CN102691489B - 用于井口基座凸缘原位修补的方法、装置及应用该方法、装置的井 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于井口基座凸缘的原位修补方法，其中在受损表面(31)上铺敷至少一层可聚合复合材料层(4)，在复合材料层(4)上设置弹性密封件(5)，以及设置加强卡箍(6)，该加强卡箍(6)适于将密封件(5)压在凸缘(3)的复合材料(4)所覆盖的表面上。本发明还涉及用于井口基座凸缘的原位修补的装置，包括铺敷在受损表面(31)上的至少一层可聚合复合材料层(4)、设置在之前铺敷的复合材料上的弹性密封件(5)、以及设置成将密封件(5)压在受损表面(31)上的加强卡箍(6)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于井口基座凸缘的原位修补方法，以及用于这种凸缘的原位修补的装置。
背景技术
井口基座凸缘是使得能够提供连接并且确保来自井底的管道与地面设施之间密封的元件，其中连接管道从该地面设施将井中生产的，例如石油、天然气或水传送至分配网络。
在建造井期间安装的基座凸缘会随着时间的推移(特别是由于因泄露导致的腐蚀)而恶化。当必须修补基座凸缘时，必须使井停止工作，对其进行清理，并且拆下井口以能够修补该基座凸缘和相邻元件(特别是安装井口的管道)，或者，如果可以实施的话，安装新部件。
使井停止工作非常昂贵，只能在特殊情况下才有可能。因此，人们认为不可能对井口的基座凸缘进行修补。
发明内容
本发明的目的是提出一种解决这个问题的方案。
利用一种用于井口基座凸缘的原位修补方法可以实现本发明的目的，该方法至少包括以下步骤：
在基座凸缘和相邻部件的受损并且因此蚀洗过的表面上铺敷至少一层可聚合复合材料层，其中基座凸缘与该相邻部件接触，该相邻部件通常是安装有井口的管道；
当复合材料层聚合时，在基座凸缘和相邻部件之间的连接处，在该复合材料层上设置弹性密封件；
设置加强卡箍，该加强卡箍适于将密封件压在凸缘的复合材料所覆盖 的表面上。
根据不同的可能实施例，根据本发明的方法还可以至少包括以下步骤之一：
--在将可聚合复合材料层铺敷在基座凸缘和相邻部件的受损表面上之前：
蚀洗该受损表面；
在该蚀洗过的表面上铺敷抗腐蚀产品层；
--在将可聚合复合材料层铺敷在受损表面上之后，并且在设置弹性密封件之前：
铺敷多层复合材料层，以准备用于该弹性密封件的底座；
--在设置弹性密封件之后，并且在设置加强卡箍之前：
在密封件的任一侧面上铺敷至少一层复合材料层；
--当将基座凸缘设置在管体上时，其中该管体包括在该凸缘下方的双层壁，该双层壁之间的空间例如由水泥填充：
在该两个管体之间的空间的填充物上设置环形泡沫胎圈，以及
在胎圈上注入环氧树脂凸部，以便其的上表面朝向管体的外壁倾斜，以避免水的淤塞和腐蚀。
本发明的目的还可以通过用于井口基座凸缘的原位修补的装置来实现，该装置包括至少一层可聚合复合材料层，该可聚合复合材料层分别铺敷在基座凸缘和相邻部件的受损坏且之前已经蚀洗的表面上，该相邻部件例如是安装有井口的管道；弹性密封件，当之前铺敷的复合材料聚合时，在基座凸缘和相邻部件之间的连接处，将弹性密封件设置在该复合材料上；以及加强卡箍，设置该加强卡箍以将密封件压在受损表面上。
当基座凸缘设置在管道(其中该管道包括在该凸缘下方的双层壁)上时，这种装置还可以包括该双层壁之间的空间，该空间可以例如由水泥填充，
该水泥填充物上的环形泡沫胎圈，以及
注入在该胎圈上的环氧树脂凸部，以便其上表面朝向管道的外部倾斜。
通过对以下根据本发明的方法的一个实施例的说明，可以显现出本发 明的其他特征和优势。
附图说明
现在参照附图进行说明，其中：
图1是井口底部的示意立体图；
图2是井口和井的管道之间连接的剖视图；以及
图3是基座凸缘相对连接件凹口背部的位置的剖视图。
具体实施方式
根据本发明涵盖的修补方法，对井的基座凸缘进行原位修补，即不拆卸井口。因此，该井能够继续运行。
通常，需要修补的受损处位于基座凸缘下方，更具体地在基座凸缘和连接井口的管道之间的连接处，该修补包括清除腐蚀痕迹，利用适合的涂层保护干净表面，以及铺敷适于保护凸缘不被腐蚀蒸汽或液体进入的聚合树脂或任意其他可聚合复合材料。
图1中可以看出采用根据本发明的修整方法的井的结构。井口1通过基座凸缘3固定在来自井底的生产管道或管道2上。凸缘3包括下表面31，螺栓32的头部33对该下表面31施加压力以上紧，凸缘3利用螺栓32固定至井口1。如附图中，下表面31可以为锐角，不过也可以是直至约160°的钝角。
如图3中所示，天然气井可以设置有三层管道2，其包括天然气生产管道21、基座凸缘3螺栓连接于其上的中间管道22、以及外部管道23。这种三层管道2构成了两个安全环24、25，以防止天然气逃逸和污染环境。
第一环24设置在生产管道21和中间管道22之间。该环由水填充并且必须不被加压。相反地，如果该环被加压，就表示井底的部件之一出现泄露。
第二环25设置在中间管道22和外部管道23之间，并且由水泥填充。
随着时间的推移，如果井底发生泄露，天然气通过第一环24上升至表面并且到达基座凸缘3的高度。不必密封中间管道22和基座凸缘3之间的 连接螺纹，泄露会出现在凹口表面。更具体地，在靠近凸缘3和管道22之间的连接处，凸缘3的下表面31以及中间管道22的外壁上发生腐蚀。本发明提出，通过铺敷一个或多个框住O-形环5的聚合物层4密封该泄露，该聚合物层4和O-形环5整体由金属加强卡箍6压紧，该金属加强卡箍6受到代替螺栓32的螺柱7的力，利用该螺柱7，首先将基座凸缘3固定至井口1。
在修补的最开始，蚀洗并且仔细清除凸缘3和管道22的被腐蚀表面，特别是要去除油污，以便接着能够将复合聚合物修补材料(特别是弹性体)铺敷至这两个部件上。有利地，利用喷砂清理或喷钢砂处理进行蚀洗，该喷砂清理或喷钢砂处理的颗粒细度足以使管道22的表面和凸缘3的表面31达到接近75微米的粗糙度。
接着，对蚀洗表面进行抗腐蚀涂层处理，以防止任何新的腐蚀，直到铺敷复合防护材料。
之后，根据材料制造商的指示，特别是关于制造商确定的聚合持续时间和温度，将一层或多层的复合修补材料4铺敷在被处理表面上，其中该复合修补材料有利地是具有两种成分的弹性聚合物材料。本方法的三个必要步骤中第一步是根据本发明的方法的特征，可以根据具体环境和待修补的具体受损程度改变蚀洗和抗腐蚀步骤。
在接下来的步骤中，根据复合材料制造商的规定，通过用多层聚合物修补复合材料填充位于管道22的螺距和O-形环的位置之间的区域9，来准备提供用于O-形环5的位置。
接着，将例如由腈制成的O-形环5设置在基座凸缘3的下表面31和管道22的外表面形成的角中。
当O-形环5放置在位时，O-形环任一侧的位置填充有至少一层，通常为多层的复合弹性体聚合物修补材料层10。最后，为保持O-形环5在位并且按压该O-形环，使其顶住复合材料层4，将本身通过涂层防腐蚀的加强卡箍6定位在基座凸缘3下方。如图2和图3中所示，加强卡箍6设计成两个半壳，以使其能够围绕凸缘3设置，利用螺母8使该加强卡箍保持在螺柱7上，第一螺母将相应螺柱固定在基座凸缘3中，并且另外两个螺母 用作螺母/防松螺母，将卡箍6固定在相应螺柱7上。
随后，如图3中所示，如果随着时间的推移发现第二环25中出现泄露，利用由聚氨酯泡沫形成的环形胎圈11和由环氧树脂形成的铸造凸部12形成密封装置从而，当设置树脂时，其具有朝向管道23的外部倾斜的上表面13，以便防止水的淤塞和腐蚀。在胎圈11中安装小管道14，以便捕集气体以监测压力是否增加，或者分析气体，或者确定泄漏率。在小管道14的自由端安装阀和压力计。
Claims (9)
1.一种用于井口基座凸缘的原位修补方法，所述基座凸缘固定在来自井底的管道上，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：
在所述基座凸缘(3)和所述管道(2)的连接处的受损并且接着被蚀洗的表面(31)上铺敷至少一层可聚合复合材料层(4)，所述可聚合复合材料层包括位于所述基座凸缘的表面和所述管道的外表面上并邻近所述连接处的层部分；
当复合材料层(4)聚合时，在所述基座凸缘(3)和所述管道(2)之间的连接处，在所述复合材料层(4)上设置唯一的弹性密封件(5)，所述弹性密封件接触所述层部分并同轴环绕所述管道；
设置加强卡箍(6)，所述加强卡箍(6)同轴围绕所述管道并适于将所述弹性密封件(5)压在邻近所述连接处覆盖所述基座凸缘和所述管道的层部分上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
在所述基座凸缘(3)的受损表面上铺敷可聚合复合材料层(4)之前，
对所述受损表面进行蚀洗，
在蚀洗过的表面上铺敷抗腐蚀产品层。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
在所述受损表面上铺敷所述可聚合复合材料层(4)之后，并且在设置所述弹性密封件(5)之前，铺敷多层所述复合材料层，以准备用于所述弹性密封件(5)的底座。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
在设置所述弹性密封件(5)之后，并且在设置所述加强卡箍(6)之前，在所述弹性密封件(5)的任一侧面上铺敷至少一层复合材料层。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，当所述基座凸缘(3)设置在三层管道(2)上时，所述三层管道(2)包括中间管道(22)以及在所述基座凸缘(3)下方的外部管道(23)，所述中间管道(22)和所述外部管道(23)之间的空间被填充：
其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
在所述中间管道(22)和所述外部管道(23)之间的空间(25)的所述填充物的顶部设置环形泡沫胎圈(11)，
在所述环形泡沫胎圈上注入环氧树脂凸部(12)，以便所述凸部(12)的顶部表面(13)朝向所述三层管道(2)的外部倾斜，以避免水的淤塞和腐蚀，以及
在所述环形泡沫胎圈(11)中安装小管道(14)以捕集从所述外部管道和所述中间管道之间的空隙中泄漏出来的气体。
6.一种用于对井口基座凸缘进行原位修补的装置，所述装置同轴围绕来自井底的管道，其特征在于，所述装置包括：至少一层可聚合复合材料层(4)，所述至少一层可聚合复合材料层(4)铺敷在所述基座凸缘(3)和所述管道(2)的连接处的受损且之前蚀洗过的表面(31)上，所述可聚合复合材料层包括在所述连接处的两侧覆盖所述管道的外表面区域和所述基座凸缘的层部分；唯一的弹性密封件(5)，所述弹性密封件(5)同轴环绕所述管道并设置在之前铺敷的所述复合材料上；以及加强卡箍(6)，所述加强卡箍(6)设置成将所述弹性密封件(5)朝向所述连接处并在所述连接处的两侧压在所述层部分上。
7.根据权利要求6所述的装置，当所述基座凸缘(3)设置在三层管道(2)上时，所述三层管道(2)包括中间管道(22)和在所述基座凸缘(3)下方的外部管道(23)，填充所述中间管道(22)和所述外部管道(23)之间的空间(25)，其特征在于，所述装置包括环氧树脂凸部(12)，所述凸部(12)具有朝向所述三层管道(2)倾斜的上表面(13)，所述环氧树脂凸部(12)设置在所述中间管道(22)和所述外部管道(23)之间的空间(25)的顶部。
8.一种井，其特征在于，利用根据权利要求1至5中任一项所述的方法对所述井进行修补。
9.一种井，其特征在于，所述井包括根据权利要求6或7所述的装置。
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