长停井钻孔放压装置及方法与流程

文档序号:13768294阅读:320来源:国知局

本发明涉及油田安全技术领域,特别涉及一种长停井钻孔放压装置及方法。



背景技术:

在油田开发的过程中,因油井自身状况比如高含水、供液差、套管损坏等原因会导致的油水井关井。一般来讲,根据sy/t6646-2006标准,长停井是指由地质部门批准的因无法满足正常生产需要而采取长期(一年以上)关停的油、水井。长停井分为关停井和暂闭井,其中关停井是指若一口长停井的完井井段与油管或者套管连通;而通过主动的修井工作可使一口井关停的井为暂闭井。无论属于哪种类型的长停井,在长停井的日常维护中,需要安装防盗井口,从而可以及时了解和定位长停井的状态。但是随着长停井时间的延长,存在因防盗井口管理和维护不及时,导致大部分防盗井口经常出现无法放压,井口憋压严重的现象。这种情况随着时间的推移,井口压力越来越大,加之防盗井口的日益老化,给长停井的安全管理带来了严峻挑战。

日常对长停井处理有三种类型,一是封井处理;二是投入资金采用技术手段重新恢复正常生产;三是暂时不处理,等出现实质性问题再应急处理。以上技术手段都是建立在对长停井的井口可控范围能的处理,没有从根本解决长停井井口有压的难题。

针对上述长停井中遇到的放压问题,一般有几种方式。

方式一是安装与井口配套的环空泄压点火装置,即在放空长停井压力过程中,利用硬管线将高压气流引走点燃。但是该工艺现场操作复杂,需要人工点火,存在安全隐患。

方式二是安装与修井作业配套的长停井井控防喷器,连接好后下入专用钻磨工具与一定密度的泥浆,上部配合井控设备组合使用,实现了边钻进边泄油。该种技术手段适用于钻井、修井对长停井井口放压的处理,现场施工设备较多,工序繁琐,不利于现场施工。

方式三是采用清水车喷淋保气焊切割井口施工。但是这种作法仅限于井口压力小于0.2mpa的油水井。对于压力较高的只能实施带压作业施工。上述带压作业施工周期较长,并且在气焊切割中,即使有水喷淋保施工,长停井中一旦有可燃气体,也存在井口着火或者爆炸的危险性。

方式四是采用丝锥配合的钻孔方式。这种方式在钻孔中会产生大量的热量。具体施工时,一般采用钻孔3min,停止施工散热30min的操作规程。整体上,一般施工周期为5小时左右。该方式降低了钻孔放压的时效性,而且在完成最后一步钻孔时,未散去的热量还有可能点燃井筒内的可燃气体,同样也存在井口爆炸的可能性。

综上所述,非常有必要提供一种新的长停井放压技术,能够克服现有技术中的缺陷,实现高效、安全放压。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种长停井钻孔放压装置及方法,能够克服现有技术中的缺陷,实现高效、安全放压。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现:

一种长停井钻孔放压装置,所述长停井钻孔放压装置用于设置在长停井憋压套管外,其包括:

用于卡设在套管接箍处的套管加固卡子,所述套管加固卡子整体呈环状,在其侧壁上设置有开孔;

管道,其一端与所述套管加固卡子开孔位置配合并连通所述开孔;另一端设置有闸门;所述管道上设置有排水口;所述排水口上设置有能在预定压力下脱落的封堵件;

穿设在所述管道中用于流通预定压力的钻孔液的喷管,所述喷管的一端设置有喷嘴,所述喷嘴与所述开孔相正对。

在一个优选的实施方式中,所述套管加固卡子包括:相对接的第一对接本体和第二对接本体,所述开孔设置在所述第一对接本体上。

在一个优选的实施方式中,所述第一对接本体、第二对接本体至少一个上设有注胶孔。

在一个优选的实施方式中,所述长停井钻孔放压装置还包括:推进手柄,所述喷管穿设过所述推进手柄并固定在所述推进手柄上,所述推进手柄的移动能带动所述喷管同步移动。

在一个优选的实施方式中,所述排水口设置在所述管道的底部,靠近所述开孔的一侧。

在一个优选的实施方式中,所述排水口为丝扣孔,所述封堵件为设置在所述排水口上的螺栓,在所述预定压力的钻孔液作用下,所述螺栓能从所述丝扣孔中自动脱落。

一种基于上述长停井钻孔放压装置的长停井钻孔放压方法,包括:

检测待放压的长停井内的压力,根据检测获取的压力确定所述长停井钻孔放压装置中套管加固卡子的预紧力;

将所述长停井钻孔放压装置安装在待放压的长停井井口,将所述喷管连接能提供预定压力的钻孔液的动力源,对套管进行喷射钻孔;当所述套管钻孔完成后,继续喷射所述钻孔液;

当检测到所述待放压的长停井内的压力小于预定值,或者所述长停井钻孔放压装置中的排水口没有气体排出时,断开所述动力源,完成放压。

在一个优选的实施方式中,所述长停井钻孔放压装置还包括:推进手柄;所述长停井钻孔放压方法还包括:调节推进手柄,使喷嘴与所述套管之间的喷射钻孔距离。

在一个优选的实施方式中,所述套管加固卡子上设置有注胶孔,所述将所述长停井钻孔放压装置安装在待放压的长停井井口的步骤包括:通过所述注胶孔注胶,将所述套管加固卡子与套管接箍配合处形成密封结构。

一种基于上述长停井钻孔放压装置的长停井钻孔放压方法,包括:

将喷管连通能提供预定压力的钻孔液的动力源,对套管进行喷射钻孔;当所述套管钻孔完成后,继续喷射所述钻孔液;

当检测到表示待放压的长停井内放压完成的预定信号时,断开所述动力源,停止喷射钻孔液,完成放压。

在一个优选的实施方式中,所述表示待放压的长停井内放压完成的预定信号包括下述中的任意一种:所述待放压的长停井内的压力小于预定值;或者,所述长停井钻孔放压装置中的排水口没有气体排出。

本发明的特点和优点是:本申请所提供的长停井钻孔放压装置及方法,使用时,由于是利用具有压力的钻孔液进行喷射钻孔,钻孔时产生的热量能够被钻孔液及时吸附,即能够在钻孔的同时达到降温的目的,不会过多地升高钻孔位置的温度。此外,放压时,同样也喷射钻孔液,同样能够起到冷却降温的效果,能够保证长停井套管钻孔放压的安全可控。利用本申请所提供的长停井钻孔放压装置进行喷射钻孔放压时,一般一口井施工周期在10-15分钟(min)即可完成,大大提高了钻孔放压的时效性。

综上,相对于现有技术而言,本申请所提供的长停井钻孔放压装置及方法所需装备简单,操作简便,操作安全性高、时效性高且适用性广,不受井内压力大小的限制。

参照后文的说明和附图,详细公开了本申请的特定实施方式,指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解,本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内,本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用,与其它实施方式中的特征相组合,或替代其它实施方式中的特征。

应该强调,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1是本申请实施方式中一种长停井钻孔放压装置施工的示意图;

图2是本申请实施方式中一种长停井钻孔放压装置的第一对接体结构示意图;

图3是本申请实施方式中一种长停井钻孔放压装置的第二对接体结构示意图;

图4是本申请实施方式中一种长停井钻孔放压方法的步骤流程图;

图5是本申请实施方式中一种长停井钻孔放压方法的步骤流程图。

附图标记说明:

1-井口;2-套管;3-套管加固卡子;4-排水口;5-闸门;6-推进手柄;7-喷嘴;70-喷管;8-管道;31-第一对接本体;32-第二对接本体;33-开孔;310-第一螺纹孔;320-第二螺纹孔;34-注胶孔。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式,对本发明的技术方案作详细说明,应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本申请。

需要说明的是,当元件被称为“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。

本发明提供一种长停井钻孔放压装置及方法,能够克服现有技术中的缺陷,实现高效、安全放压。

请参阅图1至图3,本申请实施方式中提供一种长停井钻孔放压装置,所述装置用于设置在长停井憋压套管外,其可以包括:用于卡设在套管2接箍处的套管加固卡子3,所述套管加固卡子3整体呈环状,在其侧壁上设置有开孔33;管道8,其一端与所述套管加固卡子3开孔33位置配合并连通所述开孔33;另一端设置有闸门5;所述管道8上设置有排水口4;所述排水口4上设置有能在预定压力下脱落的封堵件;穿设在所述管道8中用于流通预定压力的钻孔液的喷管70,所述喷管70的一端设置有喷嘴7,所述喷嘴7与所述开孔33相正对。

在本实施方式中,套管加固卡子3一方面用于连接固定套管2,另一方面该套管加固卡子3上的开孔33用于与喷管70上的喷嘴7相配合,用于将钻孔液导到套管2壁上,进行定位射孔。

具体的,请参阅图2和图3,所述套管加固卡子3可以包括:相对接的第一对接本体31和第二对接本体32,所述开孔33可以设置在所述第一对接本体31上。所述开孔33位置还可以设置有环状配合部用于和管道8相配合。所述第一对接本体31和第二对接本体32对接的两端可以通过螺栓连接的方式相连接固定。当然其还可以通过铰接加螺栓连接相结合的方式,或者,还可以为其他连接方式,具体的,本申请在此并不作具体的限定。当所述第一对接本体31和第二对接本体32对接的两端通过螺栓连接的方式相连接固定时,在所述第一对接本体31与所述第二对接本体32对接的位置可以设置有两个第一螺纹孔310,同样的,在所述第二对接本体32与所述第一对接本体31对接的位置可以设置有两个第二螺纹孔320。

进一步的,所述第一对接本体31、第二对接本体32至少一个上可以设有注胶孔34。当所述第一对接本体31与所述第二对接本体32安装在套管2接箍上后,可以通过该注胶孔34向所述套管加固卡子3与套管2接箍之间的缝隙中注胶,形成二次密封。

在本实施方式中,管道8为中空的管体结构,其具有相对的两个开口端,其中一端与所述套管加固卡子3开孔33位置配合并连通所述开孔33;另一端设置有闸门5。在所述管段中设置有排水口4。所述排水口4用于排出前期的钻孔液以及后期套管2内的流体。优选的,所述排水口4设置可以在所述管道8的底部,靠近所述开孔33的一侧,以便于及时、快速地将钻孔液或套管2内流体排出。

当在喷射钻井过程中,从喷嘴7流出的钻孔液流入该管道8中,通过所述排水口4流出。当钻孔结束,套管2与管道8相连通,处于放压过程中,从套管2中流出的流体通过该排水口4向外排出。

在一个具体的实施方式中,所述排水口4可以为丝扣孔,所述排水口4上还设置有与螺栓,该螺栓为所述排水口4上的封堵件。在所述预定压力的钻孔液作用下,所述螺栓能从所述丝扣孔中自动脱落。也就是说,该管道8中需要达到一定的压力后,所述排水口4才能打开,在该排水口4打开之前,可以保证管道8中存在一定的压力。

在本实施方式中,喷管70通过连通高压水动力源,用于进行喷射钻孔。具体的,该喷管70的一端设置有喷嘴7,该喷嘴7与所述开孔33相正对,从喷嘴7中喷出的压力水通过该开孔33喷射到套管2上,进行钻孔。

在一个实施方式中,所述长停井钻孔放压装置还可以包括:推进手柄6。所述喷管70穿设过所述推进手柄6并固定在所述推进手柄6上,所述推进手柄6的移动能带动所述喷管70同步移动。在整个钻孔过程中,利用手动推进手柄6完成整个钻孔的加压运行过程,通过长停井钻孔放压装置对套管2进行喷射钻孔,可以安全高效的完成长停井的钻孔放压作业。一般一口井施工周期在10-15分钟(min)即可完成。

本实施方式中所提供的长停井钻孔放压装置,在钻孔时,由于是利用具有压力的钻孔液进行喷射钻孔,钻孔时产生的热量能够被钻孔液及时吸附,即能够在钻孔的同时达到降温的目的,不会过多地升高钻孔位置的温度,因此能够保证长停井套管2钻孔放压的安全可控。利用本申请所提供的长停井钻孔放压装置进行喷射钻孔放压时,一般一口井施工周期在10-15分钟(min)即可完成,大大提高了钻孔放压的时效性。

请参阅图4,针对上述实施方式提供的长停井钻孔放压装置,本申请实施方式中还相应提供一种长停井钻孔放压方法,该方法可以包括如下步骤:

步骤s10:检测待放压的长停井内的压力,根据检测获取的压力确定所述长停井钻孔放压装置中套管加固卡子3的预紧力;

步骤s12:将所述长停井钻孔放压装置安装在待放压的长停井井口1,将所述喷管70连接能提供预定压力的钻孔液的动力源,对套管2进行喷射钻孔;当所述套管2钻孔完成后,继续喷射所述钻孔液;

步骤s14:当检测到所述待放压的长停井内的压力小于预定值,或者所述长停井钻孔放压装置中的排水口4没有气体排出时,断开所述动力源,完成放压。

在本实施方式中,为了安全有效的解决常规长停井放压过程中的安全隐患,在长停井的井口1处安装好长停井钻孔放压装置。

在安装该长停井钻孔放压装置中的套管加固卡子3前,可以先检测待放压的长停井内的压力,根据检测获取的压力确定所述长停井钻孔放压装置中套管加固卡子3的预紧力。一般的,压力表的等级包括:3/5/7/10/16/25/40mpa等级。井口1压力数值一般在压力表的压力量程的1/2—2/3之间。

在一个实施方式中,所述套管加固卡子3上可以设置有注胶孔34,所述将所述长停井钻孔放压装置安装在待放压的长停井井口1的步骤包括:通过所述注胶孔34注胶,将所述套管加固卡子3与套管2接箍配合处形成密封结构。

所述长停井钻孔放压装置还可以包括:推进手柄6,通过调节推进手柄6,使喷嘴7与所述套管2之间的喷射钻孔距离。具体的,在钻孔过程中,可以利用推进手柄6推动喷管70,从而完成整个钻孔的加压运行过程。喷嘴7喷射后的低压水,通过排水口4排出,保证了推进手柄6与套管2之间的低压运行。当完成套管2钻孔后,继续喷射钻孔液,保证排水口4处安全放压。当压力表显示无压,或者排水口4再无气体排出时,完成井口1的放压施工。通过上述工艺方法,可以安全高效的完成长停井的钻孔放压作业,一般一口井施工周期在10-15min即可完成。

请参阅图5,针对上述实施方式提供的长停井钻孔放压装置,本申请实施方式中还相应提供一种长停井钻孔放压方法,该方法可以包括如下步骤:

步骤s11:将喷管70连通能提供预定压力的钻孔液的动力源,对套管2进行喷射钻孔;当所述套管2钻孔完成后,继续喷射所述钻孔液;

步骤s13:当检测到表示待放压的长停井内放压完成的预定信号时,断开所述动力源,停止喷射钻孔液,完成放压。

在本实施方式中,所述表示待放压的长停井内放压完成的预定信号包括下述中的任意一种:所述待放压的长停井内的压力小于预定值;或者,所述长停井钻孔放压装置中的排水口4没有气体排出。其中预定值可以为接近零的值,具体的,其数值本申请在此并不作具体的限定。该压力值可以通过在待放压的井口1设置的压力表获取。

本申请提供的长停井钻孔放压方法,使用时,由于是利用具有压力的钻孔液进行喷射钻孔,钻孔时产生的热量能够被钻孔液及时吸附,即能够在钻孔的同时达到降温的目的,不会过多地升高钻孔位置的温度。此外,放压时,同样也喷射钻孔液,同样能够起到冷却降温的效果,能够保证长停井套管2钻孔放压的安全可控。利用本申请所提供的长停井钻孔放压装置进行喷射钻孔放压时,一般一口井施工周期在10-15分钟(min)即可完成,大大提高了钻孔放压的时效性。

综上,相对于现有技术而言,本申请所提供的长停井钻孔放压装置及方法所需装备简单,操作简便,操作安全性高、时效性高且适用性广,不受井内压力大小的限制。

在一个具体的应用场景中,对长停井进行钻孔放压时可以包括如下工艺:

第一、观察长停井井口1上面压力表压力数值,选择与之匹配的压力等级的特制闸门5式套管加固卡子3,连接紧固好。

第二、在特制闸门5式套管加固卡子3闸门5和固定套管2之间,预先钻取丝扣型的排水口4,钻孔时处于松动状态,便于高压水的排放及最后的井口1放压。

第三、打开套管加固卡子3的闸门5,将喷管70从其中穿至套管加固卡子3处,尾端采用卡箍头完成密封。

第四、高压水端供应30mpa以上的动力水源,从喷嘴7中高压喷出。

第五、通过调节推进手柄6,保证喷嘴7与套管2之间的喷射钻孔距离。

第六、喷嘴7喷射后的低压水,通过排水口4排出,保证了推进手柄6与套管2之间的低压运行。

第七、当完成套管2钻孔后,高压水端继续运行,保证排水口4处放压的安全放压。

第八、当井口1中的压力表显示无压,或者排水口4再无气体排出时,完成井口1的放压施工。可以进行下一步长停井各种施工。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值,在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说,如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90,优选从20到80,更优选从30到70,则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值,适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例,可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明,所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而,“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”,至少包括指明的端点。

本文披露的所有文章和参考资料,包括专利申请和出版物,出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”,旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地,单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述,各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可,每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式,虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式,并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

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