二氧化碳地質(zhì)封存中管線穿越封隔器的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于二氧化碳地質(zhì)封存技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種二氧化碳地質(zhì)封存中管線穿越封隔器的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化碳地質(zhì)封存實(shí)質(zhì)上就是將二氧化碳?xì)怏w壓縮至超臨界狀態(tài)，并注入到地下深處具有適當(dāng)封閉條件的地層中進(jìn)行長(zhǎng)期的封存和隔離，以用于在一段時(shí)間內(nèi)減少大氣中二氧化碳排放量，減緩全球變暖與地球環(huán)境惡化趨勢(shì)。
[0003]二氧化碳地質(zhì)封存中通常也設(shè)置有注入井和排放井，捕集的二氧化碳通過(guò)注入井注入地層中，同時(shí)地層中相應(yīng)流體通過(guò)迀移從所述排放井中排出。為了防止泄露，類似于油井中防止產(chǎn)液或注液的泄露使用封隔器隔絕產(chǎn)層，地質(zhì)封存中同樣采用封隔器進(jìn)行將管柱與井眼之間以及各管柱之間的環(huán)形空間封隔，以隔絕封存地層。
[0004]由于井下存在各種檢測(cè)或測(cè)量?jī)x器，為使儀器正常工作并反饋相應(yīng)數(shù)據(jù)，需要將各種電纜、光纜或者其他管線穿過(guò)封隔器以達(dá)到井下的目的，從而實(shí)現(xiàn)與儀器連接。目前在油井中存在多種電纜穿越封隔器的方法或裝置，例如中國(guó)專利申請(qǐng)201210196016.5中公開(kāi)了一種分體六通道過(guò)電纜封隔器，這種封隔器對(duì)常規(guī)封隔器進(jìn)行了改造，在其內(nèi)部加工預(yù)留了多個(gè)軸向通孔，以用于電纜、測(cè)試管線等通道。但是，這種方案需要對(duì)常規(guī)封隔器進(jìn)行定制或結(jié)構(gòu)改進(jìn)，增加了封隔器的成本和加工難度，特別是地質(zhì)封存中需要穿越的管線眾多、類型復(fù)雜，需要對(duì)封隔器進(jìn)行較大改造，而且對(duì)于部分特殊的管線也無(wú)法適用。
[0005]中國(guó)專利申請(qǐng)00123075.1中公開(kāi)了一種油井中電纜穿越的方法，該方法是在油管上設(shè)置電纜轉(zhuǎn)接器，該電纜轉(zhuǎn)接器安裝于抽油栗之下和封隔器之上的油管空間，電纜沿著環(huán)空下放至油管電纜轉(zhuǎn)接器時(shí)經(jīng)油管電纜轉(zhuǎn)接器上的高壓密封塞穿過(guò)油管與井下一起相連，從而使電纜順利繞過(guò)封隔器。該方案中通過(guò)設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)的電纜轉(zhuǎn)接器，可以將電纜有效的穿過(guò)。但是，在二氧化碳地質(zhì)封存井中，由于井下儀器種類多，傳輸管線復(fù)雜，它們的連接管線不僅僅是電纜，還包括各種光纜、中空鋼管等管線，這種管線的特點(diǎn)是具有防腐蝕防護(hù)鎧甲，其剛性較大且不宜折彎，這種通過(guò)電纜轉(zhuǎn)接器的方法無(wú)法適用上述各種管線的穿過(guò)。特別是，由于地下環(huán)境惡劣復(fù)雜，管體中的穿越器以及封隔器等裝置極易被腐蝕，使得穿越器的穿越效果受到影響，而且其中穿越的管線容易受到腐蝕或干擾，導(dǎo)致檢測(cè)精度受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供一種二氧化碳地質(zhì)封存中管線穿越封隔器的裝置及方法，其將管線穿過(guò)油管壁進(jìn)入管內(nèi)，并通過(guò)封隔器后再穿過(guò)油管壁到達(dá)管外，從而成功越過(guò)封隔器而無(wú)需對(duì)封隔器進(jìn)行改造加工，可適用于包括允許小角度折彎的柔性管線、剛度較大的管線以及不宜大幅度折彎的鎧甲管線多種管線通過(guò)，特別是通過(guò)特殊的密封結(jié)構(gòu)對(duì)管體與管體之間的環(huán)形空間進(jìn)行密封，從而可以通過(guò)注入防腐液體，實(shí)現(xiàn)對(duì)穿越器及其中的管線進(jìn)行防腐，由此解決目前二氧化碳地質(zhì)封存中各種管線特別是不適于彎折或者剛性較大的管線無(wú)法穿越常規(guī)封隔器，以及穿越設(shè)備和管線易被腐蝕而導(dǎo)致檢測(cè)精度受到影響的技術(shù)問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種二氧化碳地質(zhì)封存中管線穿越封隔器的裝置，用于實(shí)現(xiàn)二氧化碳地質(zhì)封存中的各種管線穿越設(shè)置于兩端與管體連接的套管中的封隔器而到達(dá)地質(zhì)下層，其中，該裝置包括設(shè)置在套管兩端部的管體上的穿越器，該穿越器包括套裝在管體上并位于套管一端側(cè)的第一穿越機(jī)構(gòu)和套裝在管體上并位于所述套管另一端側(cè)且呈對(duì)稱布置的第二穿越機(jī)構(gòu)，其特征在于，
[0008]該第一穿越機(jī)構(gòu)和第二穿越機(jī)構(gòu)均包括呈中空筒體狀的轉(zhuǎn)接接頭，其螺紋套裝在所述管體外壁，該轉(zhuǎn)接接頭的筒壁在其中一端端部設(shè)置有多個(gè)呈環(huán)形布置的沿筒體深度方向貫通筒壁的管線通道，且該管線通道與管體上的用于使管線進(jìn)入管體的開(kāi)口相通，使得用于二氧化碳地質(zhì)封存中的所述各種管線可通過(guò)所述第一穿越機(jī)構(gòu)上的轉(zhuǎn)接接頭的管線通道進(jìn)入該轉(zhuǎn)接接頭并在穿越其筒壁后進(jìn)入管體中，并在穿越所述封隔器后從管體中穿出，從而進(jìn)入所述第二穿越機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)接接頭的管線通道中，并進(jìn)一步可從其出口穿出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)封隔器的穿越。
[0009]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述轉(zhuǎn)接接頭中的管線通道由沿筒體軸向方向設(shè)置的第一通道和與該第一通道連接并呈一定角度設(shè)置的第二通道組成，使得管線進(jìn)入后經(jīng)過(guò)第一通道和第二通道后可產(chǎn)生一定的方向變化。
[0010]該角度可以允許小角度折彎的柔性管線、剛度較大的管線以及不宜大幅度折彎的鎧甲管線多種管線通過(guò)，實(shí)現(xiàn)二氧化碳地質(zhì)封存中各種管線特別是不適于彎折或者剛性較大的管線的順利穿越。
[0011]作為本發(fā)明的改進(jìn)，第一通道與第二通道之間的角度為150°以上，優(yōu)選150°-165。ο
[0012]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述轉(zhuǎn)接接頭的第一通道端部設(shè)置有密封接頭，用于在管線進(jìn)入所述轉(zhuǎn)接接頭或者從轉(zhuǎn)接接頭穿出時(shí)鎖緊該第一通道端部，實(shí)現(xiàn)與外界的密封。
[0013]作為本發(fā)明的改進(jìn)，該第一穿越機(jī)構(gòu)或第二穿越機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有短節(jié)，其為中空筒體，且其中心通孔為臺(tái)階孔，其通過(guò)其中的較小孔固定套裝在所述管體外壁，并進(jìn)而使其中的較大孔套裝在所述轉(zhuǎn)接接頭外壁一端，從而可承載并密封所述轉(zhuǎn)接接頭。
[0014]作為本發(fā)明的改進(jìn)，還包括密封機(jī)構(gòu)，其套裝設(shè)置在所述管體上并位于所述封隔器與任一穿越器之間，其可實(shí)現(xiàn)管體與管套之間環(huán)形空間的密封從而可通過(guò)預(yù)留的管線在其中注入防腐材料而實(shí)現(xiàn)對(duì)封隔器的防腐保護(hù)。
[0015]作為本發(fā)明的改進(jìn)，該密封機(jī)構(gòu)包括密封器和設(shè)置在該密封器之外用于作動(dòng)以驅(qū)動(dòng)該密封器密封管體管套的作動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中所述密封器套裝在管體外圍，其具有密封所述環(huán)形空間的密封層，所述作動(dòng)機(jī)構(gòu)包括套裝在管體外周并與密封器連接的呈筒體結(jié)構(gòu)的缸體，其與管體外周接觸的筒壁上開(kāi)有凹槽，以形成腔體以作為活塞腔，該腔體與管體上的壓力注入孔相通，用以通過(guò)該注入孔向腔體注入流體，進(jìn)而可產(chǎn)生壓力變化而推動(dòng)缸體在管體外周壁上軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，缸體一端端部與密封器固定連接，其可在缸體驅(qū)動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而可壓緊或松開(kāi)密封面，實(shí)現(xiàn)對(duì)管體與管套之間的環(huán)形空間的密封或解封。
[0016]作為本發(fā)明的改進(jìn)，密封機(jī)構(gòu)設(shè)置有滑套鎖止裝置，其優(yōu)選為棘齒結(jié)構(gòu)，包括位于缸體上的第一棘齒和位于管體外周壁上的第二棘齒，缸體驅(qū)動(dòng)到位后該第一棘齒與第二棘齒匹配形成鎖止，且該第一棘齒與缸體連接處設(shè)置有解封螺釘，可在缸體回縮帶動(dòng)第一棘齒回位，從而剪斷解封螺釘，使得棘齒解鎖。
[0017]按照本發(fā)明的另一方面，提供一種二氧化碳地質(zhì)封存中管線穿越封隔器的方法，用于實(shí)現(xiàn)二氧化碳地質(zhì)封存中的各種管線穿越設(shè)置在兩端與管體連接的套管中的封隔器而到達(dá)地質(zhì)下層，該方法包括:
[0018]在套管兩端設(shè)置穿越器，其中該穿越器包括套裝在管體上并位于套管一端側(cè)的第一穿越機(jī)構(gòu)和套裝在管體上并位于所述套管另一端側(cè)且呈對(duì)稱布置的第二穿越機(jī)構(gòu)，兩穿越機(jī)構(gòu)均具有呈中空筒體狀并螺紋套裝在所述管體外壁的轉(zhuǎn)接接頭，且轉(zhuǎn)接接頭的管壁設(shè)置有多個(gè)呈環(huán)形布置的沿筒體深度方向貫通筒壁的管線通道，其與管體上的用于使管線進(jìn)入管體的開(kāi)口相通；
[0019]將用于二氧化碳地質(zhì)封存中的所述各種管線通過(guò)所述第一穿越機(jī)構(gòu)上的轉(zhuǎn)接接頭的管線通道進(jìn)入該轉(zhuǎn)接接頭并在穿越其筒壁后進(jìn)入管體中，然后在穿越所述封隔器后從管體中穿出，從而進(jìn)入所述第二穿越機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)接接頭的管線通道中，并進(jìn)一步可從其出口穿出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)封隔器的穿越。
[0020]作為本發(fā)明的改進(jìn)，該方法還包括在所述管體上并位于所述封隔器與任一穿越器之間套裝設(shè)置一密封機(jī)構(gòu)，其可實(shí)現(xiàn)管體與管套之間環(huán)形空間的密封從而可通過(guò)預(yù)留的管線在其中注入防腐材料而實(shí)現(xiàn)對(duì)封隔器的防腐保護(hù)。
[0021]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于在封隔器兩端均設(shè)置穿越機(jī)構(gòu)，能夠取得下列有益效果:
[0022](I)本發(fā)明中，在管體上的常規(guī)封隔器兩端均設(shè)置穿越機(jī)構(gòu)，一起構(gòu)成穿越器，使得用于二氧化碳地質(zhì)封存的各類管線可以經(jīng)該穿越器進(jìn)入管體中并從而穿越封隔器，而后從另一端的穿越機(jī)構(gòu)中傳出，從而實(shí)現(xiàn)順利對(duì)封隔