本发明涉及解决套管固井油气井生产后发生管外窜或者套损套漏的技术领域，尤其涉及一种基于一趟管柱的多层段封窜堵漏装置及其方法。
背景技术：
目前大部分套管固井油气井，生产一定年限后，由于固井质量及地层复杂情况，容易出现套管外水窜，气窜等问题，特别对于稠油热采井或者高温高压井，频繁的冷热交替，套管与固井水泥环之间的胶结界面非常容易出现破损或者分离，导致管外窜或者套损套漏，影响油气井的正常生产作业，需要进行管外窜封堵或者套损套漏的修复封堵，常规管外窜封堵或套损套漏封堵主要包括两种工艺：
一是在需要作业的层位下入底部封隔器，封隔器下入位置相对作业层位靠下，然后对管外窜层位套管环周射孔，后下入油管，通过油管对管外窜位置正挤水泥或者堵剂，当正挤水泥或堵剂时，根据实际情况套管打背压，以平衡油管正注入压力，使得水泥或者堵剂主要通过射孔进入套管外窜流严重层位，从而封堵管外窜，对于套损套漏情况，则直接下封隔器后采用油管挤入堵剂，等水泥或者堵剂侯凝到稳定强度后，钻掉此水泥塞和底部封隔器，从而使得套管贯通，可以下入抽油设备继续生产；对于井筒存在多层段管外窜严重的情况，需要在上提取出注入管柱后，再重复此步骤。
另外一种工艺方法是在需要作业的层位下入底部封隔器，封隔器下入位置相对作业层位靠下，然后对管外窜层位套管环周射孔，后在射孔段以上套管一定位置下入插管桥塞，之后将油管插入插管桥塞，通过油管对管外窜井段正挤水泥或者堵剂，使得水泥或者堵剂通过射孔进入套管外窜流严重层位，从而封堵管外窜(套损套漏井同样处理)，等水泥或者堵剂侯凝到稳定强度后，钻掉插管桥塞、水泥塞和底部封隔器，从而使得套管贯通，可以下入抽油设备继续生产。对于井筒存在多层段管外窜严重的情况，需要在上提取出注入管柱后，再重复此步骤。
以上两种工艺方法都需要钻塞作业，存在钻塞后管外凝固的水泥塞或堵剂二次破坏的风险，且采用插管桥塞封窜时，成本相对较高，并存在注入管柱因为水泥或堵剂凝固，不能从插管桥塞中拔出来的作业事故；并且对于井筒存在多层段管外窜严重的情况时，需要进行多趟管柱的下入和注入作业，时间成本和作业成本较大。
技术实现要素：
本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。
为克服现有技术的问题，本发明提供一种基于一趟管柱的多层段封窜堵漏装置及其方法，通过一趟管柱进行下入和注入作业，大大减小时间成本和作业成本。
根据本发明的一个方面，提供一种基于一趟管柱的多层段封窜堵漏装置，其特征在于，包括中心管组件以及至少一组外封隔管组件；
所述外封隔管组件包括外封隔管、设置在所述外封隔管上的外封隔器、滑套注入口以及位于所述外封隔管内的用于挡住所述滑套注入口的滑套内套筒；
所述中心管组件，用于下入到所述至少一组外封隔管组件中的外封隔管内，包括：
中心管，其上设有第一封隔器和第二封隔器，且当所述中心管组件下入到所述外封隔管组件中后，所述第一封隔器和第二封隔器分别位于所述滑套注入口的两端；
堵剂注入管，设置在所述中心管上并与所述中心管的内部相连通，所述堵剂注入管的注入口位于所述第一封隔器和第二封隔器之间；
卡簧片，设置在所述中心管上且位于所述第一封隔器和第二封隔器之间，能跟随所述中心管上下移动，用于实现对所述滑套内套筒的上下移动以开启或关闭所述滑套注入口。
根据本发明的一个实施例，所述中心管组件还包括卡簧片基座以及卡簧片弹簧；所述卡簧片基座固定在所述中心管上，所述卡簧片弹簧一端与所述卡簧片基座相连，另一端与所述卡簧片相连。
根据本发明的一个实施例，所述第一封隔器与第二封隔器沿所述中心管的轴向依次设置在所述中心管中，且所述第一封隔器为两个，所述第二封隔器为两个。
根据本发明的一个实施例，所述外封隔管组件还包括滑套定位凸块，设置在所述外封隔管上；所述卡簧片上设有与所述滑套定位凸块相配合的定位凹孔。
根据本发明的一个实施例，所述外封隔管的上接头为可丢手结构。
根据本发明的一个实施例，所述卡簧片的上端设有卡簧片上滑动倾斜面；所述堵剂注入管的注入口的截面最高位置低于所述卡簧片上滑动倾斜面的最低位置。
根据本发明的一个实施例，所述卡簧片的下端设有卡簧片下滑动倾斜面；所述滑套内套筒的下端设有与所述卡簧片下滑动倾斜面相匹配的滑套下滑动倾斜面。
根据本发明的一个实施例，所述卡簧片下滑动倾斜面与滑套下滑动倾斜面相贴合的面上设有咬合结构。
根据本发明的一个实施例，还包括滑套滑动腔，用于供所述滑套内套筒上下移动；所述滑套滑动腔的底部设有滑套复位弹簧。
根据本发明的另一个方面，提供一种基于一趟管柱的多层段封窜堵漏方法，其特征在于，包括步骤：
s1、找到需要进行封窜堵漏的套管段，所述套管段上射有开孔或发现有套漏点；
s2、下入至少一组外封隔管组件，所述外封隔管组件包括外封隔管、设置在所述外封隔管上的外封隔器、滑套注入口以及位于所述外封隔管内的用于挡住所述滑套注入口的滑套内套筒；
s3、通过所述外封隔器将所述外封隔管坐封在所述套管段上；
s4、将中心管组件下入到最后一组所述外封隔管组件中的外封隔管中；所述中心管组件包括中心管、设置在所述中心管第一封隔器和第二封隔器以及设置在所述第一封隔器和第二封隔器之间的卡簧片，所述中心管组件还包括堵剂注入管，设置在所述中心管上并与所述中心管的内部相连通，所述堵剂注入管的注入口位于所述第一封隔器和第二封隔器之间；
s5、当所述第一封隔器和第二封隔器分别位于所述滑套注入口的两端后，利用所述卡簧片使所述滑套内套筒向下发生位移，并打开所述滑套注入口，胀封所述第一封隔器和第二封隔器，形成密闭环空；
s6、通过所述堵剂注入管注入堵剂，使堵剂能通过所述堵剂注入管的注入口进入所述密闭环空内，并通过所述滑套注入口以及设置在所述套管段上的开孔或套漏点进入窜漏地层；
s7、待注入堵剂的量达到预设指标后，停止向所述堵剂注入管注入堵剂，泄压使所述第一封隔器和第二封隔器回缩，并上提所述中心管，使所述滑套内套筒向上发生位移，关闭所述滑套注入口；
s8、当所述中心管到达上一组所述外封隔管组件中的外封隔管中后，重复所述步骤s5至s7。
本发明提供了一种基于一趟管柱的多层段封窜堵漏装置及其方法，本发明可进行多层段管外窜封堵或者套损套漏封堵作业的装置，并且在进行封堵作业时能够省掉钻塞作业流程，减少成本并提高封窜堵漏成功率。
通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：
图1为本发明实施例的基于一趟管柱的多层段封窜堵漏装置的半剖示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种基于一趟管柱的多层段封窜堵漏装置，包括至少一组外封隔管组件以及用于下入到所述至少一组外封隔管组件中的外封隔管内的中心管组件。
外封隔管组件包括外封隔管40、设置在外封隔管上的外封隔器56、滑套注入口41以及位于所述外封隔管内的用于挡住所述滑套注入口41的滑套内套筒42；单井下入的外封隔管组件的数量根据单井实际需要进行管外窜封堵的层段或者套损套漏封堵的层段数量决定。具体实施时，一般地，在下入外封隔管组件之前，先找到需要进行封窜堵漏的套管段60，套管段60上射有开孔或者发现有套漏点61。
上述外封隔管40主要用来实现对补射工艺孔的套管段或者套损套漏的套管段内部封隔，外封隔管的上接头设计为可丢手结构，当上部丢手管柱连接外封隔管40下到设计的需要封堵的井深位置时，外封隔管40上的外封隔器56通过打压胀封或者遇油遇水胀封，把外封隔管40座封在套管段60上，此时上部丢手管柱对外封隔管40丢手。
外封隔器56可以为液压封隔器，可以为机械封隔器或者遇油遇水膨胀封隔器，用来保证外封隔管座封在套管60上，以及保证套管与外封隔管之间环空的密封。滑套内套筒42为圆筒状结构，安装于外封隔管40内部，通过滑套内套筒42的上下滑动，可以实现使滑套注入口41处于打开或关闭的状态。滑套注入口41在同一截面上的数量不限，具体根据管柱强度和需要注入的堵剂量来决定注入口数量，一般在同一截面上可以具有3-6个注入口。
可选地，为了更好地保证滑套内套筒42和外封隔管40之间的密封性，还可以在滑套内套筒42与外封隔管40之间设置密封胶圈43。
中心管组件包括中心管10、沿中心管轴向依次设置在中心管10上的第一封隔器51和第二封隔器52、设置在中心管10上且位于第一封隔器51和第二封隔器52之间的卡簧片30、设置在中心管10上并与中心管10连通的堵剂注入管20、其中，卡簧片30主要用来实现对滑套内套筒42的下移打开滑套内套筒或者上移关闭滑套内套筒，整套中心管上可以连接有两套对称的卡簧片30。堵剂注入管的注入口21位于上述第一封隔器51、第二封隔器52之间。一般地，在中心管10的上端还设有中心管上接头11，用来连接上部注堵剂管柱。
本实施例中，中心管组件还包括卡簧片弹簧33、卡簧片基座37；卡簧片弹簧33一端与卡簧片基座37相连，另一端与卡簧片30相连，用于实现卡簧片30在井筒径向的伸缩运动；卡簧片基座37固定在中心管10上，用来固定卡簧片30及卡簧片弹簧33，保证卡簧片30的伸缩在一定行程内。
卡簧片30的上端设有卡簧片上滑动倾斜面31，该卡簧片上滑动倾斜面31的最低位置高于堵剂注入口21的截面最高位置，从而保证堵剂的顺利流出。卡簧片30的下端设有卡簧片下滑动倾斜面32；在外封隔管组件中，滑套内套筒42的下端设有与卡簧片下滑动倾斜面32相匹配的滑套下滑动倾斜面45，优选地，在卡簧片下滑动倾斜面32与滑套下滑动倾斜面45相贴合的面上设有咬合结构。该咬合结构使得滑套内套筒下移至最大打开程度时，卡簧片30不能再向下移动，从而保证中心管10的限位，避免中心管10上部的第一封隔器越位到滑套注入口之下，使得堵剂不能通过滑套注入口进入窜流或者套漏地层，当井筒需要进行多井段的封窜堵漏作业时，滑套下滑动倾斜面45上的咬合结构只存在于最底部那套外封隔管的滑套内套筒上，以保证多井段的封窜堵漏作业时，中心管10上的卡簧片30可以顺利通过上部外封隔管的滑套内套筒，下行至最底部那套外封隔管内。
卡簧片上还设有定位凹孔35，定位凹孔35位于卡簧片上滑动倾斜面31与卡簧片下滑动倾斜面32之间。外封隔管组件还包括滑套定位凸块44，其与卡簧片上的定位凹孔35相匹配贴合，从而保证滑套内套筒42能实现下移打开滑套注入口41或者上移关闭滑套注入口。当卡簧片30随着中心管下入到滑套下滑动倾斜面45时，卡簧片弹簧33被压缩，卡簧片凹孔35与滑套定位凸块44贴合在一起。当注堵剂作业完成，上提中心管10时，卡簧片弹簧的伸缩可以保证滑套开启卡簧片上的凹孔与滑套定位凸块的脱离，并且在上移动过程中，弹簧的作用使得滑套开启卡簧片贴着外封隔管的内壁移动，可以一定程度上实现对壁面上堵剂的清理。
在进行封窜堵漏作业时，卡簧片下滑动倾角32与滑套下滑动倾角45贴合在一起后，当中心管10继续向下移动时，卡簧片下滑动倾角32对滑套下滑动倾角45的作用力，配合卡簧片上的定位凹孔35与滑套定位凸块44贴合时的向下作用力，可以更好地使得滑套内套筒42向下移动，从而实现滑套注入口41的打开，使得滑套注入口41与堵剂注入管的注入口21在同一个开口腔内，从而实现对窜流或者套漏井段的注入堵剂封窜堵漏。
卡簧片下滑动倾角32与滑套下滑动倾角45的咬合结构能使得滑套内套筒42下移至最大打开程度时，卡簧片30不能再向下移动，从而保证对中心管10的限位，避免中心管10上的第一封隔器51或第二封隔器52越位到滑套注入口41之下，使得堵剂不能通过滑套注入口41进入窜流或者套漏地层。需要说明的是，当井筒需要进行多井段的封窜堵漏作业时，卡簧片下滑动倾角与滑套下滑动倾角上的咬合结构只存在于最后那组外封隔管组件中的滑套内套筒42上，以保证多井段的封窜堵漏作业时，中心管10上的卡簧片30可以顺利通过上部外封隔管的滑套内套筒，下行至最底部那套外封隔管内。
在本发明的一个实施例中，封隔管组件还包括滑套滑动腔60，为滑套内套筒42的行程通道，用于供滑套内套筒42上下移动；在滑套滑动腔的底部设有滑套复位弹簧61，用于需要关闭滑套时，对向上移动的滑套内套筒42提供一个向上的力，辅助滑套内套筒42进行关闭。
当在外封隔管组件的外封隔管下入中心管组件时，需要将中心管组件的第一封隔器51和第二封隔器52下在滑套注入口41的两端；当向中心管10打压注入液体或者堵剂时，压力通过位于中心管10上的打压孔13实现对位于中心管上的第一封隔器51和第二封隔器52的胀封，从而实现对堵剂注入管的注入口21所在环空处于上下密封的状态，从而保证堵剂从堵剂注入口7出来后通过滑套注入口41进入窜流或者套漏地层。更具体地，当中心管10打压注堵剂时，堵剂通过堵剂注入管20进入中心管10与外封隔管40之间被第一封隔器51和第二封隔器52上下密封的环空内，之后堵剂被挤入窜漏地层。当注入堵剂的过程结束，卸掉压力时，该第一封隔器51和第二封隔器52可以回缩，从而保证中心管10可以上提进行上面一层段的封堵作业，或者直接上提取出。可见，通过对中心管组件的上提、下放和打压注入堵剂可以实现对不同深度位置外封隔管上的滑套打开、关闭以及注入堵剂作业。
为了更好地形成密闭环空，在本发明的一个实施例中，第一封隔器51可以为两个，第二封隔器52也为两个，也就是说，在中心管上沿其轴向依次设有两个第一封隔器51、两个第二封隔器52。
在使用本发明提供的基于一趟管柱的多层段封窜堵漏装置进行作业时，具体包括：当一个井筒中出现1处以上严重管外窜地层需要封堵，或者出现1处以上套损套漏集中段需要进行堵漏作业时，可以在需要进行作业的井筒位置根据需要下入1组以上外封隔管组件并进行座封，待需要进行封窜堵漏作业的井段都下入有外封隔管组件时，下入中心管组件至最下部外封隔管内，打压注入堵剂时，并通过设置在中心管上的封隔器使堵剂注入口所在的环空密封，后向最下部管外窜井段地层或者套损套漏井段地层注入水泥或者堵剂，进行封窜堵漏作业。待完成最下部井段封窜堵漏作业时，中心管泄压，使得设置在中心管上的封隔器收缩，可以上提中心管关闭最下部滑套注入口，中心管上提至上一层段需要封窜堵漏作业的外封隔管内，上提过程可以通过中心管封隔器刮除一部分中心管与外封隔管环空内堵剂，保证整个井筒内部的通径大小。继续打压注入堵剂，封堵上一层段管外窜或者套损套漏井段，直至整个需要进行封窜堵漏的井段都封堵完毕，上提中心管一定行程，进行反洗井，之后取出整套中心管装置。
为实现本发明的目的，本发明还提供一种基于一趟管柱的多层段封窜堵漏方法，包括步骤：
s1、找到需要进行封窜堵漏的套管段，所述套管段上射有开孔或发现有套漏点；
s2、下入至少一组外封隔管组件，所述外封隔管组件包括外封隔管、设置在所述外封隔管上的外封隔器、滑套注入口以及位于所述外封隔管内的用于挡住所述滑套注入口的的滑套内套筒；
s3、通过所述外封隔器将所述外封隔管坐封在所述套管段上；
s4、将中心管组件下入到最后一组所述外封隔管组件中的外封隔管中；所述中心管组件包括中心管、设置在所述中心管上的第一封隔器和第二封隔器以及设置在所述第一封隔器和第二封隔器之间的卡簧片，所述中心管组件还包括堵剂注入管，设置在所述中心管上并与所述中心管的内部相连通，所述堵剂注入管的注入口位于所述第一封隔器和第二封隔器之间；
s5、当所述第一封隔器和第二封隔器分别位于所述滑套注入口的两端后，利用所述卡簧片使所述滑套内套筒向下发生位移，并打开所述滑套注入口，胀封所述第一封隔器和第二封隔器，形成密闭环空；
s6、通过所述堵剂注入管注入堵剂，使堵剂能通过所述堵剂注入管的注入口进入所述密闭环空内，并通过所述滑套注入口以及设置在所述套管段上的开孔或套漏点进入窜漏地层；
s7、待注入堵剂的量达到预设指标后，停止向所述堵剂注入管注入堵剂，泄压使所述第一封隔器和第二封隔器解封，并上提所述中心管，使所述滑套内套筒向上发生位移，关闭所述滑套注入口；
s8、当所述中心管上拖动到达上一组所述外封隔管组件中的外封隔管中后，重复所述步骤s5至s7；即将中心管上提至上一组外封隔管组件后，重复打开滑套、中心管封隔器胀封、注入堵剂等作业流程，直至整个井筒的注入堵剂作业完成。
具体地，在步骤s2中，通过上部丢手管柱串连接图1所示的外封隔管40的上接头，将至少一组外封隔管组件送至补射工艺孔位置，使得外封隔管上两组封隔器分别位置工艺孔的上部和下部，然后步骤s3所示，胀封外封隔管封隔器，座封外封隔管在套管上后通过丢手管柱窜丢手，上提上部丢手管柱，实现对补射工艺孔井段套管环空的密封。之后重复此作业程序，实现对上部管外窜井段的补射工艺孔，座封外封隔管，丢手。
在步骤s4至s7中，待中心管组件下至下部外封隔管的内部时，卡簧片与滑套内套筒咬合，再下行移动滑套内套筒，打开滑套注入口，后通过堵剂注入管打压注入堵剂，中心管起压力后，第一封隔器和第二封隔器胀封，密封堵剂注入管的注入口所在环空，使得堵剂主要通过滑套注入口，套管开孔或者套漏点进入窜漏地层，待注入堵剂的量达到设计指标时，停止注入堵剂，此时注入压力消失，第一封隔器和第二封隔器回缩，上提中心管，使滑套内套筒在上行过程关闭滑套注入口。
在泄压并上提中心管的过程中，到达一定行程后，会关闭外封隔管上的滑套注入口，此时通过套管注入清水反洗井，待注入管柱清洗干净后，即可提出整套中心管和注入管柱。
本发明提供的基于一趟管柱的多层段封窜堵漏装置及其方法，可以通过一趟管柱，开展多层段的管外窜封堵及套损套漏封堵作业，并省去钻水泥塞此工艺流程，一方面可以减少多趟下管柱的时间成本和作业成本，省去钻塞、通井等作业费用，另一方面可以有效避免钻塞过程对注入堵剂形成的封堵屏障造成二次伤害，有效节约成本及提高封窜堵漏成功率。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。