CN107246249B - 笼套式钻井堵漏装置及钻井堵漏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种笼套式钻井堵漏装置及钻井堵漏方法，涉及石油钻井技术领域，解决的技术问题是提供一种可提高钻井堵漏成功率的笼套式钻井堵漏装置及钻井堵漏方法。本发明采用的技术方案是：笼套式钻井堵漏装置，包括连续小油管、膨胀套、笼套和密封套，连续小油管与膨胀套相连；笼套包括笼柱和锁紧圈，锁紧圈的两端分别设置棘轮、棘爪和卡子，棘轮和棘爪使锁紧圈只能胀大；密封套套于笼套外侧，膨胀套位于笼套内。利用膨胀套的注气膨胀，将整个笼套悬挂在连续小油管上，再下送到钻井的堵漏点；膨胀套继续注气，将笼套和密封套锁紧在修扩段井壁筒上；膨胀套排气后取出，最后对漏失段进行水泥堵漏固化，由于堵漏处已经得到改善，提高了堵漏成功率。

Description

笼套式钻井堵漏装置及钻井堵漏方法

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，尤其是一种笼套式钻井堵漏装置及钻井堵漏方法。

背景技术

钻井工程中，井漏是钻井液从井眼漏入地层的现象。井漏常发生在钻井过程中或者起下钻过程中，是石油天然气钻探过程中普遍存在、经常遇到的复杂问题。井漏引起的井下事故复杂，对钻井、完井施工危害极大，一直是国内外石油工程界非常关注的问题。

钻井作业中，一旦发生井漏，不仅延误时间，损失钻井液，损害油气层，干扰地质录井工作，而且还可能引起井壁失稳，导致井塌、卡钻、井喷等一系列复杂情况与事故，甚至导致井眼报废，造成重大的经济损失。当漏失发生在井下产层处时，漏失的处理变得更加复杂化，若处理不当很容易损害产层，影响投产后的产量，降低油层的开采率。

发生井漏的三个条件是：第一、井筒内的液柱压力大于地层孔隙、裂缝或者溶洞中流体压力，对地层存在正压差。第二、地层中存在着漏失通道及较大的足够容纳钻井液的空间。第三、漏失通道的开口尺寸大于外来工作液中固相的粒径。

在我国，早在20世纪60年代就开始应用堵漏材料处理井漏，并开展了一些基础研究工作。几十年来，特别是近10多年来，堵漏材料的开发和应用得到了较大的发展，在常规水泥堵漏和桥接材料堵漏的基础上，发展了一些新型复合桥接堵漏剂、高效失水堵漏剂、暂堵剂、化学堵漏剂、单项压力封闭剂等几大类数十种堵漏材料。但是，这些堵漏材料存在以下不足：多数堵漏材料对产层有潜在的伤害性。另外，除水泥外，其他堵漏材料的堵漏强度不高，在钻井中可能因高压差被再次压漏，还存在着施工周期长、需反复施工等缺点。

目前，常用的堵漏方法是桥接堵漏和水泥堵漏。水泥堵漏工艺中，水泥浆封堵裂缝及溶洞漏失地层时，初、终凝时间难以掌握，施工风险大，极易发生高密度的水泥浆快速漏失及速凝水泥浆快速固化难题，导致钻具固死及卡钻等井下事故，造成很大经济损失。桥接堵漏主要是利用多种堵漏材料按一定比例配制堵漏浆，进而堵塞裂缝、孔隙通道，通过架桥、支撑、连接、封堵、填充等作用来堵塞漏层，其关键技术在于堵漏剂中颗粒尺寸的分布是否和漏失通道直径相匹配，然而在钻井过程中，有时并不能准确掌握漏失地层的裂缝宽度和孔隙尺寸，无法优选和确定堵漏剂的配方，从而增加了施工的不确定性，降低了堵漏的成功率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高钻井施工过程中，针对缝隙或小孔洞漏失泥浆工况堵漏成功率的笼套式钻井堵漏装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：笼套式钻井堵漏装置，包括连续小油管、膨胀套、笼套和密封套，所述连续小油管与膨胀套相连，膨胀套呈密闭状；笼套包括多根等长的笼柱，以及将各根笼柱连接起来并形成呈圆柱状的锁紧圈，锁紧圈至少两圈，锁紧圈的两端分别设置适配棘轮、棘爪和卡子，棘轮和棘爪使得锁紧圈只能胀大；密封套套于笼套外侧，膨胀套位于笼套内，并且膨胀套可膨胀的最大直径大于笼套的直径。

进一步的是：所述锁紧圈所在平面与笼柱的长度方向互相垂直，各根笼柱相互平行。

进一步的是：所述锁紧圈通过卡子焊接连接于各笼柱的外侧，相邻两个锁紧圈的间距为400mm。

进一步的是：所述膨胀套由多个相同的膨胀子套串联而成，膨胀子套的两端分别设置相适配的接头，相邻两个膨胀子套由连接管连接，首端的膨胀子套与连续小油管相连，末端的膨胀子套通过堵塞密闭。

本发明还提供一种钻井堵漏方法，解决钻进过程中遇到缝隙或小孔洞泥浆漏失工况时，采用现有堵漏方法堵漏成功率不高的问题，采用的技术方案是：钻井堵漏方法，通过上述任意一种笼套式钻井堵漏装置实施，包括以下步骤：

S1、检测钻井内缝隙或小孔洞漏浆的深度及范围，确定堵漏段的位置；

S2、对堵漏段进行扩修，扩修后得到扩修段，扩修段井壁筒直径大于原井壁筒的直径，并且扩修段的上下端分别超出堵漏段；

S3、根据堵漏段的长度，取笼柱的长度并下料，然后将锁紧圈用卡子组焊在笼柱上，制得笼套；

S4、裁切密封套，使密封套的长度与笼套的长度一致，再将密封套满套在笼套的外面；

S5、将膨胀套放于笼套内，膨胀套与连续小油管相连；通过连续小油管向膨胀套内充气，使密封套、笼套、膨胀套全部贴紧，并且此时密封套的外径小于钻井套管的内径；

S6、利用连续小油管，将整个笼套从钻井的井口送入至扩修段，再通过连续小油管向膨胀套内充气，膨胀套膨胀，带动笼套和密封套扩大，直到密封套的外径达到扩修段井壁筒的直径；

S7、通过连续小油管对膨胀套进行排气减压，并取出膨胀套和连续小油管；

S8、对扩修段进行水泥堵漏固化。

具体地，所述扩修段井壁筒的直径大于原井壁筒的直径至少25mm，扩修段的上下端分别超出堵漏段至少300mm。

本发明的有益效果是：利用密封套的张力和膨胀套在压缩空气作用下的膨胀力，能将整个笼套悬挂在连续小油管上，再通过连续小油管，能轻便、精准地将膨胀套、笼套、密封套下送到钻井的扩修段；笼套的锁紧圈两端分别设置棘轮和棘爪，锁紧圈只能扩大而不能缩小，膨胀套继续充气的产生的膨胀力可轻松地将笼套和密封套锁紧在修扩段井壁筒上，达到堵漏的作用；膨胀套排气收缩后取出，操作便捷；最后对漏失段进行水泥堵漏固化，达到井下堵漏的目的，由于堵漏处已经得到改善，可保证水泥堵漏的质量，提高堵漏成功率。

附图说明

图1是本发明笼套式钻井堵漏装置在使用过程中的结构示意图。

图2是图1中A-A剖视图。

图3是图2中B区域的局部放大图。

图中零部件、部位及编号：连续小油管1、膨胀套2、膨胀子套21、连接管22、堵塞23、笼套3、笼柱31、锁紧圈32、棘轮32a、棘爪32b、卡子33、密封套4；扩修段5、钻井套管6。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明笼套式钻井堵漏装置，包括连续小油管1、膨胀套2、笼套3和密封套4，连续小油管1与膨胀套2相连，膨胀套2呈密闭状，连续小油管1可向膨胀套2内注气、排气，以实现膨胀套2的胀缩变化。膨胀套2可为一整体，或者如图1所示，膨胀套2由多个相同的膨胀子套21串联而成，膨胀子套21的两端分别设置相适配的接头，以便于按需要进行串联，相邻两个膨胀子套21由连接管22连接，其中首端的膨胀子套21与连续小油管1相连，末端的膨胀子套21通过堵塞23密闭，以保证整个膨胀套2的密闭性。

笼套3包括多根等长的笼柱31，以及将各根笼柱31连接起来并形成呈圆柱状的锁紧圈32，锁紧圈32至少两圈，锁紧圈32的两端分别设置适配棘轮32a、棘爪32b和卡子33，棘轮32a和棘爪32b使得锁紧圈32只能胀大，而不能缩小。锁紧圈32所在平面与笼柱31的长度方向互相垂直，各根笼柱31相互平行。如图2和3，笼套3包括六根等长的笼柱31，笼柱31相互平行，笼柱31通过锁紧圈32连接形成笼套3，其中锁紧圈32通过卡子33焊接连接于各笼柱31的外侧。相邻两个锁紧圈32的间距根据强度要求确定，例如相邻两个锁紧圈32的间距为400mm。

密封套4套于笼套3外侧，密封套4直接和锁紧圈32接触；膨胀套2放于笼套3内，并且膨胀套2可膨胀的最大直径大于笼套3的直径。

本发明钻井堵漏方法，通过上述实施例的笼套式钻井堵漏装置实施，包括以下步骤：

S1、检测钻井内缝隙或小孔洞漏浆的深度及范围，确定堵漏段的位置。

S2、对堵漏段进行扩修，扩修后得到扩修段5，扩修段5设有对应的井壁筒，扩修段5的扩修要求为：扩修段5井壁筒直径Φ1大于原井壁筒的直径Φ2，并且扩修段5的上下端分别超出堵漏段。如图1，扩修段5井壁筒的直径Φ1大于原井壁筒的直径Φ2至少25mm，扩修段5的上下端分别超出堵漏段至少300mm，图1中扩修段5的上下端分别超出堵漏段300mm。

S3、根据堵漏段的长度，取笼柱31的长度并下料，然后将锁紧圈32用卡子33组焊在笼柱31上，制得笼套3。此时，笼套3的外径小于钻井套管6的内径Φ4。

S4、裁切密封套4，使密封套4的长度与笼套3的长度一致，再将密封套4满套在笼套3的外面。

S5、将膨胀套2放于笼套3内，膨胀套2与连续小油管1相连；通过连续小油管1向膨胀套2内充气，使密封套4、笼套3、膨胀套2全部贴紧，形成一个整体，并且需要保证此时密封套4的外径Φ3小于钻井套管6的内径Φ4。膨胀套2由膨胀子套21串联而成，根据笼套3的长度串联合适数量的膨胀子套21。

S6、利用连续小油管1，将整个笼套3从钻井的井口送入至扩修段5的井筒区，即下放到堵漏点。再通过连续小油管1继续向膨胀套2内充气，膨胀套2继续膨胀，带动笼套3和密封套4扩大，锁紧圈32的棘轮32a和棘爪32b错位扩张，直到密封套4的外径达到扩修段5井壁筒的直径Φ1，停止充气。膨胀套2充气的产生的膨胀力可轻松地将笼套3和密封套4锁紧在修扩段井壁筒上，达到堵漏的作用；而且，笼套3和密封套4不能再次缩小。

S7、通过连续小油管1对膨胀套2进行排气减压，再通过连续小油管1取出膨胀套2。

S8、对扩修段5进行水泥堵漏固化。由于堵漏处已经得到改善，可保证水泥堵漏的质量，提高堵漏成功率。

Claims (5)

1.钻井堵漏方法，其特征在于：通过笼套式钻井堵漏装置实施，包括以下步骤：

S1、检测钻井内缝隙或小孔洞漏浆的深度及范围，确定堵漏段的位置；

S2、对堵漏段进行扩修，扩修后得到扩修段（5），扩修段（5）井壁筒的直径（Φ1）大于原井壁筒的直径（Φ2），并且扩修段（5）的上下端分别超出堵漏段；

S3、根据堵漏段的长度，取笼柱（31）的长度并下料，然后将锁紧圈（32）用卡子（33）组焊在笼柱（31）上，制得笼套（3）；

S4、裁切密封套（4），使密封套（4）的长度与笼套（3）的长度一致，再将密封套（4）满套在笼套（3）的外面；

S5、将膨胀套（2）放于笼套（3）内，膨胀套（2）与连续小油管（1）相连；通过连续小油管（1）向膨胀套（2）内充气，使密封套（4）、笼套（3）、膨胀套（2）全部贴紧，并且此时密封套（4）的外径（Φ3）小于钻井套管（6）的内径（Φ4）；

S6、利用连续小油管（1），将整个笼套（3）从钻井的井口送入至扩修段（5），再通过连续小油管（1）向膨胀套（2）内充气，膨胀套（2）膨胀，带动笼套（3）和密封套（4）扩大，直到密封套（4）的外径达到扩修段（5）井壁筒的直径（Φ1）；

S7、通过连续小油管（1）对膨胀套（2）进行排气减压，并取出膨胀套（2）和连续小油管（1）；

S8、对扩修段（5）进行水泥堵漏固化；

其中，笼套式钻井堵漏装置包括连续小油管（1）、膨胀套（2）、笼套（3）和密封套（4），所述连续小油管（1）与膨胀套（2）相连，膨胀套（2）呈密闭状；笼套（3）包括多根等长的笼柱（31），以及将各根笼柱（31）连接起来并形成呈圆柱状的锁紧圈（32），锁紧圈（32）至少两圈，锁紧圈（32）的两端分别设置适配棘轮（32a）、棘爪（32b）和卡子（33），棘轮（32a）和棘爪（32b）使得锁紧圈（32）只能胀大；密封套（4）套于笼套（3）外侧，膨胀套（2）位于笼套（3）内，并且膨胀套（2）可膨胀的最大直径大于笼套（3）的直径。

2.如权利要求1所述的钻井堵漏方法，其特征在于：所述锁紧圈（32）所在平面与笼柱（31）的长度方向互相垂直，各根笼柱（31）相互平行。

3.如权利要求2所述的钻井堵漏方法，其特征在于：所述锁紧圈（32）通过卡子（33）焊接连接与各笼柱（31）的外侧，相邻两个锁紧圈（32）的间距为400mm。

4.如权利要求1所述的钻井堵漏方法，其特征在于：所述膨胀套（2）由多个相同的膨胀子套（21）串联而成，膨胀子套（21）的两端分别设置相适配的接头，相邻两个膨胀子套（21）由连接管（22）连接，首端的膨胀子套（21）与连续小油管（1）相连，末端的膨胀子套（21）通过堵塞（23）密闭。

5.如权利要求1～4任一项所述的钻井堵漏方法，其特征在于：S2中，所述扩修段（5）井壁筒的直径（Φ1）大于原井壁筒的直径（Φ2）至少25mm，扩修段（5）的上下端分别超出堵漏段至少300mm。

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