一种井下套管修复装置及作业方法与流程

1.本发明涉及油田采油工艺技术领域，具体而言是一种井下套管修复装置及作业方法。


背景技术：

2.目前在油田开发过程中，油井套管由于地层应力作用、原油硫化氢腐蚀、机械损伤、射孔等原因，造成套管损坏，油井套管损坏有三种：错口、穿孔和裂缝。套管局部损坏后，导致水层出水，套管变形破损后，不容易修复，使油井不能下入生产管柱正常生产，严重者造成油井报废。
3.通过检索，与现有技术对比如下：一种油井套管修复装置，专利号：201220485700.0，该装置有油管、水力锚、上封隔器、套管挤水泥节流器、下封隔器、单流阀组成，其特征是：油管、水力锚、上封隔器、套管挤水泥节流器、下封隔器、单流阀按顺序连接，使用该装置可以方便地给漏失段的油井套管挤水泥，便于对已破损的油井套管采取修复措施。本实用新型利用水力锚、上封隔器、下封隔器将套管损坏处的上下封住，然后用套管挤水泥节流器挤注水泥，将套管修复，该方法使套管直径变小，影响井下工具下入，不便于下部油层开采。
4.一种利用铁基形状记忆合金修复油井套管装置和方法，专利号：200410019002.1，包括：上记忆涨圈、下记忆涨圈、外衬管、内衬管、液压缸、扩孔锥、试压环和加热器。本发明提出大幅度提高记忆恢复量的碳化物析出工艺和送进记忆工艺。该发明中上记忆涨圈、下记忆涨圈利用铁基形状记忆合金制作，制造工艺复杂，成本高，结构复杂，操作难度大，不便于推广使用。


技术实现要素：

5.本发明目的是针对上述存在的技术问题，提供一种井下套管修复装置及作业方法。利用潜水电机通过齿轮减速器输出动力，驱动锥齿轮传动机构，将竖轴旋转运动转为水平轴旋转运动，通过万向轴驱动钻头式顶丝，将套补管与套管连接为一体，中间通过遇水膨胀密封套密封，将套管破损孔封堵，实现油井套管修复。
6.本发明目的是通过下述技术方案实现的：一种井下套管修复装置，包括：上接头、箱体、潜水电机、联轴器、主动轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮、从动轴、顶丝、销轴、万向轴、套补管、扶正板、锁紧螺母、安全销钉，密封套、套管；其特征在于：所述上接头与箱体的上部连接，潜水电机设在上接头的内部，潜水电机通过齿轮减速器的输出轴经联轴器与主动轴连接，在箱体内主动轴上设有主动锥齿轮，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，从动锥齿轮安装在从动轴上，从动轴的输出端通过销轴与万向轴销孔转动连接，销轴与从动轴上的垂直通孔过盈配合，万向轴的六方头与顶丝的内六方盲孔插接；所述主动轴的下部凸台下面设有扶正板，扶正板与主动轴转动连接，通过锁紧螺
母限位，扶正板与套补管之间设有安全销钉；所述顶丝与套补管螺纹连接；所述密封套设在套补管外壁。
7.具体的，所述箱体为“t”型或“y”形结构。
8.具体的，所述潜水电机动力通过齿轮减速器输出。
9.具体的，所述从动锥齿轮传动机构设为2-3个。
10.具体的，所述顶丝外端设有钻头，里端设有内六方盲孔。
11.具体的，所述万向轴为一级阶梯轴，里端直径大于从动轴的直径，并设有宽度大于从动轴直径的长方形开口，并在长方形开口的中部垂向设有直径稍大于销轴直径的销孔，万向轴的外端设有六方头，六方头的尺寸稍小于顶丝的内六方盲孔尺寸。
12.具体的，所述套补管为不锈钢材质，上下内孔设有喇叭口，上部径向均布设有2-3个与顶丝配合的螺纹孔，下部径向均布设有2-3个与安全销钉过盈配合的通孔，套补管的上、下两端外径设有环形凸台。
13.具体的，所述扶正板为圆盘状，中间设有直径稍大于主动轴的直径的通孔，周边均布设有2-3个与安全销钉过盈配合的通孔。
14.具体的，所述密封套为遇水膨胀止水橡胶套。
15.一种井下套管修复装置作业方法：步骤一.将井内原生产管柱起出，下刮削钻杆管柱，并冲砂至套管破损孔处，准确计算套管破损位置，进行刮削，直至刮削钻杆管柱畅通无阻，起出刮削钻杆管柱；步骤二.下强磁打捞器，将井内刮削铁销吸出，将套管内清理干净；步骤三.下通径规，使通径规在套管内畅通无阻；步骤四.根据套管破损孔的大小，确定套补管的长度，一般在破损孔处上、下0.8-1.2m；步骤五.将潜水电机接好电缆，做好防水，从上接头的电缆孔穿出，把上接头与钻杆管柱连接，电缆与钻杆外部绑定，使套补管的中部下在套管破损孔处；步骤六，将电缆与电源连接，接通电源，潜水电机旋转，动力通过输出轴、联轴器至主动轴，主动锥齿轮带动从动锥齿轮转动，从动轴通过销轴带动万向轴转动，万向轴带动顶丝旋转，顶丝的钻头钻进套管内壁，使套补管与套管为一体，将套管破损孔处补住；密封套在一定时间内遇水膨胀，将套管与套补管及密封套之间的间隙进行良好密封；步骤七.切断电源，起出修复管柱，顶丝的钻头钻进套管内壁后，由于万向轴头与顶丝插接，虽然之间还有一段插接，还是很容易拔出；主动轴下部扶正板与套补管之间安全销钉为铝合金材料，容易剪断，将潜水电机和传动机构及扶正板拔出，套管修复完毕。
16.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明利用潜水电机通过齿轮减速器输出动力，驱动锥齿轮传动机构，将竖轴旋转运动转为水平轴旋转运动，通过万向轴驱动钻头式顶丝，将套补管与套管连接为一体，中间通过遇水膨胀密封套密封，将套管破损孔封堵，实现油井套管修复。本发明设计新颖，操作安全方便，为油井套管修复提供了一种切实可行的修复装置和方法，减少油井报废，提高油井利用率，增加油井原油产量。
附图说明
17.构成本发明的一部分附图用来提供对本发明专利的进一步理解，本发明专利创造的示意性实施图例及其说明只用于解释本发明专利，并不构成对本发明专利的不当限定。
18.图1是本发明主视全剖结构示意图图2是本发明顶丝与万向轴拆分结构示意图图中：0.上接头、0-1.电缆孔；1.箱体、2.潜水电机、2-1.齿轮减速器、2-2.输出轴、2-3.电缆；3.联轴器、4.主动轴、4-1.凸台；5.主动锥齿轮、6.从动锥齿轮、7.从动轴、8.顶丝、8-1.钻头、8-2.内六方盲孔；9.销轴、10.万向轴、10-1.六方头、10-2.长方形开口、10-3.销孔；11.套补管、12.扶正板、13.锁紧螺母、14.安全销钉，15.密封套、16.套管、16-1.破损孔。
具体实施方式
19.在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
20.下面结合附图对本发明的实施做进一步阐述如下：如图1-2所示，一种井下套管修复装置，包括：上接头0、箱体1、潜水电机2、联轴器3、主动轴4、主动锥齿轮5、从动锥齿轮6、从动轴7、顶丝8、销轴9、万向轴10、套补管11、扶正板12、锁紧螺母13、安全销钉14，密封套15、套管16；其特征在于：所述上接头0与箱体1的上部连接，潜水电机2设在上接头0的内部，潜水电机2通过齿轮减速器2-1的输出轴2-2经联轴器3与主动轴4连接，在箱体1内主动轴4上设有主动锥齿轮5，主动锥齿轮5与从动锥齿轮6啮合，从动锥齿轮6安装在从动轴7上，从动轴7的输出端通过销轴9与万向轴10销孔10-3转动连接，销轴9与从动轴7上的垂直通孔过盈配合，万向轴10的六方头10-1与顶丝8的内六方盲孔8-2插接；所述主动轴4的下部凸台4-1下面设有扶正板12，扶正板12与主动轴4转动连接，通过锁紧螺母13限位，扶正板12与套补管11之间设有安全销钉14；所述顶丝8与套补管11螺纹连接；所述密封套15设在套补管11外壁。
21.具体的，所述箱体1为“t”形结构。
22.具体的，所述潜水电机2动力通过齿轮减速器2-1输出。潜水电机2优选：型号：w6384全防水直流无刷电机；额定工作电压：29-50.4v；最大转速6000prm/min；最大功率2000w；峰值电流40a；60%时最大扭矩5n/m；最高工作温度120
°
c；防水等级ip68；重量1.27kg。
23.具体的，所述从动锥齿轮6传动机构设为2个。
24.具体的，所述顶丝8外端设有钻头8-1，里端设有内六方盲孔8-2。
25.具体的，所述万向轴10为一级阶梯轴，里端直径大于从动轴7的直径，并设有宽度大于从动轴7直径的长方形开口10-2，并在长方形开口10-2的中部垂向设有直径稍大于销轴9直径的销孔10-3，万向轴10的外端设有六方头10-1，六方头10-1的尺寸稍小于顶丝8的内六方盲孔8-2尺寸。
26.上述顶丝8设为m18螺栓，顶丝8的内六方盲孔8-2与万向轴10的外端的六方头10-1
插接配合，六方头10-1外接圆直径为13mm。
27.具体的，所述套补管11为不锈钢材质，壁厚为10mm,上下内孔设有喇叭口，上部径向均布设有2个与顶丝8配合的螺纹孔，下部径向均布设有3个与安全销钉14过盈配合的通孔，套补管11的上、下两端外径设有宽度为5mm的环形凸台。
28.具体的，所述扶正板12为圆盘状，中间设有直径稍大于主动轴4的直径的通孔，周边均布设有3个与安全销钉14过盈配合的通孔。
29.具体的，所述密封套15为遇水膨胀橡胶套，工作温度：-30-+80
°
c，膨胀率≥200%，密封套15设为壁厚5mm,密封套15与套管16环形空间设为2mm。
30.一种井下套管修复装置作业方法步骤如下：步骤1.作业工人穿戴好劳保用品，准备好工具用具；步骤2.在井口安装防喷器，井场安装风向标等安全设施，符合安全生产要求；步骤3.将井内原生产管柱起出，下刮削钻杆管柱，并冲砂至套管16破损孔16-1处，准确计算套管16破损位置，进行刮削，直至刮削钻杆管柱畅通无阻，起出刮削钻杆管柱；步骤4.下强磁打捞器，将井内刮削铁销吸出，将套管16内清理干净；步骤5.下通径规，使通径规在套管16内畅通无阻；通径规直径小于套管直径3-4mm；步骤6.根据套管16破损孔16-1的大小，确定套补管11的长度，一般在破损孔16-1处上、下0.8-1.2m；步骤7.将潜水电机2接好电缆2-3，做好防水，从上接头0的电缆孔0-1穿出，把上接头0与钻杆管柱连接，电缆2-3与钻杆外部绑定，使套补管11的中部下在套管16破损孔16-1处；步骤8，将电缆2-3与电源连接，接通电源，潜水电机2旋转，动力通过输出轴2-2、联轴器3至主动轴4，主动锥齿轮5带动从动锥齿轮6转动，从动轴7通过销轴9带动万向轴10转动，万向轴10带动顶丝8旋转，顶丝8的钻头8-1钻进套管16内壁，使套补管11与套管16为一体，将套管16破损孔16-1处补住；密封套15在一定时间内遇水膨胀，48小时膨胀率达到200%，将套管16与套补管11及密封套15之间的间隙进行良好密封；步骤9.切断电源，起出修复管柱，顶丝8的钻头8-1钻进套管16内壁后，由于万向轴10与顶丝8插接，虽然之间还有一段插接，还是很容易拔出；主动轴4下部扶正板12与套补管11之间安全销钉14为铝合金材料，容易剪断，将潜水电机2和传动机构及扶正板12拔出，套管16修复完毕。
31.一种井下套管修复装置及作业方法通过上述实施，潜水电机2通过齿轮减速器2-1输出动力，驱动主动锥齿轮5逆时针转动，带动从动锥齿轮6，将竖轴旋转运动转为水平轴顺时针旋转运动，通过万向轴10驱动顶丝8转动，顶丝8的钻头8-1钻入套管16内，顶丝8的螺纹部分留在套补管11的管壁内，里端与套补管11持平，从而将套补管11与套管16连接为一体，中间通过遇水膨胀密封套15密封，将套管16破损孔16-1封堵，实现油井套管16的修复。本发明操作安全方便，为油井套管修复提供了一种切实可行的修复装置和方法，达到减少油井报废，提高油井利用率，增加油井原油产量的目的。
32.以上尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包
括优选实施例以及落入本发明的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样倘若本发明的这些修改和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。