一种打压冲洗固井装置及其洗井固井方法与流程

本发明属于洗井装置，具体涉及的是一种打压冲洗固井装置及其洗井固井方法。

背景技术：

1、在中深层地热源钻井技术领域，二开钻井技术已经非常成熟，然而一开钻井中表层套管与二开钻井中技术套管重叠段环形空间的洗井操作一直未得到有效解决。由于中深层地热源井热交换运行是全密闭的，未能充分洗净的重叠空间会残留腐蚀性的泥浆，在中深层地热源井运行期间，泥浆会跟随换热介质进入地面热交换机组。如此循环往复，影响了机组的使用寿命。其次，由于中深层地热源的井底温度较高，在取热运行工况中，注入低温介质，产出高温介质的热交换过程中，二开套管会产生小幅度的热胀冷缩，目前的悬挂器密封技术不能有效抵御，长期运行会导致悬挂器密封部位，密封失效。所以，在完井过程中，将重叠空间洗净，填充固井水泥是有效解决上述问题的最佳办法。

技术实现思路

1、本发明的目的是：为了解决表层套管与技术套管重叠段环形空间内洗井及固井的技术问题，本发明提供一种打压冲洗固井装置及其洗井固井方法。

2、本发明通过以下技术方案予以实现。

3、一种打压冲洗固井装置，它包括表层套管、悬挂器、技术套管与钻具，一开井的下方设置有二开井，一开井与二开井的轴线方向共线，一开井的底部与二开井的顶端连通，所述表层套管安装于一开井中，所述技术套管安装于二开井中，技术套管的上端部延伸至表层套管中，其中：

4、所述钻具为空心管体，钻具外壁的下部固定设置有冲洗头，冲洗头开口向下，钻具的下部与套管接头内壁的上部螺纹连接，所述悬挂器与套管接头外壁的下部螺纹连接，所述表层套管内壁的下部设置有用于使悬挂器坐封的楔形限位销，冲洗头罩设在套管接头的上方，位于冲洗头与套管接头上端面之间的钻具的侧壁上设置有排液口；钻具下端面的内壁上设置有限位环，限位环的上方与弹簧的一端固定连接，弹簧的另一端与投球滑套的下端面固定连接，投球滑套沿钻具的内壁往复滑动，投球滑套的上方设置有投球，投球滑套内壁的上端面处设置为与投球相配合的球面，投球滑套的外侧壁上设置有剪切限位销，钻具的内壁上与剪切限位销位置对应处设置有卡槽；弹簧处于自由状态时，投球滑套阻断排液口导通，弹簧处于拉伸状态时，工质的压力推动投球滑套处于下行程位置末端，排液口导通。

5、进一步地，所述钻具与套管接头可拆卸式连接。

6、进一步地，所述套管接头的上端面与悬挂器上端面之间的距离为20米，冲洗头的下端面低于技术套管的上端面。

7、进一步地，若干所述排液口沿钻具侧壁的圆周方向均匀分布。

8、进一步地，所述投球滑套的材质为硬质橡胶，投球的材质为钢球。

9、一种打压冲洗固井装置的洗井固井方法，包括以下步骤：

10、s1、洗井：

11、s11、将冲洗头开口向下倒装在钻具的下部，将悬挂器通过螺纹安装在套管接头外壁的下部，并将套管接头通过螺纹安装在钻具的下方；

12、s12、钻机正开，钻具携带冲洗头、套管接头和悬挂器一起向下运动，悬挂器到达预定位置处受楔形限位销作用坐封，然后向钻具的空心管体内投入投球，投球位于投球滑套的上方；此时，弹簧处于自由状态，投球滑套阻断排液口导通；

13、s13、向钻具的空心管体中加压，投球与投球滑套上方的钻具内形成憋压，当压力大于剪切限位销的剪切强度时，剪切限位销断裂，投球挤压投球滑套向下运动，限位环限制投球运动至下行程末端，此时弹簧处于压缩状态，排液口导通；

14、s14、由钻具顶部灌入高压洗井工质，高压洗井工质由排液口排出，高压洗井工质在冲洗头的阻挡作用下向下运动，洗井工质将悬挂器上方的套管接头外壁与表层套管内壁之间的环形空间清洗干净，完成洗井操作；

15、s15、停止泵入洗井工质，钻具的空心管体中减压，弹簧驱动投球与投球滑套复位，投球滑套再次阻断排液口导通；

16、s2、固井：

17、s21、确定表层套管与技术套管重叠段环形空间内的水泥容量，地面固井泵加压，将固井水泥由钻具的空心管体中注入，在固井水泥的冲刷作用下使投球通过投球滑套压缩弹簧，投球再次向下运动至下行程末端，排液口导通；

18、s22、固井水泥在冲洗头的阻挡作用下向下运动，固井水泥填充入悬挂器上方的打压滑套循环接头内壁与技术套管外壁之间的环形空间中；

19、s23、固井泵卸压，固井水泥停止泵送， 投球滑套在弹簧的作用下复位，投球滑套阻断排液口导通；待固井水泥凝固后钻机倒开，钻具带动携带冲洗头、套管接头和投球向上运动，将冲洗头和套管接头提出井口，悬挂器停留在技术套管的上端面位置处，完成固井操作。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

21、本发明提供的一种打压冲洗固井装置及其洗井固井方法，既能够对表层套管与技术套管重叠段环形空间进行有效清洗，同时清洗干净的重叠空间也有效的保证了固井水泥不混杂泥浆，保证了固井水泥的有效封固。

技术特征：

1.一种打压冲洗固井装置，它包括表层套管（7）、悬挂器（9）、技术套管（10）与钻具（1），一开井的下方设置有二开井，一开井与二开井的轴线方向共线，一开井的底部与二开井的顶端连通，所述表层套管（7）安装于一开井中，所述技术套管（10）安装于二开井中，技术套管（10）的上端部延伸至表层套管（7）中，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种打压冲洗固井装置，其特征在于：所述钻具（1）与套管接头（8）可拆卸式连接。

3.根据权利要求1所述的一种打压冲洗固井装置，其特征在于：所述套管接头（8）的上端面与悬挂器（9）上端面之间的距离为20米，冲洗头（4）的下端面低于技术套管（10）的上端面。

4.根据权利要求1所述的一种打压冲洗固井装置，其特征在于：若干所述排液口（5）沿钻具（1）侧壁的圆周方向均匀分布。

5.根据权利要求1所述的一种打压冲洗固井装置，其特征在于：所述投球滑套（3）的材质为硬质橡胶，投球（2）的材质为钢球。

6.一种如权利要求1所述的打压冲洗固井装置的洗井固井方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
一种打压冲洗固井装置及其洗井固井方法，属于洗井装置技术领域，解决表层套管与技术套管重叠段环形空间内洗井及固井的技术问题。本装置包括表层套管、悬挂器、技术套管与钻具，钻具的外壁上设置有冲洗头，钻具与套管接头螺纹连接，悬挂器与套管接头螺纹连接，冲洗头罩设在套管接头的上方，位于冲洗头与套管接头上端面之间的钻具的侧壁上设置有排液口；钻具下端面的内壁上设置有限位环，限位环的上方与弹簧的一端固定连接，弹簧的另一端与投球滑套的下端面固定连接，投球滑套的上方设置有投球。本发明既能够对表层套管与技术套管重叠段环形空间进行有效清洗，同时清洗干净的重叠空间也有效的保证了固井水泥不混杂泥浆，保证了固井水泥的有效封固。

技术研发人员：石乐,张慧斌,王康,段晨晟
受保护的技术使用者：石乐
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16