一種防倒灌式油井管柱防墜落裝置及工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防倒灌式油井管柱防墜落裝置及工藝方法，屬于防倒灌反洗井技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前油田主要采用水平井高效開發(fā)薄油層，除此之外，油井多為定向井，兩者井斜均較大、井眼軌跡復(fù)雜，油井生產(chǎn)過程中存在偏磨腐蝕現(xiàn)象，后期生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)管柱斷脫落井造成打撈難度大、風(fēng)險高、占井時間長的情況，同時油井還普遍存在結(jié)蠟嚴(yán)重，熱洗井段長、熱洗液污染地層、熱洗效率低的問題。目前，該領(lǐng)域出現(xiàn)的井筒防落物工具主要有三種:第一種是Y441-115封隔器、套管液壓丟手和泄壓球座組成的防落物管串(水平井防落物管柱與舉升管柱最佳距離分析，石油地質(zhì)與工程，2009，26 (1))，Y441-115封隔器采用雙錐體單卡瓦錨定方式，套管液壓丟手采用套管打壓方式丟開。第二種是采用絲堵+平式篩管+單向閥球座+Υ441-146封隔器總成+丟手短節(jié)的組合管串(套管防落物裝置在水平井上的改進(jìn)與應(yīng)用，化學(xué)工程與裝備，2011，5 (5))。第三種是防落物裝置連接于生產(chǎn)管柱，由錨定總成和鎖放總成組成，斷脫后鎖放總成的鎖套推動卡瓦張開錨定(油管防落物裝置的研究與應(yīng)用，石油礦場機(jī)械，2003，32 (6))。前兩種方式為液壓丟手式，油管與裝置撞擊后彎曲變形難以打撈，同時工具長期留在井筒內(nèi)會因結(jié)垢造成難以解封，對套管損傷大，下井過程中無法實(shí)現(xiàn)防落物；第三種方式下井速度有嚴(yán)格要求，會由于現(xiàn)場不規(guī)范操作而誤動作。以上方式均無洗井防倒灌功能。對此，需研制一種與生產(chǎn)管柱連接，起下管柱及生產(chǎn)過程中斷脫后立即錨定，有效防止管柱墜落，使套管、管柱與裝置免受損傷，同時進(jìn)行熱洗清蠟作業(yè)時可以避免熱洗液污染地層、降低排液時間、提高熱洗效率的管柱防墜落裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種防倒灌式油井管柱防墜落裝置及工藝方法。
[0004]本發(fā)明是針對油井管柱斷脫落井后造成打撈難度大、風(fēng)險高、成功率低，同時水平井結(jié)蠟嚴(yán)重，洗井作業(yè)時洗井液倒灌地層導(dǎo)致生產(chǎn)排液時間長的問題而研制的防倒灌式的油井管柱防墜落裝置。裝置連接于生產(chǎn)管柱下端，正常情況下機(jī)械坐封，坐封后可有效阻止斷脫管柱掉入井底，同時不影響正常采油；起下管柱過程中出現(xiàn)管柱斷脫后可實(shí)現(xiàn)錨定坐封，起管柱時隨生產(chǎn)管柱一同起出，防止出現(xiàn)裝置長期留在井筒內(nèi)因結(jié)垢而難以解封的情況；管柱斷脫時從根本上減小管柱下落距離，從而防止強(qiáng)大沖擊力的產(chǎn)生，有效防止套管、管柱與裝置免受損傷；熱洗作業(yè)時，裝置封隔地層，有效阻止熱洗液倒灌地層，減小生產(chǎn)排液時間。
[0005]一種防倒灌式油井管柱防墜落裝置，上接頭上端連接油管，內(nèi)有進(jìn)液孔形成洗井通道，上接頭內(nèi)置浮動球，下設(shè)支撐彈簧做支撐，自封膠筒熱處理固定在缸體上，錐體螺紋連接與內(nèi)管，內(nèi)管上端與上接頭螺紋連接，其下端與下接頭螺紋連接，卡瓦套在卡瓦罩上，之間用卡瓦彈簧支撐，備帽與扶正體上端螺紋連接，扶正體下端與缸套螺紋連接，備帽與扶正體、缸套固定彈簧弓片，防坐彈簧上端與扶正體固定，下端支撐活塞，活塞上端與卡瓦罩螺紋連接，膠筒座與缸套螺紋連接，阻尼膠筒熱處理固定在膠筒座上，液壓孔在膠筒座上，油流旁通孔在內(nèi)管下端，軌跡筒通過螺紋與膠筒座下端連接，液流通道進(jìn)液，下接頭上的銷釘掛接在軌跡筒的軌跡槽內(nèi)。
[0006]一種防倒灌式油井管柱防墜落工藝方法，含有以下步驟；
[0007]正常坐封時，裝置下井到預(yù)定位置后，上提上接頭，帶動內(nèi)管上行，下接頭隨之上行，旋轉(zhuǎn)下放，此時銷釘移出軌跡筒，使內(nèi)管得以下行，下放管柱，內(nèi)管下行帶動錐體下行，利用管柱自重?fù)伍_卡瓦，錨定于套管內(nèi)壁，裝置坐封完成；
[0008]起管柱斷脫:起管柱過程中裝置解封，遇斷脫，管柱突然下沉，卡瓦滯后錐體，再次推動卡瓦張開坐封；
[0009]下管柱斷脫:管柱斷脫后下落中速度突然增大，裝置遇到液體(氣體)后，阻尼膠筒擠壓液體(氣體)形成阻力，液體(氣體)進(jìn)入進(jìn)液孔形成壓力推動活塞壓縮防坐彈簧上行，推動卡瓦罩上行，帶動卡瓦上行，同時錐體隨內(nèi)管自由落體下行，卡瓦與錐體形成相對運(yùn)動，撐開卡瓦，錨定于套管內(nèi)壁，防止管柱下落；
[0010]解封:上提管柱，錐體上行，卡瓦在卡瓦彈簧的作用下回收，裝置解封；
[0011]彈簧弓片與套管內(nèi)壁摩擦接觸，提供裝置本體支撐力、扶正工具，防坐彈簧固定活塞，防止誤動作，阻尼膠筒為裝置下落提供阻力，減小下落速度，同時使液流產(chǎn)生壓力推動卡瓦；
[0012]洗井:從油套環(huán)空注入洗井液，自封膠筒外徑大于套管內(nèi)徑，封隔套管環(huán)空，洗井液通過洗井通道進(jìn)入上接頭內(nèi)腔，洗井液壓力下壓浮動球，浮動壓縮彈簧后將液體下行通道密封，阻止洗井液下行，洗井液上行從油管內(nèi)排出，完成反洗井循環(huán)。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:(1)正常情況下裝置機(jī)械坐封；(2)起下管柱過程中斷脫后裝置可迅速坐封，裝置下滑距離及沖擊力??；(3 )裝置坐封后，可有效防止管柱斷脫后掉入井底，同時可承受804KN的下壓載荷；(4)防墜落裝置上提管柱可解封，解封力小。(5)洗井時，承壓25MPa，無壓降。
【附圖說明】
[0014]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定，如圖其中:
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的現(xiàn)場試驗(yàn)井筒示意圖。
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0018]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]實(shí)施例1:如圖1、圖2所示，防倒灌式油井管柱防墜落裝置至上而下主要由、洗井防倒灌機(jī)構(gòu)、錨定機(jī)構(gòu)、扶正機(jī)構(gòu)、阻尼機(jī)構(gòu)、機(jī)械坐封機(jī)構(gòu)組成。洗井防倒灌機(jī)構(gòu)主要為洗井提供循環(huán)通道，并且能夠封隔地層，防止洗井液污染地層；錨定機(jī)構(gòu)主要作用為當(dāng)管柱斷脫或機(jī)械坐封時，裝置錨定于套管內(nèi)壁，承接管柱，防止其下落；扶正機(jī)構(gòu)主要為工具坐封、解封提供支撐力，其次扶正工具，避免下井過程中提前坐封；阻尼機(jī)構(gòu)主要作用為當(dāng)管柱出現(xiàn)斷脫后，通過對液面進(jìn)行擠壓，產(chǎn)生的壓力推動卡瓦錨定于套管；機(jī)械座封機(jī)構(gòu)主要完成機(jī)械坐封動作。
[0020](I)本裝置連接于生產(chǎn)管柱下端，正常情況坐封方式為“上提-旋轉(zhuǎn)下放”管柱，坐封后可防止斷脫管柱下落，上提管柱進(jìn)行解封，并隨管柱一同起出，操作方便。(2)當(dāng)起下管柱過程中發(fā)生斷脫時，阻尼機(jī)構(gòu)的自封膠筒擠壓液體，液流產(chǎn)生壓力推動卡瓦使其錨定，承接斷脫管柱，防止落入井底。(3)熱洗井筒時提供熱洗循環(huán)通道，并且可以封隔套管環(huán)空，防止熱洗液倒灌地層。
[0021]一種防倒灌式油井管柱防墜落裝置及工藝方法，該試驗(yàn)井井筒液面600m，分別實(shí)施了裝置在液面以上、液面以下的管柱斷脫模擬及正常機(jī)械坐封后的斷脫模擬。
[0022](I)裝置下井過程中(井筒液面以上)斷脫模擬:
[0023]將防倒灌式油井管柱防墜落裝置連接生產(chǎn)管柱下井到預(yù)定位置(545.4m)，地面打壓使連接在管柱最上端的丟手接頭斷開，管柱形成斷脫下落過程，斷脫后裝置立即錨定，裝置下滑距離0.25m。
[0024](2)裝置下井過程中(井筒液面以下)斷脫模擬:
[0025]將防倒灌式油井管柱防墜落裝置連接生產(chǎn)管柱下井到預(yù)定位置(1487.6m),地面打壓使連接在管柱最上端的丟手接頭斷開，管柱形成斷脫下落過程，斷脫后裝置立即錨定，裝置下滑距離0.47m。
[0026]( 3 )正常坐封及起管柱斷脫模擬:
[0027]下工具坐封:將防倒灌式油井管柱防墜落裝置連接生產(chǎn)管柱下井到預(yù)定位置(1487.6m)，上提管柱，旋轉(zhuǎn)下放