尾管补救固井方法及其回接装置与流程

本发明涉及尾管补救固井领域，特别是涉及一种尾管补救固井方法。本发明还涉及用于这种尾管补救固井方法的回接装置。

背景技术：

随着我国油气勘探及开采产业的发展，越来越多的地层得到有效开发。但是在开发过程中，难免会遇到强度较差的地层，对这种地层进行固井的风险极大。尤其是在下入尾管时，极有可能因为井壁的坍塌导致尾管的固井作业失败。

在现有技术中，在发生上述井下事故时，通常采用可回收式管内封隔器进行补救固井，但是使用这种封隔器进行固井，工序复杂，效果也不是很理想。另外，可回收式管内封隔器解封困难，从而十分容易导致封隔器和将其送入井内的装置均被固在套管内，无法取出，导致后继的井下作业无法正常进行。这严重影响了油气勘探及开采的效率，妨碍了我国油气勘探及开采技术的快速而稳定的发展。

因此，需要一种方便的尾管补救固井方法。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种尾管补救固井方法，通过这种方法能够方便地进行尾管补救固井。本发明还提出了一种用于这种尾管补救固井方法的回接装置。

根据本发明的第一个方面，提出了一种尾管补救固井方法，其包括以下步骤：第一步：将回接装置下入到井内，第二步：将回接装置插入到回接筒中，并通过回接装置将水泥浆注入到与回接筒相连的尾管内，第三步：上提回接装置。

通过本发明的尾管补救固井方法，能对尾管进行有效地补救固井。另外，这种方法工序简单，工艺简洁，操作方便，十分有利于补救固井的顺利进行，并由此保证了井下固井作业的安全性。此外，在固井结束后，能将回接装置回收，以保证接下来的井下作业能顺利进行。

在一个实施例中，回接装置包括插入到回接筒内的回接主体，以及连接于回接主体上游处的提拉管，提拉管的内径与回接主体的内径相适应。这种设置保证了水泥浆能顺利地由提拉管进入到回接主体内，以保证水泥浆能有效注入到尾管内。另外，这种设置还防止了水泥浆在连接处滞留，保证了水泥浆能顺利循环，这一方面防止了水泥浆残留在井内，保证了井下安全，另一方面还保证了井内清洁，防止含有杂质的水泥浆滞留在井中。

在一个实施例中，在提拉管处的内外压差对回接装置产生使回接插头朝向上游移动的上顶力，在第二步中，向回接装置施加与上顶力相对的下压力，以防止回接插头朝向上游移动。这能保证回接装置的回接插头稳定地容纳在回接筒内，从而保证了回接装置与回接筒之间的密封，保证了注入的水泥浆能顺利进入到尾管内，并由此保证了尾管补救固井作业的顺利进行。

在一个实施例中，下压力大于上顶力。施加比上顶力大的下压力，能进一步有效保证回接装置不向上游移动，从而有效保证了回接主体与回接筒之间的稳定连接。

在一个实施例中，通过提拉管处的内外压差以及回接筒与提拉管的径向面积差得到上顶力。通过这两个参数能有效计算得到上顶力，并且计算得到的上顶力较为准确。

在一个实施例中，上顶力的计算方式为其中，fu为上顶力，d为回接筒的内径，d为提拉管的内径，δp为提拉管处的内外压差。通过这种方式能方便地计算得到上顶力，并且计算得到的上顶力较为准确。

在一个实施例中，通过尾管内外静压差以及尾管内外摩阻压耗可得到提拉管处的内外压差。由上述参数得到的提拉管处的内外压差较为准确。

在一个实施例中，在将回接插头插入到回接筒内前，通过循环泵在井内形成流体循环并测得此时的第一流体泵压，在将回接插头插入到回接筒内后，通过循环泵在井内形成流体循环并测得此时的第二流体泵压，根据第一流体泵压与第二流体泵压得到尾管内外摩阻压耗。通过这种方式能够方便而准确地得到尾管内外摩阻压耗。

在一个实施例中，尾管内外摩阻压耗的计算方式为pf＝p2-p1，其中，pf为尾管内外摩阻压耗，p1为第一流体泵压，p2为第二流体泵压。通过这种方式能够方便而准确地得到尾管内外摩阻压耗。

根据本发明的第二个方面，提出了一种回接装置，这种回接装置能用于上述尾管补救固井方法中，以完成尾管的补救固井作业。

与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)通过本发明的尾管补救固井方法，能对尾管进行有效地补救固井。(2)这种方法工序简单，工艺简洁，操作方便，十分有利于补救固井的顺利进行，并由此保证了井下固井作业的安全性。(3)在固井结束后，能将回接装置回收，以保证接下来的井下作业能顺利进行。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了本发明的回接装置的结构示意图。

图2显示了图1的回接装置的使用示意图。

图3显示了本发明的回接装置的另一结构示意图。

图4显示了图3的回接装置的使用示意图。

图5显示了本发明的尾管补救固井方法的示意流程图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

这里应注意地是，用语“上游”和“下游”是根据与井口的路径距离而定义的，在将物体下入到井内时，物体先到达的位置为上游，后到达的位置为下游。用语“流体”可以为液体、气体或其混合物，或者是液体或气体与固体的混合物，或者是气体、液体和固体三者的混合物。这里的流体包括井内填充液与水泥浆。

图1示意性地显示了本发明的回接装置100的大体结构。回接装置100包括提拉管10和连接在提拉管10的下游位置处的回接本体。

在使用时，如图2所示，可通过送入钻具300将回接装置100下入到预定位置，并下放至回接主体20插入到回接筒400内。此时向回接装置100内注入水泥浆，水泥浆能由回接筒400上的出口进入到回接筒400内，在流入到回接筒400下方的尾管600内。这里应理解地是，为了固井作业的顺利进行，通常在下放回接装置100前，会先在尾管600的周向侧壁上打孔形成出流口。水泥浆通过出流 口流入到尾管600与井壁200(外层套管)之间的环空内，由此对尾管600进行补救固井。

为了保证回接装置100的顺利下放和顺利回收，可在提拉管10上设置扶正器11。扶正器11可通过顶丝套接在提拉管10的周向侧壁上。扶正器11的形状通常与井壁200相适应，并且其径向尺寸要大于回接主体20的直径，以保持回接主体20居中。这样防止了回接主体20与井壁200相接触，从而防止了回接主体20被井壁200擦伤，进而保证了回接主体20的结构完整，使其能顺利插入到回接筒400内。

另外，如图1所示，通常在回接主体20的周向侧壁上设置密封件21，以使回接主体20与回接筒400之间密封连接。这里的密封件21可以为o型密封圈组或v型密封圈组等。这种结构能保证固井作业的顺利进行。

如图1所示，为了保证回接主体20能被顺利下放，并且能被顺利回收，在回接主体20与提拉管10的连接处套接有提拉接头40。提拉接头40能保证回接主体20与提拉管10密封式稳定连接，从而有效防止了回接主体20被遗落在井内，进而保证了固井作业及其后续的其他井下作业的顺利进行。

优选地，在回接本体内还设置有中心管30，水泥浆能经中心管30流出到回接装置100之外。并且中心管30具有一定的长度，使中心管30能延伸到回接本体之外。另外，中心管30的结构还需保证在回接本体插入到回接筒400内时，中心管30应能插入到尾管600内。这样，在注入水泥浆时，水泥浆可由中心管30处直接注入到尾管600内，由此优化了水泥浆的流动路径，保证了水泥浆的顺利流动。

更加优选地，在回接主体20完全插入到回接筒400内时，中心管30应能插到尾管600内，并且插入到尾管600周壁上的出流口的上游处。这样使得水泥浆能更加方便地流到出流口处，并进入到尾管600与井壁200之间的环空内，进一步优化了水泥浆的流动路径。

还可令回接插头将提拉管10和中心管30连接在一起，并优选为提拉管10与中心管30正对式接触，并通过套接在连接处外部的提拉接头40相连。这样能进一步方便水泥浆的注替，并保证了回接装置100的稳定性。

提拉接头40可采用api标准的长圆扣与回接本体密封式相连，通过油管扣与中心管30密封式相连，并通过阿克美(acme)扣配合密封件21与提拉管10密封式相连。

如图1所示，还可在中心管30的下游末端处连接尾管胶塞50。尾管胶塞50的外径要略大于尾管600的内径，以保证尾管胶塞50与尾管600密封式接触。这样在中心管30插入到尾管600内时，尾管胶塞50能对尾管600壁起到一定的清洁作用。另外，尾管胶塞50还能起到扶正作用，以使中心管30居中，防止中心管30受损。

令水泥浆由尾管胶塞50的下方处离开回接装置100而进入到尾管600内。这里应理解地是，在回接主体20完全插入到回接筒400内时，应保证尾管胶塞50与尾管600内壁的接触部分处于出流口的上游处，以保证水泥浆能顺利流至出流口处。另外，尾管胶塞50能防止水泥浆向其上游的尾管600内流动，由此进一步优化了水泥浆的流动路径，使得水泥浆能更方便地经出流口流入到尾管600与井壁200之间的环空内。

这里应理解地是，为适应井下作业的需要，应使得提拉管10的内径d与回接主体20的内径相适应，并优选为一致，以保证水泥浆能方便地在井内循环。而回接筒400的内径比插在其内部的回接主体20的内径大，这会导致回接筒400的内径d比提拉管10的内径大。这种内径不一致使得在提拉管10内的流体与环空中的流体之间存在压强差，即是说在提拉管处形成了内外压差。在固井作业中注入水泥浆时，这种压强差在提拉管10的位置处，对回接装置100产生了上顶力fu。上顶力fu会产生向上游处推动回接装置100的作用，使回接主体20无法与回接筒400稳定连接。

为了克服这种上顶力fu，本发明根据上顶力fu而在回接装置100上施加与上顶力fu相对应的下压力fd。

上顶力fu可根据悬挂器500下游的尾管600与环空之间即尾管内外的摩阻压耗pf以及尾管600与环空之间，即尾管内外的静压差δph而得到。具体地，可通过如下方法得到上顶力fu。

如图5所示，尾管补救固井方法大体包括三个步骤：

第一步：将回接装置下入到井内，

第二步：将回接装置插入到回接筒中，并通过回接装置将水泥浆注入到与回 接筒相连的尾管内，

第三步：回收回接装置。

通过上述方法能有效实现补救固井作业，并且工序简单，操作方便，使得尾管补救固井作业能够更加方便地完成，并由此保证了井下作业的安全性。另外，在固井结束后能顺利回收回接装置，保证了之后的井下作业能顺利进行。

首先，将回接装置100下入到井中的预定位置，并不将回接主体20插入到回接筒400内。此时打开循环泵进行井内的流体循环，循环排量为固井顶替时所用的排量。待泵压稳定后，记录下此时，即回接主体20插入到回接筒400之前的第一循环泵压p1。这里的第一循环泵压p1即为回接装置100与环空的摩阻压耗。

使循环泵停止工作，然后缓慢下放送入钻具300至回接主体20完全插入到回接筒400内。向回接装置100施加一定的压力以保证回接主体20保持在回接筒400内，再次打开循环泵进行井内的流体循环，循环排量为固井顶替时所用的排量。待泵压稳定后，记录下此时，即回接主体20插入到回接筒400内之后的第二循环泵压p2。这里的第二循环泵压p2即为回接装置100和尾管600与环空的摩阻压耗。

通过第一循环泵压p1和第二循环泵压p2能得到尾管600与环空的摩阻压耗pf。具体的计算方式可为：

pf＝p2-p1

这里的p1、p2与pf的单位均为mpa。

尾管600与环空，即尾管600内外的摩阻压耗pf通常不能较为方便地直接测量，即使直接测量到了，也较为不准确。采用上述方法计算得到的尾管600与环空的摩阻压耗pf能够准确地反映真实情况，由此保证了计算得到的上顶力fu的准确性。

另外，还可计算在固井顶替水泥浆的作业完成后的尾管600与环空的静压差δph，静压差δph的计算方式为：

δph＝σ(δρi·g·hi)

其中，δpi为第i段水泥浆与泥浆的密度差；

g为重力加速度；

hi为第i段水泥浆在环空中的垂直长度。

应理解地是，一般这里的δρi的单位为g/cm²，g的单位为m/s²，hi的单位为m，为保证计算所得的δph为标准单位mpa，也可将上式写作：

δph＝σ(δρi·g·hi×10^-3)

应理解地是，第i段水泥浆由井口开始向下游计算。

这里应理解地是，这里的δpi与hi均为注替水泥浆至井口处有由环空处返回到井口的水泥浆时的数值，其为井内与水泥浆的固有数值，可通过设计计算而得到。

通过尾管600与环空的摩阻压耗pf和尾管600与环空的静压差δph能够得到提拉管10的内外压差δp。这里的内提拉管10的内外压差δp的计算方式为：

δp＝pf+δph

通过提拉管10的内外压差δp可得到相应的上顶力fu。这里的上顶力fu的计算方式为：

在步骤二中的下压力fd可为：fd＝fu+m0·g。这里的m0·g为一定的附加力，其是根据实际使用情况而确定的。其中的g为重力加速度，优选为取9.81m/s²，m0为质量常量，优选为10t到20t。应理解地是，d和d的单位通常为cm，δp的单位与上文中保持一致，为mpa，为保证计算所得的fu为本领域常用单位kn，也可将上式写作：

在注入水泥浆进行固井作业时，向回接装置100施加计算得到的下压力fd，以抵消上顶力fu的作用，防止回接主体20脱出回接筒400，从而有效保证了回接主体20与回接筒400的有效连接，进而确保了回接装置100与回接筒400之间的密封性。

通过这种方法使回接主体20与回接筒400密封，从而使得水泥浆能顺利注入到尾管600内，保证了尾管补救固井作业的顺利进行。

摩阻压耗为为了克服流体流动阻力(例如井壁给流体的摩擦力，以及流体间摩擦力)而需要施加的压强。

另外，为了保证水泥浆的注替效率，还可令回接装置100包括插入胶塞700。可拆卸式设置在回接装置100内部。其可由上游进入到提拉管10的内部，并经 提拉管10进入到回接主体20和中心管30的内部。插入胶塞700可一直插入到中心管30的底部。

如图4所示，在固井作业中，可先通过送入钻具300向回接装置100内部注入水泥浆，使水泥浆顶替回接装置100内部的井内填充液。水泥浆的注入量为预先设计好的，在完全注入水泥浆后，可在水泥浆的上游处向送入钻具300内放入插入胶塞700，并继续注入井内填充液，以将水泥浆推入到下游的回接装置100内，及尾管600内。

插入胶塞700能防止水泥浆与井内填充液相混合，从而保证了水泥浆的纯度，并且保证了注替水泥浆作业的准确进行，使得作业人员能够更加方便地对井内情况进行掌握。

另外，插入胶塞700可一直进入到中心管30的底部，与尾管胶塞50相接触。此时，作业人员可通过井内压力的变化而得之，并由此得之水泥浆已经完全进入到尾管600内了。

继续注入井内填充液至尾管胶塞50与中心管30之间连接的剪钉60剪断，继续将尾管胶塞50与插入胶塞700一起随着水泥浆推向下游，直至预定位置处，由此实现注替水泥浆作业的完成。这里的剪钉60剪切压力可设计为12mpa。

尾管胶塞50的结构如图1所示。尾管胶塞50包括至少一个尾管胶垫51，优选为包括多个相互叠置的尾管胶垫51。尾管胶垫51的径向尺寸要大于，并优选为稍大于尾管600的径向尺寸。通常可优选为尾管胶垫51的径向尺寸比尾管600内径大6毫米到8毫米。在尾管胶塞50进入到尾管600内时，尾管胶垫51会与尾管600内壁相接触，并且相互之间有一定的作用力。这种作用力使得尾管胶垫51从边缘处开始朝向上游弯曲变形，与尾管600内壁密封式接触。

这里的尾管600胶垫优选为皮碗式胶垫，皮碗口朝向上游，这样能够更加方便地将尾管胶塞50插入到尾管600内，以保证回接主体20顺利进入到回接筒400内，并保证固井作业的顺利进行。

这里的叠置可以为接触式的，并优选为相互间隔开的，以防止尾管600胶垫之间相互阻碍。

为了保证尾管胶垫51结构的稳定性，还可在尾管胶垫51中部设置贯穿尾管胶垫51的尾管胶塞主体52。当其中一个或几个尾管胶垫51发生整体的偏转或偏 移时，其他尾管胶垫51会保证尾管胶塞主体52朝向的方向不变，由此尾管胶塞主体52还会阻碍偏转或偏移的尾管胶垫51，使其保持预期的结构。

在尾管胶塞主体52的下游末端处还设置有水泥浆出口53，水泥浆可经水泥浆出口53进入到尾管600内。

图3示意性显示了插入胶塞70的结构。

插入胶塞70包括至少一个主胶垫71，主胶垫71的最小径向尺寸大于，并优选为略大于送入钻具300的内径。这里可选用最小径向尺寸比送入钻具300的内径大6毫米到8毫米的主胶垫71。主胶垫71能将其上下游两侧的井内填充液与水泥浆分隔开，防止水泥浆与井内填充液直接接触，从而避免了水泥浆与井内填充液混在一起，进而保证了水泥浆的纯度，并由此保证了固井质量。

主胶垫71优选为相互叠置在一起的多个主胶垫71。这里的叠置同样可以为接触式的，并且优选为非接触式的，以防止主胶垫71之间相互妨碍。

为了保证主胶垫71的结构稳定，防止主胶垫71发生非预期的偏转或偏移等，插入胶塞70还包括插入胶塞主体73。插入胶塞主体73由主胶垫71的中部贯穿至少一个主胶垫71。这样能进一步保证水泥浆与井内填充液被隔离开。

插入胶塞70要经送入钻具300进入到回接装置100内，并进入到中心管30内。为了保证插入胶塞70能更加方便地进入中心管30，可在主胶垫71的下游处再叠置式设置引导胶垫72，如图3所示的那样。引导胶垫72优选为与主胶垫71相间隔，以防止引导胶垫72与主胶垫71相妨碍。引导胶垫72的径向尺寸大于，并优选为略大于中心管30的内径，并进一步优选为比中心管30的内径大3毫米。

主胶垫71和引导胶垫72均优选为皮碗式胶垫，皮碗口朝向上游，以方便插入胶塞70在井内(送入钻具300、回接装置100以及尾管600内)移动。

如图3所示，还可令插入胶塞主体73朝向下游延伸至超过主胶垫71，有引导胶垫72时超过引导胶垫72，以在下游处形成插入体74，并在尾管胶塞50的尾管胶塞主体52的上游端处设置相应的插入槽。这样，插入胶塞70可通过将插入体74插入到插入槽内，而与尾管胶塞50一起形成复合胶塞。这种结构更为稳定，从而能更好地保证水泥浆与井内填充液不相混合。

插入体74与插入槽可通过尺寸配合和/或锁紧密封结构结合在一起。这里的锁紧密封结构可以为：插入体74上有卡簧，尾管胶塞50内有卡簧槽，当插入体插入到尾管胶塞内时，卡簧运行到卡簧槽内形成自锁，使得二者锁紧密封在一起。

优选地，在插入体74与主胶垫71之间设置有隔离件75。在设置有引导胶垫72时，隔离件75设置于插入体74与引导胶垫72之间。这样，在插入体74插入到插入槽内时，主胶垫71与引导胶垫72不会与尾管600胶垫相贴合，由此保证了主胶垫71与尾管600胶垫之间，以及引导胶垫72与尾管600胶垫之间不相妨碍。

通过这种回接装置100能有效进行尾管补救固井。在固井作业完成后，回接装置100能方便地回收，以保证接下来的井下作业顺利进行。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。