專利名稱:一種燃?xì)鈩?dòng)力大通徑套管補(bǔ)貼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于油井修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種套管補(bǔ)貼裝置,特別是一種燃 氣動(dòng)力大通徑套管補(bǔ)貼裝置。
背景技術(shù):
國內(nèi)外油田的開發(fā)過程中存在著一個(gè)普遍的現(xiàn)象,就是油、水井套管的 損壞,這些井下金屬套管的損壞可歸納為兩大類型其一為非泄漏型套損, 如頸縮、彎曲等變形;其二為泄漏型套損,如破裂、錯(cuò)斷等損壞。套管的嚴(yán) 重?fù)p壞,不但影響著油田正常生產(chǎn),給國家?guī)頍o法估量的經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí) 也給油田后續(xù)開發(fā)帶來巨大困難。目前,油田所用破損套管修復(fù)方式從動(dòng)力 源來分有液體動(dòng)力源和氣體動(dòng)力源兩種。液體動(dòng)力源是通過大型地面打壓設(shè) 備將壓力通過液體傳遞到井下,推動(dòng)擴(kuò)徑器使補(bǔ)貼管擴(kuò)徑,其補(bǔ)貼后擴(kuò)徑后 補(bǔ)貼管外表面和套管內(nèi)表面之間存在幾毫米間隙;其補(bǔ)貼管外表面裝有幾道 橡膠圈,在下井過程中磨損降低了密封效果;其需要配套使用大型地面壓力 設(shè)備,費(fèi)用高,地面操作高壓設(shè)備危險(xiǎn)。氣體動(dòng)力源一般采用火藥等高分子 材料直接裝在補(bǔ)貼裝置中下放至待補(bǔ)貼位置,點(diǎn)火后,利用火藥燃燒產(chǎn)生的 高壓氣體做功,使兩端椎體擠入錨定機(jī)構(gòu),使錨擴(kuò)張錨定在套管內(nèi)壁上,達(dá) 到補(bǔ)貼目的。如申請人的專利ZL 200520112637. 6公開了一種用于套管補(bǔ)貼 器的動(dòng)力裝置,該動(dòng)力裝置是裝置由動(dòng)力發(fā)生裝置和動(dòng)力傳遞裝置組成,主 要用于油田井下套管破損的修復(fù)。具有補(bǔ)貼修復(fù)后承受壓力高、施工簡單的 特點(diǎn),已在實(shí)踐中被大量應(yīng)用。氣體動(dòng)力源裝置無需地面設(shè)備,占井時(shí)間短, 花費(fèi)少,但其補(bǔ)貼后內(nèi)通徑等于甚至小于補(bǔ)貼管內(nèi)徑,內(nèi)通徑相比套管嚴(yán)重 縮小,從而影響油、水井后續(xù)采注工藝的實(shí)施。因此,對套管補(bǔ)貼裝置進(jìn)一步研究是十分必要的。
發(fā)明內(nèi)容
針對背景技術(shù)存在的缺陷或不足,本發(fā)明的目的在于,提供一種燃?xì)鈩?dòng) 力大通徑套管補(bǔ)貼裝置,該套管補(bǔ)貼裝置無需井場地面打壓設(shè)備,能夠順利 下放至補(bǔ)貼位置并實(shí)現(xiàn)補(bǔ)貼管全段擴(kuò)徑,內(nèi)通徑大大增加,不改變原有采、 注工藝設(shè)備及裝置,并可通過調(diào)整二級裝藥藥量來調(diào)節(jié)補(bǔ)貼長度。 為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù),本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案 一種燃?xì)鈩?dòng)力大通徑套管補(bǔ)貼裝置,由燃?xì)鈩?dòng)力系統(tǒng)和套管補(bǔ)貼系統(tǒng)組 成,其特征在于
所述的燃?xì)鈩?dòng)力系統(tǒng)包括一級裝藥、撞擊點(diǎn)火機(jī)構(gòu)、活塞桿、活塞缸、 氣流換向器、鎖緊螺母和坐封筒,其中,撞擊點(diǎn)火機(jī)構(gòu)用于點(diǎn)燃一級裝藥, 為活塞桿提供動(dòng)力;
所述的活塞桿上方有中心盲孔,中心盲孔末端有2個(gè)對稱的斜向氣孔,
下方有中心盲孔,位于中心盲孔的側(cè)面有3個(gè)均布的通氣孔,3個(gè)均布的通 氣孔與活塞桿下方的中心盲孔連通;
所述的活塞缸下部連接氣流換向器,活塞桿穿過活塞缸和氣流換向器頂 面完全接觸,鎖緊螺母和坐封筒依次與氣流換向器連接;活塞桿和活塞缸的 上方分別連接一級裝藥、撞擊點(diǎn)火機(jī)構(gòu);
所述的套管補(bǔ)貼系統(tǒng)包括上密封環(huán)、補(bǔ)貼管、中空拉桿、下密封環(huán)、初 始腔、擴(kuò)徑器、氣流分配器、二級點(diǎn)火系統(tǒng)、二級裝藥、引鞋;
其中,中空拉桿和氣流分配器帶有中心孔,在氣流分配器側(cè)面,徑向?qū)?稱開有4個(gè)氣孔,4個(gè)氣孔與氣流分配器的中心孔連通;
在氣流分配器的尾部還有4個(gè)對稱設(shè)置的斜向孔;該斜向孔為二級裝藥 的氣流提供通道;
活塞桿下端與中空拉桿螺紋連接,中空拉桿下端螺紋連接氣流分配器,氣流分配器尾部依次螺紋連接二級點(diǎn)火系統(tǒng)和二級裝藥;在二級裝藥尾部螺 紋連接引鞋;擴(kuò)徑器套在中空拉桿的外徑上,上密封環(huán)和下密封環(huán)位于補(bǔ)貼 管兩端,并與補(bǔ)貼管間隙配合,補(bǔ)貼管和初始腔螺紋連接;裝配后的中空拉 桿、氣流分配器和擴(kuò)徑器穿入補(bǔ)貼管,氣流分配器密封面完全沒入初始腔下 沿。
本發(fā)明的燃?xì)鈩?dòng)力大通徑套管補(bǔ)貼裝置,采用火藥作為動(dòng)力源,采用雙 錐形初始腔結(jié)構(gòu)系統(tǒng),確保整套系統(tǒng)能順利下放至待補(bǔ)貼位置的前提下實(shí)現(xiàn) 補(bǔ)貼管完全擴(kuò)徑緊貼套管,內(nèi)通徑大大增加; 一級裝藥的主要作用是利用其 產(chǎn)生的高壓氣體轉(zhuǎn)換成機(jī)械力完成自造擴(kuò)徑腔和利用其剩余的高壓氣體擊 發(fā)二級點(diǎn)火系統(tǒng);二級點(diǎn)火系統(tǒng)下置的二級裝藥被點(diǎn)燃后產(chǎn)生的高壓氣體經(jīng) 氣流分配器進(jìn)入擴(kuò)徑腔,推動(dòng)擴(kuò)徑器向上運(yùn)動(dòng),使補(bǔ)貼管擴(kuò)徑,補(bǔ)貼管外壁 同套管內(nèi)壁緊密結(jié)合,完成大通徑補(bǔ)貼。避免了使用大型地面壓力設(shè)備,能 夠順利下放到井下待補(bǔ)貼段,并實(shí)現(xiàn)補(bǔ)貼管完全擴(kuò)徑緊貼套管,內(nèi)通徑大大 增加,補(bǔ)貼長度能夠任意調(diào)節(jié),補(bǔ)貼管全井段實(shí)現(xiàn)擴(kuò)徑,省時(shí)、省力、費(fèi)用 低,滿足油、水井采注工藝的實(shí)施要求。
圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2是補(bǔ)貼完成后的補(bǔ)貼管和套管圖; 圖3是活塞桿的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖4是氣流分配器的結(jié)構(gòu)示意圖。 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式
參見圖1所示,本發(fā)明的燃?xì)鈩?dòng)力大通徑套管補(bǔ)貼裝置,由燃?xì)鈩?dòng)力 系統(tǒng)和套管補(bǔ)貼系統(tǒng)組成,
燃?xì)鈩?dòng)力系統(tǒng)包括一級裝藥和撞擊點(diǎn)火機(jī)構(gòu)(圖中未示出)、活塞桿1、活塞缸2、氣流換向器3、鎖緊螺母4和坐封筒5,其中,撞擊點(diǎn)火機(jī)構(gòu)用 于點(diǎn)燃一級裝藥,為活塞桿l提供動(dòng)力;
參見圖3,活塞桿l上方有中心盲孔,上中心盲孔末端有2個(gè)對稱的斜 向氣孔32,下方有中心盲 L,下方中心盲孔的側(cè)面有3個(gè)均布的通氣孔31, 3個(gè)均布的通氣孔31與活塞桿1下方的中心盲孔連通;
活塞缸2下部連接氣流換向器3,活塞桿1穿過活塞缸2和氣流換向器 3頂面完全接觸,鎖緊螺母4和坐封筒5依次與氣流換向器3連接;活塞桿 1和活塞缸2的上方分別連接一級裝藥、撞擊點(diǎn)火機(jī)構(gòu);
套管補(bǔ)貼系統(tǒng)包括上密封環(huán)6、補(bǔ)貼管7、中空拉桿8、下密封環(huán)9、初 始腔10、擴(kuò)徑器11、氣流分配器12、 二級點(diǎn)火系統(tǒng)13、 二級裝藥14、引 鞋15;
其中,中空拉桿8和氣流分配器12帶有中心孔(本實(shí)施例中,中空拉 桿8和氣流分配器12的中心孔內(nèi)徑與活塞桿1下方的中心盲孔內(nèi)徑相同)。 在氣流分配器12側(cè)面,徑向?qū)ΨQ開有4個(gè)氣孔41, 4個(gè)氣孔41與氣流分配 器12的中心孔連通;在氣流分配器12的尾部還有4個(gè)對稱設(shè)置的斜向孔 42;該斜向孔42為二級裝藥14的氣流提供通道;氣流分配器12內(nèi)的空腔 43,用于安裝二級點(diǎn)火系統(tǒng)13 (參見圖4)。
活塞桿1下端與中空拉桿8螺紋連接,中空拉桿8下端螺紋連接氣流分 配器12,氣流分配器12尾部依次螺紋連接二級點(diǎn)火系統(tǒng)13和二級裝藥14; 在二級裝藥14尾部螺紋連接引鞋15;
擴(kuò)徑器ll套在中空拉桿8的外徑上,上密封環(huán)6和下密封環(huán)9位于補(bǔ) 貼管7兩端,并與補(bǔ)貼管7間隙配合,補(bǔ)貼管7和初始腔10螺紋連接;裝 配后的中空拉桿8、氣流分配器12和擴(kuò)徑器11穿入補(bǔ)貼管7,氣流分配器 12密封面完全沒入初始腔10下沿。
初始腔10在下井過程中起到保護(hù)擴(kuò)徑器11和氣流分配器12的作用,擴(kuò)徑擴(kuò)徑腔形成后,初始腔io完成其使命。
活塞桿l、氣流換向器3、中空拉桿8、擴(kuò)徑器ll、氣流分配器12、 二 級點(diǎn)火系統(tǒng)13和二級裝藥14分別裝配有相應(yīng)規(guī)格的密封圈;
一級裝藥產(chǎn)生的高壓氣體推動(dòng)活塞桿1和氣流換向器3做相對運(yùn)動(dòng),中 空拉桿8帶動(dòng)擴(kuò)徑器11和氣流分配器12相對補(bǔ)貼管7向上運(yùn)動(dòng)并通過下密 封環(huán)9,形成擴(kuò)徑腔。
一級裝藥產(chǎn)生的高壓氣體通過活塞桿1上端斜向氣孔32和中心盲孔的 側(cè)面3個(gè)均布的通氣孔31,以及中空拉桿8和氣流分配器12的中心孔擊發(fā) 二級點(diǎn)火系統(tǒng)13點(diǎn)火,點(diǎn)燃二級裝藥14。
二級裝藥14的頂端是端面燃燒結(jié)構(gòu)的單元藥柱,按一定長度澆注成一 定重量的單元藥柱,所需單元藥柱數(shù)量根據(jù)補(bǔ)貼長度計(jì)算,解決了己有的上 置式裝藥藥量不足之局限,達(dá)到可以補(bǔ)貼任意長度套損段的目的。
擴(kuò)徑器11外觀呈錐狀結(jié)構(gòu),所述的初始腔IO用于在下井過程中保護(hù)擴(kuò) 徑器11和氣流分配器12,當(dāng)活塞桿1和氣流換向器3相對運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)擴(kuò)徑器 11和氣流分配器12形成擴(kuò)徑腔后,初始腔10完成其使命。
擴(kuò)徑器11外觀呈錐狀結(jié)構(gòu),初始腔10呈內(nèi)倒錐結(jié)構(gòu),擴(kuò)徑器ll和初 始腔10的配合,用于確保整套裝置能順利下放至待補(bǔ)貼位置,并實(shí)現(xiàn)補(bǔ)貼 管7外壁同套管內(nèi)壁完全擴(kuò)徑緊貼。此種方式配合使整套系統(tǒng)外徑滿足下井 要求,確保整套系統(tǒng)能順利下放到井下待補(bǔ)貼位置。
圖2是擴(kuò)徑后補(bǔ)貼管7外表面和套管16內(nèi)表面緊密結(jié)合示意圖,兩端 密封段達(dá)到過盈配合,密封段中間達(dá)到靜配合。
本發(fā)明的燃?xì)鈩?dòng)力大通徑套管補(bǔ)貼裝置使用時(shí),通過傳輸管柱將補(bǔ)貼裝 置傳輸至井下待補(bǔ)貼位置,通過對撞擊點(diǎn)火機(jī)構(gòu)進(jìn)行撞擊的方式點(diǎn)燃一級裝 藥, 一級裝藥產(chǎn)生的高壓氣體通過活塞桿1上的對稱的2個(gè)斜氣孔32,推 動(dòng)活塞桿1和氣流換向器3做相對運(yùn)動(dòng),活塞桿1上端面和氣流換向器3下端面分離,氣流換向器3上部密封圈通過活塞桿1下端均布的3個(gè)徑向通 氣孔31時(shí),氣流分配器12相對補(bǔ)貼管7向上運(yùn)動(dòng)并通過下密封環(huán)9,形成 擴(kuò)徑腔,高壓氣體經(jīng)活塞桿1下端均布的3個(gè)徑向通氣孔31孔進(jìn)入活塞桿 1下端中心盲孔,經(jīng)中空拉桿8中心孔和氣流分配器12中心孔,擊發(fā)二級 點(diǎn)火系統(tǒng)13,點(diǎn)燃二級裝藥14, 一級裝藥的剩余氣體通過氣流分配器12 尾部對稱設(shè)置的4個(gè)斜向孔42進(jìn)入擴(kuò)徑腔,推動(dòng)擴(kuò)徑器ll向上運(yùn)動(dòng),使補(bǔ) 貼管7擴(kuò)徑,補(bǔ)貼管7外壁同套管16內(nèi)壁緊密結(jié)合,完成大通徑補(bǔ)貼。補(bǔ) 貼完成后,整套裝置可提出井口,無需進(jìn)行二次管柱作業(yè),井底無落物。
實(shí)際應(yīng)用中,首先需在地面進(jìn)行燃?xì)鈩?dòng)力工具和套管補(bǔ)貼系統(tǒng)的分別裝 配,運(yùn)往油田施工現(xiàn)場,先將套管補(bǔ)貼系統(tǒng)下入井口,用修井機(jī)大勾吊起燃 氣動(dòng)力工具,將燃?xì)鈩?dòng)力工具的活塞桿1下端螺紋連接中空拉桿8上端,完 后下旋坐封筒5壓緊補(bǔ)貼管7上端,擰緊鎖緊螺母4防止松扣,將二者下入 井口,在燃?xì)鈩?dòng)力工具上部依次連接兩根保護(hù)管柱、定位短節(jié),最后連接傳 輸管柱。
根據(jù)設(shè)計(jì)深度計(jì)算下入多少根管柱后,用測井車進(jìn)行定位,解釋定位短 節(jié)所在位置,用調(diào)整短節(jié)調(diào)整補(bǔ)貼系統(tǒng)所在深度使得待補(bǔ)貼段在補(bǔ)貼管上密 封段和下密封段之間,反復(fù)計(jì)算確認(rèn)無誤后投棒點(diǎn)火,如果井口有溢流,系 統(tǒng)工作完后會(huì)自動(dòng)泄掉氣體,井口會(huì)出現(xiàn)一股更大的溢流。起出傳輸管柱和 燃?xì)鈩?dòng)力工具后用測井車測該井井徑,可驗(yàn)證補(bǔ)貼位置是否正確及測定補(bǔ)貼 后內(nèi)通徑大??;在補(bǔ)貼段上、下分別下入相應(yīng)封隔器打壓,可測定補(bǔ)貼后承 壓。
權(quán)利要求
1、一種燃?xì)鈩?dòng)力大通徑套管補(bǔ)貼裝置,由燃?xì)鈩?dòng)力系統(tǒng)和套管補(bǔ)貼系統(tǒng)組成,其特征在于所述的燃?xì)鈩?dòng)力系統(tǒng)包括一級裝藥、撞擊點(diǎn)火機(jī)構(gòu)、活塞桿(1)、活塞缸(2)、氣流換向器(3)、鎖緊螺母(4)和坐封筒(5),其中,撞擊點(diǎn)火機(jī)構(gòu)用于點(diǎn)燃一級裝藥,為活塞桿(1)提供動(dòng)力;所述的活塞桿(1)上方有中心盲孔,中心盲孔下端有2個(gè)對稱的斜向氣孔(32),活塞桿(1)下方有中心盲孔,位于下中心盲孔的側(cè)面有3個(gè)均布的通氣孔(31),3個(gè)均布的通氣孔(31)與活塞桿(1)下方的中心盲孔連通;所述的活塞缸(2)下部連接氣流換向器(3),活塞桿(1)穿過活塞缸(2)和氣流換向器(3)頂面完全接觸,鎖緊螺母(4)和坐封筒(5)依次與氣流換向器(3)連接;活塞桿(1)和活塞缸(2)的上方分別連接一級裝藥、撞擊點(diǎn)火機(jī)構(gòu);所述的套管補(bǔ)貼系統(tǒng)包括上密封環(huán)(6)、補(bǔ)貼管(7)、中空拉桿(8)、下密封環(huán)(9)、初始腔(10)、擴(kuò)徑器(11)、氣流分配器(12)、二級點(diǎn)火系統(tǒng)(13)、二級裝藥(14)、引鞋(15);其中,中空拉桿(8)和氣流分配器(12)帶有中心孔;在氣流分配器(12)側(cè)面,徑向?qū)ΨQ開有4個(gè)氣孔,4個(gè)氣孔與氣流分配器(12)的中心孔連通;在氣流分配器(12)的尾部還有4個(gè)對稱設(shè)置的斜向孔;該斜向孔為二級裝藥(14)的氣流提供通道;活塞桿(1)下端與中空拉桿(8)螺紋連接,中空拉桿(8)下端螺紋連接氣流分配器(12),氣流分配器(12)尾部依次螺紋連接二級點(diǎn)火系統(tǒng)(13)和二級裝藥(14);在二級裝藥(14)尾部螺紋連接引鞋(15);擴(kuò)徑器(11)套在中空拉桿(8)的外徑上,上密封環(huán)(6)和下密封環(huán)(9)位于補(bǔ)貼管(7)兩端,并與補(bǔ)貼管(7)間隙配合,補(bǔ)貼管(7)和初始腔(10)螺紋連接;裝配后的中空拉桿(8)、氣流分配器(12)和擴(kuò)徑器(11)穿入補(bǔ)貼管(7),氣流分配器(12)密封面完全沒入初始腔(10)下沿。
2、如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鈩?dòng)力大通徑套管補(bǔ)貼裝置,其特征在于, 所述的一級裝藥產(chǎn)生的高壓氣體推動(dòng)活塞桿(1)和氣流換向器(3)做相對 運(yùn)動(dòng),中空拉桿(8)帶動(dòng)擴(kuò)徑器(11)和氣流分配器(12)相對補(bǔ)貼管(7) 向上運(yùn)動(dòng)并通過下密封環(huán)(9),形成擴(kuò)徑腔。
3、如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鈩?dòng)力大通徑套管補(bǔ)貼裝置,其特征在于, 所述的二級點(diǎn)火系統(tǒng)(13)通過一級裝藥產(chǎn)生的高壓氣體通過活塞桿(1) 上端的斜向氣孔(32)和中心盲孔的側(cè)面3個(gè)均布的通氣孔(31),以及中 空拉桿(8)和氣流分配器(12)的中心孔擊發(fā)點(diǎn)火,點(diǎn)燃二級裝藥(14)。
4、 如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鈩?dòng)力大通徑套管補(bǔ)貼裝置,其特征在于, 所述的二級裝藥(14)為頂端點(diǎn)火方式的端面燃燒結(jié)構(gòu),按一定長度澆注成 一定重量的單元藥柱,所需單元藥柱的數(shù)量根據(jù)補(bǔ)貼長度計(jì)算。
5、 如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鈩?dòng)力大通徑套管補(bǔ)貼裝置,所述的初始腔 (10)用于在下井過程中保護(hù)擴(kuò)徑器(11)和氣流分配器(12),當(dāng)活塞桿 (1)和氣流換向器(3)相對運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)擴(kuò)徑器(11)和氣流分配器(12)形成擴(kuò)徑腔后,初始腔(10)完成其使命。
6、 如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鈩?dòng)力大通徑套管補(bǔ)貼裝置,其特征在于, 所述的擴(kuò)徑器(11)外觀呈錐狀結(jié)構(gòu),所述的初始腔(10)呈內(nèi)倒錐結(jié)構(gòu), 擴(kuò)徑器(11)和初始腔(10)的配合,用于確保整套裝置能順利下放至待補(bǔ) 貼位置,并實(shí)現(xiàn)補(bǔ)貼管(7)外壁同套管內(nèi)壁完全擴(kuò)徑緊貼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃?xì)鈩?dòng)力大通徑套管補(bǔ)貼裝置,由燃?xì)鈩?dòng)力系統(tǒng)和套管補(bǔ)貼系統(tǒng)組成,將補(bǔ)貼管進(jìn)行完全擴(kuò)徑緊貼套管內(nèi)壁,補(bǔ)貼長度可從幾米到幾十米。工作時(shí),一級裝藥產(chǎn)生的高壓氣體通過活塞桿上盲孔下端的斜孔推動(dòng)活塞桿和氣流換向器做相對運(yùn)動(dòng),活塞桿上端面和氣流換向器下端面分離,氣流換向器上部密封圈通過活塞桿下端形成擴(kuò)徑腔,高壓氣體經(jīng)活塞桿下端徑向孔進(jìn)入活塞桿下端盲孔,經(jīng)中空拉桿和氣流分配器擊發(fā)二級點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)燃二級裝藥,二級裝藥產(chǎn)生的高壓氣體經(jīng)氣流分配器底端斜孔進(jìn)入擴(kuò)徑腔,推動(dòng)擴(kuò)徑器向上運(yùn)動(dòng),使補(bǔ)貼管擴(kuò)徑,補(bǔ)貼管外壁同套管內(nèi)壁緊密結(jié)合,完成大通徑補(bǔ)貼。該裝置施工方便、無需井場地面打壓設(shè)備、可補(bǔ)貼任意長度套損段。
文檔編號(hào)E21B29/10GK101575952SQ200910021819
公開日2009年11月11日 申請日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者明 于, 吳激進(jìn), 姚元文, 陽 孫, 崔延龍, 曹宇寧, 李森元, 健 王, 王剛合, 王寶興, 袁文豪, 袁鐵剛, 鄭朝民, 峰 閆, 韋國平, 溶 魚, 齊維賓 申請人:西安近代化學(xué)研究所