覆蓋井內複雜區段的裝置的製作方法

2023-06-09 23:17:51 2

專利名稱：覆蓋井內複雜區段的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及鑽井設備，確切地說涉及覆蓋井內複雜區段的裝置。
本發明可最有效地用於覆蓋鑽探過程中的複雜區段，這些複雜情況是因過份吸收鑽探用漿與水泥漿、從開採地層中湧出液體或氣體以及因巖石坍塌而產生的。
目前，為開採石油和天然氣，愈益需要鑽深井。但經常遇到鑽探條件互不相容的地層，即具有特高與特低的油層壓力和巖石坍塌的地層。為保證鑽井的進一步進行，在每開採擁有複雜鑽探條件的地層前，把鑽井已鑽進部分以套管柱覆蓋並用水泥粘固，接著以較小直徑的鑽頭繼續進行鑽探。鑽探條件互不相容的地層越多，需要的套管柱也越多。為了保證所用套管柱的所需直徑，開始時要鑽出顯然較大直徑的孔眼。結果造成工程耗電量大，使用套管、水泥多、勞動、時間消耗大，同時鑽探速度大大降低，鑽探費用提高。
現有的覆蓋井內複雜區段裝置包括套管柱，套管柱下部裝有基座，上部裝有堵塞器(M·C·維納爾斯基《排除鑽進韃靼油井中故障的現代方法》，1959年，韃靼圖書出版社，喀山，78-80頁)。
該裝置的缺點是，安裝時孔眼直徑會大大縮小，導致必須以顯然更大尺寸的鑽頭鑽孔，然後逐步縮小鑽頭尺寸。
現有裝置的另一缺點是，必須將其用水泥粘固在井中，這就要消耗大量時間、水泥和電能。
另一現有的覆蓋井內複雜區段裝置(SU，A，907200)包括異形管柱，其兩端為圓柱形段，其下端裝有帶閥的基座，而上端有連接異形管柱與鑽杆的接頭。
該裝置的主要缺點是，由於裝置與井壁間空隙以及異形管本身連接處密封不夠，不能保證可靠地覆蓋地層。此外，在安裝該裝置的區段上方發生坍塌時，巖石落在為校正遮斷器而補充進行升降作業的裝置內外，會阻礙覆蓋地層過程，這也會降低密閉複雜區段的可靠性。
這一現有裝置的另一缺點是，由於校正裝置的內部通路，必須幾次進行升降作業，在井內安裝這種裝置時要花大量時間，這會提高工程的造價。
本發明的基本任務是製造這樣一種覆蓋井內複雜區段的裝置，其結構可保證用一次升降作業即可在井內安裝好異形管柱，同時提高複雜區段的密封性。
上述任務的解決方法是，覆蓋井內複雜區段裝置包括異形管柱，管兩端為圓柱形段，下面圓柱形段裝有帶閥的基座，根據本發明，這一裝置擁有安裝井內異形管柱機構，這一機構能在異形管柱內往復縱向移動並包括異形管圓柱形段擴展器，擴展器安裝在異形管柱的上面圓柱形段內，這一機構還包括與擴展器剛性相連的擴管器，擴管器安裝在異形管柱上方並包括帶有輥軋構件的殼體。
本發明用一次升降作業即可完成下異形管柱、擴展與校正異形管等作業，這可簡化、加速覆蓋井內複雜區段過程並降低其費用，還可提高這項工程在地層密閉區段上方存在坍塌區段時的成功率。達此目的的辦法是，對異形管柱的校正要在以液體壓力擴展異形管柱後立即進行，不需進行自動下降擴管器的幾次升降作業。在這種情況下，坍塌的巖石來不及落入井壁與異形管柱間的空隙中，而管柱的內腔同井區是隔離的，這可使異形管壁緊靠井壁，提高地層的密封性。
在本發明的最佳設計方案中，在異形管柱兩端裝有堵塞器，其中每個均呈圓柱形短管狀，這一短管帶有內設密封構件的表面環形槽和與槽相對應的內部環狀凸起。
裝置的這種設計能改善異形管連接處和管外區的密封性，並藉此提高覆蓋井內複雜區段的可靠性。
適宜的是，擴展器帶有表面凸起，這一凸起同上面堵塞器的圓柱形短管的內部環狀凸起相互作用。
裝置的這種設計能最後合理地配置裝置的各接頭。
同樣適宜的是，擴管器的殼體擁有支承面，這些支承面同其縱向幾何軸成角度並與位於此軸上的、朝向擴管器尾部的頂點組成截頭角椎，而在支承面上裝有輥軋構件。
這可以靠減少對輥軋構件的支點的負荷來提高輥軋構件的工作荷載，從而提高擴管器的效率，加速在井內地層密閉區段安裝異形管柱時校正該管柱的作業。而這又會提高安裝井內裝置的勞動生產率和覆蓋地層的可靠性。
按照本發明的一種設計方案，擴管器的每一輥軋構件呈截頭球缺狀。
這樣，可以在校正異形管過程中靠減少輥軋構件和異形管壁的摩擦力來提高擴管器的使用時間。
在本發明的另一種設計方案中，異形管柱擁有環形墊料，這些墊料位於異形管連接表面之間。
裝置的這種方案可在更大程度上改善異形管接頭的密封性，從而提高覆蓋井內複雜區段的可靠性。
非常適宜的是，至少有一個堵塞器安裝在異形管柱的連接管間。
這種設計方案宜於在覆蓋區段存在具有各種地層壓力的幾個地層的情況下使用，以排除液體從一個地層向另一地層互相溢流的可能性，這對維護生態要求是必需的。
本發明的另一些目的和優點可從下面對實施例的詳細描述和附圖中弄清楚。附圖有

圖1表示根據本發明的裝置的上部;
圖2表示根據本發明的裝置的下部;
圖3表示圖2中Ⅲ-Ⅲ斷面;
圖4表示圖2中1Y-1Y斷面;
圖5表示圖2中接頭A;
圖6表示異形管校正後的該接頭;
圖7表示擴管器的一個組件的設計;
圖8表示圖7中YⅢ-YⅢ斷面。
覆蓋井內複雜區段裝置包括異形管柱1(或一個管)(圖1、圖3)，管兩端為圓柱形段2，其中一些圓柱形段帶有外螺紋3，而另一些圓柱形段帶有內螺紋4，以便連接異形管1本身，連接異形管與裝置的其他構件(圖2、圖5和圖6)。管柱上、下面異形管的圓柱形段裝有堵塞器4′(圖1、圖2、圖4)，每一個堵塞器都製成帶有內裝密封構件7的表面環形槽6的圓柱形短管5，而圓柱形短管5的內側有與表面環形槽6相對應的環狀突起8。
在異形管1柱的下面圓柱形段有固定在短管5上的基座9(圖2)，基座9有用於截斷通道11的球閥10和限制球閥10從基座9中脫出的銷12。
異形管1柱(圖1)的上面圓柱形段2有腔13，腔13與堵塞器的短管5的腔相連接，短管5的腔中設有擴展器14，擴展器14有表面環狀凸起15，表面環狀凸起15與短管5的內部環狀凸起8相互作用並使異形管1柱保持懸垂狀態。此外，擴展器14有安裝在其中部外面的輥軋構件16、同基座9的銷12相互作用的帶有凹口18的端頭17以及位於擴展器14的環狀凸起15中的密封物19。同樣的密封物19′裝在基座9與短管5的連接處。
擴展器14用連接器20與擴管器20′剛性相連，擴管器20′由數個相繼連接的組件21、22和23組成，其中每一個組件都包括殼體24(圖7)，在殼體24的端頭部分制有螺紋25和26，而在中部藉助於軸27和墊片28安裝有輥軋構件29，每個輥軋構件均呈截頭球缺狀。此外，在擴管器20′的殼體24上，為安裝輥軋構件29，設有支承面30，這些支承面30同其縱向幾何軸成角度並同位於該軸上的、朝向擴管器20′尾部21的頂點組成截頭角椎。
擴管器20′的幾個組件21、22和23的輥軋構件29的直徑朝擴管方向逐步縮小。
異形管1的螺紋接頭3和4(圖5和圖6)有環形墊料31，這些環形墊料31位於內螺紋終端的環形槽32和異形管1圓柱形段2的外螺紋3始端的椎形環33組成的間隙中。
將按照圖1和圖2安裝的裝置藉助於擴管器20′的組件21的螺紋25連接在鑽管柱(圖中未示出)的下端，並將此裝置下到井中鑽進複雜區段，這時球閥10在井中液體壓力的作用下開啟，並將井中液體經通道11送往異形管和鑽管柱內。然後，通過向上述管柱內壓注液體造成其中壓力，這種壓力足以展平異形管1的縱向褶皺，從而使異形管緊貼井壁。
轉動鑽管柱，對擴展器14施以軸向載荷，利用擴展器14的輥壓構件16擴展異形管1的螺紋接頭3、4(圖1和圖6)並使其完全展平。這時，擴展器14的輥軋構件16將異形管1的圓柱段2的螺紋部分3的椎形環33滾壓入位於另一異形管1的圓柱形段2的內螺紋終端的環形槽32中。環形墊料變形。以此保證異性管1間的可靠連接和這一接頭的密封性。同時異形管1的圓柱形段2的直通斷面的直徑增大，這可使帶有擴展器14密封物19的環狀凸起15在這些圓柱形段內自由通過。
異形管1的螺紋接頭3、4的直通斷面的進一步增大和異形管1內徑的校正靠擴管器20′的各組件21、22和23來實現，這些組件靠逐步增大其直徑把異形管1的內徑相繼擴大到一定尺寸。
當擴展器14接近基座9時，端頭17的槽溝18咬住銷12，並通過銷12將轉動力矩傳遞到基座9，基座9從短管5中旋出，向井底脫落，這使有可能以擴展器14的輥軋構件16和擴管器20′的輥軋構件29來擴展異形管1柱的下面圓柱形段2。至此，以異形管1柱覆蓋複雜區段的工程結束，並繼續進行鑽井。
在鑽井複雜區段存在具有各種層內壓力的幾個地層時，需要將它們互相截斷(密閉)，以排除液體從一個地層流入另一地層。在這種情況下，裝置備有補充堵塞器4′，把這些堵塞器4′裝在符合截斷間矩的管柱異形管1間。
在擴展器14和擴管器20′中分別採用可替換的輥軋構件16和29時，則可多次使用這一裝置，這可降低使用消耗。
權利要求
1.覆蓋井內複雜區段裝置包括異形管(1)柱及管柱兩端的圓柱形段(2)，在下面的圓柱形段設有帶閥(10)的基座(9)，其特徵是裝置擁有安裝井內異形管(1)柱的機構，這一機構能在異形管(1)柱內往復縱向移動並包括安裝在異形管(1)柱上面圓柱形段(2)內的異形管(1)圓柱形段(2)擴展器(14)，這一機構還包括與擴展器(14)剛性連接的擴管器(20′)，擴管器(20′)安裝在異形管(1)柱上方並包括殼體(24)及輥軋構件(29)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特點是該裝置在異形管(1)柱兩端裝有堵塞器(4′)，其中每個均呈圓柱形短管(5)狀，這一短管(5)帶有內設密封件(7)的表面環形槽(6)和與槽(6)相對應的內部環狀凸起(8)。
3.根據權利要求1、2所述的裝置，其特徵是擴展器(14)帶有表面凸起(15)，表面凸起(15)同上面堵塞器(4′)的圓柱形短管的內部環狀凸起(8)相互作用。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特徵是擴管器(20′)的殼體(24)有支承面(30)，這些支承面(30)同其縱向幾何軸成角度並同位於此軸上的、朝向擴管器(20′)尾部的頂點組成截頭角椎，同時在支承面(30)上裝有輥軋構件(29)。
5.根據權利要求1、4所述的裝置，其特徵是擴管器(20′)的每個輥軋構件(29)呈截頭球缺狀。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特徵是異形管(1)柱有環形墊料(31)，這些環形墊料(31)位於異形管(1)連接表面之間。
7.根據權利要求2所述的裝置，其特徵是至少有一個補充堵塞器(4′)安裝在異形管(1)柱的連接管(1)之間。
全文摘要
覆蓋井內複雜區段裝置包括異形管(1)柱及其兩端的圓柱形段(2)和安置井內異形管(1)柱機構，這一機構在異形管(1)柱內往復縱向移動。上述機構包括安裝在異形管(1)柱上面圓柱形段(2)內的異形管(1)圓柱形段(2)擴展器(14)和與其剛性連接的擴管器(20′)，擴管器(20′)安裝在異形管(1)柱上方並包括殼體(24)及輥軋構件(29)。
文檔編號E21B33/10GK1053280SQ9010008
公開日1991年7月24日 申請日期1990年1月9日 優先權日1990年1月9日
發明者蓋日德拉辛特·斯·阿日德拉赫曼諾夫, 拉辛德·阿·尤特謝夫, 魯斯塔姆·哈·依巴都林, 依茲爾·蓋·尤索波夫, 阿那多列·瓦·皮羅夫, 阿爾日爾特·蓋·扎依努林, 康斯坦丁·維·麥林, 鮑裡斯·弗·拉夫魯辛科, 依爾瑪斯·法明蓋佐夫, 阿爾瑪茲·阿·姆哈麥特欣, 維塔列·彼·菲利波夫, 哈利姆·阿·阿斯法迪亞羅夫, 塔弟亞那·阿·米哈依羅娃, 弗拉基米爾·賽·帕爾欣, 列奧尼德·弗·尤尼謝夫, 亞歷山大·阿·普扎諾夫, 亞歷山大·彼·巴蘭丁 申請人:韃靼國立石油工業科學研究所設計院