CN110847854A - 挤水泥管柱及油井维护设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种挤水泥管柱及油井维护设备，该挤水泥管柱包括：第一注入管、第二注入管、压缩管以及输入管；第一注入管的顶端通过输入管与原料泵连通；气泵通过压缩管与第一注入管连通，压缩管上设置有第二控制阀，在第二控制阀与第一注入管之间的所述注入管上设置有压力表；第二注入管的底端设置有第三控制阀；第二注入管由多个中间管依次连接而成，相邻中间管之间可拆卸的连接；保证了第二注入管的气密性，以免在向第二注入管内注入气体以挤压第二注入管内的水泥浆时，气体经相邻的中间管逸出，水泥浆受到的压力充足，经泄露孔挤出的水泥将较多，套管的密封效果较好。

Description

挤水泥管柱及油井维护设备

技术领域

本发明涉及油井维护设备技术领域，尤其涉及一种挤水泥管柱及油井维护设备。

背景技术

随着油井使用时间的增长，位于地下的套管会被岩石或者原油腐蚀，使得地下的套管内壁形成泄露孔；导致套管的承压能力下降，而且套管内的原油会流入到与泄露孔正对的岩石中造成原油浪费；因此如何封堵套管上的泄露孔，进而对油井进行维护成为研究的热点。

现有技术中，在套管发生泄露时常通过挤水泥管柱向泄露的位置挤入水泥浆，进而使水泥浆封堵泄露的套管。挤水泥管柱包括：注入管以及封隔器，使用时，将注入管由套管的顶部下放至泄露孔上部，之后将封隔器设置在套管与注入管之间，以封闭套管与注入管之间的缝隙；由注入管的顶部注入预设体积的水泥浆，水泥浆由注入管的底端流入到套管内；之后向注入管内通入具有一定压力的气体，并保持一段时间；在此过程中，水泥浆在气体压力的作用下沿套管上泄露的位置向外部流动，待流入到套管外部的水泥浆凝固后，凝固的水泥浆可将套管上的泄露孔封堵住；之后向上拉拔注入管，将注入管由套管内取出。

然而，注入管由多根钢管依次连接形成，前一钢管的后端设置有外螺纹，后一钢管的前端设置有内螺纹，内、外螺纹配合以实现相邻钢管的连接；现有技术中，相邻两钢管之间的密封性无法保证，使得在向注入管内注入一定压力的气体时，气体经相邻的钢管之间逸出，进而导致水泥浆受到的压力不足，容易造成沿漏孔挤出的水泥浆不足，套管的封堵效果差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种挤水泥管柱及油井维护设备，以解决现有技术中，相邻两钢管之间的密封性无法保证，使得在向注入管内注入一定压力的气体时，气体经相邻的钢管之间逸出，进而导致水泥浆受到的压力不足，容易造成沿漏孔挤出的水泥浆不足，套管的封堵效果差的技术问题。

本发明提供一种挤水泥管柱，包括：第一注入管、第二注入管、压缩管以及输入管；所述第一注入管的顶端通过所述输入管与原料泵连通，所述输入管上设置有第一控制阀；气泵通过所述压缩管与所述第一注入管连通，所述压缩管上设置有第二控制阀，在所述第二控制阀与所述第一注入管之间的所述压缩管上设置有压力表；所述第一注入管的底端与所述第二注入管的顶端可拆卸的连接，所述第二注入管的底端设置有第三控制阀，所述第二注入管用于下放至套管内；所述第二注入管由多个中间管依次连接而成，相邻所述中间管之间可拆卸的连接。

如上所述的挤水泥管柱，优选地，所述挤水泥管柱还包括控制器，所述第三控制阀为电磁阀，所述电磁阀与所述控制器电连接。

如上所述的挤水泥管柱，优选地，所述挤水泥管柱还包括超声波发生器以及超声波接收器，所述超声波发生器设置在所述第二注入管的底端，所述超声波接收器设置在地面；所述超声波发生器和所述超声波接收器均与所述控制器电连接。

如上所述的挤水泥管柱，优选地，所述挤水泥管柱还包括显示器，所述显示器与所述控制器电连接，所述显示器用于显示所述超声波发射器发出超声波到所述超声波接收器收到所述超声波之间的时间间隔。

如上所述的挤水泥管柱，优选地，所述控制器设置在地面，所述控制器与所述电磁阀通过连接电缆连接，所述第二注入管的外壁上设置有与中心线平行的导线槽，所述连接电缆容置在所述导线槽内。

如上所述的挤水泥管柱，优选地，所述挤水泥管柱还包括封隔器，所述封隔器设置在所述第二注入管与套管之间。

如上所述的挤水泥管柱，优选地，所述封隔器为多个，多个所述封隔器沿所述第二注入管的中心线间隔的设置。

如上所述的挤水泥管柱，优选地，所述第一注入管的管径大于所述第二注入管的管径。

如上所述的挤水泥管柱，优选地，所述第一注入管靠近底端的内壁上设置有内螺纹，所述第二注入管靠近顶端的侧壁上设置有与所述内螺纹配合的外螺纹。

本发明还提供一种油井维护设备，包括：气泵、原料泵以及如上所述的挤水泥管柱，所述气泵与所述挤水泥管柱的所述压缩管连通，所述原料泵与所述挤水泥管柱的所述输入管连通。

本发明提供的挤水泥管柱及油井维护设备，使第一注入管的顶端通过输入管与原料泵连通，输入管上设置第一控制阀；气泵通过压缩管与第一注入管连通，第二控制阀设置在压缩管上，在第二控制阀与第一注入管之间的压缩管上设置压力表，压力表用于检测第一注入管和第二注入管内的气体压力；第一注入管的底端与第二注入管的顶端可拆卸的连接，第二注入管伸入到套管内，且第二注入管的底端设置第三控制阀；第二套管由多少中间管依次可拆卸连接组成；使用时，每在第二注入管上增加一个中间管，都动通过气泵向第一注入管和第二注入管内注入气体，通过压力表示数的变化来判断刚增加的中间管与第二注入管之间的密封性，若密封性不足，则更换新的中间管；在通过增加中间管数量来增大第二注入管长度的同时，保证了第二注入管的气密性，以免在向第二注入管内注入气体以挤压第二注入管内的水泥浆时，气体经相邻的中间管逸出，水泥浆受到的压力充足，经泄露孔挤出的水泥将较多，套管的密封效果较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的挤水泥管柱的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的挤水泥管柱使用时的示意图；

图3为本发明一实施例提供的挤水泥管柱中控制器的连接示意图；

图4为本发明另一实施例提供的挤水泥管柱中控制器的连接示意图；

图5为本发明再一实施例提供的挤水泥管柱中控制器的连接示意图。

附图标记说明：

10、第一注入管；

20、第二注入管；

30、输入管；

40、压缩管；

50、套管；

60、控制器；

70、超声波发生器；

80、超声波接收器；

90、显示器；

201、电磁阀；

202、封隔器；

301、第一控制阀；

302、原料泵；

401、第二控制阀；

402、压力表；

403、气泵；

501、后置液；

502、水泥浆；

503、前置液。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的挤水泥管柱的结构示意图；图2为本发明实施例提供的挤水泥管柱使用时的示意图；图3为本发明一实施例提供的挤水泥管柱中控制器的连接示意图；图4为本发明另一实施例提供的挤水泥管柱中控制器的连接示意图；图5为本发明再一实施例提供的挤水泥管柱中控制器的连接示意图。

请参照图1-图5。本实施例提供一种挤水泥管柱，包括：第一注入管10、第二注入管20、压缩管40以及输入管30；第一注入管10的顶端通过输入管30与原料泵302连通，输入管30上设置有第一控制阀301；气泵403通过压缩管40与第一注入管10连通，压缩管40上设置有第二控制阀401，在第二控制阀401与第一注入管10之间的压缩管40上设置有压力表402；第一注入管10的底端与第二注入管20的顶端可拆卸的连接，第二注入管20的底端设置有第三控制阀，第二注入管20用于下放至套管50内；第二注入管20由多个中间管依次连接而成，相邻中间管之间可拆卸的连接。

具体对，第一注入管10可以为主要由铜、铁、铝等金属材质构成的金属管，或者，第一注入管10为主要由塑料、橡胶等非金属材质构成的非金属管；第一注入管10的截面可以呈圆形、矩形、三角形等规则形状，或者第一注入管10的截面呈其他的不规则形状。

具体地，第二注入管20可以为主要由铜、铁、铝等金属材质构成的金属管，或者，第二注入管20为主要由塑料、橡胶等非金属材质构成的非金属管；第二注入管20的截面可以呈圆形、矩形、三角形等规则形状，或者第二注入管20的截面呈其他的不规则形状。

第二注入管20由多个中间管依次连接而成，前一中间管的顶端与后一中间管的底端之间的可拆卸连接可以有多种，例如：在中间管的两端均设置第一法兰盘，第一法兰盘可以通过焊接的方式与中间管连接，或者第一法兰盘通过铸造的方式与中间管一体成型；在向套管50内下入第二注入管20的过程中，首先将一个中间管由套管50的顶端伸入到套管50内，之后将后一中间管底端的第一法兰盘与前一中间管顶端的第一法兰盘之间通过紧固螺栓连接，将两个中间管向套管50内移动一定距离，之后将另一中间管底端的法兰盘与前一中间管底端的法兰盘之间通过紧固螺栓连接，以此类推，逐渐的增加第二注入管20的数量，以增大第二注入管20的长度，进而使最第二注入管20的底端向地下延伸。需要说明的是，此时，需在第一注入管10的底端设置第二法兰盘，第二法兰盘可以通过焊接的方式与第一注入管10连接，或者第二法兰盘通过铸造的方式与第一注入管10一体成型，第二法兰盘通过紧固螺栓与第一注入管10顶端的第一法兰盘连接，以实现第二注入管20与第一注入管10之间的可拆卸连接。

具体地，输入管30可以为主要由铜、铁、铝等金属材质构成的金属管，或者，输入管30为主要由塑料、橡胶等非金属材质构成的非金属管，输入管30的一端与第一注入管10的顶端连通，输入管30的另一端与原料泵302连通，原料泵302可以通过输入管30向第一注入管10内输送水泥将等液体；输入管30的截面可以呈圆形、矩形等规则形状，或者输入管30的截面呈其他的不规形状。需要说明的是，第一控制阀301可以为球阀、闸阀等能够控制输入管30通断的阀。

具体地，压缩管40可以为主要由铜、铁、铝等金属材质构成的金属管，或者，压缩管40为主要由塑料、橡胶等非金属材质构成的非金属管，压缩管40的一端与第一注入管10连通，压缩管40的另一端与气泵403连通，气泵403可以通过压缩管40向第一注入管10内输送具有一定压力的气体；压缩管40的截面可以呈圆形、矩形等规则形状，或者压缩管40的截面呈其他的不规则形状。需要说明的是，第二控制阀401可以为球阀、闸阀等能够控制压缩管40通断的阀。压力表402设置在第二控制阀401与第一注入管10之间的压缩管40上，用于检测第一注入管10和第二注入管20内的气体压力。

第三控制阀设置在最低端的中间管的下端，以控制最底端中间管的通断，第三控制阀可以为球阀或者闸阀等阀门。

本实施例提供的挤水泥管柱的使用过程为：当发现套管50的侧壁上具有泄露孔时，首先检测出泄露孔的具***置，之后将第三控制阀安装在第一中间管的底端，并且关闭第三控制阀，将第一中间管伸入到套管50内，再将第二中间管的底端与第一中间管的顶端连接，并且将第二中间管的顶端与第一注入管10的底端连接，关闭第一控制阀301并开启第二控制阀401，通过气泵403向压缩管40内注入气体，气体经压缩管40以及第一注入管10进入到第一中间管和第二中间管内，与此同时第一注入管10以及各中间管内的气压升高，压力表402显示此时第一注入管10以及各中间管内的气压为第一压力值；之后关闭第二控制阀401，等待预设时间后，观察压力表402的示数为第二压力值，若第一压力值大于第二压力值，则第一中间管与第二中间管之间发生气体泄漏，此时相向拉拔第二中间管并且将第二中间管由第一中间管和第一注入管10上拆卸下来，更换新的第二中间管重复上述过程；若第一压力值与第二压力值相等，表示第一中间管与第二中间管之间密封性良好，则将第二中间管顶端与第一注入管10的底端分离，将第三中间的管的底端与第二中间管的顶端连接，将第三中间管的顶端与第一注入管10的底端连接，重复上述过程，以逐渐增加套管50内中间管的数量，以使第二注入管20的长度逐渐增大，直至第二注入管20的底端与套管50上的泄露孔之间具有预设距离；之后封堵第二注入管20与套管50内壁间的缝隙，开启第三控制阀，通过原料泵302向第一注入管10内输送一定量的前置液503，之后通过原料泵302向第一注入管10内输送一定量的水泥浆502，再通过原料泵302向第一注入管10内输送至一定量的后置液501，之后关闭第一控制阀301，开启第二控制阀401，通过气泵403向第一注入管10内注入气体，在气体的作用下使前置液503、水泥浆502以及后置液501向井下流动，合理的设置前置液503的量可以使得前置液503的液面位于泄漏孔下侧，并且水泥浆502所构成的液柱正对泄露孔，在气体压力的作用下使水泥浆502进入到套管50上的泄露孔内，待水泥浆502凝固后将泄露孔封闭。之后解除第二注入管20与套管50内壁之间的封闭，并向上提拉第二注入管20，以将第二注入管20由套管50内取出。

需要说明的是，通过控制组成第二注入管20的中间管的数量，可以控制第二注入管20底端的位置，预设距离稍大于水泥浆502构成的水泥柱和后置液501构成的后置液柱高度之和，以使第二注入管20的底端位于后置液501液面的上方不远处；另外，前置液503为密度大于水泥浆502且不与水泥浆502互溶的液体，例如前置液503为液态的沥青等，以填充泄露孔下部的套管50，使得水泥浆502构成的水泥柱正对泄露孔，后置液501为密度小于水泥浆502且不与水泥将互溶的液体，例如后置液501为柴油等，气体的压力通过后置液501施加在水泥浆502上，以使水泥浆502被挤入到泄露孔内。第二注入管20与套管50内壁间的密封可以有多种，例如：在第二注入管20靠近底端的外壁上设置橡胶环，合理的设置橡胶环的尺寸以使橡胶环与第二注入管20和套管50内壁间均过盈配合，以保证第二注入管20与套管50内壁间的密封性。

本实施例提供的挤水泥管柱，使第一注入管10的顶端通过输入管30与原料泵302连通，输入管30上设置第一控制阀301；气泵403通过压缩管40与第一注入管10连通，第二控制阀401设置在压缩管40上，在第二控制阀401与第一注入管10之间的压缩管40上设置压力表402，压力表402用于检测第一注入管10和第二注入管20内的气体压力；第一注入管10的底端与第二注入管20的顶端可拆卸的连接，第二注入管20伸入到套管50内，且第二注入管20的底端设置第三控制阀；第二套管50由多少中间管依次可拆卸连接组成；使用时，每在第二注入管20上增加一个中间管，都动通过气泵403向第一注入管10和第二注入管20内注入气体，通过压力表402示数的变化来判断刚增加的中间管与第二注入管20之间的密封性，若密封性不足，则更换新的中间管；在通过增加中间管数量来增大第二注入管20长度的同时，保证了第二注入管20的气密性，以免在向第二注入管20内注入气体以挤压第二注入管20内的水泥浆502时，气体经相邻的中间管逸出，水泥浆502受到的压力充足，经泄露孔挤出的水泥将较多，套管50的密封效果较好。

具体地，挤水泥管柱还包括控制器60，第三控制阀为电磁阀201，电磁阀201与控制器60电连接。通过控制器60控制电磁阀201的通断电，进而控制电磁阀201的开关，操作方便且省力。

优选地，电磁阀201包括阀体、阀芯、阀杆、弹簧以及电磁铁；阀体内设置有阀腔，阀腔向阀体的两端延伸，形成进口和出口，进口与第二注入管20的底端连通；阀体上设置有贯穿至阀腔的伸缩孔，阀芯经伸缩孔穿入到阀腔内，阀杆的一端与阀芯连接，阀杆的另一端伸出至阀体的外部，弹簧的一端与阀体连接，弹簧的另一端与阀杆连接，弹簧用于驱动阀杆向阀腔内移动，使阀芯封堵阀腔，进而实现阀门的关闭；电磁铁设置在阀杆另一端的外侧，阀杆为磁性杆，当电磁铁带电时，电磁铁吸引阀杆以驱动阀杆向阀腔的外部移动，进而带动阀芯向阀腔的外部移动，以实现电磁阀201的开启。

优选地，控制器60可以为单片机或者可编程逻辑控制器。控制器60可以设置在第二注入管20的底端，此时需在注入管底端设置与控制器60电连接的电池，电池为控制器60供电。相应的控制器60上设置有天线，地面上设置有可以与天线无线连接的发射装置，当向第二注入管20的底端延伸至与泄露孔之间呈预设距离时，控制发射装置与向天线发射信号，天线接收到发信号后输送至控制器60，控制器60控制电磁阀201开启。

具体地，挤水泥管柱还包括超声波发生器70以及超声波接收器80，超声波发生器70设置在第二注入管20的底端，超声波接收器80设置在地面；超声波发生器70和超声波接收器80均与控制器60电连接。超声波发生器70发出超声波，超声波接收器80接收超声波发生器70发出的超声波，控制器60可以计算出超声波发生器70发出超声波至超声波接收器80到超声波之间的时间间隔，进而根据声波的传播速度准确的计算出第二注入管20底端与地面间的距离；可准确的获得第二注入管20底端与地面间的距离。

具体地，当检测到的第二注入管20底端与地面间的距离等于泄露孔到地面间的距离与预设距离的差值时，控制器60控制电磁阀201开启，以简化操作过程。

具体地，挤水泥管柱还包括显示器90，显示器90与控制器60电连接，显示器90用于显示超声波发生器70发出超声波到超声波接收器80收到超声波之间的时间间隔。工作人员可以直观的获取时间间隔，以便于工作人员计算第二注入管20底端到地面的距离。

具体地，控制器60设置在地面，控制器60与电磁阀201通过连接电缆连接，第二注入管20的外壁上设置有与中心线平行的导线槽，连接电缆容置在导线槽内。电缆设置在导线槽内，可以避免在第二注入管20向地下延伸的过程中，第二注入管20与套管50的发生磕碰导致的电缆损坏。

具体地，挤水泥管柱还包括封隔器202，封隔器202设置在第二注入管20与套管50之间。通过封隔器202来密封第二注入管20与套管50内壁之间的缝隙，密封性好，并且在完成对套管50上泄露孔的封堵后，可以使封隔器202解封，进而使封隔器202的外壁与套管50分离，以免在向上拉拔第二注入管20的过程中，由于第二注入管20与套管50之间具有橡胶圈，而阻碍第二注入管20向上移动。

优选地，封隔器202为多个，多个封隔器202沿第二注入管20的中心线间隔的设置。多个封隔器202可以进一步稿第二注入管20与套管50之间的密封性。

具体地，第一注入管10靠近底端的内壁上设置有内螺纹，第二注入管20靠近顶端的侧壁上设置有与内螺纹配合的外螺纹。通过内、外螺纹配合的方式实现第一注入管10与第二注入管20之间的可拆卸连接，拆装方便且快速。

继续参照图1-图5。在其他实施例中还提供一种油井维护设备，包括：气泵403、原料泵302以及如上所述的挤水泥管柱，气泵403与挤水泥管柱的压缩管40连通，原料泵302与挤水泥管柱的输入管30连通。

在本发明中，除非另有明确的规定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型，可以是机械连接，也可以是电连接或者彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种挤水泥管柱，其特征在于，包括：第一注入管、第二注入管、压缩管以及输入管；所述第一注入管的顶端通过所述输入管与原料泵连通，所述输入管上设置有第一控制阀；气泵通过所述压缩管与所述第一注入管连通，所述压缩管上设置有第二控制阀，在所述第二控制阀与所述第一注入管之间的所述压缩管上设置有压力表；所述第一注入管的底端与所述第二注入管的顶端可拆卸的连接，所述第二注入管的底端设置有第三控制阀，所述第二注入管用于下放至套管内；所述第二注入管由多个中间管依次连接而成，相邻所述中间管之间可拆卸的连接。

2.根据权利要求1所述的挤水泥管柱，其特征在于，所述挤水泥管柱还包括控制器，所述第三控制阀为电磁阀，所述电磁阀与所述控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的挤水泥管柱，其特征在于，所述挤水泥管柱还包括超声波发生器以及超声波接收器，所述超声波发生器设置在所述第二注入管的底端，所述超声波接收器设置在地面；所述超声波发生器和所述超声波接收器均与所述控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的挤水泥管柱，其特征在于，所述挤水泥管柱还包括显示器，所述显示器与所述控制器电连接，所述显示器用于显示所述超声波发射器发出超声波到所述超声波接收器收到所述超声波之间的时间间隔。

5.根据权利要求2所述的挤水泥管柱，其特征在于，所述控制器设置在地面，所述控制器与所述电磁阀通过连接电缆连接，所述第二注入管的外壁上设置有与中心线平行的导线槽，所述连接电缆容置在所述导线槽内。

6.根据权利要求1-5任一项所述的挤水泥管柱，其特征在于，所述挤水泥管柱还包括封隔器，所述封隔器设置在所述第二注入管与套管之间。

7.根据权利要求6所述的挤水泥管柱，其特征在于，所述封隔器为多个，多个所述封隔器沿所述第二注入管的中心线间隔的设置。

8.根据权利要求1-5任一项所述的挤水泥管柱，其特征在于，所述第一注入管的管径大于所述第二注入管的管径。

9.根据权利要求8所述的挤水泥管柱，其特征在于，所述第一注入管靠近底端的内壁上设置有内螺纹，所述第二注入管靠近顶端的侧壁上设置有与所述内螺纹配合的外螺纹。

10.一种油井维护设备，其特征在于，包括：气泵、原料泵以及权利要求1-9任一项所述的挤水泥管柱，所述气泵与所述挤水泥管柱的所述压缩管连通，所述原料泵与所述挤水泥管柱的所述输入管连通。

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