專利名稱：確定油井輸油管完整性的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油井技術(shù)領(lǐng)域。特別是，本發(fā)明與測(cè)試輸油管完整性的裝置和方法有關(guān)，而該輸油管位于油井套管里并包括與輸油管下端連接的保險(xiǎn)片夾具。
2.現(xiàn)有技術(shù)的介紹為了使油井工作，一泵與一定長(zhǎng)度的輸油管連接并下放到套管里。連續(xù)多節(jié)管子用螺紋連接形成一串聯(lián)管，直至泵達(dá)到預(yù)定深度。這可能包括成千上萬(wàn)英尺的油井輸油管。然后，一推拉桿延伸通過(guò)輸油管并與該泵連接。
輸油管段之間的結(jié)合處的泄漏可能對(duì)抽吸效率和油井產(chǎn)量產(chǎn)生顯著的影響。然而，將串聯(lián)管卸下和修補(bǔ)泄漏將發(fā)生巨大費(fèi)用。因此，這種現(xiàn)有技術(shù)表明，需要有測(cè)試油井輸油管是否完整的有效技術(shù)。
本發(fā)明的簡(jiǎn)要說(shuō)明本發(fā)明可解決上面所述的現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，并提供在該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的截然不同的優(yōu)點(diǎn)。具體地說(shuō)，它的裝置和方法可有效地和經(jīng)濟(jì)地在組裝過(guò)程中測(cè)試輸油管。
該較佳的裝置包括一管狀的、具有一通道的夾具和一被設(shè)置成與該通道成封閉關(guān)系的保險(xiǎn)片。該保險(xiǎn)片的結(jié)構(gòu)可承受在第一測(cè)試壓力下的壓力，并當(dāng)經(jīng)受顯著大于大于測(cè)試壓力的第二破裂壓力時(shí)破裂并由此打開。在該較佳實(shí)施例里，第一測(cè)試壓力約是500psi，而破裂壓力約是2000psi。
在該較佳方法里，帶有安裝在其中的保險(xiǎn)片的夾具與一輸油管段連接并被下放到油井套管里。當(dāng)多節(jié)輸油管段下放到套管的一個(gè)預(yù)定深度時(shí)，將液體灌注入輸油管里并經(jīng)受測(cè)試壓力，以便確定是否泄漏。在測(cè)試過(guò)程中保險(xiǎn)片防止測(cè)試液體(通常是水)從管子的下端逃逸。然后，增加另外的輸油管段，并讓整個(gè)串聯(lián)管再經(jīng)受測(cè)試壓力。如果檢測(cè)到泄漏，就可發(fā)覺(jué)，泄漏源限于在最后一次測(cè)試后安裝的那些管段上，只要檢測(cè)這些管段就可以了。
當(dāng)所需數(shù)量的管段組裝完畢并準(zhǔn)備使用該輸油管時(shí)，讓輸油管經(jīng)受足以使保險(xiǎn)片破裂的破裂壓力，從而打開夾具通道。然后可讓推拉桿通過(guò)通道安裝在油泵上，而油泵可以傳統(tǒng)方式工作。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是一油井的局部剖視的不連續(xù)視圖，它顯示了按照本發(fā)明的一較佳輸油管完整性測(cè)試裝置，它連接在輸油管上；圖2是類似于圖1的視圖，它另外顯示了在一深度處進(jìn)行抽吸的油井泵；圖3是位于圖1所示的夾具里的較佳的保險(xiǎn)片的俯視圖；圖4是圖1中的油井一部分的剖視圖，它顯示了帶有完整的保險(xiǎn)片的較佳的保險(xiǎn)片夾具；圖5是類似于圖4的視圖，但顯示了破裂狀態(tài)的保險(xiǎn)片；以及圖6是圖5中的夾具的局部剖視圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明圖1和2顯示了按照本發(fā)明的一較佳的輸油管完整性測(cè)試裝置10，它成為油井12的一部分。油井12基本上是慣常使用的，包括套管14、輸油管的多節(jié)上部16(也叫做串聯(lián)管)、多節(jié)下部18和油泵20。
如圖4、5和6所示，較佳的裝置10包括保險(xiǎn)片22和夾具24。保險(xiǎn)片22較佳的是由鎳200構(gòu)成，并包括凸出部分26和環(huán)繞凸緣28。凸出部分26具有一面凹一面凸的結(jié)構(gòu)，而刻痕線30形成于其凸出側(cè)上。除了形成鉸接部32的間隙外，刻痕線30通常形成一圓形?？毯劬€30限定了破裂區(qū)34，并被精確地刻劃，以便在有約2000psi的破裂壓力作用在其凹入側(cè)時(shí)保險(xiǎn)片22可在刻痕線30處破裂或分離。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，如圖5和6所示，破裂區(qū)34環(huán)繞鉸接部32轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)適當(dāng)?shù)匕惭b在夾具24上時(shí)，保險(xiǎn)片22(例如)將不會(huì)在約500psi的測(cè)試壓力時(shí)破裂，因?yàn)樗陀诩s2000psi的破裂壓力。
保險(xiǎn)片22還包括安裝環(huán)36，其橫截面為矩形，并被焊接在保險(xiǎn)片22的凸出側(cè)的凸緣28上。環(huán)36具有大致與保險(xiǎn)片22相同的內(nèi)徑和外徑，而這兩個(gè)零件的內(nèi)徑與較佳的輸油管的內(nèi)徑相同。環(huán)36可確保保險(xiǎn)片22固定安裝在夾具24里。
夾具24包括上部件38和下部件40。如圖4-6所示，上部件38具有管狀結(jié)構(gòu)，并包括外螺紋連接部42，其尺寸恰可與相鄰的輸油管管段44上的內(nèi)螺紋螺紋連接。上部件38還包括管狀的保險(xiǎn)片安裝部46，它與連接部42一體形成，但具有較大的內(nèi)徑和外徑。安裝部46上的內(nèi)螺紋可與下部件40上的外螺紋螺紋連接。連接部42與安裝部46之間形成一臺(tái)肩48，該臺(tái)肩48與保險(xiǎn)片凸緣28接觸并支承它。
下部件40包括一體形成的上部分50和下部分52。上部分50的外螺紋與上部件38的安裝部46螺紋連接，并具有端面54。此外，上部分50具有與保險(xiǎn)片凸緣28和安裝環(huán)36相同的內(nèi)徑和外徑。在這種結(jié)構(gòu)里，端面54與安裝環(huán)36接觸，并將環(huán)36和保險(xiǎn)片凸緣28壓向臺(tái)肩48。由此將保險(xiǎn)片22牢牢地固定在夾具24里。下部分52的外螺紋與相鄰的輸油管管段56的內(nèi)螺紋螺紋連接。
為了將測(cè)試裝置10安裝在油井12里，將油井泵20連接在輸油管的下部18上并通過(guò)套管14下放到油井12里。如將看到的，下部18可包括多節(jié)輸油管，并如通常那樣可包括諸如分離器之類的其它零件。
然后將裝置10連接在下部18的上端。具體地說(shuō)，這是通過(guò)夾具24的下部分52與管段56的上端螺紋連接實(shí)現(xiàn)的。
接著，輸油管的其余部分連續(xù)地與夾具24的上端連接。具體地說(shuō)，管段44與夾具24的上部件38螺紋連接，而其它的管段依次連接而形成上部16。
在組裝了大約10節(jié)輸油管(約300英尺)后，通過(guò)在壓力下灌注水并檢查是否泄漏來(lái)測(cè)試上部16的完整性。在該較佳實(shí)施例里，一液壓泵在約500psi測(cè)試壓力下對(duì)灌注水的上部16的組裝好的管段加壓。在測(cè)試過(guò)程中，保險(xiǎn)片22密封上部16的下端。在每次另外10節(jié)管段組裝后重復(fù)該過(guò)程，直至油泵20達(dá)到預(yù)定深度。如果在完整性測(cè)試的任一次中檢測(cè)到泄漏，最多10節(jié)管段將被卸下和重新組裝，以便消除泄漏。由于本發(fā)明的完整性測(cè)試，確立了上部16的完整性，由此保證了抽吸效率，并防止因卸下和重新組裝串聯(lián)管發(fā)生的費(fèi)用。
當(dāng)油泵處于預(yù)定的深度時(shí)，上部16將在約2000psi的破裂壓力被加壓。即，增加在上部16里的液壓，直至保險(xiǎn)片22在約2000psi時(shí)破裂。當(dāng)破裂發(fā)生時(shí)，破裂區(qū)34沿刻痕線30分離并環(huán)繞著鉸接部32轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5所示。發(fā)生破裂的力足以使破裂區(qū)34基本上與夾具24上部分50的內(nèi)表面一致。這將完全打開通過(guò)夾具24的通道58，以便液體自由流動(dòng)。
由于通道58被打開，推拉桿60可插入串聯(lián)管、通過(guò)夾具24并與油泵20連接。然后可在油井12里進(jìn)行通常的操作。
本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，本發(fā)明可在上面描述的較佳實(shí)施例包含許多變化。例如，保險(xiǎn)片22可由多種適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成。此外，保險(xiǎn)片的破裂壓力可根據(jù)具體用途的需要來(lái)確定。還有，也可針對(duì)具體用途發(fā)展其它結(jié)構(gòu)的夾具。由于上面所描述的本發(fā)明的較佳實(shí)施例，要求保護(hù)下述的權(quán)利范圍。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)測(cè)試在油井套管里的輸油管完整性的裝置，其特征在于，它包括一管狀的夾具，它具有一通道和相對(duì)兩端，所述兩端之一可與輸油管的一管段的一端連接；以及一在所述夾具里的保險(xiǎn)片，它一般與所述通道呈封閉關(guān)系，所述保險(xiǎn)片在一允許其中的液體自由流動(dòng)通過(guò)所述通道的壓力下時(shí)可被打開；所述保險(xiǎn)片能夠經(jīng)受在第一測(cè)試值的液體壓力，并當(dāng)顯著大于所述測(cè)試壓力的第二破裂壓力作用在保險(xiǎn)片上時(shí)破裂并打開。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述保險(xiǎn)片是一圓形的金屬膜，它具有周邊凸緣部分和由在相對(duì)兩側(cè)的一凸出表面和一凹入表面形成的中心破裂區(qū)，所述保險(xiǎn)片安裝在夾具里，且其凹入表面面向夾具的所述一端。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述保險(xiǎn)片在其中心破裂區(qū)內(nèi)設(shè)有不連續(xù)的、弧形刻痕線，所述刻痕線的相對(duì)兩末端成間隔關(guān)系，并在它們之間形成一鉸接部。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述刻痕線在所述破裂區(qū)的凹入表面上。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述刻痕線與保險(xiǎn)片的所述周邊凸緣部分成最接近關(guān)系。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述夾具包括一管狀上部件及一可拆卸地與所述上部件連接的管狀下部件，所述管狀上部件和管狀下部件配合形成通過(guò)所述夾具的通道，所述保險(xiǎn)片位于夾具的上部件和下部件之間，并橫跨和封閉通過(guò)所述夾具的通道。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述上部件和下部件具有內(nèi)側(cè)圓柱形表面，它們配合形成通過(guò)所述夾具的所述通道，由下部件的內(nèi)側(cè)圓柱形表面形成的通道的直徑大于由上部件的內(nèi)側(cè)圓柱形表面形成的通道的直徑。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，由上部件和下部件的內(nèi)側(cè)圓柱形表面配合形成一通道，該通道具有至少等于輸油管段內(nèi)徑的直徑。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述上部件和下部件具有相對(duì)的平面，以便夾具與輸油管段的所述一端連接和與可拆卸地固定在夾具下部件上的零件連接。
10.一種測(cè)試在油井套管里的多節(jié)輸油管完整性的方法，它包括以下步驟提供一具有通道的管狀?yuàn)A具，所述夾具具有安裝在其中的、一般與所述通道成封閉關(guān)系的保險(xiǎn)片，所述保險(xiǎn)片在受到的壓力大到允許其中的液體自由流動(dòng)通過(guò)所述通道時(shí)可被打開，所述保險(xiǎn)片可經(jīng)受在第一測(cè)試值的流體壓力，而當(dāng)顯著大于所述第一測(cè)試值的第二破裂壓力作用在保險(xiǎn)片上時(shí)破裂并打開；將安裝有通常封閉的保險(xiǎn)片的所述管狀?yuàn)A具固定在輸油管的多節(jié)管段的端部，并下放到油井套管里；將帶有夾具的輸油管的多節(jié)管段下放到油井的套管里，使夾具位于輸油管的所述管段的下端；當(dāng)輸油管的多節(jié)管段已下放到套管的一預(yù)定范圍時(shí)，停止下放帶有夾具的輸油管的多節(jié)管段；將足夠數(shù)量的液體灌注入所述輸油管的多節(jié)管段里，使該管段充填有至少達(dá)到相鄰管段結(jié)合處水平的液體，以便測(cè)試防液體泄漏的完整性；所述保險(xiǎn)片可經(jīng)受進(jìn)入輸油管的所述管段的液體的壓力，以提供輸油管的多節(jié)管段是否泄漏的信息；以及然后，當(dāng)需要打開通道、以便通過(guò)輸油管從油井里抽吸油時(shí)，提供足夠大的液體壓力給保險(xiǎn)片，使保險(xiǎn)片破裂。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟將輸油管的另一多節(jié)管段固定在帶有夾具的輸油管的多節(jié)管段上，將該多節(jié)輸油管進(jìn)一步下放到油井的套管里，再向該多節(jié)輸油管灌注液體，使結(jié)合后的多節(jié)輸油管里充填的液體至少達(dá)到相鄰的附加管段的結(jié)合處的水平，以便測(cè)試防液體泄漏的完整性，所述保險(xiǎn)片可經(jīng)受進(jìn)入輸油管的所述多節(jié)管段的附加液體的壓力，以提供輸油管的附加管段是否泄漏的信息。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，將附加的多節(jié)輸油管段安裝到已安裝的輸油管段上的步驟和灌注附加的液體以測(cè)試相鄰管段的結(jié)合處的完整性的步驟繼續(xù)進(jìn)行，直至帶有保險(xiǎn)片的夾具到達(dá)可自油井通過(guò)輸油管抽吸油的水平。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括給在多節(jié)輸油管段里的液體施加中等程度壓力的步驟，該中等程度壓力在保險(xiǎn)片破裂壓力之下，但在灌注入多節(jié)輸油管段里的液體重量施加在保險(xiǎn)片的壓力之上，以便實(shí)施對(duì)在輸油管段的各管段之間的結(jié)合處的完整性的最終測(cè)試。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括給在多節(jié)輸油管段里的液體施加至少約500psi的中等程度壓力的步驟。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括給在多節(jié)輸油管段里的液體施加至少約2000psi、足以使保險(xiǎn)片破裂的最終液體壓力的步驟。
全文摘要
一種測(cè)試在油井套管(14)里的輸油管(16)的完整性的裝置和方法,它包括一與靠近輸油管(16)下端并與其連接的保險(xiǎn)片夾具(24)。當(dāng)增加輸油管(16)的多節(jié)管段長(zhǎng)度時(shí),組裝的輸油管(16)經(jīng)受安裝在夾具(24)里保險(xiǎn)片(22)能夠承受的測(cè)試壓力。當(dāng)輸油管組裝完成時(shí),讓它經(jīng)受較高的、足以使保險(xiǎn)片(22)破裂的破裂壓力。由此打開通過(guò)夾具(24)的通道,以便安裝推拉桿并通過(guò)泵(20)抽吸油,而泵(20)安裝在夾具下面的輸油管上。
文檔編號(hào)E21B47/10GK1268993SQ98806392
公開日2000年10月4日 申請(qǐng)日期1998年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月27日
發(fā)明者雷蒙德·S·杰弗里, 愛德華多·S·安布羅索尼 申請(qǐng)人:法克有限公司