通过压力关闭循环通道并开启投药通道，投药通道内的药物在压力的作用下降药物投放到钻具外的环空，钻具内憋压将药物投放到投药点位置。
本发明的进一步改进在于，在井口投入憋压机构，憋压机构随流体流动到开启筒内，并与憋压座相连关闭所述循环通道，憋压座上方的空间压力增大从而剪断销钉；
所述开启筒在压力的作用下移动至所述连通孔和所述投药通道的入口相连通，循环通道内的流体的压力传递到投药通道内，投药通道出口的封堵器在压力的作用下破碎，药物从投药通道的出口排出。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的一种井下定点投药装置和方法，使用钻具将预装了药剂的井下定向预制投药工具送入投药位置(如漏层位置、射孔炮眼等)，通过开启工具将开启工具打开投药通道，钻具内注液将预装药剂顶替到投药点位置，关闭钻具外环空，钻具内憋压实施定点投药，可减少地面泵送药剂损耗，提高药剂井下实施效果，保证井下作业安全和提高作业时效。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
图1所示为本发明的一个实施例的井下定点投药装置的结构示意图，显示了初始的状态；
图2所示为本发明的一个实施例的井下定点投药装置的结构示意图，显示了投入憋压机构后的状态；
图3所示为本发明的一个实施例的井下定点投药装置的结构示意图，显示了投药通道开启后的状态。
附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1、工具本体，2、开启装置，11、循环通道，12、投药通道，13、入口、14、出口，15、堵塞器，16、限位环，17、上接头，18、下接头，21、开启筒，22、憋压机构，23、憋压座，24、连通孔，25、销钉，26、密封槽，27、密封圈。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的井下定点投药装置，包括工具本体1，工具本体1为连接钻具的一个短节，其为圆筒形的结构。工具本体1的圆筒形的中心孔为循环通道11，循环通道11内正常流体钻井液。工具本体1的上端设置有上接头17，下端设置有下接头18。工具本体1上还设置有投药通道12，投药通道12设置在工具本体1的圆筒形结构侧壁上。工具本体1的侧壁具有一定的厚度，其侧壁为空心的结构，该环形的空腔即为投药通道12。投药通道12在初始状态时处于关闭的状态，开启后与所述循环通道11连通，并连通工具本体1的外部。本实施例所述的井下定点投药装置还包括开启装置2，所述开启装置2构造成能够关闭所述循环通道11并打开所述投药通道12。其中，所述投药通道12内填充有药物，所述开启装置2启动后关闭所述循环通道11并打开所述投药通道12，将所述投药通道12内的投放到井下的指定位置。
在一个实施例中，投药通道12的上端设置有入口13，下端设置有出口14。其中，投药通道12的入口13沿径向设置，并连通所述循环通道11和所述投药通道12。投药通道12的出口14沿径向设置，并连通所述投药通道12和工具本体1的外部。在本实施例中，初始状态时，投药通道12的入口13和出口14均处于关闭的状态。出口14内填充有堵塞器15，堵塞器15将出口14封堵，避免药物提前流出。当投药通道12内的压力增大到一定值时，堵塞器15在压力的作用下破碎而打开出口14，药物从出口14流出。
在一个实施例中，开启装置2包括开启筒21，所述开启筒21为圆筒形的结构，其套接在工具本体1的内部。开启筒21的外壁的半径稍小于循环通道11的内径。开启筒21的侧壁上设置有若干连通孔24，连通孔24沿径向设置。其中，在开启筒21处于初始状态时，所述连通孔24与所述投药通道12的入口13错开；在开启筒21滑动到开启状态时，所述连通孔24与所述投药通道12连通，从而连通所述循环通道11和所述投药通道12。
在使用根据本实施例所述的井下定点投药装置时，开启装置2的开启筒21处于初始状态，将本实施例所述井下定点投药装置下放到预定位置，之后启动开启装置2，使开启筒21沿循环通道11的内壁滑动，滑动到开启的位置时开启筒21的连通孔24与投药通道12的入口13对齐，从而连通所述循环通道11和所述投药通道12，循环通道11内的流体流入投药通道12内，并在压力的作用下降堵塞器15破碎，投药通道12内的药物从出口14流出。
在一个实施例中，所述开启筒21处于初始状态时通过销钉25与所述工具本体1相连。销钉25分别连接在开启筒21的外壁和循环通道11的内壁上。销钉25在一定的压力下会被拉断，从而使开启筒21和工具本体1相分离，使开启筒21能够在循环通道11内滑动。当开启筒21滑动到开启位置时连通孔24与投药通道12的入口13对齐，循环通道11和投药通道12相连通。
在一个优选的实施例中，所述开启筒21上设置有环形的密封槽26，所述密封槽26内设置有密封所述开启筒21和所述循环通道11的密封圈27。所述开启筒21处于初始状态时，两个所述密封圈27分别设置在投药通道12入口13的上方和下方。通过设置两个密封圈27，能够密封开启筒21的外壁与循环通道11内壁之间的间隙，避免循环通道11内的流体通过缝隙流入到投药通道12内。
在一个实施例中，所述循环通道11内设置有限位环16，限位环16固定在循环通道11内，并且设置在开启筒21的下方。开启筒21处于初始状态时限位环16和所述开启筒21之间具有一定的距离，开启筒21滑动到限位环16的位置时其底部接触限位环16，并且限位环16挡住所述开启筒21，限制其继续向下移动。所述开启筒21与所述循环通道11之间的销钉25被剪断后，所述开启筒21在所述循环通道11内滑动到所述限位环16的位置时停止滑动，此时所述连通孔24与所述投药通道12连通。
在一个实施例中，所述开启装置2还包括憋压机构22，所述憋压机构22投入到所述循环通道11内后，其与所述开启筒21密封相连，使所述开启筒21的上方憋压，压力增大到一定值时所述销钉25被剪断。在本实施例中，所述憋压机构22优选采用憋压球，也可以是锥体形、椭球形或多面形等其他形状。
在本实施例所述井下定点投药装置工作时，通过投放憋压机构22的方式开启所述开启筒21。投入憋压机构22后，如图2所示，憋压机构22随循环液下入到循环通道11内，并与开启筒21相连。憋压机构22连接在开启筒21之后，开启筒21上方的随着循环液的压力增大会向下产生压力，压力增大到一定值时所述销钉25被剪断，开启筒21在压力的作用下移动到限位环16的位置，这时开启筒21的连通孔24与投药通道12的入口13相连，循环液进入到投药通道12内。投药通道12内的压力增大，从而压碎封堵器，药物从出口14排出。
在一个优选的实施例中，所述开启筒21的下部的内侧设置有憋压座23，所述憋压座23为环形的结构，其上部为锥形或弧形，能够与憋压机构22的形状相匹配。所述憋压机构22能够密封卡接在所述憋压座23上。
根据本发明的另一个方面，还提出了一种井下投药方法，所述井下投药方法使用根据上述实施例所述的井下定点投药装置在井下进行投药。本实施例所述的井下投药方法包括以下步骤：
确定井下投药点的位置，组装上述实施例所述的井下定点投药装置，并将所述井下定点投药装置下放到投药点位置；
开启装置2通过压力关闭循环通道11并开启投药通道12，如图3所示，投药通道12内的药物在压力的作用下降药物投放到钻具外的环空，钻具内憋压将药物投放到投药点位置。
在一个实施例中，开启所述开启装置2时，在井口投入憋压机构22，憋压机构22随流体流动到开启筒21内，并与憋压座23相连关闭所述循环通道11，憋压座23上方的空间压力增大从而剪断销钉25；开启筒21在压力的作用下移动到限位环16的位置，开启筒21的连通孔24和投药通道12的入口13相连通，循环通道11内的流体的压力传递到投药通道12内，投药通道12的出口14的封堵器在压力的作用下破碎，药物从投药通道12的出口14排出。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种井下定点投药装置，其特征在于，包括：
工具本体(1)，所述工具本体(1)为圆筒形的结构，圆筒形的中心孔为循环通道(11)，圆筒形的侧壁上设置有环形的投药通道(12)，所述投药通道(12)打开后连通所述循环通道(11)和工具本体(1)的外部；以及
设置在所述工具本体(1)内的开启装置(2)，所述开启装置(2)构造成能够关闭所述循环通道(11)并打开所述投药通道(12)；
其中，所述投药通道(12)内填充有药物，所述开启装置(2)启动后关闭所述循环通道(11)并打开所述投药通道(12)，将所述投药通道(12)内的投放到井下的指定位置。
2.根据权利要求1所述的井下定点投药装置，其特征在于，所述投药通道(12)的入口(13)沿径向连通所述循环通道(11)，所述投药通道(12)的出口(14)沿径向连通本体工具的外部；其中，所述出口(14)内设置有堵塞所述出口(14)的堵塞器(15)，所述堵塞器(15)在投药通道(12)内的压力增大的一定值时破碎而开启所述出口(14)。
3.根据权利要求2所述的井下定点投药装置，其特征在于，所述开启装置(2)包括设置在所述循环通道(11)内的开启筒(21)，所述开启筒(21)的侧壁上设置有若干连通孔(24)；
其中，在开启筒(21)处于初始状态时，所述连通孔(24)与所述投药通道(12)的入口(13)错开；在开启筒(21)滑动到开启状态时，所述连通孔(24)与所述投药通道(12)连通，从而连通所述循环通道(11)和所述投药通道(12)。
4.根据权利要求3所述的井下定点投药装置，其特征在于，所述开启筒(21)处于初始状态时通过销钉(25)与所述循环通道(11)的内壁相连。
5.根据权利要求4所述的井下定点投药装置，其特征在于，所述开启筒(21)上设置有环形的密封槽(26)，所述密封槽(26)内设置有密封所述开启筒(21)和所述循环通道(11)的密封圈(27)，所述开启筒(21)处于初始状态时，两个所述密封圈(27)分别设置在投药通道(12)入口(13)的上方和下方。
6.根据权利要求4或5所述的井下定点投药装置，其特征在于，所述循环通道(11)内设置有限位环(16)，所述开启筒(21)与所述循环通道(11)之间的销钉(25)被剪断后，所述开启筒(21)在所述循环通道(11)内滑动到所述限位环(16)的位置时停止滑动，此时所述连通孔(24)与所述投药通道(12)连通。
7.根据权利要求6所述的井下定点投药装置，其特征在于，所述开启装置(2)还包括憋压机构(22)，所述憋压机构(22)投入到所述循环通道(11)内后，其与所述开启筒(21)密封相连，使所述开启筒(21)的上方憋压，压力增大到一定值时所述销钉(25)被剪断。
8.根据权利要求7所述的井下定点投药装置，其特征在于，所述开启筒(21)的下部的内侧设置有憋压座(23)，所述憋压座(23)为环形的结构；所述憋压机构(22)能够密封卡接在所述憋压座(23)上。
9.使用根据权利要求1至8中任一项所述的井下定点投药装置的一种井下投药方法，其特征在于，包括：
确定井下投药点的位置，组装所述的井下定点投药装置，并将所述井下定点投药装置下放到投药点位置；
开启装置(2)通过压力关闭循环通道(11)并开启投药通道(12)，投药通道(12)内的药物在压力的作用下降药物投放到钻具外的环空，钻具内憋压将药物投放到投药点位置。
10.根据权利要求9所述的井下定点投药装置，其特征在于，开启所述开启装置(2)时，在井口投入憋压机构(22)，憋压机构(22)随流体流动到开启筒(21)内，并与憋压座(23)相连关闭所述循环通道(11)，憋压座(23)上方的空间压力增大从而剪断销钉(25)；
所述开启筒(21)在压力的作用下移动至所述连通孔(24)和所述投药通道(12)的入口(13)相连通，循环通道(11)内的流体的压力传递到投药通道(12)内，投药通道(12)的出口(14)的封堵器在压力的作用下破碎，药物从投药通道(12)的出口(14)排出。
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