CN115217432A - 一种长井段补贴加固装置 - Google Patents

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CN115217432A CN202210613742.6A CN202210613742A CN115217432A CN 115217432 A CN115217432 A CN 115217432A CN 202210613742 A CN202210613742 A CN 202210613742A CN 115217432 A CN115217432 A CN 115217432A
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谢晋
王新志
马宏伟
贾正旭
秦世群
伍江江
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
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    • E21B23/01—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing, or removing tools, packers or the like in the boreholes or wells for anchoring the tools or the like

Abstract

本发明涉及井下套管破损修复技术领域，具体涉及一种长井段补贴加固装置。长井段补贴加固装置包括外管组件和内管组件，外管组件包括提挂管、上坐封管、上金属密封器、补贴管、下金属密封器和下坐封管；内管组件包括丢手、上水力锚、液压增力器、下水力锚和堵头；在将上金属密封器坐封在井内套管上时，丢手锁定在提挂管上，上水力锚和下水力锚分别锚定在上坐封管和补贴管上，液压增力器产生的对拉力作用在上金属密封器的两端，以实现上金属密封器的坐封；在将下金属密封圈坐封在井内套管上时，上水力锚和下水力锚分别锚定在补贴管和下坐封管上，液压增力器产生的对拉力作用在下金属密封器的两端，以实现下金属密封器的坐封。

Description

一种长井段补贴加固装置
技术领域
本发明涉及井下套管破损修复技术领域，具体涉及一种长井段补贴加固装置。
背景技术
在油田开采的中后期阶段，经过长时间的采油工作之后，因高温、高压、井液的腐蚀和频繁作业等因素的影响，套管会出现不同程度的破损而无法实现分采分注，严重影响油田的开发生产。因此，需要对破损的套管进行修复。
传统的修复方式一般包括三种：第一种为取换套技术，主要针对套管破漏井，该技术只能在水泥返高以上进行，取换套深度不超过1000m，成本较高。第二种为小套管悬挂二次固井，主要针对射孔段长段腐蚀井，该技术固井合格率在67％左右，且对油层污染严重，常出现固完井后注不进、产不出的情况，需通过酸化解堵才能恢复产能。第三种为补贴加固技术，作业费用大幅下降，施工周期大幅缩短，不污染地层，且套管破漏井和射孔段长段腐蚀井均能治理9m。
授权公告号为CN109209284B的中国发明专利文献公开了一种长井段套损井补贴加固装置，包括上膨胀管和下膨胀管，上膨胀管的下端设有用于上行的上膨胀锥，上膨胀锥的内部连接有上连接杆，上连接杆的下端固设有与上膨胀管密封配合的上密封装置；上膨胀管上于上膨胀锥的下方设有管状球座，上膨胀管的下端通过密封接头连接有套管，套管的另一端通过密封接头和下膨胀管连接，下膨胀管的上端设有用于下行的下膨胀锥，下膨胀锥的内部固定有堵头，堵头具有向上穿出下膨胀锥的上穿出部，上穿出部上固设有与下膨胀管密封配合的下密封装置。其中，上膨胀管和下膨胀管的外部分别设有硫化密封环。
上述补贴加固装置在使用时，将上连接杆和输液管相连并下入井筒内预定位置，通过输液装置向管柱内输入顶替液，顶替液推动下膨胀锥和堵头向下运动，下膨胀锥向下运动过程中使得下膨胀管膨胀并压缩硫化密封环坐封在井内套管上，膨胀完成后下膨胀锥和堵头脱落下膨胀管并掉落至井底；之后，从井口向管柱内投入密封钢球，密封钢球坐在管状球座上，从而堵塞管状球座的输液通道，输液装置继续向管柱内输入顶替液并增大液体压力，此时上膨胀锥带动上连接杆和输液管上行，上膨胀锥运动的过程中使得上膨胀管膨胀并压缩硫化密封环坐封在井内套管上，膨胀完成后上提输液管起出上膨胀锥和上连接杆，再下入磨鞋磨铣管状球座，使得上膨胀管的内径符合作业要求，从而完成套损井补贴加固的工作。
上述技术中上膨胀管和下膨胀管上的硫化密封环坐封在井内套管上后，为了满足后续的作业要求，需要增加磨鞋磨铣管状球座的步骤，这导致上述补贴加固装置的施工工艺较为复杂，影响作业效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长井段补贴加固装置，以解决现有技术中的补贴加固装置的施工工艺较为复杂而影响作业效率的技术问题。
为实现上述目的，本发明长井段补贴加固装置的技术方案是：
长井段补贴加固装置，包括外管组件和设置在外管组件内的内管组件，外管组件包括自上而下连接在一起的提挂管、上坐封管、上金属密封器、补贴管、下金属密封器和下坐封管；内管组件包括自上而下连接在一起的丢手、上水力锚、液压增力器、下水力锚和堵头；在将上金属密封器坐封在井内套管上时，丢手锁定在提挂管上，上水力锚和下水力锚在液压下分别锚定在上坐封管和补贴管上，液压增力器产生的对拉力作用在上金属密封器的两端，以实现上金属密封器的坐封；在将下金属密封圈坐封在井内套管上时，丢手解锁并使内管组件下降至设定位置，上水力锚和下水力锚在液压下分别锚定在补贴管和下坐封管上，液压增力器产生的对拉力作用在下金属密封器的两端，以实现下金属密封器的坐封。
有益效果是：使用时，将长井段补贴加固装置的丢手连接油管并下入井内套管内。到达补贴位置后，先将上金属密封器坐封在井内套管上，此时，丢手锁定在提挂管上，在液压下上水力锚和下水力锚分别锚定在上坐封管和补贴管上，而液压增力器产生的对拉力作用在上金属密封器的两端，以实现上金属密封器的坐封。之后，再将下金属密封圈坐封在井内套管上，此时丢手解锁且内管组件下降至设定位置，上水力锚和下水力锚在液压下分别锚定在补贴管和下坐封管上，液压增力器产生的对拉力作用在下金属密封器的两端，以实现下金属密封器的坐封。最后油管泄压，两个水力锚回收，起出内管组件，完成补贴加固工艺。
由于上述补贴加固工艺中，在上金属密封器和下金属密封器坐封后取出内管组件即可，相比于现有技术，减少了磨鞋磨铣管状球座的步骤，使得该补贴加固装置的施工工艺较为简单，提高作业效率。
作为进一步地改进，所述提挂管的内壁上设有提挂槽，提挂槽的上下槽壁为斜面，丢手包括内套和外套，内套和外套之间设有活塞套，活塞套通过剪钉固定在外套或内套上；外套上设有锁块孔，锁块孔内设有用于与提挂槽配合的锁块，锁块外端的上下侧面为斜面，活塞套的外周面上设有用于避让锁块的避让槽，内套上设有提挂管传压孔；在坐封上金属密封器之前，避让槽处于锁块的上方，锁块的外端处于提挂槽内，以实现丢手锁定在提挂管上；在坐封上金属密封器之后，液压通过提挂管传压孔传递至活塞套，使得活塞套剪断剪钉并向下运动至避让槽与锁块对应的位置，在提挂槽和锁块上斜面顶推配合下使锁块进入到避让槽内，以实现丢手解锁。
有益效果是：相比于剪钉来说，锁块的强度较高，提挂管与丢手通过锁块锁定，能够提高提挂管与丢手锁定时的稳定性。
作为进一步地改进，所述活塞套通过上剪钉和下剪钉固定在外套上，所述提挂管上设有与下剪钉对应以供下剪钉穿过的避让孔。
有益效果是：由于活塞套需要上金属密封器坐封后才能剪断销钉，将活塞套通过上剪钉和下剪钉固定在外套上，保证活塞套和外套连接强度。
作为进一步地改进，所述锁块沿提挂管的周向间隔布置有多个。
有益效果是：进一步提高提挂管与丢手锁定时的稳定性。
作为进一步地改进，所述提挂槽和避让槽均为环形槽。
有益效果是：这样设计，即使提挂管、活塞套与外套发生相对转动，也能使锁块顺利进入提挂槽或避让槽内。
作为进一步地改进，所述避让槽在活塞套轴向的尺寸大于锁块在活塞套轴向的尺寸。
有益效果是：这样设计，进一步保证锁块顺利进入避让槽内。
作为进一步地改进，所述上水力锚和下水力锚均包括锚体，锚体上设有沿其径向贯通的通孔，通孔的内端设有环形挡板，通孔的外端固定有条形挡板，通孔内滑动密封装配有锚爪，锚爪为圆柱体结构，锚爪的内端面抵接在环形挡板上，锚爪的外端面上设有与条形挡板适配的条形槽，条形槽内设有压簧，压簧的内端顶压在条形槽的槽底，压簧的外端顶压在条形挡板上。
有益效果是：这样设计，有利于水力锚的锚爪伸出和复位。
附图说明
图1为本发明长井段补贴加固装置的第一段的结构示意图；
图2为本发明长井段补贴加固装置的第二段的结构示意图；
图3为本发明长井段补贴加固装置的第三段的结构示意图；
图4为本发明长井段补贴加固装置的第四段的结构示意图；
图5为图1中A处的放大图；
图6为本发明长井段补贴加固装置的外管组件的简化图；
图7为本发明长井段补贴加固装置的内管组件的简化图；
图8为本发明长井段补贴加固装置的内管组件和外管组件配合的简化图。
图中：11、上接头；12、提挂管传压孔；13、外套；14、内套；15、上剪钉；16、活塞套；17、避让槽；18、提挂管；19、锁块；20、避让孔；21、下剪钉；22、第一连接管；23、上坐封管；24、上水力锚；25、第二连接管；26、上金属密封器；27、上金属密封环；28、液压增力器；29、增力器传压孔；30、丢手；31、第三连接管；32、补贴管；33、下水力锚；34、堵头；35、下金属密封器；36、下金属密封环；37、下坐封管；38、防挂管；39、锚体；40、环形挡板；41、锚爪；42、条形槽；43、压簧；44、条形挡板；45、油管；46、套管；47、提挂槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步地详细描述。
本发明长井段补贴加固装置的实施例1：
如图1至图4所示，长井段补贴加固装置包括外管组件和设置在外管组件内的内管组件，外管组件包括自上而下设置的提挂管18、上坐封管23、上金属密封器26、补贴管32、下金属密封器35和下坐封管37。提挂管18的下端和上坐封管23的上端通过第一连接管22连接在一起，上坐封管23的下端与上金属密封器26的上端通过第二连接管25连接在一起，上金属密封器26的下端与补贴管32通过第三连接管31连接在一起，补贴管32的下端与下金属密封器35的上端连接在一起，下金属密封器35的下端与下坐封管37的上端连接在一起，下坐封管37的下端连接有防挂管38。
本实施例中，内管组件包括自上而下设置的丢手30、上水力锚24、液压增力器28、下水力锚33和堵头34。丢手30的下端与上水力锚24的上端螺纹连接在一起，上水力锚24的下端和液压增力器28的上端螺纹连接在一起，液压增力器28的下端和下水力锚33的上端螺纹连接在一起，堵头34螺纹连接在下水力锚33的下端。
如图1、图6和图7所示，提挂管18的内壁上设有提挂槽47，提挂槽47的上下槽壁为斜面。丢手30包括内套14、外套13和上接头11，上接头11的上端用于连接油管45，上接头11的下端密封连接在外套13和内套14之间。内套14和外套13之间设有活塞套16，活塞套16通过上剪钉15和下剪钉21固定在外套13上。其中，提挂管18上设有与下剪钉21对应以供下剪钉21穿过的避让孔20。
本实施例中，外套13上设有锁块孔，锁块孔内设有用于与提挂槽47配合的锁块19，锁块19外端的上下侧面为斜面，活塞套16的外周面上设有用于避让锁块19的避让槽17，内套14上设有提挂管传压孔12。在坐封上金属密封器26之前，避让槽17处于锁块19的上方，锁块19的外端处于提挂槽47内，以实现丢手30锁定在提挂管18上；在坐封上金属密封器26之后，液压通过提挂管传压孔12传递至活塞套16，使得活塞套16剪断上剪钉15和下剪钉21并向下运动至避让槽17与锁块19对应的位置，在提挂槽47和锁块19上斜面顶推配合下使锁块19进入到避让槽17内，实现丢手30解锁。
本实施例中，锁块19沿提挂管18的周向间隔布置有多个，提挂槽47和避让槽17均为环形槽，这样设计，即使提挂管与外套13之间、外套13与活塞套16之间发生相对转动，也能保证锁块19顺利进入提挂槽或避让槽17内。
本实施例中，避让槽17在活塞套16轴向的尺寸大于锁块19在活塞套16轴向的尺寸，进一步保证锁块19能够进入避让槽17内。
上水力锚24和下水力锚33的结构相同。以上水力锚24为例，如图1和图5所示，上水力锚24包括锚体39，锚体39上设有沿其径向贯通的通孔，通孔的内端设有环形挡板40，通孔的外端固定有条形挡板44，通孔内滑动密封装配有锚爪41，锚爪41为圆柱体结构，锚爪41的内端面抵接在环形挡板40上，锚爪41的外端面上设有与条形挡板44适配的条形槽42，条形槽42内设有压簧43，压簧43的内端顶压在条形槽42的槽底，压簧43的外端顶压在条形挡板44上。其中，环形挡板40的中心孔为水力锚传压孔，在液压作用下，锚爪41克服压簧43的弹性作用力向外伸出，以实现锚定。
本实施例中，液压增力器28为现有成熟产品，其上设有增力器传压孔29，而其结构和工作原理在此不再具体说明，具体可参考授权公告号为CN214616432U的中国实用新型专利中公开的一种井下液压增力器。
本实施例中，上金属密封器26上设有上金属密封环27，下金属密封器35上设有下金属密封环36。其中，金属密封环的密封原理为现有成熟技术，具体可参考授权公告号为CN212535596U的中国实用新型专利中公开的金属密封结构。
使用时，先将防挂管38和下坐封管37相连下入井内，再顺次下入下金属密封器35、补贴管32、上金属密封器26和上坐封管23；之后，先将堵头34和下水力锚33相连下入外管组件内，再顺次下液压增力器28、上水力锚24、丢手30+提挂管18，提挂管18与上坐封管23相连；最后再下入油管45。丢手和提挂管18配合悬挂负荷40吨以上。
如图6、图7和图8所示，在将上金属密封器26坐封在井内套管46上时，丢手30锁定在提挂管18上，上水力锚24和下水力锚33在液压下分别锚定在上坐封管23和补贴管32的管壁上；同时液压通过增力器传压孔29进入液压增力器28内，液压增力器28产生的对拉力作用在上金属密封器26的两端，以实现上金属密封器26的坐封。待上金属密封器26完全坐封后继续升压，液压通过提挂管传压孔12向活塞套16传递压力，以推动活塞套16向下运动并剪断上剪钉15和下剪钉21，之后锁块19进入避让槽17内，完成丢手。丢手后，由于上金属密封器26已经坐封在井内套管46上，因此外管组件可以悬挂在井内套管46内，无需担心外管组件掉落的问题。继续下油管45，使其下至设定位置，上水力锚24和下水力锚33在液压下分别锚定在补贴管32和下坐封管37的管壁上，同时液压增力器28产生的对拉力作用在下金属密封器35的两端，以实现下金属密封器35的坐封。下金属密封器35完全坐封后，油管45泄压，两个水力锚回收，起出内管组件，完成补贴加固工艺。
本实施例中的长井段补贴加固装置主要应用于长井段破漏或腐蚀井，通过两次对补贴管两端的金属密封器进行压缩坐封，实现了9-1000m的补贴。理论上可以实现多级的压缩坐封。
本发明长井段补贴加固装置的实施例2：
本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，提挂管和丢手通过锁块锁定，锁块回收到避让槽后实现丢手解锁。本实施例中，丢手的外套较短，外套仅通过上剪钉与活塞套固定，提挂管通过下剪钉固定在活塞套上；在上金属密封器坐封后提挂管固定不动，活塞套向下移动时剪断上剪钉和下剪钉，实现丢手解锁。
本发明长井段补贴加固装置的实施例3：
本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，活塞套通过上剪钉和下剪钉固定在外套上，所述提挂管上设有与下剪钉对应以供下剪钉穿过的避让孔。本实施例中，活塞套仅通过上剪钉固定在外套上。在其他实施例中，活塞套仅通过下剪钉固定在外套上。
本发明长井段补贴加固装置的实施例4：
本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，提挂槽和避让槽均为环形槽。本实施例中，提挂槽和避让槽均沿活塞套的周向间隔布置多个，且提挂槽和避让槽的数量与锁块相同，为了便于锁块进入，可以将提挂槽和避让槽做的稍大些。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.长井段补贴加固装置，其特征在于，包括外管组件和设置在外管组件内的内管组件，外管组件包括自上而下连接在一起的提挂管(18)、上坐封管(23)、上金属密封器(26)、补贴管(32)、下金属密封器(35)和下坐封管(37)；内管组件包括自上而下连接在一起的丢手(30)、上水力锚(24)、液压增力器(28)、下水力锚(33)和堵头(34)；在将上金属密封器(26)坐封在井内套管(46)上时，丢手(30)锁定在提挂管(18)上，上水力锚(24)和下水力锚(33)在液压下分别锚定在上坐封管(23)和补贴管(32)上，液压增力器(28)产生的对拉力作用在上金属密封器(26)的两端，以实现上金属密封器(26)的坐封；在将下金属密封圈坐封在井内套管(46)上时，丢手(30)解锁并使内管组件下降至设定位置，上水力锚(24)和下水力锚(33)在液压下分别锚定在补贴管(32)和下坐封管(37)上，液压增力器(28)产生的对拉力作用在下金属密封器(35)的两端，以实现下金属密封器(35)的坐封。
2.根据权利要求1所述的长井段补贴加固装置，其特征在于，所述提挂管(18)的内壁上设有提挂槽(47)，提挂槽(47)的上下槽壁为斜面，丢手(30)包括内套(14)和外套(13)，内套(14)和外套(13)之间设有活塞套(16)，活塞套(16)通过剪钉固定在外套(13)或内套(14)上；外套(13)上设有锁块孔，锁块孔内设有用于与提挂槽(47)配合的锁块(19)，锁块(19)外端的上下侧面为斜面，活塞套(16)的外周面上设有用于避让锁块(19)的避让槽(17)，内套(14)上设有提挂管传压孔(12)；在坐封上金属密封器(26)之前，避让槽(17)处于锁块(19)的上方，锁块(19)的外端处于提挂槽(47)内，以实现丢手(30)锁定在提挂管(18)上；在坐封上金属密封器(26)之后，液压通过提挂管传压孔(12)传递至活塞套(16)，使得活塞套(16)剪断剪钉并向下运动至避让槽(17)与锁块(19)对应的位置，在提挂槽(47)和锁块(19)上斜面顶推配合下使锁块(19)进入到避让槽(17)内，以实现丢手(30)解锁。
3.根据权利要求2所述的长井段补贴加固装置，其特征在于，所述活塞套(16)通过上剪钉(15)和下剪钉(21)固定在外套(13)上，所述提挂管(18)上设有与下剪钉(21)对应以供下剪钉(21)穿过的避让孔(20)。
4.根据权利要求2或3所述的长井段补贴加固装置，其特征在于，所述锁块(19)沿提挂管(18)的周向间隔布置有多个。
5.根据权利要求2或3所述的长井段补贴加固装置，其特征在于，所述提挂槽(47)和避让槽(17)均为环形槽。
6.根据权利要求2或3所述的长井段补贴加固装置，其特征在于，所述避让槽(17)在活塞套(16)轴向的尺寸大于锁块(19)在活塞套(16)轴向的尺寸。
7.根据权利要求1或2或3所述的长井段补贴加固装置，其特征在于，所述上水力锚(24)和下水力锚(33)均包括锚体(39)，锚体(39)上设有沿其径向贯通的通孔，通孔的内端设有环形挡板(40)，通孔的外端固定有条形挡板(44)，通孔内滑动密封装配有锚爪(41)，锚爪(41)为圆柱体结构，锚爪(41)的内端面抵接在环形挡板(40)上，锚爪(41)的外端面上设有与条形挡板(44)适配的条形槽(42)，条形槽(42)内设有压簧(43)，压簧(43)的内端顶压在条形槽(42)的槽底，压簧(43)的外端顶压在条形挡板(44)上。
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