一種水泥漿填充管外封隔膨脹橋堵的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水泥漿填充管外封隔膨脹橋堵的方法，該方法將新設(shè)計的水泥漿填充管外封隔器封竄工具連接到套管上，并隨套管下入到裸眼井下；當固井頂替膠塞在套管內(nèi)下移，撞斷液壓檔桿使上傳壓孔導(dǎo)通；固井頂替膠塞碰壓后，利用井口加壓和泄壓，環(huán)狀活塞上下移動，將水泥漿反復(fù)充填到可膨脹膠筒內(nèi)，使可膨脹膠筒完全膨脹，待水泥漿凝固后，即在套管與裸眼井之間的環(huán)空形成了橋堵。本發(fā)明采用從套管內(nèi)外交替給環(huán)狀活塞打壓的方式,用水泥漿充填膨脹可膨脹膠筒可同時滿足注水泥固井和用水泥漿充填液壓膨脹式管外封隔的雙重實施工藝，而且施工簡單、可操作性好，淺井、深井、大斜度井均能順利膨脹橋堵，同時還不影響其它施工工序。
【專利說明】一種水泥漿填充管外封隔膨脹橋堵的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及海上油田工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種水泥漿填充管外封隔膨脹橋堵的 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在石油工業(yè)的鉆井工程中，完井固井技術(shù)是在已鉆好的裸眼井中下入套管，將配 置好的水泥漿注入到井眼與套管的環(huán)形空間，候凝，形成一堅固的水泥環(huán)。其主要作用是： 封隔油、氣、水層，阻止地層間流體相互竄流，保護生產(chǎn)層；封隔嚴重漏失層、高壓層或其它 易坍塌等復(fù)雜地層；支撐套管和防止地下流體對套管的腐蝕。固井質(zhì)量的好壞直接影響 到后續(xù)采油工程以及原油采收率。而對于一口井中油氣水層夾層比較薄，進行常規(guī)注水泥 工藝施工，如何保證夾層固井質(zhì)量，避免開采過程中油氣水層的相互水竄槽，是降低生產(chǎn)成 本，提高該井開采效率的重要途徑。
[0003] 國內(nèi)外固井實踐證明，應(yīng)用膨脹式管外封隔器技術(shù)可使套管與裸眼井之間的環(huán)空 形成橋堵，是避免異常地層壓力或水泥漿凝固時失重所導(dǎo)致的高壓油氣水串通，防止固井 后發(fā)生套管外油氣噴冒的有效手段，同時可提高套管居中程度及穩(wěn)定性，對提升固井質(zhì)量 有明顯效果。
[0004] 目前，國內(nèi)用于橋堵的膨脹式管外封隔器，包括有遇油遇水自膨脹式管外封隔器 和液壓膨脹式管外封隔器，但與本發(fā)明有關(guān)，且國內(nèi)普遍采用的是液壓膨脹式結(jié)構(gòu)，即用 水、泥漿等流體填充封隔器達到密封效果。
[0005] 初步統(tǒng)計，目前用于橋堵的絕大多數(shù)液壓膨脹式管外封隔器填充的流體都是水或 泥漿，由于水和泥漿一直是流體狀態(tài)，一旦封隔器座封閥系因橡膠件老化密封失效，封隔器 里面充填的水或泥漿就會流失，封隔器會因此而失去密封作用；僅有少部分液壓膨脹式管 外封隔器是用水泥漿充填的，水泥漿凝固后，可以實現(xiàn)相當長的密封作用，并且，封隔器在 膨脹過程中，可以擠壓圍巖，使地層變得密實，進一步提高密封效果。雖然上述目前所用的 水泥漿充填液壓膨脹式管外封隔器具有橋堵效果好的優(yōu)點，但由于下述原因，用水泥漿充 填液壓膨脹式管外封隔器進行橋堵使用者很少，難于推廣應(yīng)用： 1)目前常規(guī)的水泥漿充填液壓膨脹式管外封隔器，其施工方法有兩種，即內(nèi)管法和全 井注水泥法，但由于施工工藝的限制，這兩種方法都不能同時滿足注水泥固井和用水泥漿 充填液壓膨脹式管外封隔器的雙重工藝的實施，只能進行其中一種施工工藝。
[0006] 2)內(nèi)管法用連續(xù)油管比較好實現(xiàn)，但工藝也比較復(fù)雜，操作起來比較困難，不易于 推廣應(yīng)用。
[0007] 3)全井注水泥法雖然操作起來較容易，但浪費大量水泥，且污染環(huán)境，也不易于推 廣應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種施工簡單、可操作性好，對淺 井、深井、大斜度井均能順利膨脹橋堵的水泥漿填充管外封隔膨脹橋堵的方法。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是： 一種水泥漿填充管外封隔膨脹橋堵的方法，包括以下步驟： 1) 配備新設(shè)計的水泥漿填充管外封隔器封竄工具：該工具主要由中心管、上接頭、下接 頭和液壓填充膨脹機構(gòu)構(gòu)成，其中，上接頭和下接頭分別設(shè)在中心管的兩端，液壓填充膨脹 機構(gòu)主要由上固定套、液壓檔桿、環(huán)狀活塞、缸套、水泥漿單向流入閥、中固定套、填充膠筒 單向閥、可膨脹膠筒、滑動密封套和下固定套構(gòu)成，上固定套、環(huán)狀活塞、缸套、中固定套、可 膨脹膠筒、滑動密封套和下固定套套裝在中心管外，上固定套和中固定套將缸套固定，中固 定套和滑動密封套將可膨脹膠筒固定，下固定套設(shè)在中心管的下端將滑動密封套擋??；中 心管、缸套、上固定套和中固定套圍成一個活塞腔，環(huán)狀活塞位于活塞腔中，靠近活塞腔的 上端且位于中心管的管壁上設(shè)有上傳壓孔，上傳壓孔與環(huán)狀活塞之上的活塞腔連通，液壓 檔桿橫向設(shè)在中心管內(nèi)，液壓檔桿的一端部將上傳壓孔封堵住，中固定套上設(shè)有下傳壓孔， 下傳壓孔與活塞腔的下端連通，水泥漿單向流入閥設(shè)在下傳壓孔處，中固定套與中心管管 壁之間的間隙為水泥漿通道，水泥漿通道將活塞腔與可膨脹膠筒連通，填充膠筒單向閥設(shè) 在水泥漿通道中； 2) 將步驟1)所述的水泥漿填充管外封隔器封竄工具連接到套管上，并隨套管下入到 裸眼井下的設(shè)計被封隔位置，用水泥漿進行固井； 3) 當固井頂替膠塞在套管內(nèi)下移，并到達水泥漿填充管外封隔器封竄工具的液壓檔桿 位置時，液壓檔桿被撞斷并打開上傳壓孔，使套管內(nèi)與環(huán)狀活塞之上的活塞腔相通； 4) 固井頂替膠塞碰壓后，環(huán)狀活塞在套管內(nèi)的液壓作用下下行，水泥漿單向流入閥關(guān) 閉，環(huán)狀活塞之下的活塞腔內(nèi)的水泥漿被環(huán)狀活塞推入水泥漿通道，經(jīng)填充膠筒單向閥充 填到可膨脹膠筒內(nèi)，使可膨脹膠筒膨脹； 5) 井口放壓后，環(huán)狀活塞之上的活塞腔中的壓力小于環(huán)狀活塞之下的活塞腔中的壓 力，環(huán)狀活塞上行，填充膠筒單向閥關(guān)閉，水泥漿單向流入閥開啟，套管外的水泥漿通過下 傳壓孔及與之相通的水泥漿單向流入閥，進入到環(huán)狀活塞之下的活塞腔，當環(huán)狀活塞達到 活塞腔的頂端時，完成一個充填動作周期； 6) 然后再通過固井泵從地面往套管內(nèi)加壓，再使環(huán)狀活塞下行，水泥漿單向流入閥關(guān) 閉，環(huán)狀活塞之下的活塞腔內(nèi)的水泥漿被環(huán)狀活塞推入水泥漿通道，經(jīng)填充膠筒單向閥充 填到可膨脹膠筒內(nèi)，使可膨脹膠筒膨脹；接著井口再放壓，環(huán)狀活塞上行，填充膠筒單向閥 關(guān)閉，水泥漿單向流入閥開啟，套管外的水泥漿通過下傳壓孔及與之相通的水泥漿單向流 入閥，進入到環(huán)狀活塞之下的活塞腔，當環(huán)狀活塞達到活塞腔的頂端時，完成另一個充填動 作周期； 7) 重復(fù)步驟6)，即可實現(xiàn)用水泥漿往可膨脹膠筒內(nèi)不斷充填，直到可膨脹膠筒完全膨 脹為止，待水泥漿凝固后，在套管與裸眼井之間的環(huán)空形成了橋堵。
[0010] 所述步驟1)中，所述下固定套的內(nèi)壁上設(shè)有內(nèi)螺紋，下固定套的一端與中心管的 下端螺紋連接，另一端與下接頭螺紋連接。
[0011] 所述步驟1)中，所述上固定套、缸套、中固定套、可膨脹膠筒和滑動密封套的外徑 相同。
[0012] 本發(fā)明的有益效果： 1)在常規(guī)的固井技術(shù)基礎(chǔ)上，只需通過固井泵從地面往套管內(nèi)循環(huán)加壓與放壓的方 式，即可用水泥漿往可膨脹膠筒內(nèi)不斷充填，直到可膨脹膠筒完全膨脹為止，不僅可同時滿 足注水泥固井和用水泥漿充填液壓膨脹式管外封隔器的雙重工藝的實施，而且施工簡單、 可操作性好，淺井、深井、大斜度井均能順利膨脹橋堵，同時還不影響其它施工工序。
[0013] 2)套管外封隔器膨脹后，充填壓力一般在lOMPa?15MPa。該壓力通過膠筒作用 在圍巖上，對圍巖有較好的壓實作用，可極大提高圍巖處地層對壓力的隔離作用。
[0014] 3)套管外封隔器在膨脹過程中，對封隔器上下的套管有直接的扶正作用，封隔器 上下部位的套管外環(huán)空可以形成完整的水泥環(huán)，可提高固井質(zhì)量。
[0015] 4)對于油氣水矛盾突出、夾層薄的地層以及固井質(zhì)量難于保證的層段，該工具可 以較好的提高壓力隔離功能，提高開發(fā)效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明： 圖1為本發(fā)明的施工不意圖； 圖2為圖1所不形成橋堵后的施工不意圖； 圖3為圖1所示水泥漿填充管外封隔器封竄工具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖中：1、中心管；2、下接頭；3、上固定套；4、液壓檔桿；5、環(huán)狀活塞；6、缸套；7、 水泥漿單向流入閥；8、中固定套；9、填充膠筒單向閥；10、可膨脹膠筒；11、滑動密封套；12、 下固定套；13、活塞腔；14、上傳壓孔；15、下傳壓孔；16、水泥漿通道；17、上接頭；18、水泥 漿填充管外封隔器封竄工具；19、套管；20、裸眼井；21、固井頂替膠塞；22、水泥漿；23、橋 堵。

【具體實施方式】
[0018] 如圖1、2、3所示，一種水泥漿填充管外封隔膨脹橋堵的方法，包括以下步驟： 1) 配備新設(shè)計的水泥漿填充管外封隔器封竄工具18 :該工具主要由中心管1、上接頭 17、下接頭2和液壓填充膨脹機構(gòu)構(gòu)成，其中，上接頭17和下接頭2分別設(shè)在中心管1的兩 端，液壓填充膨脹機構(gòu)主要由上固定套3、液壓檔桿4、環(huán)狀活塞5、缸套6、水泥漿單向流入 閥7、中固定套8、填充膠筒單向閥9、可膨脹膠筒10、滑動密封套11和下固定套12構(gòu)成，上 固定套3、環(huán)狀活塞5、缸套6、中固定套8、可膨脹膠筒10、滑動密封套11和下固定套12套 裝在中心管1外，上固定套3和中固定套8將缸套6固定，中固定套8和滑動密封套11將 可膨脹膠筒10固定，下固定套12設(shè)在中心管1的下端將滑動密封套11擋??；中心管1、缸 套6、上固定套3和中固定套8圍成一個活塞腔13,環(huán)狀活塞5位于活塞腔13中，靠近活塞 腔13的上端且位于中心管1的管壁上設(shè)有上傳壓孔14,上傳壓孔14與環(huán)狀活塞5之上的 活塞腔13連通，液壓檔桿4橫向設(shè)在中心管1內(nèi)，液壓檔桿4的一端部將上傳壓孔14封堵 住，中固定套8上設(shè)有下傳壓孔15,下傳壓孔15與活塞腔13的下端連通，水泥漿單向流入 閥7設(shè)在下傳壓孔15處，中固定套8與中心管1管壁之間的間隙為水泥漿通道16,水泥漿 通道16將活塞腔與可膨脹膠筒10連通，填充膠筒單向閥9設(shè)在水泥漿通道16中； 2) 將步驟1)所述的水泥漿填充管外封隔器封竄工具18連接到套管19上，并隨套管 19下入到裸眼井20井下的設(shè)計被封隔位置，用水泥漿進行固井。
[0019] 3)當固井頂替膠塞21在套管19內(nèi)下移，并到達水泥漿填充管外封隔器封竄工具 18中的液壓檔桿4位置時，液壓檔桿4被撞斷并打開上傳壓孔14,使套管19內(nèi)與環(huán)狀活塞 5之上的活塞腔13相通。
[0020] 4)固井頂替膠塞21碰壓后，環(huán)狀活塞5在套管19內(nèi)的液壓作用下下行，水泥漿單 向流入閥7關(guān)閉，環(huán)狀活塞5之下的活塞腔13內(nèi)的水泥漿22被環(huán)狀活塞5推入水泥漿通 道16,經(jīng)填充膠筒單向閥9充填到可膨脹膠筒10內(nèi)，使可膨脹膠筒10膨脹。
[0021] 5)井口放壓后，環(huán)狀活塞5之上的活塞腔13中的壓力小于環(huán)狀活塞5之下的活 塞腔13中的壓力，環(huán)狀活塞5上行，填充膠筒單向閥9關(guān)閉，水泥漿單向流入閥7開啟，套 管19外的水泥漿22通過下傳壓孔14及與之相通的水泥漿單向流入閥7,進入到環(huán)狀活塞 5之下的活塞腔13,當環(huán)狀活塞5達到活塞腔13的頂端時，完成一個充填動作周期。
[0022] 6)然后再通過固井泵從地面往套管19內(nèi)加壓，再使環(huán)狀活塞5下行，水泥漿單向 流入閥7關(guān)閉，環(huán)狀活塞5之下的活塞腔13內(nèi)的水泥漿22被環(huán)狀活塞5推入水泥漿通道 16,經(jīng)填充膠筒單向閥9充填到可膨脹膠筒10內(nèi)，使可膨脹膠筒10膨脹；接著井口再放壓， 環(huán)狀活塞5上行，填充膠筒單向閥9關(guān)閉，水泥漿單向流入閥7開啟，套管19外的水泥漿22 通過下傳壓孔14及與之相通的水泥漿單向流入閥7,進入到環(huán)狀活塞5之下的活塞腔13， 當環(huán)狀活塞5達到活塞腔13的頂端時，完成另一個充填動作周期。
[0023] 7)重復(fù)步驟6)，即可實現(xiàn)用水泥漿22往可膨脹膠筒10內(nèi)不斷充填，直到可膨脹 膠筒10完全膨脹為此，待水泥漿凝固后，在套管19與裸眼井20之間形成了橋堵23。
[0024] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范 圍.應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者 等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種水泥漿填充管外封隔膨脹橋堵的方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 配備新設(shè)計的水泥漿填充管外封隔器封竄工具：該工具主要由中心管、上接頭、下接 頭和液壓填充膨脹機構(gòu)構(gòu)成，其中，上接頭和下接頭分別設(shè)在中心管的兩端，液壓填充膨脹 機構(gòu)主要由上固定套、液壓檔桿、環(huán)狀活塞、缸套、水泥漿單向流入閥、中固定套、填充膠筒 單向閥、可膨脹膠筒、滑動密封套和下固定套構(gòu)成，上固定套、環(huán)狀活塞、缸套、中固定套、可 膨脹膠筒、滑動密封套和下固定套套裝在中心管外，上固定套和中固定套將缸套固定，中固 定套和滑動密封套將可膨脹膠筒固定，下固定套設(shè)在中心管的下端將滑動密封套擋??；中 心管、缸套、上固定套和中固定套圍成一個活塞腔，環(huán)狀活塞位于活塞腔中，靠近活塞腔的 上端且位于中心管的管壁上設(shè)有上傳壓孔，上傳壓孔與環(huán)狀活塞之上的活塞腔連通，液壓 檔桿橫向設(shè)在中心管內(nèi)，液壓檔桿的一端部將上傳壓孔封堵住，中固定套上設(shè)有下傳壓孔， 下傳壓孔與活塞腔的下端連通，水泥漿單向流入閥設(shè)在下傳壓孔處，中固定套與中心管管 壁之間的間隙為水泥漿通道，水泥漿通道將活塞腔與可膨脹膠筒連通，填充膠筒單向閥設(shè) 在水泥漿通道中； 2) 將步驟1)所述的水泥漿填充管外封隔器封竄工具連接到套管上，并隨套管下入到 裸眼井下的設(shè)計被封隔位置，用水泥漿進行固井； 3) 當固井頂替膠塞在套管內(nèi)下移，并到達水泥漿填充管外封隔器封竄工具的液壓檔桿 位置時，液壓檔桿被撞斷并打開上傳壓孔，使套管內(nèi)與環(huán)狀活塞之上的活塞腔相通； 4) 固井頂替膠塞碰壓后，環(huán)狀活塞在套管內(nèi)的液壓作用下下行，水泥漿單向流入閥關(guān) 閉，環(huán)狀活塞之下的活塞腔內(nèi)的水泥漿被環(huán)狀活塞推入水泥漿通道，經(jīng)填充膠筒單向閥充 填到可膨脹膠筒內(nèi)，使可膨脹膠筒膨脹； 5) 井口放壓后，環(huán)狀活塞之上的活塞腔中的壓力小于環(huán)狀活塞之下的活塞腔中的壓 力，環(huán)狀活塞上行，填充膠筒單向閥關(guān)閉，水泥漿單向流入閥開啟，套管外的水泥漿通過下 傳壓孔及與之相通的水泥漿單向流入閥，進入到環(huán)狀活塞之下的活塞腔，當環(huán)狀活塞達到 活塞腔的頂端時，完成一個充填動作周期； 6) 然后再通過固井泵從地面往套管內(nèi)加壓，再使環(huán)狀活塞下行，水泥漿單向流入閥關(guān) 閉，環(huán)狀活塞之下的活塞腔內(nèi)的水泥漿被環(huán)狀活塞推入水泥漿通道，經(jīng)填充膠筒單向閥充 填到可膨脹膠筒內(nèi)，使可膨脹膠筒膨脹；接著井口再放壓，環(huán)狀活塞上行，填充膠筒單向閥 關(guān)閉，水泥漿單向流入閥開啟，套管外的水泥漿通過下傳壓孔及與之相通的水泥漿單向流 入閥，進入到環(huán)狀活塞之下的活塞腔，當環(huán)狀活塞達到活塞腔的頂端時，完成另一個充填動 作周期； 7) 重復(fù)步驟6)，即可實現(xiàn)用水泥漿往可膨脹膠筒內(nèi)不斷充填，直到可膨脹膠筒完全膨 脹為止，待水泥漿凝固后，在套管與裸眼井之間的環(huán)空形成了橋堵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥漿填充管外封隔膨脹橋堵的方法，其特征在于：所述步 驟1)中，所述下固定套的內(nèi)壁上設(shè)有內(nèi)螺紋，下固定套的一端與中心管的下端螺紋連接， 另一端與下接頭螺紋連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水泥漿填充管外封隔膨脹橋堵的方法，其特征在于：所述步 驟1)中，所述上固定套、缸套、中固定套、可膨脹膠筒和滑動密封套的外徑相同。
【文檔編號】E21B33/14GK104088599SQ201410298945
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】謝玉洪, 馬勇新, 李雷祥, 馬文宏, 肖偉 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油(中國)有限公司湛江分公司