本发明涉及油气完井,特别涉及一种修复环空带压的工具及方法。
背景技术:
1、随着油气勘探开发工作的持续开展,天然气藏的开采越来越受到各个国家的重视。目前天然气井的开采深度在持续增加,但大多面临着井下高温高压甚至含有腐蚀性气体等恶劣环境,并且这些高温高压气井普遍存在着环空带压的问题。
2、环空带压问题对安全生产十分不利,是石油工业界面临的共同难题。环空带压会降低气井的采收率,严重影响气井的产量,而且对气田开发的后续作业,如酸化压裂等会造成不利影响。环空带压不明显时,井口环空压力监测和放压的成本将会上升,严重时会导致关井以及废弃整口井。例如在某地区,存在表层套管环空带压的18000多口井中的许多井必须关井,某些井甚至需要停产报废。
3、气井环空带压产生的主要原因有两种:一是油管柱失效,通常形式为管柱的螺纹连接处和封隔器密封失效,导致产层气体窜流至油套环空(a环空),并在井口聚集产生环空带压。此种情况一般采用压差激活封窜技术,压差激活封堵剂在套管螺纹等漏点处压差流场内去水化激活中心粒子,活性粒子聚结填充泄漏孔隙,实现自适应封堵,该方法在墨西哥湾、荷兰、美国的路易斯安那及哈萨克斯坦、澳大利亚成功应用,并且该种方法成功率较高,成本较低;二是水泥环密封失效,由于水泥环内部存在一些微小缝隙,井下的高压气体就沿着这些缝隙渗流至套管环空(b环空)的井口,产生环空带压。后期治理一般需要通过射孔、挤注封堵剂、打隔板方式,使封堵剂进入气窜通道,在封堵剂凝固后形成隔断以治理环空带压;其中,现有技术中使用的封堵剂一般为水泥或树脂。
技术实现思路
1、本技术的发明人发现,现有的解决水泥环密封失效引起的环空带压问题的方法,由于水泥环中的气窜通道随机分布,射孔并不能击中的气窜通道有限,导致进行封堵作业后仍可能存在环空带压问题;且现有技术中用于封堵的封堵剂为水泥浆时,水泥浆存在流动性差且难以挤入微裂缝的问题,且水泥容易受到井下腐蚀气体的侵蚀,一段时间后可能会产生新的裂缝造成环空带压,封堵效果较差,而树脂虽然渗透性较强,但其需要较长的凝固时间;因此,现有技术中的解决水泥环的密封失效的方式存在密封效果差、施工周期长等缺点。
2、鉴于上述问题,提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种修复环空带压的工具及方法。
3、本发明实施例提供一种修复环空带压的工具,包括:本体及从上至下依次设置于所述本体上的钻除组件、开孔组件、修复组件及第一坐封装置;
4、所述开孔组件用于对生产套管开孔眼;
5、所述钻除组件用于穿过所述孔眼对水泥环进行钻除形成修复孔道;
6、所述修复组件包括:加热器及启动器;
7、所述加热器设置于本体的第一腔体内,且与所述本体之间形成储存机构;
8、所述储存机构用于储存可熔金属块,且与外界连通;所述加热器用于盛放加热燃料;所述启动器设置于所述加热器顶端,以基于外部传输的启动信号启动、并激活所述加热燃料,进而通过所述加热燃料融化所述可熔金属块形成金属流体;
9、所述第一坐封装置用于固定工具位置,并使从储存机构内流出的金属流体在所述第一坐封装置阻挡下、通过所述孔眼进入所述修复通道。
10、在一个可选的实施例中,所述本体的上端面设有至少一个流体入口,侧壁上设有与所述流体入口对应的流体出口;
11、所述钻除组件包括:连通所述流体入口与对应流体出口的流体流道,设置于所述流体内的万向轴和涡轮,且所述万向轴前端连接有钻除钻头;
12、所述涡轮套设在所述万向轴上,以在液压作用下驱动所述万向轴和钻除钻头运动,通过所述孔眼对水泥环进行钻除形成修复孔道。
13、在一个可选的实施例中,所述可熔金属块包括:铋和锗的二元共晶合金、铋和铜的二元共晶合金、铋和锡的二元共晶合金、或者铋和银的二元共晶合金。
14、在一个可选的实施例中,所述加热燃料包括:铝热剂粉末和铝热剂药块;
15、所述铝热剂药块叠放于所述加热器内部,所述铝热剂粉末设置于所述铝热剂药块顶部,以通过启动器激发所述铝热剂粉末产生高温点燃所述铝热剂药块。
16、在一个可选的实施例中,所述第一腔体的下端设置有筛网,所述储存机构通过所述筛网与外界连通;
17、相应地,所述金属流体通过所述筛网流出所述储存机构。
18、在一个可选的实施例中,所述流体流道包括:从上至下依次相连的直流段、锥形段及弯曲段;
19、所述直流段与所述锥形段直径较大的一端相连,所述弯曲段与所述锥形段直径较小的一端相连;
20、所述涡轮与所述直流段的内壁螺纹啮合,所述锥形段用于对所述涡轮的下行进行限位。
21、在一个可选的实施例中,万向轴的万向节内部设置有相互连通的流道;
22、所述钻除钻头为镶金刚石钻头,钻除钻头中心设有喷嘴。
23、在一个可选的实施例中,所述开孔组件设置于所述本体的第二腔体内,包括:开孔钻头、钻杆、液压装置及螺杆马达;
24、所述本体侧壁上开有可供所述钻杆伸出的窗口;
25、所述钻杆的一端与所述开孔钻头相连,另一端与液压装置的活塞杆相连,以通过所述液压装置带动钻杆运动;所述钻杆侧壁与所述螺杆马达的螺杆齿轮啮合,以通过所述螺杆马达带动所述钻杆旋转。
26、在一个可选的实施例中,所述开孔钻头的直径大于所述钻除钻头的直径。
27、在一个可选的实施例中,所述导向器的内孔与所述流道连通,以对所述万向轴的运动进行导向。
28、在一个可选的实施例中,所述导向器内孔的中心线与所述本体的中心线呈预设夹角设置。
29、在一个可选的实施例中,本发明实施例提供的修复环空带压工具,还包括:第二坐封装置和第三坐封装置;
30、所述第二坐封装置设置于所述本体的上端,所述第三坐封装置设置于所述开孔组件与所述修复组件之间。
31、基于同一种发明构思,本发明实施例还一种基于上述的修复环空带压的工具实现环空带压的修复方法,包括:
32、将所述工具下至生产套管内第一预设位置,坐封工具后,利用开孔组件对生产套管开至少一个孔眼;
33、完成套管的开孔眼处理后,解除工具坐封,控制所述工具下移至第二预设位置,坐封工具并利用钻除组件穿过所述孔眼对水泥环进行钻除形成修复孔道;
34、在修复孔道钻进完成后,解除工具坐封,上提工具至第三预设位置,使用第一坐封装置固定工具位置,利用加热组件加热熔化储存机构中的可熔金属块形成金属流体,金属流体流出所述储存机构后,在第一坐封装置的阻挡下,通过孔眼流入水泥环中的修复通道、及水泥环中与所述修复通道连通的气窜通道;
35、利用修井工具剪断第一坐封装置并将所述工具上提至地面,待金属流体冷却后形成封堵体以实现环空带压的修复。
36、本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括:
37、本发明实施例提供的修复环空带压的工具,包括:本体及从上至下依次设置于本体上的钻除组件、开孔组件、修复组件及第一坐封装置;该装置利用开孔组件对套管进行开孔眼处理,利用钻除组件穿过孔眼对水泥环进行钻除形成修复孔道,同时该装置通过启动器激活加热燃料加热融化储存机构内的可熔金属块形成金属流体,使其替代原有水泥环的密封作用,相比较于现有的水泥浆或树脂作为封堵材料的方式,可熔金属从液态冷却凝固形成金属封堵体的时间较短,且可熔金属冷却后建立的金属封堵体的密封性良好、承压能力高、耐腐蚀性好,因此利用本发明实施例提供的工具,能够提高水泥环的整体密封效果降低作业时间,即能够有效提高水泥环环空带压修复效果和效率。
38、同时,本发明实施例提供的修复环空带压的工具,相比较于现有的对水泥环进行射孔的方式,钻除组件的万向轴及钻除钻头能够在套间水泥环上创建大体积孔道,且钻除钻头在水泥环中钻进一段时间后触碰套管后,由于套管硬度远大于水泥,致使钻头和万向轴发生转向,继续在两侧套管间钻进,形成螺旋修复孔道,随着钻除钻头在水泥环中的深入,越来越多的气窜通道与孔道连通,能够提升封堵材料填充气窜通道的能力,进一步提高水泥环环空带压的修复效果。
39、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
40、下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种修复环空带压的工具,其特征在于,包括:本体及从上至下依次设置于所述本体上的钻除组件、开孔组件、修复组件及第一坐封装置;
2.如权利要求1所述的工具,其特征在于,所述本体的上端面设有至少一个流体入口,侧壁上设有与所述流体入口对应的流体出口;
3.如权利要求1所述的工具,其特征在于,所述可熔金属块包括:铋和锗的二元共晶合金、铋和铜的二元共晶合金、铋和锡的二元共晶合金、或者铋和银的二元共晶合金。
4.如权利要求1所述的工具,其特征在于,所述加热燃料包括:铝热剂粉末和铝热剂药块;
5.如权利要求1所述的工具,其特征在于,所述第一腔体的下端设置有筛网,所述储存机构通过所述筛网与外界连通;
6.如权利要求2所述的工具,其特征在于,所述流体流道包括:从上至下依次相连的直流段、锥形段及弯曲段;
7.如权利要求2所述的工具,其特征在于,万向轴的万向节内部设置有相互连通的流道;
8.如权利要求1所述的工具,其特征在于,所述开孔组件设置于所述本体的第二腔体内,包括:开孔钻头、钻杆、液压装置及螺杆马达;
9.如权利要求8所述的工具,其特征在于,所述开孔钻头的直径大于所述钻除钻头的直径。
10.如权利要求1所述的工具,其特征在于,所述本体侧壁上还设置有导向器;
11.如权利要求10所述的工具,其特征在于,所述导向器内孔的中心线与所述本体的中心线呈预设夹角设置。
12.如权利要求1-11任一所述的工具,其特征在于,还包括:第二坐封装置和第三坐封装置;
13.一种修复环空带压的方法,其特征在于,基于如权利要求1-11任一所述的修复环空带压的工具实现,包括:
