專利名稱：雙層組合套管注水泥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油、天然氣和地質(zhì)的鉆探技術(shù)領(lǐng)域。應(yīng)用于固井作業(yè)的下套管注水泥施工中。在井下的鹽巖層、泥巖層及其它具有超高壓外擠力的地層，由于地層的蠕動(dòng)、出砂擠壓或其它原因，常常會(huì)造成油氣井套管被擠變形或擠毀。如發(fā)生這類事故，輕則影響油氣井注水、采油作業(yè)，增加修井費(fèi)用；重則導(dǎo)致油井報(bào)廢，嚴(yán)重影響原油產(chǎn)量，造成人、財(cái)、物的極大浪費(fèi)。本實(shí)用新型就是一種利用雙層組合套管注水泥裝置，實(shí)現(xiàn)雙層組合套管注水泥工藝，達(dá)到增加套管強(qiáng)度，滿足超高壓地層套管柱的抗外擠強(qiáng)度的要求，能有效預(yù)防套管被擠毀或變形的裝置。
目前，鉆井施工現(xiàn)場在高壓外擠地層，解決套管擠毀或變形的方法有兩種。一種是采用非標(biāo)準(zhǔn)的特制厚壁套管固井，增加套管的抗外擠強(qiáng)度；第二種方法是，先下技術(shù)套管，技術(shù)套管通過高壓地層，然后下油層套管。兩層套管提高抗外擠能力，這樣須要進(jìn)行兩次固井作業(yè)。兩種方法都有不可克服的缺點(diǎn)。采用特制厚壁套管，提高了套管抗外擠強(qiáng)度，缺點(diǎn)是增加了套管柱的重量，增加了下套管的難度，給以后的井下作業(yè)造成許多困難，提高了套管的制造成本。采用先下技術(shù)套管，后下油層套管，在高壓地層井段有雙層套管和雙層水泥環(huán)，具有良好的抗外擠效果。缺點(diǎn)是分兩次固井，所下的技術(shù)套管必須超過超高壓地層的深度，給鉆井工作帶來困難，井身結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜；固井時(shí)需要增加數(shù)千米的技術(shù)套管。鉆井成本和固井成本都大幅度增加。
設(shè)計(jì)雙層組合套管注水泥裝置的目的是針對(duì)超高壓地層井段下套管時(shí)使用的。提高位于超高壓地層的套管抗外擠強(qiáng)度，預(yù)防套管擠壓變形，改變先下一層技術(shù)套管，再下一層油層套管，進(jìn)行兩次固井作業(yè)的傳統(tǒng)方法。實(shí)現(xiàn)一次固井作業(yè)，完成雙層套管的固井工作。克服傳統(tǒng)固井的井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型主要由注水泥上閥和注水泥下閥所組成。注水泥上閥是由密封套、密封環(huán)和短套管組成，密封套上有注水泥孔。密封環(huán)將短套管與密封套之間密封起來。密封套下部有螺紋。注水泥下閥由閥套、閥芯和中心管組成，閥套上有排水泥孔和壓力平衡孔。閥芯可以在閥套內(nèi)滑動(dòng)，向下滑動(dòng)可以打開排水泥孔。外套上部有螺紋。注水泥上閥和注水泥下閥都是采用螺紋方式與外層套管聯(lián)接的。固井作業(yè)時(shí)，將注水泥上閥安裝在外層套管的上部，注水泥下閥安裝在外層套管的下部。
在外層套管的上部增加注水泥上閥，在外層套管的下部增加注水泥下閥，使得油層套管和外層套管之間形成一個(gè)獨(dú)立的空間。在固井時(shí)，可以將這段數(shù)百米的空間提前灌注水泥漿，然后將這段中間有水泥的雙層套管下放到巖鹽層、泥巖層或其它具有高壓外擠力的地層。最后進(jìn)行常規(guī)固井。這樣處于高壓地層的套管是雙層組合套管，抗擠壓能力達(dá)到了分兩次固井的雙層套管的強(qiáng)度。少使用數(shù)千米的技術(shù)套管，降低了固井成本。
為了提高閥芯的密封性能，可以在閥芯的內(nèi)徑和外徑上增加密封環(huán)。
為了使閥芯在不受壓力的情況下恢復(fù)原來的位置，在閥芯的下部設(shè)有彈簧。
由于外層套管和油層套管雙層組合的距離有數(shù)百米長，為了使油層套管不彎曲，能保持在外層套管的中心位置，在外層套管和油層套管之間設(shè)有扶正器。


附圖1是完成固井后，雙層組合套管注水泥裝置固在井下超高壓地層的示意圖。注水泥上閥(14)安裝在外層套管(5)的上部。注水泥下閥(15)安裝在外層套管(5)的下部。外層套管(5)的長度可根據(jù)井下地質(zhì)情況決定，一般長度為200米左右。附圖2是雙層組合套管注水泥裝置的全剖示意圖。顯示了雙層組合套管注水泥裝置的結(jié)構(gòu)和各部件的安裝位置。附圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，不是本實(shí)用新型的全部內(nèi)容。
實(shí)施例以178、140雙層組合套管注水泥裝置為例，進(jìn)行說明。也就是當(dāng)采用外層套管(5)為178毫米，油層套管(6)為140毫米固井時(shí)，所使用的雙層組合套管注水泥裝置。注水泥上閥(14)中密封套(3)的下部與外層套管(5)采用螺紋聯(lián)接。密封套(3)的側(cè)面兩個(gè)注水泥孔(4)，孔的直徑為50毫米。密封套(3)與短套管(1)之間的密封采用的是橡膠密封環(huán)(2)。注水泥下閥(15)的外套(8)上部與外層套管(5)聯(lián)接，也采用螺紋聯(lián)接。外套(8)上兩個(gè)排水泥孔(12)外套(8)內(nèi)部有閥芯(9)。閥芯(9)可以在中心管(7)上滑動(dòng)，閥芯(9)向下滑動(dòng)能打開排水泥孔(12)。外套(8)上有壓力平衡孔(11)，減少閥芯(9)上、下滑動(dòng)阻力。當(dāng)需要雙層注水泥作業(yè)時(shí)，從注水泥孔(4)注入高壓水泥漿，進(jìn)入外層套管(5)和油層套管(6)之間的環(huán)形空間。推動(dòng)閥芯(9)下行，打開排水泥孔(12)，同時(shí)壓力平衡孔(11)排出空氣或液體，降低注水泥下閥內(nèi)的壓力。當(dāng)外層套管(5)和油層套管(6)之間的環(huán)形空間充滿水泥漿，停止注水泥漿，環(huán)形空間壓力降低，閥芯(9)在彈簧(10)的推動(dòng)下向上移動(dòng)，關(guān)閉排水泥孔(12)。最后將雙層組合套管注水泥裝置送入井下預(yù)定的深度，進(jìn)行常規(guī)固井作業(yè)。當(dāng)外層套管(5)和油層套管(6)比較長時(shí)，為了保證兩層套管的同心度，每間隔十米可裝配一個(gè)扶正器(13)。
權(quán)利要求1.一種雙層組合套管注水泥裝置，注水泥上閥(14)和注水泥下閥(15)所組成，其特征在于注水泥上閥(14)由密封套(3)、密封環(huán)(2)和短套管(1)組成，密封套(3)上有注水泥孔(4)，密封套(3)下部有螺紋，注水泥下閥(15)由閥套(8)、閥芯(9)和中心管(7)組成，閥套(8)上有排水泥孔(12)和壓力平衡孔(11)，閥芯(9)能在閥套(8)內(nèi)滑動(dòng)，閥套(8)上部有螺紋，注水泥上閥(14)和注水泥下閥(15)都是采用螺紋方式與外層套管(5)聯(lián)接的。
2.如權(quán)利要求1所述的雙層組合套管注水泥裝置，其特征在于閥芯(9)的內(nèi)徑和外徑上有密封環(huán)。
3.如權(quán)利要求1所述的雙層組合套管注水泥裝置，其特征在于外層套管(5)和油層套管(6)中間有環(huán)狀扶正器(13)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的雙層組合套管注水泥裝置，其特征在于閥芯(9)的下部有彈簧(10)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于鉆探技術(shù)領(lǐng)域。應(yīng)用于固井作業(yè)的下套管注水泥施工中。由于高壓地層的蠕動(dòng)、出砂擠壓或其它原因，常常會(huì)造成油氣井套管被擠變形或擠毀。本實(shí)用新型就是一種利用雙層組合套管注水泥裝置，實(shí)現(xiàn)局部井段雙層組合套管注水泥工藝，達(dá)到增加套管強(qiáng)度。主要特征是上部的注水泥上閥由密封套(3)和密封環(huán)(2)組成，密封套(3)上有注水泥孔(4)。下部的注水泥下閥由閥套(8)和閥芯(9)組成，閥套(8)上有排水泥孔(12)和壓力平衡孔(11)。
文檔編號(hào)E21B33/13GK2189200SQ9420281
公開日1995年2月8日 申請(qǐng)日期1994年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月17日
發(fā)明者王益山, 韓振強(qiáng), 方坤賢, 張?jiān)?申請(qǐng)人:華北石油管理局鉆井工藝研究所