專利名稱：井下增壓式膨脹管加固工藝的制作方法
技術領域：
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本發明涉及油田領域修井過程中對套損段密封加固的一種方法， 尤其是井下增壓式膨脹管加固工藝。
技術背景-
目前大慶油田開發已50年，地下套管由于各種地質因素、腐蝕、 工程因素的影響，大量發生套管縮徑、破裂、錯斷等形式的損壞，導 致生產管柱無法下至預定位置，因而無法正常生產。為使得此類井恢 復生產能力，必須對損壞的套管進行修理，擴大縮小的直徑，并將由 于損壞發生外漏處進行密封補貼加固。膨脹管加固技術就是一種將鋼 質小直徑管下至套管損壞部位進行修復的技術，利用增壓裝置將低壓 液體轉換為高壓液體，通過高壓液體壓力將膨脹管的內徑外徑同時擴 大，使得其外壁緊貼于套管內壁上，實現修補損壞套管的目的。
現有的膨脹管加固工藝由于使用地面泵車直接提供高壓液體使
井下膨脹管內外直徑同時擴大，存在以下兩方面的缺點 一是高壓泵
提供壓力較高， 一般達到35MPa以上，在此高壓下地面操作人員的危 險性大大增加，存在事故隱患；二是由于壓力較高，必須使用專用投 送管柱、專用高壓泵，因此每施工一 口井都要轉運專用管柱和高壓泵， 因而增加了一次下入單根的施工工序，增加了現場施工工人的勞動強 度。
發明內容
為了克服現有的膨脹管加固工藝地面泵壓力高而造成的危險性 大、井下需要投送專用管柱而增加工人勞動強度的不足，本發明提供 一種井下增壓式膨脹管加固工藝，該井下增壓式膨脹管加固工藝取消 了地面高壓泵而降低了地面泵的施工壓力，提高了地面操作人員的安 全性；同時利用井內原有生產管柱進行投送，簡化了旋工工序，降低 了工人的勞動強度。
本發明的技術方案是 一種井下增壓式膨脹管加固工藝，包括在 地面組裝膨脹管及脹頭總成、丟手裝置、拉桿、釋放頭、工藝管，然后下入井內，在工藝管上端連接井下增壓器后下入井內，然后通過投 送油管將井下增壓器及其下部的其他管柱下至預定深度；地面泵打 壓，井下增壓器將低壓液體轉換為高壓液體，并輸送至膨脹管，將膨 脹管整體膨脹后緊密地貼于損壞套管內壁，后繼續打壓進行丟手，手 后起出除膨脹管以外的其它配套工具。 所述的泵為低壓泵。
本發明具有如下有益效果由于采用上述方案，在井內增加了井 下增壓器，使得地面可以用普通低壓泵代替高壓泵，同時地面管線不 必采用高壓管線，降低了地面壓力，提高了操作人員的安全性，并節 省了的費用；同時，使用井內生產管柱進行投送，利用作業施工現場 普遍作用的泵車進行打壓，簡化了施工工序，降低了現場工人的勞動 強度。 .
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附圖1是本發明所涉及的裝置及管柱的示意圖； 附圖2是本發明中井下增壓器的結構示意圖； 附圖3是沿附圖2中A-A的剖視圖。
圖中1-泵，2-地面管線，3-井口安全接頭，4-投送油管，5-井 下增壓器，6-工藝管柱，7-釋放頭，8-拉桿，9-丟手裝置，10-脹頭 總成，11-膨脹管，12-套管，21-上接頭，22-殼體，23-通孔A， 24-上驅動室，25-流道a， 26-流道b， 27-大活塞，28-下驅動室，29-二位四通閥，30-活塞桿，31-通孔B， 32-通孔C， 33-通孔D， 34-通 孔E， 35-上增壓室，36-流道c， 37-小活塞，38-下增壓室，39-通孔 F， 40-通孔G， 41-下接頭，42-通孔H， 43-流道d， 44-通孔I， 45-通孔J， 46-通孔K， 47-單向閥，48-中部腔體。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明
由圖1所示， 一種井下增壓式膨脹管加固工藝，包括在地面組裝
膨脹管11及與其配套的丟手裝置9、拉桿8、釋放頭7、工藝管6， 然后下入井內，將井下增壓器5的上接頭21與投送油管4相連，下 接頭41與工藝管6上端相連，然后通過投送油管4將井下增壓器5及其下部的其他管柱下至預定深度，即套管12損毀的位置；地面低
壓泵1打壓，輸出低壓液體， 一般壓力為10-20MPa，液體通過地面 管線2、井口安全接頭3、投送油管4到達井下增壓器5，井下增壓 器5增壓2-5倍，將地面傳來的低壓液體轉換為高壓液體，高壓液體 通過工藝管6、丟手裝置9作用在脹頭總成10上，脹頭總成IO、拉 桿8、釋放頭7下行，擠脹開膨脹管ll，將膨脹管ll整體膨脹后緊 密地貼于損壞套管12內壁，脹頭總成10完全走出膨脹管11后，釋 放頭7座入丟手裝置9內的滑套內形成密封，繼續打壓，壓力達到一 定時，丟手裝置9進行丟手，使膨脹管11與上部工具分享，上提油 管即可起出除膨脹管11以外的其它配套工具，即包括投送油管4、 井下增壓器5、工藝管6、釋放頭7、拉桿8等。當脹頭總成10中途 遇阻無法下行時，下頓油管，丟手裝置丟手，上提油管即可起出除膨 脹管ll以外的工具。
由圖2及圖3所示，該井下增壓式膨脹管加固工藝的關鍵部件為 井下增壓器5，包括上、下接頭(21， 41)、殼體22，殼體22通過上、 下接頭(21， 41)與桿柱連接，其內部有三個腔體，上部腔體由大活塞 27分隔為上、下驅動室(24， 28)，下部腔體由小活塞37分隔為上、 下增壓室(35， 38)，大、小活塞(27, 37)由穿過中部腔體48的活塞 桿30連接，活塞桿30外部為二位四通閥29，且三個腔體由上至下 截面半徑依次減小，相應的大活塞27比小活塞37的面積要大。
殼體22內部有流道(25， 26， 36， 43)，流道a25上部與上接頭 21內部孔道相通，流道a25中部有通孔(32， 33)與中部腔體48相通， 下部有通孔F39與下增壓室38相通，-流道b26上下兩端分別有通孔 (23， 31)與上驅動室24、中部腔體48連通，流道c36上部有通孔E34 與中部腔體48相通，中部有通孔G40與下增壓室38連通，且下端與 下接頭41內部孔道相通，流道d43兩端分別有通孔(42， 45)與下驅 動室28、中部腔體48連通；中部腔體48有通孔(44， 46)與殼體22 外部相通。
上述的通孔(33， 34， 39， 40， 44， 46)內均有單向閥(47)，其中 通孔(33， 39)內的單向閥的作用在于當壓力一定時使液體從流道流向 內部腔體，通孔(34， 40)內的單向閥的作用在于當壓力一定時使液體從腔體流向流道，而通孔(44， 46)內的單向閥的作用在于當壓力一定 時使液體從內部腔體流向殼體22外部。 該井下增壓器5的工作過程如下
假設初始狀態大活塞27位于增壓器上驅動室24上端，此時二位 四通閥29位于上死點，流道a25中部通過中部腔體48與流道b26 連通，下部與上增壓室35連通，地面打壓后，液體由上接頭21內部 孔道進入流道a25，通過流道b26進入上驅動室24，同時還有一部分 液體通過通孔(33， 39)內的單向閥分別進入上、下增壓室(35，38)， 在上驅動室24、上增壓室35內的液體的雙重壓力下，大活塞27、活 塞桿30、小活塞37下行，下增壓室38內增壓后的高壓液體通過通 孔G40進入流道C36 ，由于流道C36上部通孔E內單向閥阻止液體進 入內部腔體，因此，高壓液體向下由下接頭41輸送至下部儀器，實 現增壓，下驅動室28內的液體通過通孔K46內的單向閥排出殼體22 外部。 .
當大活塞27位于下驅動室28下端時，此時二位四通閥29位于 下死點，流道a25與流道d43連通，同時，流道a25通過通孔(33， 39)與上、下增壓室(35， 38)連通，地面繼續打壓，液體從上接頭21 進入流道a25，通過流道d43進入下驅動室28，同時通過通孔(33， 39)內的單向閥進入上、下增壓室(35， 38)，在下驅動室28、下增壓 室38內的液體的雙重壓力下，大大活塞27、活塞桿30、小活塞37 上行，上增壓室35內增壓后的高壓液體通過通孔c34內的單向閥進 入流道C36，由于流道C36中部通孔G40內的意向閥阻止液體進入內 部腔體，因此，高壓液體向下由下接頭41輸送至下部儀器，繼續實 現增壓，上驅動室24內的液體通過通孔144內的單向閥排出殼體22 外部。
當大活塞27回到上驅動室24上端時，二位四通閥29回到上死 點，至此完成一次循環，如此往復，持續打壓便自動進入下一循環經 此來提供連續高壓液體。
該井下增壓式膨脹管加固工藝由于采用了井下增壓器5，使得在 地面可以用普通低泵代替高壓泵，同時地面管線2可以不必采用高壓 管線， 一方面節省了費用，更重要的是提高了地面操作人員的安全性;同時，使用井內生產管柱進行投送，利用作業施工現場普遍作用的泵 車進行打壓，簡化了施工工序，降低了現場工人的勞動強度。
權利要求
1、一種井下增壓式膨脹管加固工藝，包括在地面組裝膨脹管(11)及脹頭總成(10)、丟手裝置(9)、拉桿(8)、釋放頭(7)、工藝管(6)，然后下入井內，其特征在于在工藝管(6)上端連接井下增壓器(5)后下入井內，然后通過投送油管(4)將井下增壓器(5)及其下部的其他管柱下至預定深度；地面泵(1)打壓，井下增壓器(5)將低壓液體轉換為高壓液體，并輸送至膨脹管(11)，將膨脹管(11)整體膨脹后緊密地貼于損壞套管(12)內壁，后繼續打壓進行丟手，丟手后起出除膨脹管(11)以外的其它配套工具。
2、 根據權利要求l所述的井下增壓式膨脹管加固工藝，其特征 在于所述的泵(l)為低壓泵。
全文摘要
一種井下增壓式膨脹管加固工藝。主要解決現有的膨脹管加固工藝地面泵壓力高而造成的危險性大、井下需要投送專用管柱而增加工人勞動強度的問題。其特征在于在工藝管(6)上端連接井下增壓器(5)后下入井內，通過投送油管(4)將井下增壓器(5)及其下部的其他管柱下至預定深度；地面泵(1)打壓，井下增壓器(5)將低壓液體轉換為高壓液體并輸送至膨脹管(11)，將膨脹管(11)整體膨脹后緊貼于損壞套管(12)內壁，后繼續打壓進行丟手，丟手后起出除膨脹管(11)以外的其它配套工具。該發明取消了地面高壓泵而降低了地面施工壓力，提高了操作人員的安全性；利用井內原有生產管柱進行投送，降低了工人的勞動強度。
文檔編號E21B29/10GK101586454SQ20091015065
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月23日 優先權日2009年6月23日
發明者合 劉, 姚洪田, 張傳芬, 閆柏瑩, 黃有泉 申請人:大慶油田有限責任公司