[发明专利]自膨胶固井工艺技术及配套工具

说明书

本发明涉及一种用于石油钻井完井阶段的固井工艺技术以及使用的配套工具。

固井是石油钻井施工完井阶段的重要工序，其施工质量的好坏对油、水井正常生产和寿命具有重大意义。常规的固井工艺采用注水泥固井，此种固井方式至今仍是现场广泛采用的主要模式，但其存在着水泥对油层造成污染、对油水井生产影响甚大以及需要耗费大量人力、物力、财力等缺点。90年代初期，为了减少油层污染并实现分层固井，美国发明了长管外封隔器封固井眼技术(即“CTC”)，该技术是向带有一单向阀的胶筒打入水泥，使胶筒膨胀，水泥凝固后，胶筒即封隔井眼。该技术的缺点是施工成本较高，且固井施工工艺及操作较为复杂、繁琐。

本发明的目的在于提供一种既可避免对油层造成污染伤害以利于提高油井产量和采收率，又可简化施工操作并可实现分层封隔固井且施工成本较低的自膨胶固井工艺技术及配套工具。

本发明是这样实现的。此种自膨胶固井工艺技术乃是将一种特殊结构的由遇水膨胀橡胶制成的胶碗，根据井下地质情况按一定方式串接外套在固井套管上，然后将外套有此种胶碗的套管柱下入井内，进入井内的胶碗遇地层水即自行膨胀，紧贴井壁从而对地层形成有序封隔，实现固井。该工艺技术的实施步骤如下：取单根套管，先在其上端套入上止推环并焊接固定；将钢环套在胶碗上部环形槽内，再从套管下端套入该胶碗并上推使之与上止推环贴紧；按照上述操作方法将第二个、第三个直至达到设计长度所需数量的胶碗自下而上依次串接外套在套管上，当需要改变胶碗方向时两组胶碗之间可设置隔环，最后(即最下端)套入下止推环，将其焊接固定，形成一自膨胶套管柱；按设计要求将上述自膨胶套管柱下入井内，进入井内的自膨胶胶碗遇地层水膨胀，从而对地层形成有序封隔，实现固井。本发明提供的自膨胶固井工艺技术的配套工具由自膨胶胶碗以及上、下止推环、钢环和隔环组成。套装在套管上、下端下止推环之间套装有多组自膨胶胶碗，两组胶碗间设有隔环，每一胶碗上部环形槽内装有钢环。此种自膨胶胶碗采用近年来引入的水利工程新型防水材料，此种新型材料遇水后其体积会自动发生较大膨胀，从而达到封隔堵水的目的。在结构、形状上，该胶碗可保证良好的膨胀、密封性能，可将轴向膨胀最大限度地转化为径向膨胀，充分利用膨胀内能紧贴井壁；由于受到上、下止推环的限制和钢环的箍紧作用，使得各胶碗之间紧密挤靠在一起，从径向、轴向上均可确保紧密接触，密封可靠。

本发明所提供的自膨胶固井工艺技术易于实施，操作简便，成本较低，所采用的配套工具自膨胶胶碗遇水会自动膨胀，且密封、工作性能良好，利用本发明可避免固井施工对油层造成污染和伤害，有利于提高油井产量和采收率，宜于推广应用。

图1为本发明白膨胶固井工艺管柱及配套工具示意图。图中，标号“1”为套管。

图2为自膨胶封固原理图。图中，标号“7”为井壁。

图3为自膨胶固井套管串结构示意图。图中，标号“8”为井口，“9”为表层水泥环。

图4为自膨胶胶碗结构示意图。

以下结合附图对本发明的实施作进一步说明。

如图1所示，本发明提供的自膨胶固井工艺管柱由上、下止推环2、5、自膨胶胶碗3、钢环4、隔环6组成，其组装步骤次序如前所述。其中，上止推环2上部呈中空且顶部削平的圆锥形，下部中空圆柱体底面中部设有上凹圆槽。下止推环5则呈上、下大致对称且顶、底面削平的中空圆锥形。自膨胶胶碗3(见图4)采用遇水膨胀橡胶制作，为顶面削平、上、下部分别呈圆柱形、中部呈圆锥形的中空塔状体，其内圆面呈喇叭口状，上部圆柱形外圆面上设有供安装钢环4用的环形槽。