[发明专利]油井注水泥方法及人工操作的孔口封堵工具

说明书

在此所披露的方法和设备一般说来涉及分级注水泥作业，尤其关系到向烃类生产井套管周围的、沿铅直方向间隔开来的各个地层层位发送或注入高压流态水泥的手段。此设备包括一件水泥发送器，也称作分级接箍，其中有一个套管，其一端带有适配接头以便依靠钻杆柱与加压水泥源连通。注入的水泥将在套管外围构成一连续的壳层。

发送器或分级接箍包括一段套管，套管的中央腔室或通道在下端带有一个开孔，用以在第一级注水泥作业期间把流态水泥排放到地层的第一层位中去。在套管管壁上作出的一个或多个次级或侧向开孔在第二级注水泥作业期间把水泥输送到地层的第二级层位中去。

在所设想的这种类型的分级接箍之中，由流态水泥的向下液流携入套管的一只栓塞或封堵件将同套管下端的环形台座接合，从而中止向下的水泥液流，结束第一级流注。由此产生的背压将促动一液流控制件，打开次级排放孔口，使水泥液流通过这些孔口转向。

在初期注水泥作业之后，配装在套管中央腔室中的可操作的一组多段套环从后缩位置被推移到前推位置。在前推位置，此段套环的功能是，在第二级作业结束时封堵侧向水泥排放孔口，切断经过孔口的水泥液流。

分级接箍中液流控制套环的第一段具有一个环状台肩，将同由液流携带的一只孔道栓塞密封接合，从而在第一级作业期间阻碍水泥液流的进一步流通。液流控制套环的第二段包括一个第二环状密封台肩，同第二个顶塞接合以切断水泥液流。

在由于顶塞动作不妥，或者由于其他原因，水泥液流控制套环无法运用以控制水泥液流的情况下，已知的手段是强制性地调整或推移该段套环到封堵位置。在任何情况下，都必需以某种方式促动液流控制套环，确保套筒侧向排放开孔对水泥液流是封堵起来的。

本发明的目的之一是，提供一种改进的人工操作的井筒注水泥设备，能够加以远控，向一口井孔的间隔开来的各地层层位依次注入流态水泥。

进一步的目的是，提供一种方法和工具，能够克服分放接箍或水泥发送器操作中的故障，促进水泥的正常注入，以及随后的井眼试压。

按照本发明，一件液流控制套环促动器同注水泥分级接箍协同工作，随着下落一路旋转，钻穿套管中所包含的沉积水泥。促动器向下行进时，将首先切掉至少一部分套环上段密封台肩。随后促动器将同组合套环上段接合，把所述上段推向所需的推移或封堵位置。侧向水泥排放孔口被封堵将把套管内部腔室或中央通道同井孔隔离开来。

本发明的一个实施例将借助实例并参照附图加以说明，附图中：

图1是包围在水泥壳层中的一口油井的周围情况图景;

图2是沿图1中2-2线段所截取的剖面放大视图;

图3和图4是类似于图2的视图;

图5表明就位于分级接箍之中、体现本发明的一种促动工具;

图6是类似于图5的视图。

参照图1，具有通常所设想的形态的一口井眼10，形成于围绕着下套管井15的地层11之中。注水泥作业期间的一部水泥混拌设备12示于地面17。所述设备包括一台泵，能够借助导管23提供流态水泥的加压液流，向下送入油井以构成油井套管周围的封裹壳层。

井眼10的中心线最好是沿着大致上的铅直方向，尽管偏向地层某一角度并不会对本发明的运用构成某种损害。如图所示，井眼10通常形成于地层11之中，同好几个烃类生产层位相通。这种布局可用来最大限度地提高烃类产量。

本发明的图示中，有待注水泥的层位13处于预先定好位置的、插入套管柱19之中的水泥发送器或分级接箍的下端。有待注水泥的上一层位16的定位使得在此两个注水泥层位之间可以形成一个具有一定重量性的中介空间或区域18。

井下水泥发送器或分级套箍14借助钻杆柱或套管柱19以及导管23同处于地面的混拌装置12连通。

参照图2，井下分级接箍或水泥发送器14（此后称作分级接箍）包括一根细长的套管21，通常由厚钢管制成。套管要构制成能够承受预期的操作高压以及从中泵送的水泥所具有的磨蚀作用。

套管或壳体21是由细长的、形成间隔腔室28的圆柱筒体构成的。所述套管段的上端带有接头，用以同套管接箍22构成可拆卸的连接。此接箍中的带螺纹的凹座同一段钻杆柱19或类似物体的端部接合，以便输送来自地面的流态水泥。

圆柱套管21的下端可以带有更多节套管，伸入井眼深达几千英尺。

套管21还配有沿周向布置的一个或多个侧向排放孔口27。这些孔口是贯穿套管21管壁的，连通中央腔室28。所述孔口27可以只有单独一个开孔贯穿套管管壁。最好具有许多这种开孔，围绕套管管壁等距离地间隔开来，沿某一特定方向或按某一特定方式排放水泥液流。