专利名称：双层组合套管注水泥装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油、天然气和地质的钻探技术领域。应用于固井作业的下套管注水泥施工中。在井下的盐岩层、泥岩层及其它具有超高压外挤力的地层，由于地层的蠕动、出砂挤压或其它原因，常常会造成油气井套管被挤变形或挤毁。如发生这类事故，轻则影响油气井注水、采油作业，增加修井费用；重则导致油井报废，严重影响原油产量，造成人、财、物的极大浪费。本实用新型就是一种利用双层组合套管注水泥装置，实现双层组合套管注水泥工艺，达到增加套管强度，满足超高压地层套管柱的抗外挤强度的要求，能有效预防套管被挤毁或变形的装置。
目前，钻井施工现场在高压外挤地层，解决套管挤毁或变形的方法有两种。一种是采用非标准的特制厚壁套管固井，增加套管的抗外挤强度；第二种方法是，先下技术套管，技术套管通过高压地层，然后下油层套管。两层套管提高抗外挤能力，这样须要进行两次固井作业。两种方法都有不可克服的缺点。采用特制厚壁套管，提高了套管抗外挤强度，缺点是增加了套管柱的重量，增加了下套管的难度，给以后的井下作业造成许多困难，提高了套管的制造成本。采用先下技术套管，后下油层套管，在高压地层井段有双层套管和双层水泥环，具有良好的抗外挤效果。缺点是分两次固井，所下的技术套管必须超过超高压地层的深度，给钻井工作带来困难，井身结构更加复杂；固井时需要增加数千米的技术套管。钻井成本和固井成本都大幅度增加。
设计双层组合套管注水泥装置的目的是针对超高压地层井段下套管时使用的。提高位于超高压地层的套管抗外挤强度，预防套管挤压变形，改变先下一层技术套管，再下一层油层套管，进行两次固井作业的传统方法。实现一次固井作业，完成双层套管的固井工作。克服传统固井的井身结构复杂，成本高的缺点。
本实用新型主要由注水泥上阀和注水泥下阀所组成。注水泥上阀是由密封套、密封环和短套管组成，密封套上有注水泥孔。密封环将短套管与密封套之间密封起来。密封套下部有螺纹。注水泥下阀由阀套、阀芯和中心管组成，阀套上有排水泥孔和压力平衡孔。阀芯可以在阀套内滑动，向下滑动可以打开排水泥孔。外套上部有螺纹。注水泥上阀和注水泥下阀都是采用螺纹方式与外层套管联接的。固井作业时，将注水泥上阀安装在外层套管的上部，注水泥下阀安装在外层套管的下部。
在外层套管的上部增加注水泥上阀，在外层套管的下部增加注水泥下阀，使得油层套管和外层套管之间形成一个独立的空间。在固井时，可以将这段数百米的空间提前灌注水泥浆，然后将这段中间有水泥的双层套管下放到岩盐层、泥岩层或其它具有高压外挤力的地层。最后进行常规固井。这样处于高压地层的套管是双层组合套管，抗挤压能力达到了分两次固井的双层套管的强度。少使用数千米的技术套管，降低了固井成本。
为了提高阀芯的密封性能，可以在阀芯的内径和外径上增加密封环。
为了使阀芯在不受压力的情况下恢复原来的位置，在阀芯的下部设有弹簧。
由于外层套管和油层套管双层组合的距离有数百米长，为了使油层套管不弯曲，能保持在外层套管的中心位置，在外层套管和油层套管之间设有扶正器。
附图1是完成固井后，双层组合套管注水泥装置固在井下超高压地层的示意图。注水泥上阀(14)安装在外层套管(5)的上部。注水泥下阀(15)安装在外层套管(5)的下部。外层套管(5)的长度可根据井下地质情况决定，一般长度为200米左右。附图2是双层组合套管注水泥装置的全剖示意图。显示了双层组合套管注水泥装置的结构和各部件的安装位置。附图2是本实用新型的一个实施例，不是本实用新型的全部内容。
实施例以178、140双层组合套管注水泥装置为例，进行说明。也就是当采用外层套管(5)为178毫米，油层套管(6)为140毫米固井时，所使用的双层组合套管注水泥装置。注水泥上阀(14)中密封套(3)的下部与外层套管(5)采用螺纹联接。密封套(3)的侧面两个注水泥孔(4)，孔的直径为50毫米。密封套(3)与短套管(1)之间的密封采用的是橡胶密封环(2)。注水泥下阀(15)的外套(8)上部与外层套管(5)联接，也采用螺纹联接。外套(8)上两个排水泥孔(12)外套(8)内部有阀芯(9)。阀芯(9)可以在中心管(7)上滑动，阀芯(9)向下滑动能打开排水泥孔(12)。外套(8)上有压力平衡孔(11)，减少阀芯(9)上、下滑动阻力。当需要双层注水泥作业时，从注水泥孔(4)注入高压水泥浆，进入外层套管(5)和油层套管(6)之间的环形空间。推动阀芯(9)下行，打开排水泥孔(12)，同时压力平衡孔(11)排出空气或液体，降低注水泥下阀内的压力。当外层套管(5)和油层套管(6)之间的环形空间充满水泥浆，停止注水泥浆，环形空间压力降低，阀芯(9)在弹簧(10)的推动下向上移动，关闭排水泥孔(12)。最后将双层组合套管注水泥装置送入井下预定的深度，进行常规固井作业。当外层套管(5)和油层套管(6)比较长时，为了保证两层套管的同心度，每间隔十米可装配一个扶正器(13)。
权利要求1.一种双层组合套管注水泥装置，注水泥上阀(14)和注水泥下阀(15)所组成，其特征在于注水泥上阀(14)由密封套(3)、密封环(2)和短套管(1)组成，密封套(3)上有注水泥孔(4)，密封套(3)下部有螺纹，注水泥下阀(15)由阀套(8)、阀芯(9)和中心管(7)组成，阀套(8)上有排水泥孔(12)和压力平衡孔(11)，阀芯(9)能在阀套(8)内滑动，阀套(8)上部有螺纹，注水泥上阀(14)和注水泥下阀(15)都是采用螺纹方式与外层套管(5)联接的。
2.如权利要求1所述的双层组合套管注水泥装置，其特征在于阀芯(9)的内径和外径上有密封环。
3.如权利要求1所述的双层组合套管注水泥装置，其特征在于外层套管(5)和油层套管(6)中间有环状扶正器(13)。
4.如权利要求1或2或3所述的双层组合套管注水泥装置，其特征在于阀芯(9)的下部有弹簧(10)。
专利摘要本实用新型属于钻探技术领域。应用于固井作业的下套管注水泥施工中。由于高压地层的蠕动、出砂挤压或其它原因，常常会造成油气井套管被挤变形或挤毁。本实用新型就是一种利用双层组合套管注水泥装置，实现局部井段双层组合套管注水泥工艺，达到增加套管强度。主要特征是上部的注水泥上阀由密封套(3)和密封环(2)组成，密封套(3)上有注水泥孔(4)。下部的注水泥下阀由阀套(8)和阀芯(9)组成，阀套(8)上有排水泥孔(12)和压力平衡孔(11)。
文档编号E21B33/13GK2189200SQ9420281
公开日1995年2月8日 申请日期1994年2月17日 优先权日1994年2月17日
发明者王益山, 韩振强, 方坤贤, 张询 申请人:华北石油管理局钻井工艺研究所