CN114482914A - 一种油水井封堵装置和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种油水井封堵装置和使用方法，本发明包括马龙头、盛料筒和控制总成，马龙头顺次与盛料筒和控制总成连接；传送导向轮包括横向导向轮和居中导向轮，悬挂居中导向轮的缆索中还装有拉力计；控制总成设有注料外筒、滑套和撞针套筒，滑套的本体中设有滑套溢流口，注料外筒的本体中设有外溢流口，滑套安装在剪切销钉上方的注料外筒中，撞针套筒固定在剪切销钉下方的注料外筒中，撞针安装在撞针套筒中；盛料筒吊缆一端与动力装置连接、另一端从横向导向轮与居中导向轮之间绕过后与马龙头连接。本发明通过盛料筒吊缆传送，施工速度快，操作人员劳动强度小；不仅能够实现覆灰作业，也能够实现填砂作业，施工效率大幅提高且不存在卡管柱的风险。

Description

一种油水井封堵装置和使用方法

技术领域

本发明涉及石油工业油水井的封堵装置和使用方法，具体是一种油水井封堵装置和使用方法。

背景技术

随着油田勘探开发的不断深入，老井越来越多，为了提高原油的采收率，需封层、改层的井也随之而来，据统计，油田每年需封层、改层的油水井越来越多。

目前，为油水井封层、改层常用的方法是地面通过泵车、罐车与下入井内的作业管柱配合，实现作业管柱的机械卡封或将作业管柱丢手在井下的方式，对油水层进行填砂或注水泥塞等施工。其中，填砂是最简单的封堵方式，但砂子的渗透性好，当填入的砂柱不够高时，油水层的封堵效果不好，需要在砂面上覆盖5m左右的水泥灰浆，以保证封堵效果。若封堵的油水层压力过高、有溢流，在桥塞或者砂面上覆灰可以加强密封效果。另外，填砂和覆灰还用于下述情况：

1、通过丢手方式留置在井下的作业管柱工作时间久了，井下生产动态发生的改变与地质分析不符。为此，在检泵作业时回探丢手装置，若丢手装置的位置没变，就可能是丢手装置失效，也需要在丢手装置上面上覆盖0.5m的砂子，再覆盖5m左右的水泥灰浆。

2、若丢手作业管柱时，回探丢手装置位置正常，但试压不合格，也需在丢手装置上面覆盖0.5m的砂子、再覆盖5m左右的水泥灰浆。

使用油管连接而成的作业管柱注灰，其工艺流程为将作业管柱下至井内的设定位置后，地面所配的灰浆由泵车泵入井内，再顶替、上提作业管柱至安全位置。从整个流程来看，使用作业管柱注灰的工作量较大、施工效率低、作业时间长，由于在施工过程中突然停泵、施工管柱有漏失或者泵车压力出现异常升高，灰浆凝固在整个管柱内，正反洗井不通，即出现所谓的“灌肠”现象；只有部分灰浆顶替出管鞋，正反洗井不通，管柱拔不动，即出现所谓的 “插旗杆”现象。

为了解决油水井封堵注灰施工中的问题，目前还有以下几种注灰方式和装置：

申请号为201621085059.6的专利文件公开了一种油井封堵用电缆输送撞击式注灰装置，该装置上接头上端与射孔马龙头连接，下端与注灰筒体连接，注灰筒体有灰浆入口；注灰筒体内置套管注灰浆，底部有玻璃片；下接头上端与注灰筒体的下端螺纹连接，下端与撞击式尾阀螺纹连接；撞击式尾阀由平衡滑块和撞针组成。使用时，先接马龙头，注灰筒与地面倾斜，倒入水泥浆。再放入井中，撞针自重下落，使撞针顶部与玻璃片有安全距离。下井过程中，由于撞针底部居于井筒的中央，即使由于井筒变形遇阻，撞针也不会误撞。到达目的深度后，电缆加速下放使注灰筒遇阻，当撞针遇阻后，撞针向上移动击碎玻璃片，水泥浆下落完成注灰。该装置虽然结构简单，操作方便，但玻璃片易碎，抗冲击能力差；再者盛满灰浆的注灰装置的重量与整个入井系统的重量相比很小，撞击后无法立即判断施工是否成功。

申请号为99247367.5的专利文件公开了一种套管中油层封隔装置，它不用水泥车和罐车,仅仅利用电缆车就完成注灰作业的工具。电缆注灰器主要由点火系统、动力传递系统和注灰工具几大部分构成， 其特征是点火系统的点火头由丝扣和燃烧室及火药室相连接 ，由火药室、燃烧室、顶部液缸与空心活塞和内活塞构成高压密封区，顶部液缸和动力液管连接，动力液管下连接底部液缸，底部液缸下部依次与下接头、水泥筒、倒灰液缸及下堵头连接。本装置中的火药在运输和使用过程中都存在较大的安全隐患。

申请号为201420595630.3 申的专利文件公开了一种注灰桶，其包括上接头、上锥体、筒体和下接头，上接头的下部外侧与上锥体的上部内侧固定在一起，上锥体的下端与筒体的上端固定在一起，筒体的下部内侧与下接头的上部外侧固定在一起，在下接头的下部外侧固定安装有压盖，压盖的底端位于下接头底端的下方，在压盖底端有通孔，在压盖底端内侧固定安装有玻璃板，在玻璃板下方的压盖上固定有能够向上撞碎玻璃板的撞针，在上锥体上分布有至少两个纵向贯通的纵向通孔。其在注水泥浆的过程中，能够将水泥浆准确的注入到桥塞以上井段，提高了井筒封堵的可靠性，保证后续井下作业的有序进行，提高了工作效率。但该注灰筒依然是靠与油管联结，随油管下到指定位置，实现注灰目的。装置中的玻璃片也存在着易碎，抗冲击能力差的问题。

虽然上述装置和方法能够实现油水井的封堵注灰并具有一定的效果，但是，当生产层与封堵层间距不到1m时，上述封堵方法和装置因为没有校深功能，很难实现对目的层的有效封堵。

发明内容

本发明的目的是提供一种油水井封堵装置和使用方法，即能够覆灰、也能够填砂，并能够迅速判断井下的封堵作业情况。提高油水井封堵施工的作业效率和成功率，降低施工人员的劳动强度，降低作业成本。

本发明的技术解决方案是：

一种油水井封堵装置包括马龙头、盛料筒和控制总成，盛料筒中设有填料口、筒中装有填料，控制总成中设有撞针，其中：

马龙头顺次与盛料筒和控制总成连接；

传送导向轮包括横向导向轮和居中导向轮，居中导向轮通过缆索悬挂在井口，悬挂居中导向轮的缆索中还装有拉力计；

控制总成设有注料外筒、滑套和撞针套筒，滑套的本体中设有滑套溢流口，注料外筒的本体中设有外溢流口，滑套安装在剪切销钉上方的注料外筒中，撞针套筒固定在剪切销钉下方的注料外筒中，撞针安装在撞针套筒中；

盛料筒吊缆一端与动力装置连接、另一端从横向导向轮与居中导向轮之间绕过后与马龙头连接。

所述滑套的底部设有泄流腔，所述的泄流腔是中空等腰梯形内腔；滑套溢流口和泄流腔均设置在滑套的下部，滑套溢流口至少设有一个。

所述撞针是T型针，在所述撞针与撞针套筒之间还装有助力弹簧，撞针的最大外径小于泄流腔的最小内径。

所述注料外筒的上端是设有连接螺纹的控制总成上接头，注料外筒的内腔中部设有滑套限位台阶、内腔下部设有外溢流口；所述外溢流口设在剪切销钉的下方并与撞针套筒对应设置，当所述撞针套筒中的撞针遇阻撞断剪切销钉且滑套落至撞针套筒上面以后，外溢流口与滑套溢流口相对应。

所述助力弹簧安装在撞针套筒的筒体内且上端焊接在撞针大径端的下端面，助力弹簧的下端焊接在撞针套筒下端的上端面，撞针大径端的外径大于撞针套筒的筒体内径。

所述撞针的下端通过焊接或者螺纹与底盘连接，底盘的直径设定在作业井套管内径的65%－75%之间。

在所述底盘的下端面镶嵌或粘结胶塞，所述胶塞由遇水膨胀材料制做。

所述拉力计是具有远传功能的拉力计；所述马龙头的上端还装有万向节，将所述的万向节与盛料筒吊缆连接。

所述盛料筒由筒体短节和料筒组成，筒体短节与料筒螺纹连接，填料口设置在筒体短节中，盛料筒中的填料能够是灰浆或石英砂；盛料筒的外径比作业井井中套管的内径小8mm－12mm，盛料筒的容量设定在36升－160升之间。

所述盛料筒与马龙头之间还装有磁性定位短节。

一种油水井封堵装置的使用方法是：

A、根据作业井中封堵施工层位的情况，确定是否在封堵装置中使用磁性定位短节；

B、根据作业井中套管的内径选择盛料筒的外径；

C、下入盛料筒完成封堵作业。

当生产层与封堵层之间的间距小于1m时，在封堵装置的盛料筒与马龙头之间安装磁性定位短节，同时将盛料筒吊缆更换为测井电缆。

所述下入盛料筒完成封堵作业包括下入一趟盛料筒同时完成填砂和覆灰作业以及下入一趟盛料筒单独完成填砂或覆灰作业；覆灰作业成功24小时后，能够再行24小时循环覆灰作业；填砂作业成功后能够即刻进行填砂作业。

所述下入一趟盛料筒同时完成填砂和覆灰作业时，盛料筒下部的填料为石英砂、上部的填料为灰浆。

与现有技术相比，本发明的显著使用效果是：

1、本发明通过盛料筒吊缆传送，施工速度快，操作人员劳动强度小；不仅能够实现覆灰作业，也能够实现填砂作业。经试验，对井深3100m、井筒温度在118°的井进行封堵施工，一趟覆灰或者填砂施工全程只需2个小时，而常规施工装置和方法则需要48小时的时间。大幅降低了操作人员的劳动强度，同时施工效率大幅提高且不存在卡管柱的风险。

2、本发明中悬挂居中导向轮的缆索中装有拉力表，最好使用带有远传功能的拉力表，使高挂在作业井架滑车大钩中的拉力表的数据能够通过数据远传，使地面的操作人员能够方便地根据拉力数据的变化，迅速判断井下封堵作业是否成功。

3、本发明还能在马龙头与盛料筒之间连接磁性定位短节，在生产层与封堵层之间的间距小于1m的情况下，也就是在小夹层的条件下，能够精准确定封堵位置。将马龙头通过油管丝扣与磁性定位短节相连，使用电测电缆与磁性定位短节配套使用，可以精确校深，尤其在夹层小于1m的情况下，极大减小了封堵位置的误差，实现了封堵、校深一体化操作，避免了现有技术中的缺陷。

4、控制总成中设置了滑套，通过撞针撞断剪切销钉后，使带有滑套溢流口的滑套下滑并压在撞针套筒上面，让滑套溢流口与注料外筒的外溢流口相对应，能够迅速将盛料筒中的填料泄出，有效避免了“插旗杆”或者“灌肠”现象的发生。

5、本发明中使用滑套封隔盛料筒中的填料，滑套的抗压、抗冲击能力强，大大提高了作业的成功率。

6、本发明还在撞针的下端设置了底盘和胶塞，设置的底盘能够增加撞针向上产生的撞击力，能够成功撞断剪切销钉。加设的胶塞又能够在作业井的人工井底漏失的情况下堵塞人工井底，防止人工井底的填料漏失，提高封堵效果。

7、盛料筒吊缆通过万向节与马龙头相连，万向节可以防止盛料筒吊缆打扭，方便了施工。

8、根据作业井井中套管内径的大小优选盛料筒的外径，不但可以在普通套管实现覆灰或者填砂作业，也可以在4英寸小套管内实现覆灰或者填砂作业。在5¹/₂套管井中应用，盛料筒最大容积可达160升，覆灰或者填砂厚度能够达到13.3m，覆灰厚度达到5m以上，灰面试压15MPa，30分钟压降为0。覆灰施工成功24小时后，还可进行循环覆灰施工。填砂施工成功后马上可继续进行填砂施工。根据施工方案需要，本发明可以下入一趟盛料筒同时完成覆灰和填砂施工，也可以下入一趟盛料筒单独完成覆灰或者填砂施工，配制的填料利用率高，浪费少。

控制总成中使用滑套与剪切销钉配套的打开方式，抗内压、抗冲击力强，撞针下行遇阻时撞断剪切销钉，滑套释放并下滑。外溢流口与滑套溢流口相对应，滑套下部的泄流腔为中空等腰梯形腔，便于填料快速干净溢出。

本发明在撞针下端设置了底盘并在底盘下面镶嵌或粘结有遇水膨胀的胶塞，当人工井底发生漏失时，可防止填料漏失。

综上所述，本发明具有显著的使用效果并能产生显著的经济效益。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的工作原理和整体结构示意图。

图2是图1中控制总成的结构示意图。

图中：拉力计1、居中导向轮2、横向导向轮3、盛料筒吊缆4、万向节5、马笼头6、定位短节7、填料口8、填料9、盛料筒10、控制总成11、底盘12、胶塞13、控制总成上接头111、注料外筒112、滑套113、滑套溢流口115、泄流腔114、剪切销钉116、外溢流口117、撞针套筒118、撞针119、助力弹簧1110、控制总成下接头1111。

具体实施方式

附图仅为参考与说明之用，并非用以限制本发明的保护范围。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1和图2，一种油水井封堵装置包括马龙头6、盛料筒10和控制总成11，盛料筒10中设有填料口8、筒中装有填料9，控制总成11中设有撞针119，其中：

马龙头6顺次与盛料筒10和控制总成11连接；

传送导向轮包括横向导向轮3和居中导向轮2，居中导向轮2通过缆索悬挂在井口，悬挂居中导向轮2的缆索中还装有拉力计1；

控制总成11设有注料外筒112、滑套113和撞针套筒118，滑套113的本体中设有滑套溢流口115，注料外筒112的本体中设有外溢流口117，滑套113安装在剪切销钉116上方的注料外筒112中，撞针套筒118固定在剪切销钉116下方的注料外筒112中，撞针119安装在撞针套筒118中；

盛料筒吊缆4一端与动力装置连接、另一端从横向导向轮3与居中导向轮2之间绕过后与马龙头6连接。由于本发明不使用作业管柱送入覆灰或填砂施工使用的盛料筒10，不仅方法简单而且不存在卡作业管柱的风险，具有显著的使用效果。

在上述实施例一的基础上，本发明还有以下实施例：

所述滑套113的底部设有泄流腔114，所述的泄流腔114是中空等腰梯形内腔；滑套溢流口115和泄流腔114均设置在滑套113的下部，滑套溢流口115至少设有一个。

所述撞针119是T型针，在所述撞针119与撞针套筒118之间还装有助力弹簧1110，撞针119的最大外径小于泄流腔114的最小内径。

所述注料外筒112的上端是设有连接螺纹的控制总成上接头111，注料外筒112的内腔中部设有滑套限位台阶、内腔下部设有外溢流口117；所述外溢流口117设在剪切销钉116的下方并与撞针套筒118对应设置，当所述撞针套筒118中的撞针119遇阻撞断剪切销钉116且滑套113落至撞针套筒118上面以后，外溢流口117与滑套溢流口115相对应。控制总成上接头111能够与盛料筒10连接，控制总成下接头1111能够在加工完成和施工完毕后，连接一个保护筒，对装置起到保护作用。如此，填料9能够顺着泄流腔114两侧的斜坡从滑套溢流口115和注料外筒112的外溢流口117注入井筒内，填料9能够快速泄出，不会造成插旗杆、灌肠等问题。

所述助力弹簧1110安装在撞针套筒118的筒体内且上端焊接在撞针119大径端的下端面，助力弹簧1110的下端焊接在撞针套筒118下端的上端面，撞针119大径端的外径大于撞针套筒118的筒体内径。

所述撞针119的下端通过焊接或者螺纹与底盘12连接，底盘12的直径设定在作业井套管内径的65%－75%之间。撞针119的下端连接底盘12有助于撞针119向上产生足够的撞击力。

在所述底盘12的下端面镶嵌或粘结胶塞13，所述胶塞13由遇水膨胀材料制做，比如遇水膨胀橡胶、遇水膨胀腻子。底盘12下端镶嵌或粘结胶塞13，可以在撞击和泄出填料9以后，如果作业井的人工井底漏失，胶塞13能够堵在人工井底处，防止填料9漏失。

所述拉力计1是具有远传功能的拉力计；拉力计1能够使用具有远传功能的MHCY80型和MHCY120型，由于居中导向轮2悬挂在在作业井架滑车大钩上面，距离地面7－8米，使用具有远传功能的拉力计1能够方便操作者观察拉力计1的数值变化，及时掌握井下盛料筒10中填料9的注入情况，能够通过数据的变化快速判断是否成功泄料。

所述马龙头6的上端还装有万向节5，将所述的万向节5与盛料筒吊缆4连接，加装万向节5以后，可以防止盛料筒吊缆4打扭，更有利于盛料筒10的下放。

所述盛料筒10由筒体短节和料筒组成，筒体短节与料筒螺纹连接，填料口8设置在筒体短节中，盛料筒10中的填料9能够是灰浆或石英砂；盛料筒10的外径比作业井井中套管的内径小8mm-12mm，盛料筒10的容量设定在36升－160升之间。

所述盛料筒10与马龙头6之间还装有磁性定位短节7。

一种油水井封堵装置的使用方法是：

A、根据作业井中封堵施工层位的情况，确定是否在封堵装置中使用磁性定位短节7；

B、根据作业井中套管的内径选择盛料筒10的外径；

C、下入盛料筒10完成封堵作业。

当生产层与封堵层之间的间距小于1m时，在封堵装置的盛料筒与马龙头之间安装磁性定位短节，同时将盛料筒吊缆更换为测井电缆。磁性定位短节7内装有两块永久磁铁和一个线圈，在下入过程中，当周围介质无异常磁阻变化时，线圈处于恒定磁场中，感应电位差为零，磁定位曲线表现为直线。当有磁阻变化，即遇到接箍、封隔器、射孔井段等时，通过磁性定位短节7中线圈的磁力线会重新分布，磁力线的通过量发生变化，在线圈中产生感应电动势，输出电位差，在磁定位曲线上有明显的电信号变化。磁性定位短节7能够使用ST5008和JD3124两种型号。

所述下入盛料筒10完成封堵作业包括下入一趟盛料筒10同时完成填砂和覆灰作业以及下入一趟盛料筒10单独完成填砂或覆灰作业；覆灰作业成功24小时后，能够再行24小时循环覆灰作业；填砂作业成功后能够即刻进行填砂作业。

所述下入一趟盛料筒10同时完成填砂和覆灰作业时，盛料筒10下部的填料9为石英砂、上部的填料9为灰浆。

上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本发明不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的创造精神和创造理念之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，保护范围不仅限于上文的说明。

Claims (14)

1.一种油水井封堵装置，包括马龙头、盛料筒和控制总成，盛料筒中设有填料口、筒中装有填料，控制总成中设有撞针，其特征是：

马龙头顺次与盛料筒和控制总成连接；

传送导向轮包括横向导向轮和居中导向轮，居中导向轮通过缆索悬挂在井口，悬挂居中导向轮的缆索中还装有拉力计；

控制总成设有注料外筒、滑套和撞针套筒，滑套的本体中设有滑套溢流口，注料外筒的本体中设有外溢流口，滑套安装在剪切销钉上方的注料外筒中，撞针套筒固定在剪切销钉下方的注料外筒中，撞针安装在撞针套筒中；

盛料筒吊缆一端与动力装置连接、另一端从横向导向轮与居中导向轮之间绕过后与马龙头连接。

2.如权利要求1所述的一种油水井封堵装置，其特征是，所述滑套的底部设有泄流腔，所述的泄流腔是中空等腰梯形内腔；滑套溢流口和泄流腔均设置在滑套的下部，滑套溢流口至少设有一个。

3.如权利要求1所述的一种油水井封堵装置，其特征是，所述撞针是T型针，在所述撞针与撞针套筒之间还装有助力弹簧，撞针的最大外径小于泄流腔的最小内径。

4.如权利要求2所述的一种油水井封堵装置，其特征是，所述注料外筒的上端是设有连接螺纹的控制总成上接头，注料外筒的内腔中部设有滑套限位台阶、内腔下部设有外溢流口；所述外溢流口设在剪切销钉的下方并与撞针套筒对应设置，当所述撞针套筒中的撞针遇阻撞断剪切销钉且滑套落至撞针套筒上面以后，外溢流口与滑套溢流口相对应。

5.如权利要求3所述的一种油水井封堵装置，其特征是，所述助力弹簧安装在撞针套筒的筒体内且上端焊接在撞针大径端的下端面，助力弹簧的下端焊接在撞针套筒下端的上端面，撞针大径端的外径大于撞针套筒的筒体内径。

6.如权利要求5所述的一种油水井封堵装置，其特征是，所述撞针的下端通过焊接或者螺纹与底盘连接，底盘的直径设定在作业井套管内径的65%－75%之间。

7.如权利要求6所述的一种油水井封堵装置，其特征是，在所述底盘的下端面镶嵌或粘结胶塞，所述胶塞由遇水膨胀材料制做。

8.如权利要求1所述的一种油水井封堵装置，其特征是，所述拉力计是具有远传功能的拉力计；所述马龙头的上端还装有万向节，将所述的万向节与盛料筒吊缆连接。

9.如权利要求1所述的一种油水井封堵装置，其特征是，所述盛料筒由筒体短节和料筒组成，筒体短节与料筒螺纹连接，填料口设置在筒体短节中，盛料筒中的填料能够是灰浆或石英砂；盛料筒的外径比作业井井中套管的内径小8mm－12mm，盛料筒的容量设定在36升－160升之间。

10.如权利要求1或9所述的一种油水井封堵装置，其特征是，所述盛料筒与马龙头之间还装有磁性定位短节。

11.如权利要求10所述一种油水井封堵装置的使用方法是：

A、根据作业井中封堵施工层位的情况，确定是否在封堵装置中使用磁性定位短节；

B、根据作业井中套管的内径选择盛料筒的外径；

C、下入盛料筒完成封堵作业。

12.如权利要求11所述一种油水井封堵装置的使用方法，其特征是，当生产层与封堵层之间的间距小于1m时，在封堵装置的盛料筒与马龙头之间安装磁性定位短节，同时将盛料筒吊缆更换为测井电缆。

13.如权利要求11所述一种油水井封堵装置的使用方法，其特征是，所述下入盛料筒完成封堵作业包括下入一趟盛料筒同时完成填砂和覆灰作业以及下入一趟盛料筒单独完成填砂或覆灰作业；覆灰作业成功24小时后，能够再行24小时循环覆灰作业；填砂作业成功后能够即刻进行填砂作业。

14.如权利要求13所述一种油水井封堵装置的使用方法，其特征是，所述下入一趟盛料筒同时完成填砂和覆灰作业时，盛料筒下部的填料为石英砂、上部的填料为灰浆。

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