一种可降解固井胶塞和分级固井装置及方法与流程

本发明属于油气井钻完井技术领域，具体涉及一种可降解固井胶塞和分级固井装置及方法。

背景技术：

目前固井作业使用的胶塞，碰压后需要钻除该部分，才能实现整个井筒的通径功能。常规分级注水泥器需要钻除内部组件，不仅影响钻井工时而且耗费财力物力。

国内目前的不钻塞式分级注水泥器由于其结构设计的局限性，只能在井斜小于30度以内的固井作业中使用,当井斜大于30度以后，分级注水泥器内部组件不能下落至井底，影响后期测井及井下作业的需求。

现有的工具结构复杂，存在不钻塞分级注水泥器打不开、试不住压或固井时胶塞堵在分级注水泥器处导致固井失败等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的上述问题，提供一种可降解固井胶塞和分级固井装置及方法，在固井结束后可自行降解，实现套管内的全通径，不影响后期测井及井下改造作业。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可降解固井胶塞，包括中心轴、套设在中心轴上的环形皮碗和设于中心轴前端的导向式碰压头，所述中心轴和导向式碰压头均由可溶金属制成，所述环形皮碗为可降解环形皮碗。

所述环形皮碗包括多个环形，所述环形与环形皮碗的轴夹角为20-30°。

所述中心轴和导向式碰压头之间设有密封圈。

本发明还提供了一种分级固井装置，包括可降解固井胶塞，还包括压差式分级注水泥器，所述可降解固井胶塞和压差式分级注水泥器配合使用。

所述压差式分级注水泥器包括从上至下依次连接的上接头、本体、下接头，所述本体内从上至下依次设有关闭套、打开套，所述关闭套通过关闭剪钉与本体固定，所述打开套通过打开剪钉与本体固定，所述关闭套和打开套均可沿轴向滑动，所述关闭套上端为碰压座，所述碰压座与可降解固井胶塞的导向式碰压头配合，所述碰压座遇水可溶；

所述本体上设有循环孔和进液眼，所述循环孔和进液眼分别与打开套的上部和下部位置平齐。

本发明还提供了一种分级固井方法，使用分级固井装置，包括以下步骤：

步骤1）压差式分级注水泥器随套管串下入井内预定位置，进行一级固井作业，注第一级水泥至替泥浆碰压；

步骤2）碰压后继续在井口加压，当井口压力达到17-18mpa时，套管环空液体进入进液眼剪断打开剪钉，打开套下移，循环孔被打开，循环钻井液，之后进行二级固井作业；

步骤3）第二级注水泥结束后，投入可降解固井胶塞，用压塞液作为后置液，顶替可降解固井胶塞进行碰压作业，可降解固井胶塞到达压差式分级注水泥器位置后，井口加压至15mpa，可降解固井胶塞的导向式碰压头与分级注水泥器碰压座接触，剪断关闭剪钉，关闭套下移，将打开的循环孔关闭，进行二级固井作业的碰压，固井施工作业结束。

所述压塞液为质量百分数为1.5%的kcl溶液。

本发明的有益效果是：

1、可降解固井胶塞代替常规固井胶塞，固井作业结束后可以自行降解，不需要钻具钻除。该降解胶塞结构简单，性能可靠，提高了现场施工的安全性。

2、可降解固井胶塞和压差式分级注水泥器以及配套使用的压塞液体系形成的固井方法，满足了分级固井作业的技术要求。在分级固井作业中不受井斜所限制，可以在直井段以及大斜度井段使用，实现分级注水泥的目的，弥补了现有技术的缺陷。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是可降解固井胶塞的结构示意图；

图2是压差式分级注水泥器的结构示意图；

图3是压差式分级注水泥器打开状态示意图；

图4是分级固井装置使用示意图。

图中：1、环形皮碗；2、中心轴；3、密封圈；4、导向式碰压头；5、上接头；6、可降解固井胶塞；7、本体；8、关闭剪钉；9、关闭套；10、打开剪钉；11、打开套；12、下接头；13、循环孔；14、进液眼；15、碰压座。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种可降解固井胶塞，包括中心轴2、套设在中心轴2上的环形皮碗1和设于中心轴2前端的导向式碰压头4，所述中心轴2和导向式碰压头4均由可溶金属制成，所述环形皮碗1为可降解环形皮碗。

可降解固井胶塞6代替常规固井胶塞，固井作业结束后可以自行降解，不需要钻具钻除。该降解胶塞结构简单，性能可靠，提高了现场施工的安全性。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种分级固井装置，包括可降解固井胶塞6，还包括压差式分级注水泥器，所述可降解固井胶塞6和压差式分级注水泥器配合使用。

在本实施例中，可降解固井胶塞6如图1所示，环形皮碗1包括多个环形，所述环形与环形皮碗1的轴夹角为20-30°。所述中心轴2和导向式碰压头4之间设有密封圈3。

实施例3：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种分级固井装置，所述压差式分级注水泥器包括从上至下依次连接的上接头5、本体7、下接头12，所述本体7内从上至下依次设有关闭套9、打开套11，所述关闭套9通过关闭剪钉8与本体7固定，所述打开套11通过打开剪钉10与本体7固定，所述关闭套9和打开套11均可沿轴向滑动，所述关闭套9上端为碰压座15，所述碰压座15与可降解固井胶塞6的导向式碰压头4配合，所述碰压座15遇水可溶；

所述本体7上设有循环孔13和进液眼14，所述循环孔13和进液眼14分别与打开套11的上部和下部位置平齐。压差式分级注水泥器结构如图2所示。

具体使用过程：

压差式分级注水泥器随套管串下入井内预定位置，进行一级固井作业，注第一级水泥至替泥浆碰压；碰压后继续在井口加压，套管环空液体进入进液眼14，在压力的作用下剪断打开剪钉10，打开套11下移，循环孔13被打开，循环钻井液，之后进行二级固井作业，第二级注水泥结束后，投入可降解固井胶塞6，用压塞液作为后置液，顶替可降解固井胶塞6进行碰压作业，可降解固井胶塞6到达压差式分级注水泥器位置后，井口加压，可降解固井胶塞6的导向式碰压头4与分级注水泥器碰压座15接触，剪断关闭剪钉8，推动关闭套9下移，将先前打开的循环孔13关闭，进行二级固井作业的碰压，固井施工作业结束。

实施例4：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种分级固井方法，使用分级固井装置，包括以下步骤：

步骤1）压差式分级注水泥器随套管串下入井内预定位置，进行一级固井作业，注第一级水泥至替泥浆碰压；

步骤2）碰压后继续在井口加压，当井口压力达到17-18mpa时，套管环空液体进入进液眼14剪断打开剪钉10，打开套11下移，循环孔13被打开，循环钻井液，之后进行二级固井作业；

步骤3）第二级注水泥结束后，投入可降解固井胶塞6，用压塞液作为后置液，顶替可降解固井胶塞6进行碰压作业，可降解固井胶塞6到达压差式分级注水泥器位置后，井口加压至15mpa，可降解固井胶塞6的导向式碰压头4与分级注水泥器碰压座15接触，剪断关闭剪钉8，关闭套9下移，将打开的循环孔13关闭，进行二级固井作业的碰压，固井施工作业结束。

压差式分级注水泥器打开状态如图3所示，分级固井装置使用如图4所示，在两者配合使用过程中，循环孔13逐渐关闭。其中，一级固井作业可采用常规固井胶塞。固井施工作业结束后，可降解固井胶塞6和压差式分级注水泥器的碰压座15在井下温度以及压塞液作用下进行降解，最终实现套管内的通径，满足后期井下作业的需求。

本实施例中压塞液为质量百分数为1.5%的kcl溶液；可降解固井胶塞6的中心轴2、导向式碰压头4以及压差式分级注水泥器的碰压座15材料组成均为hskrq-k可溶金属，购自南京华朔复合材料科技有限公司，由mg-zn-ca组成，合金密度约1.8g/cm³，在模拟地层水溶液中可自行分解，分解速率随温度升高而加快；环形皮碗1选用聚环氧乙烯类吸水膨胀橡胶，产品型号为pz-1，生产厂家为咸阳西北工程橡胶有限公司。

可降解固井胶塞和压差式分级注水泥器以及配套使用的压塞液体系形成的固井方法，满足了分级固井作业的技术要求。在分级固井作业中不受井斜所限制，可以在直井段以及大斜度井段使用，实现分级注水泥的目的，弥补了现有技术的缺陷。

以上实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。