專利名稱：一種用于裸眼井段的膨脹管懸掛密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為一種用于裸眼井段的膨脹管懸掛密封裝置。
背景技術(shù)：
每年我國都有不少的新增區(qū)塊及復(fù)雜探區(qū)的勘探開發(fā)，由于新增區(qū)塊地 質(zhì)構(gòu)造了解欠缺和復(fù)雜探區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，以及深井、超深井、大斜度井、 水平井、分支井、小井眼小間隙井等鉆井新技術(shù)的大量推廣應(yīng)用，在鉆進過 程中由于地層破裂壓力異常低，巖層孔隙度大、滲透性好或有裂縫、溶洞等 地質(zhì)因素或人為因素造成的井漏事件十分頻繁；鉆遇復(fù)雜層段的機會也大大 增加，如封隔縮徑、坍塌、井漏或高壓層等，給鉆進過程帶來極大的不便， 復(fù)雜層段鉆井問題處理難度也大大增加，如果處理不當會導(dǎo)致勘探井的鉆探 目的無法完成，甚至造成重大井下事故。復(fù)雜層的鉆井問題已嚴重制約著油 井的勘探開發(fā)，嚴重影響到鉆井工程的安全和速度，延長了鉆井及建井周期。 利用實體膨脹管技術(shù)可以很好的解決復(fù)雜層段的鉆井問題，如封隔縮 徑、坍塌、井漏或高壓層等，在復(fù)雜層段下入實體膨脹管作為應(yīng)急套管，對 復(fù)雜層段進行堵漏或封隔作業(yè)，能夠做到有效地減小繼續(xù)鉆進過程中可能存 在的潛在的風險，達到鉆探目的。
膨脹管技術(shù)是將膨脹管下入復(fù)雜層，用膨脹工具使其發(fā)生徑向塑性變 形，膨脹后膨脹管外壁緊貼于井壁，靠近復(fù)雜層段的上下端硫化有橡膠密封 元件，從而達到堵漏或封隔作業(yè)目的。因此，研究用于裸眼地層的膨脹管密 封懸掛裝置對復(fù)雜層段的安全鉆進具有十分重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型一種用于裸眼井段的膨脹管懸掛密封裝置，所要解決的技術(shù) 問題是通過應(yīng)用膨脹管在復(fù)雜層位發(fā)生膨脹變形，使得管體上下兩端的橡膠 密封元件對復(fù)雜層進行有效封堵，實現(xiàn)堵漏或封隔作業(yè)目的，從而有效提高 鉆井速度，縮短鉆井和建井周期。本實用新型的目的是向現(xiàn)場提供一種用于 裸眼井段的膨脹管懸掛密封裝置。
本實用新型是在裸眼井段對復(fù)雜層進行有效堵漏或封隔作業(yè)的一種可 膨脹懸掛密封裝置，由實體膨脹管、可變徑膨脹工具、膨脹系統(tǒng)、橡膠元件 和膨脹啟動器組成。膨脹啟動器位于膨脹系統(tǒng)的下端，構(gòu)成膨脹系統(tǒng)的壓力 密封空間，膨脹啟動器下端的引鞋為可鉆材料，可變徑膨脹工具為可變徑結(jié) 構(gòu)，位于膨脹啟動器內(nèi)，可變徑膨脹工具和實體膨脹管、引鞋和實體膨脹管 之間均為密封配合，在額定壓力范圍內(nèi)不會發(fā)生泄壓；在實體膨脹管上下兩 端硫化有橡膠密封元件，橡膠密封元件為環(huán)形結(jié)構(gòu)，遇水可自膨脹，其外徑 大于實體膨脹管的外徑而小于裸眼井段井眼直徑。使用中心管工具將實體膨 脹管系統(tǒng)下入到復(fù)雜層位置，使實體膨脹管上的橡膠密封元件位于離復(fù)雜層 上下邊界若干米的位置，將膨脹管在徑向發(fā)生永久塑性變形，膨脹管管體上 的橡膠與復(fù)雜層段的上下井壁緊密接觸，從而在裸眼段對復(fù)雜層起到封隔作 用。
本實用新型的優(yōu)點在于
1、對于下入的膨脹管無需懸掛到上層套管，可直接在裸眼井段的復(fù)雜 層附近進行膨脹作業(yè)，使之懸掛密封在裸眼井壁上，集懸掛器和封隔器的功 能于一身，減小了施工風險及施工難度，降低了施工成本，并且縮短了后續(xù)
鉆井的時間和建井周期。
2、 膨脹系統(tǒng)中的膨脹工具為可變徑ft構(gòu)，減小了膨脹管下端膨脹啟動 器部分的外徑，保證膨脹管能順利下入到目的層位，可變徑膨脹工具使實體 膨脹管能適應(yīng)井眼不規(guī)則情況，膨脹后緊貼于裸眼井壁。
3、 膨脹系統(tǒng)中的可變徑膨脹工具，可根據(jù)壓力情況調(diào)節(jié)其外徑大小， 增大了膨脹管的膨脹率，進一步減小了膨脹后的膨脹管與井壁間的環(huán)形空 間，從而有效提髙膨脹管對復(fù)雜層的封堵或封隔效果。
4、 施工過程無需注水泥。膨脹管管體上下端分別硫化有橡膠元件，在 膨脹施工完畢后，膨脹管上的橡膠密封元件隨膨脹管一起膨脹，保證橡膠層 與復(fù)雜層上下井壁緊密接觸，從而起到封堵或封隔復(fù)雜層的目的。為提高 密封效果可采用遇水自膨脹橡膠，橡膠遇水膨脹時間可控制在3 5天。

附圖所示為一種用于裸眼井段的膨脹管懸掛密封裝置的膨脹示意圖。 圖1裸眼井段的膨脹管懸掛密封裝置下入過程 圖2可變徑膨脹工具變徑及膨脹管懸掛密封裝置膨脹封堵過程 l.實體膨脹管2.可變徑膨脹工具3.膨脹系統(tǒng)4.橡膠元件5.膨脹啟動器 6.復(fù)雜層7.中心管8.引鞋
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合說明書附圖對本實用新型作進一步的描述。
如圖l、圖2所示，在鉆遇復(fù)雜層段后，先使用擴眼工具對復(fù)雜層6及 其上下若干米的范圍內(nèi)進行擴眼，保證膨脹系統(tǒng)3的順利下入以及獲得較大 的井眼。在復(fù)雜層6位置下入膨脹系統(tǒng)3，使實體膨脹管1上的橡膠密封元
件4位于復(fù)雜層6上下邊界若千米的位置，以保證能有效封堵或封隔復(fù)雜層 6。膨脹啟動器5位于膨脹系統(tǒng)3的下端，構(gòu)成膨脹系統(tǒng)3的壓力密封空間， 利用液壓通過中心管7使可變徑膨脹工具2在膨脹啟動器5內(nèi)發(fā)生變徑，并 將膨脹啟動器5膨脹。繼續(xù)打壓，使變徑后的膨脹工具2在液壓或機械力的 作用下開始向上運動，此時實體膨脹管1在可變徑膨脹工具2的作用下發(fā)生 徑向永久塑性變形，下端實體膨脹管1外層的硫化橡膠4與井壁貼緊，膨脹 施工后橡膠層4封堵實體膨脹管1與井壁之間的環(huán)形空間，從而達到封堵復(fù) 雜層6的目的。如果采用遇水膨脹橡膠4，膨脹結(jié)束后，起出中心管，遇水 膨脹橡膠4在地層水的作用下發(fā)生自膨脹，進一步有效封堵實體膨脹管1 與井壁之間的環(huán)空；遇水自膨脹橡膠4主要由高效遇水膨脹橡膠、弱遇水膨 脹橡膠、臨時屏蔽材料等三層材料組成，遇水自膨脹橡膠4的膨脹時間可選 擇不同的配方來加以控制，可選擇為遇水自膨脹時間為3 5天。膨脹啟動 器5下端的引鞋8為可鉆材料，復(fù)雜層2封堵或封隔完成后，下鉆頭鉆掉啟 動器引鞋8后，繼續(xù)鉆進。
權(quán)利要求1、一種用于裸眼井段的膨脹管懸掛密封裝置，它是由實體膨脹管[1]、可變徑膨脹工具[2]、膨脹系統(tǒng)[3]、橡膠元件[4]和膨脹啟動器[5]組成，其特征是膨脹啟動器[5]位于膨脹系統(tǒng)[3]的下端，構(gòu)成膨脹系統(tǒng)[3]的壓力密封空間，膨脹啟動器[5]下端的引鞋[8]為可鉆材料，可變徑膨脹工具[2]為可變徑結(jié)構(gòu)，位于膨脹啟動器[5]內(nèi)，在實體膨脹管[1]上下兩端硫化有橡膠密封元件[4]，橡膠密封元件[4]為環(huán)形結(jié)構(gòu)，其外徑大于實體膨脹管[1]的外徑而小于裸眼井段井眼直徑。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種用于裸眼井段的膨脹管懸掛密封裝置，其特征 在于橡膠密封元件[4]主要由高效遇水膨脹橡膠、弱遇水膨脹橡膠、臨時屏蔽 材料等三層材料組成。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種用于裸眼井段的膨脹管懸掛密封裝置，其特征 在于可變徑膨脹工具[2]和實體膨脹管[1]、引鞋[8]和實體膨脹管[1]之間均 為密封配合。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種用于裸眼井段的膨脹管懸掛密封裝置，其特征在于實體膨脹管[l]通過膨脹直接坐掛在裸眼井段。
專利摘要本實用新型為一種用于裸眼井段的膨脹管懸掛密封裝置，由實體膨脹管、可變徑膨脹工具、膨脹系統(tǒng)、橡膠密封元件和膨脹啟動器組成。膨脹啟動器位于膨脹系統(tǒng)的下端，構(gòu)成膨脹系統(tǒng)的壓力密封空間，啟動器下端的引鞋為可鉆材料，膨脹工具為可變徑結(jié)構(gòu)，位于啟動器內(nèi)，實體膨脹管兩端的環(huán)形橡膠密封元件遇水可自膨脹。采用膨脹工具使膨脹管在徑向發(fā)生變形，使橡膠元件與復(fù)雜層段的上下井壁緊密接觸，從而對復(fù)雜層起到封堵的目的。其優(yōu)點在于直接在裸眼井段的復(fù)雜層附近進行膨脹作業(yè)，集懸掛密封功能于一身；膨脹工具為可變徑結(jié)構(gòu)，增大了膨脹管的膨脹率，使膨脹管能適應(yīng)井眼不規(guī)則情況；橡膠遇水膨脹時間可控，施工過程無需注水泥。
文檔編號E21B33/10GK201202429SQ200820018400
公開日2009年3月4日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者吳柳根, 明 唐, 唐成磊, 寧學濤, 彭志剛, 朱海波, 沈?qū)W祥, 滕照正, 王紹先, 趙金海, 馬建忠 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院