[发明专利]井下地层封堵的化学注浆封隔装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及地层封隔领域，具体涉及井下地层封堵的化学注浆封隔装置，还涉及井下地层封堵的化学注浆封隔方法，适用于浅部地层封堵，特别适用于地下流体分层取样的上下地层封隔。

背景技术

封隔器是利用密封元件封闭管柱和井筒之间的环形空间的一种井下工具。其作用是将全井按层段分隔，或有效封隔掉高含水层，以便分层生产或实施必要的技术措施。广泛应用于油气井、高酸性气体、煤层气等开采过程中钻井、完井、储层改造、控水堵水、压裂、酸化、挤注化学药剂等工程处理，采用封隔器将储层与上部/下部地层隔开进行分段处理。封隔器具体应用实例如下：

开发油气资源（如稠油）时，注蒸汽热采技术必须进行井下封隔隔热，耐温隔热的封隔器是关键的井下配套工具，起到减少热损失，保护油井套管的作用。

地热开采完井时需要耐高温的封隔器以保证地热生产井的寿命和可靠性。

土壤环境治理时采用垂直井或水平井对土壤进行排气或注气。在实施时完井作业时需对不同管段进行不同的作业，从而需要采用不同方式的封隔器封隔井管线与裸眼井的环状间隙，即需要一种适用于砂层土壤的膨胀封隔器。

封隔器按工作原理主要分为机械式、液压式、自膨胀式。其各自的优缺点如下：

机械式和液压式封隔器问题在于：1）结构复杂，封隔效果差；2）对套管损害严重，难以实现多层；3）不能自补偿和调节，必须连接热伸缩管；

液压式封隔器，通过液压座封或解封，承压座、滑块、座封销钉、限位螺钉、胶筒等元件组合实现。结构非常复杂，价格昂贵，一般使用在深部地层（超过1000m）、强腐蚀介质（超临界CO₂、高酸性气田、重油等）、高温高压等极端条件下。

自膨胀式封隔器核心元件主要为遇液膨胀胶筒和油管，遇液膨胀胶筒能吸收井筒中的水或油等介质而产生体积膨胀（通常300%-600%）来达到封闭环形空间的目的。问题在于：1）膨胀剂易分解，稳定性差，解封困难；2）膨胀筒材料强度低，耐压性差；3）整体变形增加封隔器下井难度，影响密封抗压性能；4）因套管存在腐蚀或损伤而发生封隔座封不严，导致整个作业失败；5）自膨胀材料下到井筒中可能没有浸泡于适合的介质中而不能迅速膨胀；6）膨胀介质被阻隔造成材料完全膨胀时间长，导致完井周期延迟、承压能力达不到理想状态。

如上所述的现有封隔器技术存在诸多问题，仍然不能很好地满足某些场合。如小于200m的浅部地层，其孔隙水压力、温度、流体介质等条件较好，不需要使用昂贵复杂的液压式或机械式封隔器，而自膨胀式封隔器的技术指标（如遇水膨胀胶筒的体积膨胀率一般为4倍）和实际密封效果可能无法满足要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺点和不足，提供井下地层封堵的化学注浆封隔装置，该装置克服现有封隔技术的局限性，

还提供了井下地层封堵的化学注浆封隔方法，通过井口一个管路同时控制灌注多个井下支路。

井下地层封堵的化学注浆封隔装置，包括中继容器，所述的中继容器的输入端设置有手动泵，中继容器的输出端通过节流阀与注浆管连接，中继容器的输出端还设置有用于检测中继容器的输出端压力的压力表，在地下设定位置设置喷浆堵头，各个设定位置的喷浆堵头通过自力式分段压力控制阀门与注浆管位于地下的注浆段连通。

如上所述的注浆管的注浆段竖直设置在地下，沿注浆段在地下各层待注浆位置设置喷浆堵头，各个喷浆堵头通过自力式分段压力控制阀门与注浆管位于各层的部分连接。

如上所述的注浆管的注浆段水平设置在地下，沿注浆段的待注浆位置依次设置各个喷浆堵头，各个喷浆堵头通过自力式分段压力控制阀门与注浆管的注浆段连接。

如上所述的注浆管的注浆段竖直设置在地下，沿注浆段在地下各层待注浆位置设置喷浆堵头，相邻层的喷浆堵头通过同一自力式分段压力控制阀门与注浆管位于相邻层的中间部分连接。

如上所述的井下地层封堵的化学注浆封隔装置，所述的喷浆堵头包括上下设置有两个堵头，两个堵头的侧部周向均开设有环形槽，两个堵头上均开设有从一端贯穿另一端的管线穿孔，两个堵头上均开设有进浆孔，两个堵头上的环形槽的槽底均开设有与进浆孔连通的注浆小孔，两个堵头上的环形槽内均设置有导液海绵，两个堵头之间通过空心连接管连接，空心连接管一端套设在上堵头的底部，另一端套设在下堵头的顶部。

如上所述的进浆孔位于堵头轴线。

井下地层封堵的化学注浆封隔方法，包含以下步骤：

步骤1、选取喷浆堵头；

步骤2、将各层的自力式分段压力控制阀门按实际要求设置不同的启闭压力；