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一种全井段带压施工作业装置及采用该装置的施工工艺

阅读:123发布:2024-02-21

专利汇可以提供一种全井段带压施工作业装置及采用该装置的施工工艺专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种全井段带压施工作业装置及采用该装置的施工工艺,其中该装置包括 自下而上 依次设置的副功能组合体、主功能组合体以及游动功能组合体,所述游动功能组合体连接有具有加压上提功能的动 力 提升装置,用于游动功能组合体的上提或者下放,所述游动功能组合体与主功能组合体之间实现可靠密封,所述主功能组合体与副功能组合体之间密封连接,所述副功能组合体下端通过井口四通与井口密封连接。本发明还公开了一种采用该装置的施工工艺。,下面是一种全井段带压施工作业装置及采用该装置的施工工艺专利的具体信息内容。

1.一种全井段带压施工作业装置,其特征在于:该装置包括自下而上依次设置的副功能组合体、主功能组合体以及游动功能组合体,所述游动功能组合体连接有具有加压上提功能的动提升装置,用于游动功能组合体的上提或者下放,所述游动功能组合体与主功能组合体之间实现可靠密封,所述主功能组合体与副功能组合体之间密封连接,所述副功能组合体下端通过井口四通与井口密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种全井段带压施工作业装置,其特征在于:所述主功能组合体包括自下而上设置的中空伸缩管、上接箍探测仪、上卡瓦、上半封、上全封、顶半封和密闭半封,所述主功能组合体自上而下设置的各部件之间密封连接,且上半封和上全封的垂直间距大于管柱接箍长度。
3.根据权利要求1所述的一种全井段带压施工作业装置,其特征在于:所述副功能组合体包括自下而上设置的下接箍探测仪、安全全封、安全半封、安全卡瓦、剪切全封、下半封和下卡瓦,所述副功能组合体自上而下设置的各部件之间采用密封连接,其中所述剪切全封用于出现意外情况时将油气管柱剪切并密封油气井内的压力,以防出现油气井喷等危险情况。
4.根据权利要求2所述的一种全井段带压施工作业装置,其特征在于:所述副功能组合体包括自下而上设置的下接箍探测仪、安全全封、安全半封、安全卡瓦、剪切全封、下半封和下卡瓦,所述副功能组合体自上而下设置的各部件之间采用密封连接,其中所述剪切全封用于出现意外情况时将油气管柱剪切并密封油气井内的压力,以防出现油气井喷等危险情况。
5.根据权利要求2所述的一种全井段带压施工作业装置,其特征在于:所述游动功能组合体包括游动半封、游动卡瓦以及密封管,所述游动半封与所述密闭半封之间实现可靠密封。
6.根据权利要求4所述的一种全井段带压施工作业装置,其特征在于:所述中空伸缩管为带有液压动力且可通过液压操控的中空动力伸缩管,该中空伸缩管与上卡瓦、下卡瓦配合可实现管柱的提升。
7.一种采用如权利要求1-6任意一项所述全井段带压施工作业装置的施工工艺,其特征在于:该工艺包含如下步骤:
步骤1:采用机械封堵器或者化学堵剂对悬挂器内孔进行暂堵,拆除井口采油树或者采气树,将全井段带压施工作业装置安装在井口四通上;
步骤2:通过主功能组合体和副功能组合体的内腔下方短节,短节与悬挂器对扣连接后,关闭上半封,通过短节提升悬挂器,当悬挂器提升至上半封下方时,关闭下半封,同时开启上半封,继续上提悬挂器,当悬挂器从主功能组合体上端提出后,通过液压钳卸载短节,通过动力提升装置将游动功能组合体下放,直至悬挂器伸到密封管内并位于游动卡瓦上方,在密封管内,游动半封与密闭半封之间形成可靠密封后,关闭游动卡瓦和游动半封,开启上半封,动力提升装置带动游动功能组合体将管柱提升;
步骤3:在动力提升装置带动游动功能组合体提升管柱过程中,当第一根管柱和第二根管柱之间的接箍到达下接箍探测仪位置时,下接箍探测仪会收到该接箍发出的脉冲信号,此时依次操作关闭上半封,开启下半封;管柱继续上行,当该接箍到达上接箍探测仪位置时,上接箍探测仪会收到接箍发出的脉冲信号,此时依次关闭下半封,开启上半封;当该接箍通过上半封后关闭上半封,同时,停止管柱提升动作,使该接箍停留在上半封和上全封之间,然后操作上卡瓦卡紧,并关闭顶半封,同时打开游动卡瓦;
步骤4:用液压钳转动第一根管柱,将位于上半封和上全封之间的接箍卸扣,卸扣完成后,关闭游动卡瓦,此时,第二根管柱被上卡瓦卡住,开启动力提升装置,将第一根管柱缓缓上提,当第一根管柱末端通过上全封后,关闭上全封,打开顶半封,将第一根管柱继续上提即可提出管柱,并将提出的管柱顺序放至油管座;
步骤5: 启动动力提升装置将游动功能组合体下放至主功能组合体内,关闭密闭半封,游动功能组合体与主功能组合体之间形成有效密封后,打开上全封,此时上卡瓦处于卡紧状态,操作中空伸缩管,使中空伸缩管连带管柱伸长至中空伸缩管全行程后;再依次操作下卡瓦关闭,上卡瓦打开后,再次操作中空伸缩管缩回,同时游动功能组合体随动下行,将第二根管柱的上端接箍送入密封管内;
步骤6:依次关闭游动半封、游动卡瓦、上半封,同时打开下半封,动力提升装置提升游动功能组合体,使管柱缓慢上提,在管柱上提过程中,可以采用一次性将管柱提升到位,也可以采取多次提升的方式;当采用多次提升方式时,当管柱提升到一定高度后,依次关闭上卡瓦、打开游动卡瓦,此时,游动半封和上半封处于关闭状态,操作游动功能组合体下行,然后再依次关闭游动卡瓦、开启上卡瓦,再次将管柱上提,在提升过程中由于管柱上下端受力一致,不存在压杆稳定性问题,避免了油管侧弯;
步骤7:操作动力提升装置使管柱继续提升,当有接箍通过下接箍探测仪时,下接箍探测仪会收到接箍发出的信号,当该接箍通过下半封后,关闭下半封,管柱继续向上提升,当上接箍探测仪接收到该接箍的信号后,开启上半封,该接箍通过上半封后,关闭上半封,同时,停止管柱提升动作,使该接箍停留在上半封和上全封之间,然后操作上卡瓦卡紧,关闭顶半封;
步骤8:依次重复步骤4、步骤5、步骤6和步骤7,当提升完全井段管柱后关闭安全全封;
步骤9:当完成洗井、酸化等各种工序,在末根管柱安装井工具后,利用游动功能组合体中的游动卡瓦卡紧该管柱,并将该管柱的末端下放至安全半封之上,此时,关闭上半封,打开安全全封并使管柱下行,当该管柱上部接箍下至上半封之上时,关闭下半封,打开上半封倒入接箍,然后,管柱继续下行,当接箍下行至下半封之上时,关闭上半封,打开下半封,整根管柱倒入,依次至完井。

说明书全文

一种全井段带压施工作业装置及采用该装置的施工工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及油田油气井带压施工作业装置及采用该装置的施工工艺技术,主要用于油田油气水井有压时的后期维护检修。
[0002]

背景技术

[0003] 在油气田生产过程中,要对油气井进行定期检修维护,对于带压力的油气井的维护,目前一般采用两种方案:一种是采用压井液压井,但是压井后会堵塞井内的油气管道,虽然会是油气井得以检修,但是检修后对井的产量造成了巨大的影响,该施工工艺现已经逐渐淘汰;另一种是带压检修作业,基本流程是打堵塞器封堵生产管柱内的通道,利用防喷器组合对油套环形空间实施密封,在配以加压上提功能的施工设备完成检修,这种方案的特点是堵塞器必须在生产管柱的末根进行有效的封堵,但实际的生产管柱一般都会配备各种的井下工具,井下工具基本都存在缩径现象,所以对末根管柱实行有效封堵基本难以实现,现在的工艺一般都是上提至堵塞器后进行二次封堵或者进行冒喷抢喷施工,存在安全以及环境污染的问题,所以一般只应用于水井,对于油气井该施工工艺无法满足现场施工要求。
[0004] 本发明为了克服上述缺陷,进行了有益的改进。
[0005]

发明内容

[0006] 本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足,提供了一种全井段带压施工作业装置及采用该装置的施工工艺,本发明通过在全井段带压施工作业装置的油套环形空间和油管内建立了两个密封压力舱来实现油井管柱提升过程中的管柱内压力以及油套环形空间压力的稳定来实现真正意义上的全井段带压作业。
[0007] 实现上述发明目的采用了以下技术方案:一种全井段带压施工作业装置,其特殊之处在于:该装置包括自下而上依次设置的副功能组合体、主功能组合体以及游动功能组合体,所述游动功能组合体连接有具有加压上提功能的动力提升装置,用于游动功能组合体的上提或者下放,所述游动功能组合体与主功能组合体之间实现可靠密封,所述主功能组合体与副功能组合体之间密封连接,所述副功能组合体下端通过井口四通与井口密封连接;
进一步地,所述主功能组合体包括自下而上设置的中空伸缩管、上接箍探测仪、上卡瓦、上半封、上全封、顶半封和密闭半封,所述主功能组合体自上而下设置的各部件之间密封连接,且上半封和上全封的垂直间距大于管柱接箍长度;
进一步地,所述副功能组合体包括自下而上设置的下接箍探测仪、安全全封、安全半封、安全卡瓦、剪切全封、下半封和下卡瓦,所述副功能组合体自上而下设置的各部件之间采用密封连接,其中所述剪切全封用于出现意外情况时将油气管柱剪切并密封油气井内的压力,以防出现油气井喷等危险情况;
进一步地,所述游动功能组合体包括游动半封、游动卡瓦以及密封管,所述游动半封与所述密闭半封之间实现可靠密封;
进一步地,所述游动功能组合体与主功能组合体之间设置有用于油井管柱卸扣的液压钳,用于将位于上半封和上全封之间的接箍卸扣;
进一步地,所述中空伸缩管为带有液压动力且可通过液压操控的中空动力伸缩管,该中空伸缩管与上卡瓦、下卡瓦配合可实现管柱的提升。
[0008] 一种采用所述全井段带压施工作业装置的施工工艺,包括如下步骤:步骤1:管柱提升前准备:采用机械封堵器或者化学堵剂对悬挂器内孔进行暂堵,拆除井口采油树或者采气树,将全井段带压施工作业装置安装在井口四通上;
步骤2:提升悬挂器:通过主功能组合体和副功能组合体的内腔下方短节,短节与悬挂器对扣连接后,关闭上半封,通过短节提升悬挂器,当悬挂器提升至上半封下方时,关闭下半封,同时开启上半封,继续上提悬挂器,当悬挂器从主功能组合体上端提出后,通过液压钳卸载短节,通过动力提升装置将游动功能组合体下放,直至悬挂器伸到密封管内并位于游动卡瓦上方,在密封管内,游动半封与密闭半封之间形成可靠密封后,关闭游动卡瓦和游动半封,开启上半封,动力提升装置带动游动功能组合体将管柱提升;
步骤3:提升第一根以及第二根管柱:在动力提升装置带动游动功能组合体提升管柱过程中,当第一根管柱和第二根管柱之间的接箍到达下接箍探测仪位置时,下接箍探测仪会检测到该接箍并发出脉冲信号,此时依次操作关闭上半封,开启下半封;管柱继续上行,当该接箍到达上接箍探测仪位置时,上接箍探测仪会检测到接箍并发出脉冲信号,此时依次关闭下半封,开启上半封;当该接箍通过上半封后关闭上半封,同时,停止管柱提升动作,使该接箍停留在上半封和上全封之间,然后操作上卡瓦卡紧,并关闭顶半封,同时打开游动卡瓦;
步骤4:接箍卸扣并提出上端管柱:用液压钳转动第一根管柱,将位于上半封和上全封之间的接箍卸扣,卸扣完成后,关闭游动卡瓦,此时,第二根管柱被上卡瓦卡住,开启动力提升装置,将第一根管柱缓缓上提,当第一根管柱末端通过上全封后,关闭上全封,打开顶半封,将第一根管柱继续上提即可提出管柱,并将提出的管柱顺序放至油管座;
步骤5:构建密封腔并将第二根管柱的上端接箍送入密封管内:启动动力提升装置将游动功能组合体下放至主功能组合体内,关闭密闭半封,游动功能组合体与主功能组合体之间形成有效密封后,打开上全封,此时上卡瓦处于卡紧状态,操作中空伸缩管,使中空伸缩管连带管柱伸长至中空伸缩管全行程后;再依次操作下卡瓦关闭,上卡瓦打开后,再次操作中空伸缩管缩回,同时游动功能组合体随动下行,将第二根管柱的上端接箍送入密封管内;
步骤6:提升管柱:依次关闭游动半封、游动卡瓦、上半封,同时打开下半封,动力提升装置提升游动功能组合体,使管柱缓慢上提,在管柱上提过程中,可以采用一次性将管柱提升到位,也可以采取多次提升的方式;当采用多次提升方式时,当管柱提升到一定高度后,依次关闭上卡瓦、打开游动卡瓦,此时,游动半封和上半封处于关闭状态,操作游动功能组合体下行,然后再依次关闭游动卡瓦、开启上卡瓦,再次将管柱上提,在提升过程中由于管柱上下端受力一致,不存在压杆稳定性问题,避免了油管侧弯;
步骤7:管柱提升:操作动力提升装置使管柱继续提升,当有接箍通过下接箍探测仪时,下接箍探测仪会检测到该接箍并发出信号,当该接箍通过下半封后,关闭下半封,管柱继续向上提升,当上接箍探测仪检测到该接箍并发出脉冲信号后,开启上半封,该接箍通过上半封后,关闭上半封,同时,停止管柱提升动作,使该接箍停留在上半封和上全封之间,然后操作上卡瓦卡紧,关闭顶半封;
步骤8:依次重复步骤4、步骤5、步骤6和步骤7,当提升完全井段管柱后关闭安全全封;
步骤9:管柱下井:当完成洗井、酸化等各种工序,在末根管柱安装井工具后,利用游动功能组合体中的游动卡瓦卡紧该管柱,并将该管柱的末端下放至安全半封之上,此时,关闭上半封,打开安全全封并使管柱下行,当该管柱上部接箍下至上半封之上时,关闭下半封,打开上半封倒入接箍,然后,管柱继续下行,当接箍下行至下半封之上时,关闭上半封,打开下半封,整根管柱倒入,依次至完井。
[0009] 本发明的有益效果:与现有技术相比,本发明的显著效果在于:本发明利用游动功能组合体、主功能组合体的组合完成在带压施工过程中的全井段施工,可以不投放堵塞器,同时井内管柱出现的结垢缩径、井内工具出现的缩径等情况也可以得以规避,实现真正意义的全井段带压施工;主功能组合体中的上半封、上全封和顶半封,配合液压钳实现管柱卸扣并在密闭空间内实现卸扣、井压隔断的功能;游动组合体中的游动半封、游动卡瓦和密封管组合可以密封管柱的内孔,并可以容纳整根管柱或者限定长度的管柱,并且在管柱顶端和末端受力一致,管柱不受压,规避“压杆稳定”问题,一次可提出或压入一根管柱,大幅度提高施工效率,本发明结合现有工业技术,配置传感器具备自动化、智能化潜质,安全性更高,既可以一次提升下压整根管柱,又可以对管柱实现分段加压,适用范围涵盖油水气低中高井,能够推动国内石油事业的发展。
[0010]附图说明
[0011] 图1是本发明全井段带压施工作业装置的结构示意图;附图标记:1.井口四通;2.下接箍探测仪;3.安全全封;4.安全半封;5.安全卡瓦;6.剪切全封;7.下半封;8.下卡瓦;9.中空伸缩管;10.上接箍探测仪;11.上卡瓦;12.上半封;13.上全封;14.顶半封;15.密闭半封;16.游动半封;17.游动卡瓦;18.密封管。
[0012]

具体实施方式

[0013] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
[0014] 本发明的实施例整体结构参考图1所示,一种全井段带压施工作业装置,该装置包括自下而上依次设置的副功能组合体、主功能组合体以及游动功能组合体,主功能组合体包括自下而上设置的中空伸缩管9、上接箍探测仪10、上卡瓦11、上半封12、上全封13、顶半封14和密闭半封15,主功能组合体的各部件之间密封连接,且上半封12和上全封13的垂直间距大于管柱接箍长度,其中在本实施例中,中空伸缩管9为带有液压动力且可通过液压操控的中空动力伸缩管,该中空伸缩管与上卡瓦11、下卡瓦8配合可实现管柱的提升, 采用中空动力伸缩管可以简化所需要的设备,只需一根桅杆配合游动组合体即可实现带压施工。在油田带压作业领域,该中空动力伸缩管可以中空液压伸缩管(杆)等部件;如果该中空伸缩管采用无自带动力模式,也可以配合游动功能组合体完成相应功能。
[0015] 副功能组合体包括自下而上设置的下接箍探测仪2、安全全封3、安全半封4、安全卡瓦5、剪切全封6、下半封7和下卡瓦8,其各部件之间采用密封连接,其中所述剪切全封6用于出现意外情况时将油气管柱剪切并密封油气井内的压力,以防出现油气井喷等危险情况;动功能组合体包括游动半封16、游动卡瓦17以及密封管18,所述游动半封16与所述密闭半封15之间实现可靠密封。游动功能组合体连接有具有加压上提功能的动力提升装置,用于游动功能组合体的上提或者下放,游动功能组合体与主功能组合体之间实现可靠密封,所述主功能组合体与副功能组合体之间密封连接,所述副功能组合体下端通过井口四通1与井口密封连接。副功能组合体和主功能组合体,可以组合成一个大的整体,配合游动半封16和上半封12来实现管串顶端和管串下部的密封,进而实现管串的全井段密封,期间管串顶端和下部受力一致,也就不存在“压杆稳定”问题,可一次提升或者下压整根管柱。
[0016] 游动功能组合体与主功能组合体之间设置有用于油井管柱卸扣的液压钳,用于将位于上半封12和上全封13之间的接箍卸扣。
[0017] 在上述技术方案中各个半封部件、各个全封部件、液压钳以及中空伸缩管等可以采用液压驱动,将上接箍探测仪10、下接箍探测仪2等部件探测到的信号传输的远端PLC控制器,然后PLC控制器结合工艺流程情况通过电磁的开闭控制半封、全封、中空伸缩管、液压钳等各执行元件自动启闭,实现远端控制,降低施工险,保证操作人员安全。对本领域技术人员来说,也可以采用单片机、ARM等其他控制方式来实现远端控制。
[0018] 本发明结合现有工业技术,配置传感器具备自动化、智能化潜质,安全性更高,既可以一次提升下压整根管柱,又可以对管柱实现分段加压,动力采用网电,低环保。
[0019] 采用上述全井段带压施工作业装置的施工工艺,包括以下几个步骤:步骤1:管柱提升前准备:采用机械封堵器或者化学堵剂对悬挂器内孔进行暂堵,拆除井口采油树或者采气树,将全井段带压施工作业装置安装在井口四通1上;
步骤2:提升悬挂器:通过主功能组合体和副功能组合体的内腔下方短节,短节与悬挂器对扣连接后,关闭上半封12,通过短节提升悬挂器,当悬挂器提升至上半封12下方时,关闭下半封7,同时开启上半封12,继续上提悬挂器,当悬挂器从主功能组合体上端提出后,通过液压钳卸载短节,通过动力提升装置将游动功能组合体下放,直至悬挂器伸到密封管18内并位于游动卡瓦17上方,在密封管18内,游动半封16与密闭半封15之间形成可靠密封后,关闭游动卡瓦17和游动半封16,开启上半封12,动力提升装置带动游动功能组合体将管柱提升;
步骤3:提升第一根以及第二根管柱:在动力提升装置带动游动功能组合体提升管柱过程中,当第一根管柱和第二根管柱之间的接箍到达下接箍探测仪位置2时,下接箍探测仪2会检测到该接箍并发出脉冲信号,此时依次操作关闭上半封12,开启下半封7;管柱继续上行,当该接箍到达上接箍探测仪10位置时,上接箍探测仪10会检测到接箍并发出脉冲信号,此时依次关闭下半封7,开启上半封12;当该接箍通过上半封12后关闭上半封12,同时,停止管柱提升动作,使该接箍停留在上半封12和上全封13之间,然后操作上卡瓦11卡紧,并关闭顶半封14,同时打开游动卡瓦17;
步骤4:接箍卸扣并提出上端管柱:用液压钳转动第一根管柱,将位于上半封12和上全封13之间的接箍卸扣,卸扣完成后,关闭游动卡瓦17,此时,第二根管柱被上卡瓦11卡住,开启动力提升装置,将第一根管柱缓缓上提,当第一根管柱末端通过上全封13后,关闭上全封
13,打开顶半封14,将第一根管柱继续上提即可提出管柱,并将提出的管柱顺序放至油管座;
步骤5:构建密封腔并将第二根管柱的上端接箍送入密封管18内:启动动力提升装置将游动功能组合体下放至主功能组合体内,关闭密闭半封15,游动功能组合体与主功能组合体之间形成有效密封后,打开上全封13,此时上卡瓦11处于卡紧状态,操作中空伸缩管9,使中空伸缩管9连带管柱伸长至中空伸缩管9全行程后;再依次操作下卡瓦8关闭,上卡瓦11打开后,再次操作中空伸缩管9缩回,同时游动功能组合体随动下行,将第二根管柱的上端接箍送入密封管18内;
步骤6:提升管柱:依次关闭游动半封16、游动卡瓦17、上半封12,同时打开下半封7,动力提升装置提升游动功能组合体,使管柱缓慢上提,在管柱上提过程中,可以采用一次性将管柱提升到位,也可以采取多次提升的方式;当采用多次提升方式时,当管柱提升到一定高度后,依次关闭上卡瓦11、打开游动卡瓦17,此时,游动半封16和上半封12处于关闭状态,操作游动功能组合体下行,然后再依次关闭游动卡瓦17、开启上卡瓦11,再次将管柱上提,在提升过程中由于管柱上下端受力一致,不存在压杆稳定性问题,避免了油管侧弯;
步骤7:管柱提升:操作动力提升装置使管柱继续提升,当有接箍通过下接箍探测仪2时,下接箍探测仪2会检测到该接箍并发出信号,当该接箍通过下半封7后,关闭下半封7,管柱继续向上提升,当上接箍探测仪10检测到该接箍并发出脉冲信号后,开启上半封12,该接箍通过上半封12后,关闭上半封12,同时,停止管柱提升动作,使该接箍停留在上半封12和上全封13之间,然后操作上卡瓦11卡紧,关闭顶半封14;
 步骤8:依次重复步骤4、步骤5、步骤6和步骤7,当提升完全井段管柱后关闭安全全封
3;
步骤9:管柱下井:当完成洗井、酸化等各种工序,在末根管柱安装井工具后,利用游动功能组合体中的游动卡瓦卡17紧该管柱,并将该管柱的末端下放至安全半封4之上,此时,关闭上半封12,打开安全全封3并使管柱下行,当该管柱上部接箍下至上半封12之上时,关闭下半封7,打开上半封12倒入接箍,然后,管柱继续下行,当接箍下行至下半封7之上时,关闭上半封12,打开下半封7,整根管柱倒入,依次至完井
以上所述实施方式仅表达了本发明的一种实施方式,但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
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