CN114517653A - 一种割缝管悬挂装置及复合堵漏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种割缝管悬挂装置，包括：中心爆炸杆；固定连接在中心爆炸杆上端的悬挂接头，悬挂接头内设有起爆器；套设在中心爆炸杆上的上悬挂套和下悬挂套，上悬挂套与悬挂接头固定连接，下悬挂套固定连接在中心爆炸杆上且轴向位置能够调节；套设在中心爆炸杆上的割缝管组件，割缝管组件在割缝管组件与中心爆炸杆之间形成径向环空，径向环空内充满填充物；缠绕在中心爆炸杆上的导爆索，导爆索的一端与起爆器连接；以及导引头；其中，割缝管悬挂装置连接钻柱并在导引头的作用下下入井筒，起爆器能够在达到预定压力时爆炸，并引燃导爆索使导爆索爆炸，使得割缝管组件径向扩张，且填充物射到井壁裂缝内，从而对井壁缝隙形成封堵。
Description
技术领域
本发明属于油田钻井工具技术领域，具体涉及一种割缝管悬挂装置及复合堵漏方法。
背景技术
在钻井工程漏失中，一般有渗透性漏失、裂缝性漏失和溶洞性漏失等三种形式的漏失。其中以溶洞性漏失最难处理，到目前为止，国内外还没有有效的方法来处理这类漏失。聚能筑巢堵漏技术可用于解决此问题，即将割缝金属管送到溶洞位置，通过爆炸将割缝金属管炸开，使其形成预定的形状和尺寸。经过多次作业后，在溶洞内形成多层金属片交叉重叠的人工井壁，再用有纤维的水泥或泥浆堵塞金属片之间的缝隙，完成堵漏。但该技术还存在以下一些问题，例如，割缝金属管由于本身强度较差，在入井过程中容易和井壁碰撞、剐蹭产生变形，影响正常下入，要将割缝金属管顺利送到井内预定位置，需要设计专用的悬挂工具。并且，对于裂缝性漏失和溶洞性漏失同时存在的情况，裂缝位置的金属片和堵漏材料会被后期钻除，无法有效封堵。
因此本领域技术人员亟需一种割缝管悬挂装置既能够在下落的过程中保护到割缝管，还能够实现更加有效的堵漏，避免后期钻井作业时将堵漏材料钻除。
发明内容
针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种割缝管悬挂装置，该悬挂装置能够实现下落过程中对割缝管的保护，并能够实现更加全面的堵漏，即使裂缝性漏失和溶洞性漏失同时存在也能够实现很好的堵漏效果。且本悬挂装置结构简单，使用方便，适用于多种长度的泄漏孔。
为此，根据本发明提供了一种割缝管悬挂装置，包括：构造有中空流道的中心爆炸杆，所述中心爆炸杆的侧壁上设有通孔；固定连接在所述中心爆炸杆上端的悬挂接头，在所述悬挂接头内设有起爆器；彼此轴向间隔开套设在所述中心爆炸杆上的上悬挂套和下悬挂套，所述上悬挂套与所述悬挂接头固定连接，所述下悬挂套固定连接在所述中心爆炸杆上且轴向位置能够调节；套设在所述中心爆炸杆上的割缝管组件，所述割缝管组件的两端分别与所述上悬挂套和所述下悬挂套固定连接，且在所述割缝管组件与所述中心爆炸杆之间形成径向环空，所述径向环空内充满填充物；缠绕在所述中心爆炸杆上且处于所述径向环空内的外壁面上的导爆索，所述导爆索的一端穿过所述通孔和所述中空流道与所述起爆器连接；以及固定连接在所述中心爆炸杆的下端的导引头；其中，所述割缝管悬挂装置连接钻柱并在所述导引头的作用下下入井筒，所述起爆器能够在达到预定压力时爆炸，并引燃所述导爆索使所述导爆索爆炸，使得所述割缝管组件径向扩张，且所述填充物在爆炸冲击作用下通过所述割缝管组件的缝隙射到井壁裂缝内，从而对井壁缝隙形成封堵。
在一个实施例中，所述下悬挂套通过固定件与所述中心爆炸杆固定连接，所述中心爆炸杆上具有多个轴向间隔开分布的安装孔，用于安装所述固定件，以对不同长度的所述割缝管组件进行安装。
在一个实施例中，所述割缝管组件包括内割缝管和套设在所述内割缝管的径向外侧的外割缝管，所述内割缝管的轴向长度小于所述外割缝管的轴向长度，从而在两端分别形成内台阶形连接扣。
在一个实施例中，所述上悬挂套和所述下悬挂套分别设有外台阶形连接扣，所述割缝管组件的两端分别通过所述内台阶形连接扣与所述上悬挂套和所述下悬挂套的外台阶形连接扣形成适配连接。
在一个实施例中，所述割缝管组件的两端分别通过固定连接件与所述上悬挂套和所述下悬挂套形成固定连接。
在一个实施例中，所述外割缝管和所述内割缝管的均采用可钻除材料制成。
在一个实施例中，所述引导头为半椭球状，最大直径大于所述割缝管组件的直径，用于在下落时防止所述割缝管与井壁发生刮擦。
在一个实施例中，所述填充物为砂砾、陶瓷球或金属球。
一种复合堵漏方法，包括以下步骤：
提供如上所述的割缝管悬挂装置；
根据实际工况选用相应尺寸的割缝管组件，并组装完成所述割缝管悬挂装置，将所述割缝管悬挂装置与下入钻柱连接；
通过所述下入钻柱将所述割缝管悬挂装置下入到漏失位置；
激活起爆器，引爆导爆索，使得割缝管组件径向扩张，并涨入溶洞内而形成支撑，并且使得填充物在爆炸冲击作用下射入井壁裂缝中，从而对井壁裂缝形成封堵；
起出使用后的所述割缝管悬挂装置；
向井筒内注入有纤维的水泥或泥浆，对井壁裂缝进行二次封堵，直至固化完成堵漏作业。
在一个实施例中，选用所述割缝管组件时，将外割缝管和/或内割缝管组装到所述割缝管悬挂装置中。
与现有技术相比，本申请的优点之处在于：
根据本发明的割缝管悬挂装置能够实现下落过程对割缝管的保护，且依靠爆炸后的金属片和填充物能够实现更加全面的堵漏，尽量对漏洞进行封堵，进而再采用水泥或泥浆进行封堵。另外，即使裂缝性漏失和溶洞性漏失同时存在，本悬挂装置也能够实现很好的堵漏效果。且本悬挂装置结构简单，使用方便，能够根据待堵漏的孔洞的长度进行核实长度的割缝管的设置，使用更加的灵活。还可以设置两层割缝管，这样能够进一步减少对同一泄漏孔爆炸堵漏的次数，提升堵漏效率。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1显示了本发明提供的一种割缝管悬挂装置的结构图。
图2显示了本发明提供的一种割缝管悬挂装置的中心爆炸杆局部图。
图3显示了本发明提供的一种割缝管悬挂装置的上悬挂套结构图。
图4显示了本发明提供的一种割缝管悬挂装置的下悬挂套结构图。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行详细说明。该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
需要说明的是，将根据本发明的割缝管悬挂装置下放到井筒中靠近井口的一端定义为上端或相似用语，将远离井口的一端定义为下端或相似用语。
如图1所示为本发明提供的一种割缝管悬挂装置100的结构图。如图1所示的实施方式中，割缝管悬挂装置100包括：悬挂接头1、起爆器2、上悬挂套3、下悬挂套4、中心爆炸杆5、割缝管组件6和导引头7，以及缠绕在中心爆炸杆5上的导爆索8。其中，悬挂接头1上端具有螺纹，用于连接钻柱(未示出)，以便钻柱带动割缝管悬挂装置100上下移动。悬挂接头1下端也具有螺纹，该螺纹用于连接上悬挂套3，起爆器2设置在悬挂接头1内，起爆器2用于控制爆炸。
上悬挂套3另外一端通过螺纹与中心爆炸杆5连接，即上悬挂套3通过螺纹配合将悬挂接头1和中心爆炸杆5紧紧连接在一起，而且螺纹连接方便安装和拆卸，提升作业效率。中心爆炸杆5构造为中空杆状，在中部沿轴向形成有中空流道。中心爆炸杆5的侧壁设有通孔51，通孔51与中心爆炸杆5内部的中空流道连通。导爆索8的一端穿过通孔51和中心流道而与设置在悬挂接头1内的起爆器2连接，导爆索8在起爆器2的控制下爆炸。
下悬挂套4通过固定件固定在中心爆炸杆5上。固定件例如可以为螺钉。割缝管组件6设置在上悬挂套3和下悬挂套4之间，割缝管组件6的两端通过固定连接件分别固定在上悬挂套3和下悬挂套4上。固定连接件例如可以为螺钉。如图2所示，中心爆炸杆5上具有多个螺纹孔53，用于安装固定件，以固定安装不同长度的割缝管组件6。当需要的割缝管组件6的长度不同时，需要改变上悬挂套3和下悬挂套4之间的间距，因此需要在中心爆炸杆5上设置多个螺纹孔53，对不同位置的下悬挂套4进行固定，以便适应不同长度的割缝管组件6的安装。
在割缝管组件6与中心爆炸杆5的径向之间，以及上悬挂套3和下悬挂套4的轴向之间形成有径向环空52，在径向环空52内充满填充物，该填充物用于进行缝隙的封堵。当导爆索8爆炸后，爆炸冲击波将割缝管组件6顶开，割缝管组件6的金属碎片贴附在钻井的井壁上形成支撑。同时填充物也在爆炸冲击波的作用下，通过割缝管的缝隙和两端的开口射到井壁的裂缝内，进一步实现封堵。本实施例中优选的，填充物可以是砂砾、陶瓷球或金属球等。另外可以根据需要选择不同的颗粒物充当填充物。
导引头7固定在中心爆炸杆5的下端，用于减少割缝管悬挂装置100下入遇阻，防止割缝管组件6与井壁刮擦。
本发明的具体实施方式中，如图3和图4所示，上悬挂套3和下悬挂套4上均设置有外台阶9和内台阶10，外台阶9直径大于内台阶10直径，从而形成外台阶形连接扣。内台阶10位于上悬挂套3和下悬挂套4的端部，外台阶9紧邻内台阶10设置。
本发明的具体实施方式中，割缝管组件6包括外割缝管61和内割缝管62，外割缝管61套设在内割缝管62上。内割缝管62的轴向长度小于外割缝管61的轴向长度，从而在割缝管组件6的两端形成了能够与外台阶形连接扣的内台阶形连接扣。从而使得割缝管组件6的两端分别通过内台阶形连接扣与上悬挂套(3)和下悬挂套的外台阶形连接扣形成适配连接，并通过固定连接件形成固定连接。其中，内割缝管62设置在上悬挂套3和下悬挂套4的内台阶10上，并通过螺钉将内割缝管62的两端分别固定在上悬挂套3和下悬挂套4的内台阶10上。外割缝管组件61设置在上悬挂套3和下悬挂套4的外台阶9上，并通过螺钉将外割缝管61的两端分别固定在上悬挂套3和下悬挂套4的外台阶9上。设置内外两层割缝管，一方面外割缝管61能够保护内割缝管62，另一方面是可以在一次封堵作业时进行相当于两次的爆炸封堵，尽量减少爆炸封堵次数，提升封堵作业的效率。优选的，外割缝管61和内割缝管62的材质均为可钻除材料。例如可以为铝。
本发明的另外一种实施方式中，割缝管组件6包括外割缝管61，外割缝管61设置在上悬挂套3和下悬挂套4的外台阶9上，并通过螺钉将外割缝管61的两端分别固定在外台阶9上；或者割缝管6包括内割缝管62，内割缝管62设置在上悬挂套3和下悬挂套4的内台阶10上，并通过螺钉将内割缝管62的两端分别固定在内台阶10上。可以理解，即，割缝管悬挂装置100在使用过程中，割缝管组件6根据实际工况而定，可以选用外割缝管61和内割缝管62，也可以只采用外割缝管61和内割缝管62中的一个。
另外，为了防止悬挂装置在下落的过程中割缝管组件6与井壁接触，进而划伤割缝管，因此在中心爆炸杆的端部设置引导头7。为了降低下落时遇阻，引导头7外形为半椭球状，其最大直径大于割缝管组件6的直径，即引导头7的最大直径大于外割缝管组件61或内割缝管组件62的直径，尽量避免悬挂装置在下落时井壁接触外割缝管组件61或内割缝管组件62。
本发明根据上述割缝管悬挂装置还提供了一种复合堵漏方法，该方法包括如下步骤：
提供根据本发明的割缝管悬挂装置100；
组装割缝管悬挂装置100，先安装连接悬挂接头1以及上悬挂器。根据实际工况选用相应尺寸的割缝管组件6，并组装完成割缝管悬挂装置100，将割缝管悬挂装置100与下入钻柱连接；同时，设置导爆索并连接到起爆器上。将导爆索螺旋缠绕在中心爆炸杆上，缠绕密度根据井眼和割缝管的厚度决定。起爆器控制其爆炸，进而产生爆炸冲击波。并填充堵漏用填充物。根据待封堵溶洞的高度选择合适长度的割缝管，并对割缝管进行安装。具体实施过程中，根据情况割缝管可以只有外割缝管，也可以只有内割缝管或者是内割缝管和外割缝管都设置。在割缝管以及中心爆炸杆之间填充堵漏用的填充物，填充物可以是砂砾、陶瓷球或金属球，用于在爆炸冲击波的作用下填补缝隙。
通过下入钻柱将割缝管悬挂装置100下入到漏失位置；
激活起爆器2，引爆导爆索8，使得割缝管组件6径向扩张，并涨入溶洞内而形成支撑，并且使得填充物在爆炸冲击作用下射入井壁裂缝中，从而对井壁裂缝形成封堵；
起出使用后的割缝管悬挂装置100，其中，割缝管组件6留在溶洞内形成支撑；
向井筒内注入有纤维的水泥或泥浆，对井壁裂缝进行二次封堵，待固化后，完成缝-洞型漏失的堵漏作业。由此，割缝管的金属片起到支撑的作用，填充物起到了填补缝隙的作用，最后在采用有纤维的水泥或泥浆将泄露出彻底封堵，从而对井壁裂缝形成复合堵漏。这大大增强了堵漏施工效果。
之后，下钻将井筒内多余材料钻除，进行下一步钻井作业。
该封堵过程不限于泄漏的种类，即使是裂缝性漏失和溶洞性漏失同时存在依然可以进行封堵，且效果显著。
根据本发明的割缝管悬挂装置100能够实现下落过程对割缝管的保护，且依靠爆炸后的金属片和填充物能够实现更加全面的堵漏，尽量对漏洞进行封堵，进而再采用水泥或泥浆进行封堵。另外，即使裂缝性漏失和溶洞性漏失同时存在，本悬挂装置也能够实现很好的堵漏效果。且本悬挂装置结构简单，使用方便，能够根据待堵漏的孔洞的长度进行核实长度的割缝管的设置，使用更加的灵活。还可以设置两层割缝管，这样能够进一步减少对同一泄漏孔爆炸堵漏的次数，提升堵漏效率。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述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。凡在本发明的精神和原则之内，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。
Claims (10)
1.一种割缝管悬挂装置，其特征在于，包括：
构造有中空流道的中心爆炸杆(5)，所述中心爆炸杆的侧壁上设有通孔(51)；
固定连接在所述中心爆炸杆上端的悬挂接头(1)，在所述悬挂接头内设有起爆器(2)；
彼此轴向间隔开套设在所述中心爆炸杆上的上悬挂套(3)和下悬挂套(4)，所述上悬挂套与所述悬挂接头固定连接，所述下悬挂套固定连接在所述中心爆炸杆上且轴向位置能够调节；
套设在所述中心爆炸杆上的割缝管组件(6)，所述割缝管组件的两端分别与所述上悬挂套和所述下悬挂套固定连接，且在所述割缝管组件与所述中心爆炸杆之间形成径向环空(52)，所述径向环空内充满填充物；
缠绕在所述中心爆炸杆上且处于所述径向环空内的外壁面上的导爆索(8)，所述导爆索的一端穿过所述通孔和所述中空流道与所述起爆器连接；以及
固定连接在所述中心爆炸杆的下端的导引头(7)；
其中，所述割缝管悬挂装置连接钻柱并在所述导引头的作用下下入井筒，所述起爆器能够在达到预定压力时爆炸，并引燃所述导爆索使所述导爆索爆炸，使得所述割缝管组件径向扩张，且所述填充物在爆炸冲击作用下通过所述割缝管组件的缝隙射到井壁裂缝内，从而对井壁缝隙形成封堵。
2.根据权利要求1所述的割缝管悬挂装置，其特征在于，所述下悬挂套通过固定件与所述中心爆炸杆固定连接，所述中心爆炸杆上具有多个轴向间隔开分布的安装孔(53)，用于安装所述固定件，以对不同长度的所述割缝管组件进行安装。
3.根据权利要求1所述的割缝管悬挂装置，其特征在于，所述割缝管组件包括内割缝管(62)和套设在所述内割缝管的径向外侧的外割缝管(61)，所述内割缝管的轴向长度小于所述外割缝管的轴向长度，从而在两端分别形成内台阶形连接扣。
4.根据权利要求3所述的割缝管悬挂装置，其特征在于，所述上悬挂套(3)和所述下悬挂套(4)分别设有外台阶形连接扣，所述割缝管组件的两端分别通过所述内台阶形连接扣与所述上悬挂套(3)和所述下悬挂套的外台阶形连接扣形成适配连接。
5.根据权利要求3或4所述的割缝管悬挂装置，其特征在于，所述割缝管组件的两端分别通过固定连接件与所述上悬挂套和所述下悬挂套形成固定连接。
6.根据权利要求4或5所述的割缝管悬挂装置，其特征在于，所述外割缝管和所述内割缝管的均采用可钻除材料制成。
7.根据权利要求1所述的割缝管悬挂装置，其特征在于，所述引导头为半椭球状，最大直径大于所述割缝管组件的直径，用于在下落时防止所述割缝管与井壁发生刮擦。
8.根据权利要求1所述的割缝管悬挂装置，其特征在于，所述填充物为砂砾、陶瓷球或金属球。
9.一种复合堵漏方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供根据权利要求1～8中任一项所述的割缝管悬挂装置；
根据实际工况选用相应尺寸的割缝管组件，并组装完成所述割缝管悬挂装置，将所述割缝管悬挂装置与下入钻柱连接；
通过所述下入钻柱将所述割缝管悬挂装置下入到漏失位置；
激活起爆器，引爆导爆索，使得割缝管组件径向扩张，并涨入溶洞内而形成支撑，并且使得填充物在爆炸冲击作用下射入井壁裂缝中，从而对井壁裂缝形成封堵；
起出使用后的所述割缝管悬挂装置；
向井筒内注入有纤维的水泥或泥浆，对井壁裂缝进行二次封堵，直至固化完成堵漏作业。
10.根据权利要求9所述的复合堵漏方法，其特征在于，选用所述割缝管组件时，将外割缝管和/或内割缝管组装到所述割缝管悬挂装置中。
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