CN204082088U - 可实现分段固井的套管隔断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及地面钻井固井辅助设备，具体为一种可实现分段固井的套管隔断装置，包括隔断套管（8），所述隔断套管（8）的上端管壁分布有返浆孔（9），所述隔断套管（8）的下端内壁焊有隔断网片（14），所述隔断套管（8）的下部管壁外焊接有上挡板（11）和下挡板（13），所述上挡板（11）和下挡板（13）之间套装有若干层皮带垫片（12）。通过水泥球（10）和隔断网片（14）将产气实管（6）和产气筛管（7）隔断，从产气实管压入水泥浆经返浆孔（9）返至地面钻井标高实现固井，固井完成后，下入钻机将水泥球（10）和隔断网片（14）钻透至钻井设计深度。本实用新型有效解决了地面钻井施工过程中的分段固井问题。

Description

可实现分段固井的套管隔断装置

技术领域

本实用新型涉及地面钻井固井辅助设备，具体为一种可实现分段固井的套管隔断装置，适用于地面钻井不同层段分层固井施工。

背景技术

随着煤矿开采深度的增加和开采技术的提高，煤层瓦斯压力和瓦斯含量不断增大，瓦斯的治理难度越来越大，严重制约着高瓦斯矿井的安全生产。煤矿井下瓦斯抽采技术受巷道空间、抽采时间和采掘衔接的制约，极大地影响了矿井的生产效率和经济效益。

地面钻井抽放瓦斯技术是从地面施工钻孔至开采煤层，通过地面泵站抽采本煤层及邻近层受采动影响产生的卸压瓦斯和采空区瓦斯。工作面上覆岩层可以分为弯曲下沉带、裂隙带、冒落带三个区域，不同区域内岩层的物理力学性质及运移规律不尽相同，严重影响井身结构的稳定性。为此，通常将地面钻井分为表土段、基岩段、产气段，固井时分别采用不同类型的石油套管配合水泥浆固井至地面标高。其中，表土段与基岩段为实管，产气段常分为两段，上部为产气实管，需要水泥浆液固井，下部为产气筛管，筛管表面有筛孔而不需要固井，所以，地面钻井的产气段需要分层固井，实现不同的功能。

分层固井施工过程中常常借鉴井下瓦斯抽采孔的封孔方法，利用膨胀胶等化学材料的反应时效性来实现，其施工工艺复杂、难度大、风险高，会给钻井带来不必要的损失。

因此，有必要发明快速、简便、实用有效的分段固井装置，对地面钻井固井技术具有重要意义。

发明内容

本实用新型为解决地面钻井固井过程中的分段固井问题，提供了一种可实现分段固井的套管隔断装置。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种可实现分段固井的套管隔断装置，包括隔断套管，所述隔断套管的上端管壁分布有返浆孔，所述隔断套管的下端内壁焊有隔断网片，所述隔断套管的下部管壁外焊接有上挡板和下挡板，所述上挡板和下挡板之间套装有若干层皮带垫片。

工作时，如图1所示，隔断套管上部连接产气实管，下部连接产气筛管。预先在地面将产气筛管、隔断套管、产气实管依次连好，然后将套管下入钻井设计深度。固井时，采取分段固井，首先将水泥加水和成直径5cm的水泥团，逐个投入产气套管到达隔断套管，投入量约为隔断网片到返浆孔之间的容积，然后向管内加少量水，使水泥球融合凝固。待水泥团凝固后，利用固井车采用高强低密度水泥浆进行返浆固井，具体为水泥浆从产气实管口进入，经返浆孔充满管壁周围空隙，上升至地面设计位置后凝固稳定，完成固井。最后，接入地面钻机下入钻头将水泥球和隔断网片钻透至钻井设计深度。

有益效果：分段固井套管隔断装置可以通过预先隔断堵漏实现上部产气实管固井，下部产气筛管不固井，同时利用高强低密度水泥浆返浆固井技术提高固井的强度。分层固井装置主要由两个挡板、皮带垫片和隔断网片组成，上下两个挡板可以保证皮带垫片在下管和固井过程中不滑落，起到固定作用；皮带垫片使用废旧皮带裁剪而成，一方面废旧皮带可以防止挡板与井壁发生碰撞起到保护井壁的作用；另一方面，废旧皮带韧性好、强度高与井壁接触密实、孔隙小，为固井水泥浆提供足够的支撑强度。

优选的，所述上挡板包括沿隔断套管轴向焊接的三角形肋板和沿套管圆周方向焊接的扇环形铁板，3个上挡板均匀布置在隔断套管管壁上，下管过程中，上挡板可防止皮带垫片沿管壁向上滑动。

所述皮带垫片为6片废旧皮带经裁剪而成的圆环皮垫组合而成，分层固井过程中，用于支撑固井水泥浆重量，阻挡水泥浆进入筛管段。

所述下挡板为3个经切割的铁板焊接而成，距离上挡板10cm均匀地布置在隔断套管管壁上；固井过程中，下挡板与皮带垫片共同承受上部水泥浆的压力。

所述隔断网片为孔径10mm大小的圆形网片，网片直径与隔断套管内径一致，经焊接固定在隔断套管底部，距管口约为20cm。

本实用新型设计合理、结构简单，有效解决了地面钻井固井过程中的分层固井问题。该装置由废旧材料拼接焊制而成，不需特殊加工工艺，成本低廉、简单实用，而且使用过程中工艺简单、易学，有利于工人掌握，提高生产效率，对地面钻井过程中的分段固井施工具有重要的推广价值。

附图说明

图1是套管隔断装置的安装位置示意图。

图2是套管隔断装置正视图。

图3是套管隔断装置俯视图。

图中：1-表土段，2-基岩段，3-产气段，4-表土套管，5-基岩套管，6-产气实管，7-产气筛管，8-隔断套管，9-返浆孔，10-水泥球，11-上挡板，12-皮带垫片，13-下挡板，14-隔断网片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

一种可实现分段固井的套管隔断装置，如图2所示，包括隔断套管8，所述隔断套管8的上端管壁分布有返浆孔9，所述隔断套管8的下端内壁焊有隔断网片14，所述隔断套管8的下部管壁外焊接有上挡板11和下挡板13，所述上挡板11和下挡板13之间套装有若干层皮带垫片12。

通过水泥球10和隔断网片14将产气实管6和产气筛管7隔断，从产气实管压入水泥浆经返浆孔9返至地面钻井标高实现固井，固井完成后，下入钻机将水泥球10和隔断网片14钻透至钻井设计深度。

如图1所示，在表土段1内插入表土套管4；在基岩段2内下入基岩套管5；在产气段3内插入产气筛管7；所述隔断套管8主要位于产气实管6与产气筛管7之间。固井前，将三种套管按顺序连接下入钻井设计深度，下管后通过隔断套管8将产气实管6和产气筛管7隔断，对上部产气实管6进行返浆固井。

如图2所示，所述隔断套管8设有返浆孔9，下部设有上挡板11、皮带垫片12、下挡板13、隔断网片14。套管按顺序连接下至设计深度后，将水泥加水和成团状即水泥球10投入隔断套管8内，并添加少量水使水泥融合凝固。然后，接入地面固井车对产气实管6固井，浆液由产气实管6的管口进入，经返浆孔9沿管壁与井壁间隙返至地面设计标高，水泥浆液凝固后完成固井。最后，接入地面钻机下入钻头，将隔断网片及其上部水泥球钻透至钻井设计深度然后退钻完工。

所述返浆孔9，为产气实管6固井过程中的水泥浆返浆通道。

所述水泥球10，为水泥加水调和而成的粒径5cm大小的泥团，凝固后可承受水泥浆压力，改变水泥浆流动方向，使水泥浆由返浆孔返至地面标高。

所述上挡板11，在下套管过程中，通过竖向肋板与横向铁板的阻力阻挡皮带垫片沿管壁向上滑移。

所述皮带垫片12，在套管下至钻井设计深度后，与下挡板13共同承受管壁与井壁之间水泥浆的压力，提供水泥浆凝固的支撑模板。

所述下挡板13，返浆固井过程中，与皮带垫片12共同承受管壁与井壁之间水泥浆的压力。

所述上挡板11、皮带垫片12、下挡板13，隔断网片14，其俯视图如图3所示。其中上挡板11与下挡板13上下交错布置，皮带垫片12被固定于两挡板之间，隔断网片距下挡板13约20cm，被焊接于隔断套管8的内壁。

制作时，所述隔断套管8为原装石油套管加工而成。所述返浆孔为电焊机焊制而成的φ80mm的圆孔，距隔断套管底端1000mm对称布置于隔断套管8两侧。所述上挡板11由3块竖向三角肋板和横向扇环形挡板焊接而成，挡板厚5mm，其宽度小于井壁与套管外径差值，三个上挡板11均匀地焊接在隔断套管8管壁上，即互成120°夹角环形布置。所述皮带垫片12为6片厚10mm的废旧皮带裁剪而成的圆环垫片，其外径略小于钻井直径，内径略大于隔断套管8外径，保证接触缝隙不超过5mm；皮带垫片12是在焊接完上挡板11后，由隔断套管8底部穿入，然后焊接下挡板13，将皮带垫片12固定。所述下挡板13由3块5mm厚的废旧扇环形铁板焊制而成，其宽度小于钻井与套管外径差值，三个下挡板13均匀地焊接在隔断套管8管壁上，即互成120°夹角环形布置，与上挡板11沿竖直方向交错布置。所述隔断网片14由孔径10mm的钢筋网片裁剪而成，隔断网片直径与隔断套管内径相同，采用电焊技术焊接于隔断套管8距其下端管口20cm处。

工作时， 隔断装置上部连接产气实管6，下部连接产气筛管7，通过带有隔断装置的隔断套管8相连。隔断套管8预先在地面加工完成，然后将产气筛管7、隔断套管8、产气实管6依次连接下入钻井设计深度。固井时，采取分段固井技术，首先将水泥加水和成直径约为5cm大小的水泥团，逐个填入隔断套管8内，由隔断网片14支撑，投入量约为隔断套管8的返浆孔9至隔断网片14之间的容积，然后加少量水，使水泥球逐渐融合凝固。待水泥球融合凝固后，利用固井车采用高强低密度水泥浆固井，具体为水泥浆从产气实管6管口进入经返浆孔9进入产气实管6和基岩套管5之间的空隙，上升至地面设计标高，完成固井。最后，接入地面钻机下入钻头将水泥球10和隔断网片14钻透至钻井设计深度。

Claims (5)

1.一种可实现分段固井的套管隔断装置，其特征在于：包括隔断套管（8），所述隔断套管（8）的上端管壁分布有返浆孔（9），所述隔断套管（8）的下端内壁焊有隔断网片（14），所述隔断套管（8）的下部管壁外焊接有上挡板（11）和下挡板（13），所述上挡板（11）和下挡板（13）之间套装有若干层皮带垫片（12）。

2.根据权利要求1所述的可实现分段固井的套管隔断装置，其特征在于：所述返浆孔（9）的孔径为80mm，对称均布于隔断套管（8）管壁上，距隔断套管（8）底端1000mm。

3.根据权利要求1或2所述的可实现分段固井的套管隔断装置，其特征在于：所述上挡板（11）由竖向三角肋板和横向挡板焊接而成，三个上挡板（11）均匀焊接在隔断套管（8）的下部管壁同一水平面上，所述横向挡板距离返浆孔60cm；三块下挡板（13）均匀焊接在隔断套管（8）的下部管壁同一水平面上；所述上挡板（11）和下挡板（13）的间距10cm、且交错布置。

4.根据权利要求3所述的可实现分段固井的套管隔断装置，其特征在于：所述皮带垫片（12）由厚度10mm的皮带裁剪而成的圆环垫片。

5.根据权利要求4所述的可实现分段固井的套管隔断装置，其特征在于：所述隔断网片（14）由孔径10mm的钢筋网片裁剪而成。