一种小井眼注浆固井方法及装置与流程

1.本发明属于气门生产技术领域，特别涉及一种小井眼注浆固井方法及装置。


背景技术：

2.井壁稳定问题是石油、地热、矿产等勘探开发工程中经常遇到的一个十分复杂的难题。随着勘探开发领域的不断扩展，地层条件变得更复杂，井壁不稳定经常成为当前实现勘探开发目的的障碍，既影响了钻井速度与测井、固井质量，又影响了后期石油开采，甚至还可能使部分地区无法钻达目的层，影响勘探目的实现。因此，井壁稳定研究对油田的勘探开发来说意义重大，为了应对井壁不稳定问题，多年来国内外许多研究人员一直致力于井壁稳定技术的研究。
3.井壁加固技术就是在钻穿部分不稳定地层后，为保证下一阶段的安全钻进，通过采用特殊的钻井液预处理技术，对已钻的不稳定地层实施封堵加固，使井壁的稳定性能和承压能力明显提高。如江苏油田在实践中摸索了用水泥浆封固复杂井段、加固不稳定地层的新技术，从而实现了安全钻进的目的。
4.现有技术中可采用直接将水泥浆注入待封固段或者由清水通过挤压塞将水泥浆压入待加入部位；对于直接加入水泥浆的方式，钻杆中会剩余较多的水泥浆，不但不便于准确计量，还可能出现取出钻杆时水泥浆在错误的位置凝固；对于通过挤压赛加入水泥浆的方式，钻杆中会充满清水，该方式也至少存在两个问题：一是增加了钻杆的重量，提升了钻杆取出的难度；二是在钻杆取出时，会如活塞一样将井眼中的水向上吸出，不但会带出污水，还可能将加固部位损坏。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种小井眼注浆固井方法及装置，采用挤压塞将钻杆中的水泥浆全部挤出，水泥浆凝固后，将挤压塞上的密封芯取出，让水或泥浆流入细管以实现将钻杆空管取出，并且在取出钻杆时不会带出污水；同时，如果通入的是泥浆，泥浆向下流入待加入部位还具有加固的作用。所述技术方案如下：一方面，本发明实施例提供了一种小井眼注浆固井方法，该方法包括以下步骤：(1)钻井完成后，在钻杆1的下端通过变径接头4连接细管5，将钻杆1及细管5放入井眼的待封固段并让细管5的下端至待封固段的下方，在钻杆1的上端注入水泥浆，水泥浆可由细管5流至待封固段。
6.(2)注浆完成后，在钻杆1中加入插有密封芯2的挤压塞3，所述挤压塞3与钻杆1的内壁密封连接，在钻杆1的上端通入水或泥浆让挤压塞3向下推动水泥浆；当挤压塞3至钻杆1的下端导致无法继续通入水或泥浆而憋压，停止通入水或泥浆；水泥浆凝固后，采用打捞工具将密封芯2从挤压塞3中取出，让清水或泥浆能流入细管5中。
7.(3)将钻杆1从井眼中取出。
8.具体地，本发明实施例中的细管5的下端至待封固段下方1
‑
2米，其外径为钻杆1外
径的0.65
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0.85；所述钻杆1的下端至待封固段上方。
9.其中，本发明实施例中的挤压塞3的中部沿竖直方向设有供密封芯2插入的通孔32；所述密封芯2插入通孔32时，其上部的密封凸环22将通孔32遮蔽；在挤压塞3至钻杆1的下端时，所述密封芯2下端的堵头部23将变径接头4堵住。
10.优选地，在步骤(2)中，在钻杆1的上端通入泥浆。
11.另一方面，本发明实施例还提供了一种小井眼注浆固井装置，该装置包括钻杆1、钻杆1下方的细管5、钻杆1内的挤压塞3和插设在挤压塞3中的密封芯2，所述钻杆1的下端通过变径接头4与细管5连接，所述细管5与钻杆1同轴设置；所述挤压塞3的外周设有密封圈31，所述密封圈31与钻杆1的内壁密封连接，所述挤压塞3的中部沿竖向方向设有供密封芯2插入的通孔32；所述密封芯2包括柱状本体24、柱状本体24上端的打捞部21、柱状本体24上部的密封凸环22和柱状本体24下端的堵头部23；所述柱状本体24的下部插入通孔32中，所述密封凸环22顶靠在挤压塞3的上侧并将通孔32遮蔽，所述堵头部23向下伸出挤压塞3；在挤压塞3至钻杆1的下端时，所述堵头部23插入变径接头4中并将变径接头4堵住。
12.其中，本发明实施例中的挤压塞3为与钻杆1同轴设置的塑料圆管，其周面上部上下并排设有多个密封圈31。
13.其中，本发明实施例中的柱状本体24为较通孔32小的圆杆状结构，所述堵头部23为上大下小的锥形，所述密封凸环22为与柱状本体24同轴设置的圆环且其外径大于通孔32的直径；所述变径接头4的连通孔的上部为与堵头部23配合的锥孔。
14.优选地，本发明实施例中的变径接头4的连通孔的下部为上下下大的锥孔。
15.具体地，本发明实施例中的变径接头4通过螺纹与钻杆1和细管5固定连接。
16.本发明实施例提供的技术方案具有如下有益效果：(1)采用挤压塞将钻杆中的水泥浆全部挤出，以加固待封固段，细管中仅残留少量的水泥浆，便于水泥浆较精确地计量；(2)让水或泥浆流入细管以实现将钻杆空管取出，以便于取出钻杆；(3)在取出钻杆时不会带出污水；(4)如果通入的是泥浆，泥浆向下流入待加入部位还具有加固的作用。
附图说明
17.图1是本发明实施例提供的小井眼注浆固井装置的结构示意图；图2是本发明实施例提供的密封芯的结构示意图；图3是本发明实施例提供的挤压塞的结构示意图；图4是本发明实施例提供的变径接头的结构示意图。
18.图中：1钻杆、2挤压塞、3密封芯、4变径接头、5细管；21打捞部、22密封凸环、23堵头部、24柱状本体；31密封圈、32通孔。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
20.实施例1参见图1
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4，本发明实施例提供了一种小井眼注浆固井装置，该装置包括钻杆1、钻杆1下方的细管5、钻杆1内的挤压塞3和插设在挤压塞3中的密封芯2等。其中，钻杆1为管状结构，其下端设置内螺纹。钻杆1的下端通过变径接头4与细管5连接，变径接头4的上端设有与钻杆1上的内螺纹配合的外螺纹，其下部设有与细管5上端的外螺纹配合的内螺纹，其上沿竖直方向设有将其贯穿的连通孔。细管5与钻杆1同轴设置，其外径较钻杆1的外径小。挤压塞3的外周设有密封圈31以保证将水泥浆向下推动，密封圈31与钻杆1的内壁密封连接。挤压塞3的中部沿竖向方向设有供密封芯2插入的通孔32（具体为设于挤压塞3轴线上的圆孔）。其中，密封芯2包括柱状本体24、柱状本体24上端的打捞部21、柱状本体24上部的密封凸环22和柱状本体24下端的堵头部23等。柱状本体24的下部插入通孔32中，密封凸环22顶靠在挤压塞3的上侧并将通孔32遮蔽以避免水或泥浆向下流入细管5中，堵头部23向下伸出挤压塞3。在挤压塞3至钻杆1的下端时，堵头部23插入变径接头4中并将变径接头4堵住以避免水泥浆回流和保证密封芯2对挤压塞3的密封效果，此时，密封芯2与挤压塞3同轴设置。
21.其中，参见图1和3，本发明实施例中的挤压塞3为与钻杆1同轴设置的塑料圆管（内壁为通孔32），其周面上部上下并排设有多个密封圈31；密封圈31与挤压塞3同轴设置，挤压塞3上设有安装密封圈31的环槽。
22.其中，参见图1和2，本发明实施例中的柱状本体24为较通孔32小（稍小）的圆杆状结构，其与挤压塞3同轴设置；堵头部23为上大下小的锥形；密封凸环22为与柱状本体24同轴设置的圆环且其外径大于通孔32的直径；打捞部21由上至下包括圆杆段、环槽段和圆锥段，圆杆段、环槽段和圆锥段均与柱状本体24同轴设置，圆杆段较柱状本体24的直径小，环槽段为与圆杆段同轴设置的圆环，圆锥段为上小下大的圆锥；打捞部21为常规结构，其与打捞工具配合将密封芯2取出。变径接头4的连通孔的上部为与堵头部23配合的锥孔。
23.优选地，参见图1和4，本发明实施例中的变径接头4的连通孔的下部为上下下大的锥孔，以保证将水或泥浆以较慢的速度且均匀地输出至细管5中。
24.具体地，参见图1和4，本发明实施例中的变径接头4通过螺纹与钻杆1和细管5固定连接。
25.实施例2参见图1
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4，本发明实施例提供了一种小井眼注浆固井方法，采用实施例1提供的小井眼注浆固井装置，该方法包括以下步骤：(1)钻井完成后，在钻杆1的下端通过变径接头4连接细管5，将钻杆1及细管5放入井眼的待封固段并让细管5的下端至待封固段的下方，在钻杆1的上端注入水泥浆，水泥浆可由细管5流至待封固段。
26.(2)注浆完成后，在钻杆1中加入插有密封芯2的挤压塞3，挤压塞3与钻杆1的内壁密封连接，在钻杆1的上端通入水或泥浆让挤压塞3向下推动水泥浆。当挤压塞3至钻杆1的下端导致无法继续通入水或泥浆而憋压（通入水或泥浆的管路上设置压力表，如果压力明显增加，则停止），此时钻杆1中的水泥浆被全部压入细管5中以进行加固，停止通入水或泥浆。水泥浆凝固后，采用打捞工具将密封芯2从挤压塞3中取出，让清水或泥浆能流入细管5中。
27.(3)将钻杆1从井眼中取出。
28.具体地，本发明实施例中的细管5的下端至待封固段下方1
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2米，其外径为钻杆1外径的0.65
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0.85。钻杆1的下端至待封固段上方。具体地，钻杆1的外径为75mm，细管5的外径为56mm；待封固段的长度为35m，细管5的长度为38m。
29.其中，参见图1，本发明实施例中的挤压塞3的中部沿竖直方向设有供密封芯2插入的通孔32。密封芯2插入通孔32时，其上部的密封凸环22将通孔32遮蔽。在挤压塞3至钻杆1的下端时，密封芯2下端的堵头部23将变径接头4堵住。
30.优选地，在步骤(2)中，在钻杆1的上端通入泥浆以对封固段进行加固。
31.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。