高壓淺層全封閉鑽塞裝置的製作方法

2023-05-17 01:03:41 1

本實用新型屬於鑽除石油工業油氣水井中所注水泥塞的鑽塞設備，特別是高壓淺層全封閉鑽塞裝置，適用於鑽除油氣水井中距離井口較近的淺層位置的水泥塞。

背景技術：

目前，油田的一些油氣水井中所注水泥塞的位置距離井口較近，長期封井後，由於地層壓力恢復等原因，在水泥塞底部易聚集高壓油氣，被封閉的壓力較高，有的甚至高達105MPa以上。當這些老井重新修複利用時，通常採用常規鑽塞工藝鑽除水泥塞，但是由於上述井中的水泥塞太淺，鑽具重量太輕，一旦鑽透水泥塞便會遇到高壓油氣，高壓油氣瞬間釋放，鑽具極易被井內高壓頂飛，甚至「發射」出去，發生危險。用傳統帶壓作業設備存在搬遷及作業費用高等缺點。為了防止上述事故的發生，目前的常用設備有獨立式帶壓作業設備，輔助式帶壓作業設備，連續油管帶壓作業設備。其作業設備主要由作業動力設備、井架、防噴管柱、注入頭，液壓控制等多種設備及輔助器件構成；其主要缺陷是這些設備成本高，結構複雜，設備龐大，運移搬家成本高，作業成本也高，需要配置的作業人員多等缺點，如一套獨立式帶壓作業設備、連續油管作業設備，一套的價格都高達3—4千萬元，大大增加了生產成本。

目前，生產現場需要一種結構簡單、工作可靠，安全係數高的淺層鑽塞專用設備，來彌補淺層高壓鑽塞作業的空白。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供高壓淺層全封閉鑽塞裝置，為淺層高壓鑽塞作業所專用，能夠有效施加和控制鑽壓，實現淺層鑽塞作業，當井內有瞬間高壓時能實現有效控制，防止井內鑽塞管柱被頂出。降低淺層鑽塞作業成本的投入，降低生產成本。

本實用新型的技術解決方案是：高壓淺層全封閉鑽塞裝置包括防噴管，防噴管的管體上設有下打壓口、管體內部裝有活塞總成，防噴管上端自下而上依次與上打壓法蘭總成和防旋總成連接、下端自上而下依次與轉換短節和防噴短節連接，防旋總成中的氣缸通過花鍵套依次與上打壓法蘭總成中的防旋接頭、活塞總成中的皮碗支管和直連管短節連接並通過直連管短節與鑽塞管柱以及水動力鑽具連接；防噴管的外部通過管線固定支架固定著旋塞閥和單向閥，單向閥與旋塞閥連接，單向閥的出口通過上打壓管線與上打壓法蘭總成的上打壓口連接、單向閥的進口通過管線與地面泵車連接，下打壓口通過管線與溢流池連接，氣缸與氣源連接。

與現有技術相比，本實用新型的顯著效果在於：本裝置結構簡單、通過活塞總成及防旋總成將本裝置中井口以上的直連接管短節全部封閉，能耐高壓。通過控制泵車的泵壓、排量和下打壓口的排液量有效控制鑽壓，實現安全鑽塞作業。起下管柱作業時，與鑽塞管柱連接的直連管短節能夠在本裝置全封閉的防噴管的內腔中上下移動，實現鑽進與起出；通過控制泵車的泵壓、適時加大泵壓能實時緩衝井內突發的高壓。當有瞬間高壓時，本裝置下部的防噴短節可將壓力傳遞到井口防噴裝置，同時防噴管內的高壓水能夠對井內突然的高壓起到緩衝作用，為及時關閉井口防噴裝置留出了時間，解決了鑽塞管柱被井內高壓頂飛的問題，有效避免鑽塞突遇高壓、鑽塞管柱被頂出和井噴失控的風險。

另外，本裝置具有防旋總成，能夠防止水動力鑽具正常鑽進時、鑽塞管柱反轉對密封部件，如上活塞皮碗、下活塞皮碗、密封膠芯等密封部件所造成的破壞，同時也保證了鑽塞操作的安全性。

本裝置的製造成本低、操作簡單，工作安全可靠，有效降低了生產成本，具有很好的使用效果並能產生顯著的經濟效益。

附圖說明

圖1是本實用新型結構的總裝示意圖。

圖2是防旋總成的結構示意圖。

圖3是上打壓法蘭總成的結構示意圖。

圖4是活塞總成的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖詳述本實用新型，並非限制本實用新型的保護範圍，凡使用本實用新型的設計思路得出的改進均屬於本實用新型的保護範疇。

參見圖1，高壓淺層全封閉鑽塞裝置包括防噴管5，防噴管5的管體上設有下打壓口3、管體內部裝有活塞總成7，防噴管5上端自下而上依次與上打壓法蘭總成8和防旋總成12連接、下端自上而下依次與轉換短節2和防噴短節1連接，防旋總成12中的氣缸12.1通過花鍵套12.3依次與上打壓法蘭總成8中的防旋接頭8.5、活塞總成7中的皮碗支管7.2和直連管短節7.9連接，並通過直連管短節7.9與鑽塞管柱以及水動力鑽具連接；防噴管5的外部通過管線固定支架4固定著旋塞閥10和單向閥11，單向閥11與旋塞閥10連接，單向閥11的出口通過上打壓管線6與上打壓法蘭總成8的上打壓口8.8連接、單向閥11的進口通過管線與地面泵車連接，下打壓口3通過管線與溢流池連接，氣缸12.1與氣源連接。氣源包括空壓機、儲氣罐等獨立氣源或者是通井機、鑽機等動力設備上的氣源，氣缸12.1的下進排氣口12.7和上進排氣口12.8與氣源控制閥的相應接口相連接。

參見圖2，所述防旋總成12包括氣缸固定架12.2、氣缸12.1、花鍵套12.3和防旋殼體12.6，氣缸12.1的缸體安裝在氣缸固定架12.2內、其氣缸活塞杆與花鍵套12.3螺紋連接，花鍵套12.3與防旋殼體12.6通過鍵槽嚙合，氣缸固定架12.2與防旋殼體12.6通過固定螺栓12.4連接。

所述花鍵套12.3的下部內腔中能夠插入防旋接頭8.5，花鍵套12.3與防旋接頭8.5通過鍵與槽或者通過內方與外方嚙合；防旋殼體12.6的外部還固定著卡塊，在卡塊上端設有吊裝吊環12.5。

參見圖3，所述上打壓法蘭總成8包括防旋接頭8.5和防轉管8.7，防旋接頭8.5與防轉管8.7連接並安裝在防噴管5內，防旋接頭8.5的上部本體外圓設有鍵或槽或外方、中部本體外圓裝有背帽8.1，背帽8.1的下方、在防噴管5上中心孔的兩側分別裝有上軸承8.2和下軸承8.4；防旋接頭8.5的下部內腔中插入防轉管8.7後焊接在一起，在防旋接頭8.5的下部內腔和防轉管8.7的管體上至少設有一個進液孔8.6。在防噴管5的上中心孔內還設有密封圈8.3，實現防噴管5與防旋接頭8.5之間的密封。

所述防旋接頭8.5的下部本體外圓與防噴管5之間設有液流間隙，上打壓法蘭總成8的上打壓口8.8設在防噴管5的上部管體上、與進液孔8.6相對應。

參見圖4，所述活塞總成7包括上活塞皮碗7.1、下活塞皮碗7.3、皮碗支管7.2、直連管懸掛器7.4和直連接管短節7.9，上活塞皮碗7.1與下活塞皮碗7.3的碗口朝向相反、安裝在皮碗支管7.2的外部，皮碗支管7.2的下部內腔中自上而下螺紋連接著直連管懸掛器7.4和固定帽7.5，直連管懸掛器7.4與直連接管短節7.9螺紋連接，由固定帽7.5直連接管短節7.9旋緊固定，皮碗支管7.2穿套在防轉管8.7的外面、能夠沿防轉管8.7上下滑動，上活塞皮碗7.1、下活塞皮碗7.3和皮碗支管7.2均安裝在防噴管5內。當防旋接頭8.5下行時，直連管短節7.9能夠穿越轉換短節2和防噴短節1與下方的鑽塞管柱連接，並以此帶動水動力鑽具鑽除水泥塞。

所述轉換短節2與防噴短節1插接，在轉換短節2的內腔中固定著密封膠芯7.7，密封直連管短節7.9與轉換短節2之間的環空間隙，用來阻止井內高壓上返；所述固定帽7.5設有內螺紋和外螺紋，分別與直連管短節7.9和皮碗支管7.2連接；在所述防噴短節1的上部內腔中固定著V型密封件7.8，密封轉換短節2與防噴短節1之間的環隙。

所述防噴管5和轉換短節2相連接的法蘭盤中分別設有上擋環7.6和下擋環，固定帽7.5的下端面是平面，能夠坐落在上擋環7.6的上面。

所述所述轉換短節2與防噴短節1插接後、在其對合連接處安裝快速卡箍9，加以固定，較之使用螺栓固定方便快捷。該快速卡箍9是兩個對合的半圓體、通過鎖扣或鎖銷連接，防噴短節1的下法蘭盤與井口防噴裝置連接。

其使用方法，如下述：

a、將本裝置吊裝到井口防噴裝置上面，使防噴短節1與井口防噴裝置連接，在吊裝本裝置前，將配套的井口防噴裝置安裝好並試壓合格。連接好泵車與單向閥11、下打壓口3與溢流池之間的管線，並關閉下打壓口3，備好水動力鑽具及其配套設備需要的各種液壓源和氣源，將氣源通過管線與氣缸12.1連接，完成本鑽塞裝置的試壓及地面準備等工作。

b、完成本鑽塞裝置的試壓工作後，拆卸快速卡箍9，將本裝置防噴短節1以上的部分吊起，使轉換短節2與防噴短節1脫離。

c、將本裝置與水動力鑽具連接，具體做法是：打開所有配套的井口防噴裝置，關閉旋塞閥10，啟動地面泵車的水泵，打開單向閥11，逐漸調整地面泵車的泵壓和排量，泵車高壓水會通過單向閥11及上打壓管線6進入上打壓法蘭總成8內。一部分高壓水進入防噴管5與皮碗支管7.2及上活塞皮碗7.1形成的腔室內，高壓水推動皮碗支管7.2整體下移，通過調節安裝在下打壓口3上的控制閥門控制排出量，以此控制皮碗支管7.2下移的速度，直到使直連管短節7.9從轉換短節2中露出，當直連管短節7.9從轉換短節2中露出部分的長度達到30cm — 50cm時停泵。在直連管短節7.9下方連接一根直連管，也稱接單根，後續連接的直連管就成為鑽塞管柱。接入的第一根直連管的下部與水動力鑽具連接後，迅速裝上快速卡箍9並上緊。

d、鑽塞：

重新啟動地面泵車和氣源，使防旋總成12中氣缸12.1下移並帶動花鍵套12.3下移，使防旋接頭8.5進入花鍵套12.3與之嚙合。由於花鍵套12.3與防旋殼體12.6嚙合、固定不轉動，從而使直連管短節7.9及其與之連接的鑽塞管柱以及水動力鑽具不能反轉，達到了防扭、鑽塞的效果。

一部分高壓水通過單向閥11及上打壓管線6進入上打壓法蘭總成8內，泵車的一部分高壓水會通過防旋接頭8.5上的進液孔8.6進入防轉管8.7，再進入直連管短節7.9直到下部連接的鑽塞管柱，來驅動水動力鑽具旋轉鑽除水泥塞。

而另一部分高壓水則會進入防噴管5和皮碗支管7.2及上活塞皮碗7.1形成的腔室內，高壓水推動皮碗支管7.2整體下移，下活塞皮碗7.3以及防噴管5下腔體內的高壓水通過下打壓口3引流至溢流池，通過調節下打壓口3上的控制閥門的排出量，同時觀察外連接鑽塞深度指示裝置的顯示，控制皮碗支管7.2下移的速度，也就達到控制整個裝置鑽塞的進尺和速度，至到水動力鑽具完成第一根直連管、也稱單根的鑽深。

e、第一根單根鑽塞到位後，倒換高壓水的流向，上提本裝置，續接單根：

第一根單根鑽到位、續接單根時，停泵，同時啟動氣源，使防旋總成12中氣缸12.1的氣缸活塞上移與花鍵套12.3分離，也使防旋接頭8.5與花鍵套12.3脫離，便於直連管短節7.9轉動；然後關閉單向閥11，將地面泵車與單向閥11連接的管線從單向閥11上面卸下，將管線與下打壓口3連接；將原來與下打壓口3連接的管線卸下後與旋塞閥10連接，使旋塞閥10通過管線與溢流池連接；啟動泵車，高壓水從下打壓口3進入，推動下活塞皮碗7.3和皮碗支管7.2上移；通過調節安裝在下打壓口3上的控制閥門控制排出量，以此控制皮碗支管7.2上移的速度，同時觀察外連接鑽塞深度指示裝置的顯示，直到使直連管短節7.9從轉換短節2中露出。當直連管短節7.9從轉換短節2中露出部分的長度達到30cm — 50cm時，停泵；拆卸快速卡箍9，將本裝置防噴短節1以上的部分吊起，使轉換短節2與防噴短節1脫離。上提本裝置，續接單根後，迅速裝上快速卡箍9並上緊，繼續鑽除水泥塞。

f、重複鑽塞和續接單根的操作，直到鑽開井筒中的水泥塞。

上面敘述的實施例僅僅為典型實施例，但本實用新型不僅限於這些實施例，本領域的技術人員可以在不偏離本實用新型的精神和啟示下做出修改。本文所公開的方案可能存在很多變更、組合和修改，且都在本實用新型的範圍內，因此，保護範圍不僅限於上文的說明。