煤层气带压修井装置及修井方法与流程

本发明涉及修井技术领域，具体说涉及一种煤层气带压修井装置及修井方法。

背景技术：

目前的修井方法多采用开放式修井，即修井前将井内气体全部释放，之后再进行修井作业。但是该种修井方法存在以下缺点：

1、将井内气体全部释放后修井，会使该井很难恢复到原产量，甚至于该井将无产量；

2、井内有大量气体，全部释放到空气中会造成非常严重的污染；

3、高产井井内有大量气体，释放时间过长，造成无法维修；

4、修井时井内会有少量气体继续排出，存在安全隐患。

因此，如何设计一种可解决上述技术问题的煤层气带压修井装置及修井方法是本发明人潜心研究的课题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种煤层气带压修井装置及修井方法，其结构设计巧妙，可以带压作业，可提高采气量及采气效率，修井安全且环保。

为了实现上述方案，本发明提供一种煤层气带压修井装置，其中包括安装于井口上端的全封及半封一体化设备，所述全封及半封一体化设备包括主管，所述主管的外管壁上连通有多个支管，各所述支管内腔分别设有由第一动力机构控制的可移动第一密封件，所述第一动力机构可使所述第一密封件的内侧端密封所述主管与支管的连通端，所述主管的上端连接双管装置，所述双管装置包括与所述主管连接的外管及设于外管内腔的内管，所述内管通过第二动力机构可相对所述外管上下移动，所述内管的上端连接有用于密封油管的自封装置。

本发明煤层气带压修井装置，其中所述第一动力机构采用第一液压油缸，各所述第一密封件的外侧端分别与所述第一液压油缸连接。

本发明煤层气带压修井装置，其中一部分所述支管设于所述主管上部且朝外斜上方倾斜，另一部分所述支管设于所述主管下部且朝外斜下方倾斜。

本发明煤层气带压修井装置，其中所述主管的上、下端分别连接第一法兰和第二法兰，所述外管的上、下端分别连接第三法兰和所述第一法兰，所述内管上位于所述第三法兰的上面连接有第四法兰，所述内管的上端连接有第五法兰，所述第三法兰与第四法兰通过螺栓连接，所述第二法兰与井口上端设置的井口法兰通过螺栓连接，所述第五法兰与所述自封装置连接。

本发明煤层气带压修井装置，其中所述第二动力机构为连接于第一法兰与第五法兰之间的多个第二液压油缸。

本发明煤层气带压修井装置，其中所述第一法兰上面连接有多个第三液压油缸，多个所述第三液压油缸的上端与第六法兰连接，所述第六法兰位于所述自封装置的上方，所述第六法兰上安装有可固定油管的游动卡瓦。

本发明煤层气带压修井装置，其中所述外管与内管之间设置有第一密封圈。

本发明煤层气带压修井装置，其中所述内管的外壁上伸出所述第四法兰的部位上设有凹槽，所述凹槽内安装有摄像装置，所述内管的外壁上伸出所述第四法兰的部位上连接有电缆抽出装置。

本发明煤层气带压修井装置，其中所述电缆抽出装置包括两个主体板及两个压紧板，两个所述主体板之间通过多个可拆卸第一连接件连接在一起，两个所述压紧板之间通过多个可拆卸第二连接件连接在一起，两个所述主体板的连接端设置有多个连接孔，多个所述连接孔内分别安装有第二密封件，所述第二密封件是由两个半开密封体对接组成，两个所述半开密封体的对接端形成用于抽出电缆的第一通孔，两个所述压紧板的对接端设置有多个用于抽出电缆的第二通孔，两个所述主体板、两个压紧板及内管之间通过多个可拆卸第三连接件连接在一起，各所述第二密封件与所述压紧板之间分别设有压紧块，所述压紧块是由两个半开压紧体对接组成，两个所述半开压紧体对接后中心形成用于抽出电缆的第三通孔，多个所述第三通孔分别与多个所述第一通孔、多个第二通孔连通。

本发明煤层气带压修井装置，其中所述连接孔的形状是由位于前端的圆柱孔和位于后端的圆台孔连接构成，所述圆台孔的形状与所述密封件的形状相匹配。

本发明煤层气带压修井装置，其中所述第一连接件、所述第三连接件均采用丝杆与两个螺母的连接结构。

本发明煤层气带压修井装置，其中所述自封装置包括上下间隔设置的第七法兰和第八法兰，所述第五法兰、第八法兰的上表面分别连接有上端敞口的桶体，各所述桶体内分别放置有两个半体密封件，两个所述半体密封件组合可形成密封油管的密封套，所述第七法兰、第八法兰的下表面分别连接有盖体，所述第七法兰、第八法兰及第五法兰之间通过多个可调节所述盖体位置的位置调整结构连接在一起，通过调节所述位置调整结构可使所述盖体盖在对应的所述桶体上，将两个所述半体密封件连接组成所述密封套。

本发明煤层气带压修井装置，其中所述位置调整结构采用液压油缸或采用丝杆与螺母的组合，所述液压油缸或丝杆的下端固定于所述第五法兰，所述液压油缸或丝杆的上端穿过第七法兰、第八法兰，所述丝杆上位于所述第七法兰的上、下面、第八法兰的上、下面分别设有螺母，通过所述液压油缸的伸缩或通过调节所述螺母在所述丝杆上的位置，可使所述盖体盖在对应的所述桶体上端，将两个所述半体密封件连接组成所述密封套。

本发明煤层气带压修井装置，其中两个所述半体密封件为半圆锥套，两个所述半体密封件组合形成锥形密封套，所述盖体的内腔形状与所述锥形密封套的外壁形状相匹配。

本发明煤层气带压修井装置，其中所述桶体与盖体之间设置有第二密封圈。

一种煤层气带压修井方法，其包括如下步骤：

(1)将修井装置整体采用吊装方式放置于井口法兰上，将所述第二法兰与井口法兰连接，在修井装置的外部加装工作平台；

(2)将外部油管通过所述游动卡瓦及所述自封装置与井内油管牢固连接，并将自封装置锁紧，达到井内气体密封标准；

(3)通过所述第一动力机构将各所述支管内的第一密封件向外拉出，再利用提升机构将油管匀速提起，当所述摄像装置发现油管挂时，将第二动力机构同步油管上升到预定位置，停止提升机构及第二动力机构工作，再通过第一动力机构将各第一密封件推入各支管内形成密封；

(4)通过调整所述位置调整结构将第七法兰和第八法兰向上移动，使两个盖体脱离两个所述桶体，将两个所述桶体内腔的所述密封套取出，将第二动力机构的位置回落，使所述第三法兰和第四法兰连接闭合，此时油管挂便露在游动卡瓦之上；

(5)再将两个所述密封套装入两个所述桶体内腔，通过调整所述位置调整结构使所述第七法兰和第八法兰上的盖体分别盖在两个所述桶体的上端实现密封；

(6)通过所述第一动力机构将各支管内的第一密封件向外拉出，使离开油管，通过提升机构继续向上提升油管，当所述摄像装置发现随油管一起上升的电缆时，利用第二动力机构将内管与油管同步举起到预定位置时停止，在油管保持静止状态下利用第二动力机构将内管回落到原位置，利用第一动力机构将各第一密封件推入各支管内且锁紧油管达到密封；

(7)打开第三法兰和第四法兰，利用第二动力机构将第三法兰和第四法兰分开到预定高度，使油管和电缆同时露出且位于第三法兰和第四法兰之间，此时将电缆穿入电缆抽出装置中，通过调整电缆抽出装置的第三连接件使多个第二密封件密封；

(8)利用第二动力机构将第四法兰回落，与第三法兰连接闭合，利用第一动力机构将各支管内的第一密封件向外拉出，使离开油管，利用提升机构继续提升油管，同步由外力抽动电缆。

采用上述方案后，本发明煤层气带压修井装置及修井方法具有以下有益效果：

1、能带压作业：现有常规修井作业只能在停止采气释放气体后进行修井作业，而本发明煤层气带压修井装置能在不影响正常采气的前提下完成修井工作；

2、可提高采气量：现有常规修井作业会使地下产气通道的尺寸减小甚至闭合，严重降低该井的采气量，而本发明能使该井正常采气并进行维修，能提高该井的采气量；

3、可提高采气效率：现有常规修井虽然能对采气井进行维修，但采气量降低，采气效率也随之降低，而本发明在不影响采气量的前提下，对采气井进行维修后，能提高此井的采气效率；

4、安全性：现有常规修井作业时井内会有少量气体继续排出，存在严重安全隐患，而本发明采用全程密封装置，保证修井时气体不会外溢；

5、环保性：现有技术由于需将气体全部释放，会造成严重空气污染，而本发明不会使气体外溢，环何对空气无污染。

附图说明

图1为本发明煤层气带压修井装置的结构示意图；

图2为本发明的全封及半封一体化设备结构示意图；

图3为本发明的双管装置结构示意图；

图4为本发明的自封装置结构示意图；

图5为本发明的电缆抽出装置右视分解结构示意图；

图6为本发明的电缆抽出装置的两个主体板后视连接结构示意图；

图7为本发明的电缆抽出装置的密封件后视结构示意图；

图8为本发明的电缆抽出装置的两个压紧板后视结构示意图；

图9为本发明的电缆抽出装置的压紧块后视结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明煤层气带压修井装置包括全封及半封一体化设备，其下端安装于井口上端的井口法兰1上。参考图2所示，全封及半封一体化设备包括主管2，主管2的外管壁上连通有多个支管3，主管2与支管3为连接组成或一体构成，本实施例支管3采用四个，且主管2与支管3均采用圆管，其中两个支管3设于主管2的上部且朝外斜上方倾斜，本实施例上部支管3与主管2的夹角为45度，另外两个支管3设于主管3下部且朝外斜下方倾斜，本实施例下部支管3与主管2的夹角为45度。各支管3的内腔分别设有由第一动力机构控制的可移动第一密封件4，第一密封件4采用橡胶或聚氨酯材料制成。第一密封件4的内侧面为与主管2的内壁面齐合的竖直柱面，第一动力机构可使第一密封件4的内侧端密封主管2与支管3的连通端，本实施例第一动力机构采用第一液压油缸5，各第一密封件4的外侧端分别与第一液压油缸5连接。

主管2的上、下端分别连接第一法兰6和第二法兰7。本实施例第一法兰6采用十字形法兰，第二法兰7采用圆形法兰。第二法兰7与井口法兰1之间通过螺栓连接固定。第一法兰6的上端连接有双管装置，参考图3所示，双管装置包括与主管2上端连通的外管8及设于外管8内腔的内管9，外管8与内管9之间设置有第一密封圈10，本实施例第一密封圈10采用v形密封圈，外管8与内管9通过第一密封圈10密封连接。本实施例外管8的下端固定于第一法兰6上，外管8的上端连接有第三法兰11，内管9的上部连接有第四法兰12，第四法兰12位于第三法兰11的上端，第三法兰11与第四法兰12之间通过螺栓连接固定，内管9的上端连接有第五法兰13，本实施例第五法兰13采用椭圆异形法兰，第五法兰13的上端与自封装置连接。内管9通过第二动力机构可相对外管8上下移动。本实施例第二动力机构为连接于第一法兰6与第五法兰13之间的多个第二液压油缸14，本实施例第二液压油缸14采用两个。

内管9的外壁上伸出第四法兰12的部位上设有凹槽15，凹槽15内通过螺栓安装有摄像装置16，内管9的外壁上伸出第四法兰12的部位上通过焊接方式连接有电缆抽出装置17。

第一法兰6的上面连接有多个第三液压油缸18，本实施例第三液压油缸18采用两个，且呈左右对称连接于第一法兰6的左、右两端。两个第三液压油缸18的上端与第六法兰19连接，本实施例第六法兰19采用椭圆异形法兰。第六法兰19位于自封装置20的上方，第六法兰19上安装有可固定油管21的游动卡瓦22。

参考图4所示，自封装置20包括上下间隔设置的第七法兰23和第八法兰24，本实施例第七法兰23、第八法兰24采用圆形法兰。第五法兰13、第八法兰24的上表面分别连接有上端敞口的桶体25，各桶体25的内腔分别放置有两个半体密封件26，两个半体密封件26组合可形成密封油管21的密封套，第七法兰23、第八法兰24的下表面分别连接有盖体27，第七法兰23、第八法兰24及第五法兰13之间通过多个可调节盖体27位置的位置调整结构连接在一起，本实施例采用两个位置调整结构。通过调节两个位置调整结构可使两个盖体27盖在对应的两个桶体25上，将各桶体25内的两个半体密封件26连接组成密封套，可密封油管21。

位置调整结构采用液压油缸或采用丝杆与螺母的组合，本实施例位置调整结构采用一丝杆28与四个螺母29的组合。各丝杆28的下端固定于第五法兰13的上面，丝杆28的上端穿过第七法兰23和第八法兰24，丝杆28上位于第七法兰23的上、下面、第八法兰24的上、下面分别设有螺母29，通过调节各丝杆28上的四个螺母29的位置，可使两个盖体27盖在对应的桶体25的上端，将两个半体密封件26连接组成密封套。本实施例两个半体密封件26为半圆锥套，两个半体密封件26组合形成锥形密封套，盖体27的内腔形状与锥形密封套的外壁形状相匹配。桶体25与盖体27之间设置有v形第二密封圈30。

如图5所示，电缆抽出装置17包括两个矩形的主体板31及两个矩形的压紧板32，参考图6所示，两个主体板31之间通过多个可拆卸第一连接件连接在一起，各第一连接件包括第一螺杆33及两个第一螺母34，各第一连接件的第一螺杆33分别沿水平向穿过两个主体板31左、右端后由位于两个主体板31左、右外侧端的两个第一螺母34螺接固定。两个主体板31的连接端由上向下设置有多个连接孔35，多个连接孔35内分别安装有第二密封件36，各第二密封件36的中心分别设有用于抽出电缆37的第一通孔38，参考图7所示，第二密封件36是由两个半开密封体39对接组成的圆台管，第二密封件36上靠近主体板31一端的面积小于靠近压紧板32一端的面积，两个半开密封体39的对接端形成第一通孔38，连接孔35的形状是由位于前端的圆柱孔和位于后端的圆台孔连接构成，圆台孔的形状与第二密封件36的形状相匹配。两个压紧板32之间通过多个可拆卸第二连接件连接在一起，本实施例第二连接件采用螺栓，两个压紧板32通过螺栓穿过其左、右端将二者连接在一起。参考图8所示，两个压紧板32的对接端设置有多个用于抽出电缆37的第二通孔40，多个第二通孔40分别与多个第一通孔38连通，两个主体板31、两个压紧板32与内管9之间通过多个可拆卸第三连接件连接在一起。第三连接件包括第二螺杆41及两个第二螺母42，第二螺杆41穿过内管9、主体板31和压紧板32后由两个第二螺母42将三者螺接固定在一起。各第二密封件36与压紧板32之间分别设有压紧块43，压紧块43上设有用于抽出电缆37的第三通孔44，多个第三通孔44分别与多个第一通孔38、多个第二通孔40连通。参考图9所示，压紧块43是由两个半开压紧体45对接组成的圆柱管，两个半开压紧体45的中心形成第三通孔44。

本发明煤层气带压修井方法，包括如下步骤：

(1)将上述图1所示的煤层气带压修井装置整体采用吊装方式放置于井口法兰1上，将该修井装置的第二法兰7通过螺栓与井口法兰1连接固定，在修井装置的外部加装工作平台；

(2)将外部油管21通过游动卡瓦22及自封装置与井内油管21牢固连接，并将自封装置锁紧，达到井内气体密封标准；

(3)通过第一动力机构将各支管3内的第一密封件4向外拉出，再利用提升机构将油管21匀速提起，当摄像装置16发现油管挂(其外径远大于油管21的外径)时，将第二动力机构同步油管21上升到预定位置，停止提升机构及第二动力机构工作，再通过第一动力机构将各第一密封件4推入各支管3内形成密封；

(4)通过调整位置调整结构将第七法兰23和第八法兰24向上移动脱离两个桶体25，将两个桶体25内腔的密封套(由两个半体密封件26对接组成)取出，将第二动力机构的位置回落，使第三法兰11和第四法兰12通过螺栓连接闭合，此时油管挂便露在游动卡瓦22的上方；

(5)再将两对半体密封件26装入两个桶体25的内腔，通过调整位置调整结构使第七法兰23和第八法兰24上的盖体27分别盖在两个桶体25的上端实现密封；

(6)通过第一动力机构将各支管3内的第一密封件4向外拉出，使离开油管21，通过提升机构继续向上提升油管21，当摄像装置16发现随油管21一起上升的电缆37时，利用第二动力机构将内管9与油管21同步举起到预定位置时停止，在油管21保持静止状态下利用第二动力机构将内管9回落到原位置，利用第一动力机构将各第一密封件4推入各支管3内且锁紧油管21达到密封；

(7)打开第三法兰11和第四法兰12，利用第二动力机构将第三法兰11和第四法兰12分开到预定高度，使油管21和电缆37同时露出且位于第三法兰11和第四法兰12之间，此时将电缆37穿入电缆抽出装置17中，即电缆37由内管9依次穿过第二密封件36上的第一通孔38、压紧块43上的第三通孔44及压紧板32的第二通孔40，通过调整电缆抽出装置17的第三连接件使主体板31与压紧板32紧固，从而使多个第二密封件36将连接孔35密封；

(8)利用第二动力机构将第四法兰12回落，使其与第三法兰11通过螺栓连接闭合，利用第一动力机构将各支管3内的第一密封件4向外拉出，使离开油管21，利用提升机构继续提升油管21，同步由外力抽动电缆37。

以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。