吐砂套管错断井封堵施工工艺的制作方法

1.本发明涉及油田油水井套管错断维修领域，特别是涉及一种吐砂套管错断井封堵施工工艺。


背景技术：

2.石油工程中，由于地层运动，油水井套管会被挤压变形甚至错断，套管错断后，地层内的泥沙在地层压力作用下通过套管断口进入套管，上涌甚至喷出井口，导致修井作业无法实施。这种情况下，通常需要采用冲砂措施来除砂。然而，采取冲砂措施冲砂至错断位置冲洗干净井底和井筒，当冲砂管柱起出时，泥沙随之也上升至井口，使打印、补贴等施工无法进行，井下套管的错断程度及错断下部套管鱼顶偏移量无法调查清楚，无法制定修井方案。另外，由于地层的泥沙流体处于流动状态，挤入地层的封堵剂会被流体带走或稀释，使封堵施工成功率很低。


技术实现要素：

3.本发明的目的是通过对目前的错断错断井封堵工艺进行改进，并设计配套的施工设备，以提高封堵施工的成功率，并提高施工效率。
4.本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
5.本发明提供了一种吐砂套管错断井封堵施工装置，包括套管四通、井口防喷器、油管三通、冲砂管柱、冲砂笔尖、复合胶塞、胶塞座、泵车、配浆罐和沉淀水池；
6.套管四通通过法兰安装在井口套管的上端，井口防喷器通过法兰安装在套管四通的上端，套管四通的侧面的两个接口上分别安装有阀门d和阀门e；
7.油管三通、冲砂管柱和冲砂笔尖按照从上到下的顺序排列，其中，油管三通的下端接口通过阀门a连接在冲砂管柱的上端，冲砂笔尖通过胶塞座连接在冲砂管柱的下端；油管三通的上端接口连接有阀门c，阀门c的上端连接有入口管a，油管三通的侧向接口连接有阀门b，阀门b上连接有入口管b；
8.工作时，所述复合胶塞根据需求从入口管a投入冲砂管柱内；
9.所述入口管b和阀门e分别通过高压软管与泵车上的出液口连接，所述配浆罐通过高压软管与泵车上的进液口连接，所述沉淀水池通过软管与所述阀门d连接。
10.作为进一步的技术方案，所述复合胶塞的结构包括橡胶套和芯轴，芯轴固定安装在橡胶套的内侧，当复合胶塞上侧的液体压力达到预定值时，芯轴从橡胶套的内侧脱落，从而在橡胶套的中央形成过液通道。
11.作为进一步的技术方案，所述配浆罐的数量为两个。
12.作为进一步的技术方案，所述阀门c为球阀，球阀的通径不小于所述复合胶塞的外径。
13.本发明还提供了一种吐砂套管错断井封堵施工工艺方法，其特征在于包括如下步骤：
14.步骤1，冲砂：打开阀门b、a、d关闭阀门c、e，用冲砂管柱正冲砂至套管断口，上提2m，同时关闭套管出口阀门d和阀门a和井口防喷器；
15.步骤2，在配浆罐内配制封堵剂；
16.步骤3，打开阀门a,由入口管b注入清水，持续5min，测试注入压力；
17.步骤4，由入口管b注入封堵剂，至第一次封堵完毕，记录注入压力；
18.步骤5，由入口管b注入体积等于20m长油管容积的清水，然后关闭阀门b；
19.步骤6，由入口管a注入清水，驱动第一个复合胶塞将管柱内水柱和封堵剂向下推动；
20.步骤7，当第一个复合胶塞接触胶塞座时，泵压上升，确认第一个复合胶塞到底；
21.步骤8，关闭阀门a，打开阀门e,向套管注入清水0.1m3，关闭套管阀门e，停泵，候凝5h；
22.步骤9，候凝结束，打开阀门a,提高泵压，第一个复合胶塞的芯轴与橡胶套脱离，橡胶套中央的通道打开，此时，压力下降到注入压力；
23.步骤10，重复上面步骤3～9，推入第二个复合胶塞；
24.步骤11，对比注入压力上升情况，决定是否进行下次封堵，如果注入压力未达到要求值，则重复上面步骤3～9，如果注入压力上升至要求值，则不再进行下次封堵；
25.步骤12，至最后一次注入候凝时间结束，起出注入管柱，完成封堵施工。
26.本发明的有益效果为：本发明提供了一种可在不起下管柱的情况下实现多次封堵(理论上封堵次数可达无限次)的吐砂套管错断井封堵施工工艺，通过重复进行封堵、候凝等过程，使得套管错断处的漏点可以被可靠封堵。同时，由于候凝时，套管错断处上侧的套管内及冲砂管柱内，处于真空状态，所以，候凝时挤入地层的封堵剂在负压的限制下不会被流体带走或稀释，从而进一步保证了封堵效果。另外，本发明还具有施工周期短、施工难度低等优点。
附图说明
27.图1是本发明的整体结构示意图；
28.图2是图1中a处的局部放大图；
29.图3是复合胶塞和冲砂笔尖之间的配合结构示意图。
30.图中，1、入口管a，2、阀门a，3、阀门b，4、阀门c，5、阀门d，6、阀门e，7、复合胶塞，8、油管三通，9、入口管b，10、井口防喷器，11、冲砂管柱，12、胶塞座，13、冲砂笔尖，14、套管断口，15、沉淀水池，16、配浆罐，17、泵车，18、橡胶套，19、芯轴。
具体实施方式
31.下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明：
32.(一)结构说明
33.如图1所示，本实施例中，所述的吐砂套管错断井封堵施工装置包括套管四通、井口防喷器10、油管三通8、冲砂管柱11、冲砂笔尖13、复合胶塞7、胶塞座12、泵车17、配浆罐16和沉淀水池15，其中，套管四通、井口防喷器10、冲砂管柱11、冲砂笔尖13、泵车17、配浆罐16和沉淀水池15是现有冲砂作业的常规配置，在此不再赘述；而复合胶塞7和胶塞座12是实现
本发明功能新增的必要结构。
34.本发明中，套管四通通过法兰安装在井口套管的上端，井口防喷器10通过法兰安装在套管四通的上端，套管四通的侧面的两个接口上分别安装有阀门d5和阀门e6；油管三通8、冲砂管柱11和冲砂笔尖13按照从上到下的顺序排列，其中，油管三通8的下端接口通过阀门a2连接在冲砂管柱11的上端，冲砂笔尖13通过胶塞座12连接在冲砂管柱11的下端；油管三通8的上端接口连接有阀门c4，阀门c4的上端连接有入口管a1，油管三通8的侧向接口连接有阀门b3，阀门b3上连接有入口管b9；工作时，所述复合胶塞7根据需求从入口管a1投入冲砂管柱11内；所述入口管b9和阀门e6分别通过高压软管与泵车17上的出液口连接，所述配浆罐16通过高压软管与泵车17上的进液口连接，所述沉淀水池15通过软管与所述阀门d5连接。
35.如图2所示，所述复合胶塞7的结构包括橡胶套18和芯轴19，芯轴19固定安装在橡胶套18的内侧，当复合胶塞7上侧的液体压力达到预定值时，芯轴19从橡胶套18的内侧脱落，从而在橡胶套18的中央形成过液通道。具体实施时，芯轴19可采用销钉连接在橡胶套18上，通过打压将销钉剪断使芯轴19脱落，也可直接将芯轴19和橡胶套18硫化成一体，通过打压使连接处的橡胶材料撕裂进而使芯轴19脱落。
36.如图1所示，所述配浆罐16的数量为两个，通过使两个配浆罐16交替接入吸水管线，可保证浆液的供应连续不间断。
37.如图1所示，所述阀门c4为球阀，球阀的通径不小于所述复合胶塞7的外径，以便保证复合胶塞7顺利投入冲砂管柱11内。
38.(二)工作原理
39.本发明在不动冲砂管柱11的情况下利用冲砂管柱11进行多次封堵注入，实现多次封堵，使错断位置的套管周围被凝固的封堵剂包围，从而堵塞地层流体进入套管的通道。然后在套管内部进行钻塞，清理套管内部空间井下维修作业。利用可多次封堵的井下封堵油管柱(管道)将封堵剂输送到套管漏点处，候凝一段时间，使封堵剂凝固在套管漏点外侧，封堵剂固化；同样进行第二次的封堵，使封堵剂在套管漏点处没有被封堵的缝隙挤出套管，积聚在套管周围，侯凝；固化后，再进行第三次封堵，直至套管漏点周围全部被封堵剂包围封堵，导致注入压力增高至要求的数值，完成最后一次封堵，候凝固化后，起出封堵管柱，完成封堵施工。
40.(三)施工设备及工具
41.需要专用的注入管柱及工具，需要具备多次封堵，封堵管柱内部不粘结封堵剂和封堵管柱端部不被封堵剂封固在套管内的功能。
42.(四)对封堵剂特性的要求(本领域技术人员通过调整封堵剂配方便可实现)
43.1、封堵剂需具备一定的粘度、铰链性和抗水性，凝固时间可控性，以便保证有充足的使用时间，不会在传输过程中发生固化，导致输料泵和管道发生堵塞。
44.2、封堵剂要具有良好的流动性。
45.3、输送到漏点位置要在合适的时间内完全固化。
46.4、封堵剂要具有一定的斥水性，不能被水稀释而影响固化。
47.5、封堵剂要具有连续性，不能被水流分割冲走。
48.(五)准备事项
49.1、测试注入压力和注入量。
50.2、测试井口吐出量。
51.3、检测井口控制设备的密封性及耐压性是否良好。
52.(六)注意事项
53.1、操作过程中不允许井口套四通出口(阀门d5和阀门e6)、井口防喷器10闸板处及油管排液。
54.2、油管内壁要光滑无卡阻。
55.本发明还提供了一种吐砂套管错断井封堵施工工艺方法，其特征在于包括如下步骤：
56.步骤1，冲砂：打开阀门b3、a、d关闭阀门c4、e，用冲砂管柱11正冲砂至套管断口14，上提2m，同时关闭套管出口阀门d5和阀门a2和井口防喷器10；
57.步骤2，在配浆罐16内配制封堵剂；
58.步骤3，打开阀门a2,由入口管b9注入清水，持续5min，测试注入压力；
59.步骤4，由入口管b9注入封堵剂，至第一次封堵完毕，记录注入压力；
60.步骤5，由入口管b9注入体积等于20m长油管容积的清水，然后关闭阀门b3；
61.步骤6，由入口管a1注入清水，驱动第一个复合胶塞7将管柱内水柱和封堵剂向下推动；
62.步骤7，当第一个复合胶塞7接触胶塞座12时，泵压上升，确认第一个复合胶塞7到底；
63.步骤8，关闭阀门a2，打开阀门e6,向套管注入清水0.1m3，关闭套管阀门e6，停泵，候凝5h；
64.步骤9，候凝结束，打开阀门a2,提高泵压，第一个复合胶塞7的芯轴19与橡胶套18脱离，橡胶套18中央的通道打开，此时，压力下降到注入压力；
65.步骤10，重复上面步骤3～9，推入第二个复合胶塞7；
66.步骤11，对比注入压力上升情况，决定是否进行下次封堵，如果注入压力未达到要求值，则重复上面步骤3～9，如果注入压力上升至要求值，则不再进行下次封堵；
67.步骤12，至最后一次注入候凝时间结束，起出注入管柱，完成封堵施工。