集束套補器的製作方法

2023-06-05 07:23:51

專利名稱：集束套補器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種石油套管井的套管補貼器，特別是一種新型 集束套補器。
背景技術：
眾所周知，隨著石油套管井釆油生產時間的延續，大量的原油從 儲油層中被抽離出來，引起地層應力發生了變化，油井套管的受力失 衡，造成了油井套管破裂或錯斷。另外，油井中套管也會由於長久的 酸鹼作用，發生腐蝕、甚至破損，最終會致使油井套管無法維持正常 的生產，直至發生停產或油井報廢。
為了維持油氣井的正常生產和降低停產、報廢油井的經濟損失， 人們一直在努力地尋求破損錯斷的油井套管補貼修復的技術途徑和 有效的方法。於是出現了一種薄壁金屬波紋套管修復法。該方法將薄 壁波紋管用工具下至套管破損部位，通過封隔器的膠皮簡將井段密 封，然後使用地面髙壓泵打入的氣壓憋壓，迫使波紋管徑向脹開，貼 近套管，依靠下井前塗復于波紋管外面的環氧樹脂膠粘劑的粘結，使 其固化，與套管貼接。眾所周知，油井套管內壁在長久的生產過程中， 累積的鏽物、汙物甚多，波紋管與套管是無法粘牢的。因此，常常修
後不久，補貼的波紋管與套管就會離位、脫落、甚至墜入井底；即或 不脫落，也會因波紋管的管壁太薄，時間不長便被蝕漏而無法使用。 以後又有一種活塞式，以高能氣體為動力的脹管修補法出現。然而該 方法的活塞結構十分複雜，加工成本很高，並且它只能將補貼管的上 下口部脹徑成喇p八形，僅有局部的補貼管與套管內壁相靠，補貼修復 效果也不理想。此外，還因為補貼處上下補貼管口部的阻力環境差異, 活塞的簡杆相對於上下補貼管口位移距離的不等，被擴的喇叭口徑大
小不一，小端結合強度不足，密封不嚴等等因素而使修復補貼作業失 敗。

實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種結構簡便、施工方便、作用可靠、 補後密封性能好、堅固耐用的集束套補器。
本實用新型的技術方案是 一種集東套補器，其結構包括補貼管、 上接頭、下接頭、裝彈簡、集束補貼彈、脹口彈和傳爆索。裝彈簡設 置在補貼管內部，裝彈簡內設有多枚集束補貼彈和上、下各一枚脹口 彈，集東補貼彈和脹口彈中心通過貫穿其中的傳爆索引爆，裝彈簡兩 端通過定位螺栓和螺母固定，上接頭和下接頭分別與補貼管上下埠 相連接，定位螺栓通過緊固螺母固定於補貼管的上、下接頭內。
所述的集東補貼彈，其結構包括彈殼、集束補貼裝藥、擴爆藥環 和傳爆索。在彈殼中心孔內設有傳爆索，彈殼頂部設有集東補貼裝藥， 集束補貼裝藥與傳爆索之間設有擴爆藥環。
所述的集東補貼裝藥為中間有孔的整體式或是由兩瓣合成一體 的炸藥裝藥，其外形為滑輪狀。
所述的補貼管內，在集東補貼彈作用位置中間或兩側設有軟金屬 或非金屬密封帶環。
所述的上下接頭與補貼管之間採用螺紋連接，並設有"0"型橡 膠密封圈。
本實用新型通過設有若干個集東補貼彈組成的結構，能夠令集束 補貼彈作用處的補貼管產生錐形的徑向運動，並向套管內壁方向靠 攏，迫使補貼管與套管之間空間內的液體產生軸向運動，使液體從這 個間隙中排出去，從而使補貼管與套管直接貼緊。並且，它能在補貼 管上下兩端分別製造出若干個與套管相嵌的凸形環，使兩者緊密相 貼，牢固結合。由於補貼管內集東補貼裝藥作用處或其兩側的軟金屬 或非金屬密封帶環的作用，使該處的密封件夾在其中或兩側，確保補 貼後局部結合的部位實現高強度和嚴密封。由於若干集東補貼彈的組 合作用，能夠確保破損或錯斷的套管在修補之後，強度與密封性能都 十分可靠。脹口彈的作用是確保補貼管上下管口無縮徑，保證油井套 管修補後內徑達到規定的要求，使各種生產作業工具上下井作業暢通
無阻。另外，本實用新型設計結構簡單、部件安裝方便，便於安全運 輸、現場裝配，施工方便、降低加工和使用作業成本，並且修補後密
封性能好、堅固耐用。

附圖1為本實用新型的結構示意圖。
附圖2為集束補貼彈的結構示意圖。
附圖3~5為本實用新型的補貼套管工作原理示意圖。
具體實施方式
如圖l、 2所示， 一種集東套補器，包括補貼管6、上接頭3、下 接頭IO、密封圏帶7、集束補貼彈8、裝彈簡5和傳爆索13,補貼管 6內設有裝彈倚5，裝彈簡5內設有多枚集東補貼彈8和上、下各一 枚脹口彈4，並以止退環限位。集東補貼彈8和脹口彈4由中心通過 貫穿其中的傳爆索13引爆。所述的上下接頭3、 10與補貼管6之間 採用螺紋連接，並設有"0"型橡膠密封圈。裝彈簡5兩端通過定位 螺栓2、 11,用緊固螺母l、 12分別固定於上接頭3和下接頭11內， 完成在補貼管內的定位。集東補貼彈8由彈殼14、集束補貼裝藥17、 擴爆藥環18和傳爆索13組成。
為了實現補貼管6與受補貼管20的高強度結合和嚴格的密封， 本實用新型採用全新的集束補貼裝藥設計和特別的整體結構設計。
首先，在集束補貼彈8的結構設計中，選擇了具有中心孔的彈殼 14，孔中穿過傳爆索13、彈殼14中心內與傳爆索13緊靠的是擴爆 藥環18，擴爆藥環18外面是集東補貼裝藥17。當傳爆索13傳爆時， 所產生的爆轟波首先引爆擴爆藥環18使傳爆能力大大增強，確保集 東補貼裝藥17發生環向的、穩定的爆轟，確保集束補貼作用的可靠 的環對稱形作用效果。
其次，為了實現集束補貼裝藥17最佳的集東作用效果，對集東 補貼裝藥17的滑輪槽外形曲線16進行了反覆的優化。通過調研、分 析、計算和充分的試驗，所述的集東補貼裝藥17為中間有孔的整體 式或兩瓣合成式的炸藥裝藥，外形為滑輪狀，輪槽曲線16為規則的 曲面，曲面形狀為半圓形、或橢圓形、或雙曲線形、或曲線與直錐相 切連接的杯形。根據所在補貼管位置的補貼技術要求，進行不同的組
合。如圖3所示，確保裝藥爆轟形成的集束能量，集中作用於補貼管 6上與彈軸對稱的局部範圍，形成該處局部形成狹窄的錐環式凸起的 徑向運動和變形，如圖4所示。同時，迫使補貼管6和套管20之間 的空隙中的液體19向兩側分流，直至補貼管6的錐形外凸頂部21完 全嵌入套管20中形成同形的外凸穩定不變為止，如圖5所示。對集 東補貼裝藥17的嚴格控制，在於炸藥總能量產生的動能，不至於補 貼管6和套管20產生超過最大延伸率為限。
再次，本實用新型在補貼管6形成錐環外凸處的頂面位置或兩 側，設有軟金屬或非金屬密封帶環7，在補貼管6和套管20緊密嵌 合後被夾於其間或兩側，完成補貼後的嚴格密封。
另外，本實用新型為排除和預防抗徑向衝擊能力的不足和保證密 封的可靠，釆用了多個集東補貼彈8的組合作用，以確保高強度和嚴 格密封的作用效果。
還有，本實用新型在補貼管6上下口部位置的裝彈簡5內，各設 有脹口彈一枚，以消除集東補貼彈8爆炸引起的縮徑效應。
本實用新型由於上述的結構和作用特點，能將壁厚較厚(7毫米) 的補貼管，牢固的補貼於破損或錯斷的套管處，並且，套管補貼修復 後密封性好，強度高，使用壽命長。
本實用i，型的集東套補器在地面進行了套管補貼試驗。試驗使用 的套管為5^寸，高為5米的模擬井簡，筒內充滿液體後，置入長為 3米的集東套補器，套管補貼修複試驗結束後，試件經打壓15兆帕， 保壓30分鐘，無壓降。試件經解剖觀察，集東補貼處，環形凸起的 高度適中、完整無損傷，補貼管口部無縮徑，呈喇叭狀。達到了預計 的設計目標。
實施例一高125 - 28,油井，套管直徑5^寸，套管破損。經 3.5米集東套補器修補後，關井打壓15兆帕，保壓30分鐘，無壓降。 套管補貼後恢復生產，曰產液19立方米。
實施例二拉6-P3555,水井，套管直徑5^寸，套管錯斷。經套 管整形後，以6. 7米集東套補器修補後，打壓15兆帕，保壓30分鐘， 無壓降。恢復生產後，日注水42立方米。
權利要求1、一種集束套補器，包括補貼管(6)、上接頭(3)、下接頭(10)、裝彈筒(5)、集束補貼彈(8)、脹口彈(4)和傳爆索(13)，其特徵在於補貼管(6)內設有裝彈筒(5)，裝彈筒(5)內設有多枚集束補貼彈(8)和上、下各一枚脹口彈(4)，集束補貼彈(8)和脹口彈(4)由中心通過貫穿其中的傳爆索(13)引爆，裝彈筒(5)兩端通過定位螺栓(2、11)和螺母(1、12)固定，上接頭(3)和下接頭(10)與補貼管(6)上下埠連接，所述的定位螺栓(2、11)通過緊固螺母(1、12)固定於補貼管(6)的上、下接頭(3，10)內。
2、 如權利要求l所述的集束套補器，其特徵在於所述的集束 補貼彈(8 )包括彈殼(14 )、集東補貼裝藥(17 )、擴爆藥環(18 ) 和傳爆索(13)，彈殼(14)中心孔內設有傳爆索(13)，彈殼(14) 頂部設有集束補貼裝藥(17),集東補貼裝藥(17)與傳爆索(13) 之間設有擴爆藥環(18)。
3、 如權利要求2所述的集束套補器，其特徵在於所述的集東 補貼裝藥(17)為中間有孔的整體式或兩瓣合成的炸藥裝藥，外形 為滑輪狀。
4、 如權利要求l所述的集東套補器，其特徵在於所述的補貼 管(6)內在集東補貼彈(8)作用位置中間或兩側設有軟金屬或非 金屬密封帶環(7)。
5、 如權利要求l所述的集東套補器，其特徵在於所述的上下 接頭(3、 10)與補貼管(6)之間釆用螺紋連接，並設有"0"型橡 膠密封圈。
專利摘要本實用新型涉及一種集束套補器，包括補貼管、上下接頭、裝彈筒、集束補貼彈、脹口彈和傳爆索，補貼管內設有裝彈筒，裝彈筒內設有多枚集束補貼彈和一枚脹口彈，集束補貼彈和脹口彈中心通過貫穿其中的傳爆索引爆。本實用新型能夠使集束補貼彈作用處的補貼管產生錐形的徑向變形，並向套管內壁方向靠攏，直至補貼管與套管直接貼緊，並在補貼管上下兩端分別製造出若干個與套管相嵌的凸形環，從而使兩者緊密相貼，牢固結合。本實用新型結構獨特、部件安裝方便，便於安全運輸、現場裝配，使用作業成本低。最為重要的是套管補貼修復之後堅固耐用，強度高，密封性好，利於油井修復再生後的生產作業，使瀕臨報廢的油井重新煥發青春，技術經濟性十分優異。
文檔編號E21B29/00GK201074490SQ20072003181
公開日2008年6月18日 申請日期2007年5月18日 優先權日2007年5月18日
發明者田志波 申請人:西安奧星能源技術研究所