CN113137201B - 一种石油套管化学法修复装置及修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油套管化学法修复装置及修复方法，该装置包括伸缩杆和密封底板，密封底板上设置有侧边开口的化学反应箱，开口与套管破损处对应，化学反应箱侧边开口处设置有可随化学反应进行而熔化的可熔密封板，化学反应箱连接有触发化学反应的触发器，可熔密封板融化后进入套管破损处。该方法包括将装置伸入到套管内，使可熔密封板与套管破损处对应，向可熔密封板与破损处之间注射封堵剂，使封堵剂覆盖破损处；触发化学反应剂发生化学反应，产生的热量熔化可熔密封板，并使得封堵剂渗透进入破损处内部进行修复；产生的熔融物在封堵剂表面形成保护层。本发明的修复牢固度大幅增加，并且可实现快速修复，提高了修复效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油管具修复装置及修复方法，尤其涉及一种石油套管化学法修复装置及修复方法。
背景技术
石油套管是用于支撑油、气井井壁的钢管，以保证钻井过程进行和完井后整个油井的正常运行。每一口井根据不同的钻井深度和地质情况，要使用几层套管。套管下井后要采用水泥固井，它与油管、钻杆不同，不可重复使用，属于一次性消耗材料，所以套管的消耗量占全部油井管的70％以上。
现有的石油套管修复有以下几种方法:1、挤水泥浆；该种方法适用于油层压力不大、破裂和漏失不严重的情形；不足之处在于：当现场需要酸化作业时，由于水泥为碱性，酸液与水泥会发生反应，因此会导致修复的漏洞再次漏出。2、换套管；适用于破裂位置在油井上部，且可以倒扣取出破口以上套管的情形；利用倒扣法能够把事故段以上的套管提出，重新下入新套管，然后对好扣上紧；该方法不足之处在于：在井下不易对套管丝扣拧紧，牢固度不高，并且施工成本高；3、补贴法；即，在损坏的套管内壁上贴一层薄壁管，以达到修复的目的，适用于油水井由于腐蚀而造成的破损及漏失情况，该方法不足之处在于：无法有效抑制后期的继续腐蚀、做到彻底修复。
而现有的化学法修复装置能够通过铝热反应产生的铁水和三氧化二铝来填补破损处，虽然可以避免水泥与酸液反应造成二次破损的问题，但是仅依靠铁水和三氧化二铝修补漏洞，牢固性不高，仍然可能面临修复后的漏洞再次漏出的问题。
发明内容
发明目的：本发明的第一个目的是提供一种牢固性更高、修复效率更高的石油套管化学法修复装置；
本发明的第二个目的是提供一种石油套管化学法修复装置的修复方法。
技术方案：本发明所述的石油套管化学法修复装置，包括伸入到套管内的伸缩杆，抵接于套管内壁用于固定伸缩杆的密封底板，所述密封底板上设置有侧边开口的化学反应箱，所述开口与套管破损处对应，所述化学反应箱侧边开口处设置有可随化学反应进行而熔化的可熔密封板，所述化学反应箱连接有触发化学反应的触发器，所述可熔密封板融化后进入套管破损处。
优选地，所述可熔密封板与破损处之间设有密封剂。
优选地，所述触发器包括与化学反应箱连通向化学反应箱内供氧的供氧管。
优选地，所述触发器包括与化学反应箱连通用于点燃化学反应剂的点燃管。
优选地，所述伸缩杆和密封底板的尺寸可根据套管的尺寸调整。所述伸缩杆(2)的底端表面设置有螺纹，所述密封底板(3)的表面设置有尺寸大小与伸缩杆(2)尺寸大小相适配的螺纹孔洞，所述密封底板(3)的半径也可以根据石油套管(1)的口径设置为不同型号。所述伸缩杆(2)的表面设置有刻度尺。所述化学反应箱的尺寸大小可以根据破损处的尺寸大小进行选择，所述化学反应箱的口径大小需大于破损处的尺寸大小。
一种利用石油套管化学法修复装置修复套管的方法，包括以下步骤：
(A)将化学法修复装置伸入到套管内，使化学反应箱侧边的可熔密封板与套管破损处对应，向可熔密封板与破损处之间注射封堵剂，使封堵剂覆盖破损处；
(B)触发化学反应箱内的化学反应剂发生化学反应，所述化学反应产生的热量熔化可熔密封板，并使得封堵剂渗透进入破损处内部进行修复；化学反应产生的熔融物在封堵剂表面形成保护层。
优选地，步骤(B)中，所述化学反应箱内发生的化学反应为铝热反应；所述触发化学反应箱内的化学反应剂发生化学反应的步骤为：向所述化学反应箱内通入氧气，并点燃反应物；所述发生化学反应后产生的压力推动所述可熔密封板挤压封堵剂。所述化学反应剂为铝热反应剂，所述铝热反应剂为铝粉和氧化铁的化合物，并且铝热反应剂内部混合有少量硅铁粉与硝酸钠。
优选地，步骤(A)中，将化学法修复装置中的伸缩杆伸入到套管内，利用伸缩杆末端的密封板将化学反应箱固定于套管破损处。
优选地，步骤(A)中，所述封堵剂为热固型酚醛树脂缩合物和/或环氧改性酚醛树脂缩合物；
所述封堵剂包括树脂、固化剂、促进剂、增塑剂和增强剂中的至少一种；所述封堵剂的可控反应时间控制在4-8h，所述封堵剂固化后抗拉强度≥15MPa，所述封堵剂固化后抗压强度≥20MPa；
所述封堵剂分别放入酸液、碱液和盐液中浸泡，浸泡后封堵剂的溶失率分别为0.24-0.33％、0.19-0.43％和0.17-0.28％。
有益效果：本发明与现有技术相比，取得如下显著效果：1、化学反应装置内的熔融产物与可熔密封板的熔融物共同对破损处修复，修复牢固度大幅增加，并且充分利用原化学反应装置产生的热量，实现快速修复，提高了修复效率；2、在可熔密封板与破损处之间注射有密封剂，首先密封剂对破损处的密封效果更强，其次，可熔密封板融化后使得密封剂与破损处的结合程度更强，同时，化学反应产生的熔融物在封堵剂表面形成了保护层，由此使得破损处的修复牢固度更进一步增强；3、本发明不但可以封堵漏失，并且避免了由于水质等原因造成的继续腐蚀、穿孔的问题，真正做到彻底修复；4、使用了类似粘合原理进行修复，固化后修复位置的抗压、抗拉性能增强；而套管补贴法采用机械方法使补贴管变形扩张进行修复，由于补贴管受到压力而变形，其机械应力大大降低，易造成后期漏失，因此，本发明的有效期则大大提高。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明公开了一种石油套管1化学法修复装置，包括伸入到套管1内的伸缩杆2，伸缩杆2的末端固定有抵接于套管1内壁用于固定伸缩杆2的密封底板3，伸缩杆2和密封底板3的尺寸可根据套管1的尺寸调整。密封底板3上设置有侧边开口的化学反应箱，开口与套管破损处对应，化学反应箱连接有触发化学反应的触发器，触发器包括与化学反应箱连通向化学反应箱内供氧的供氧管8，以及与化学反应箱连通用于点燃化学反应剂的点燃管7，伸缩杆2外壁设有固定架9，固定架9将点燃管7和供氧管8随着密封底板3一同插入石油套管1内部；化学反应箱侧边开口处设置有可随化学反应进行而熔化的可熔密封板6，可熔密封板6融化后进入套管1待修复位置。
伸缩杆2的底端表面设置有螺纹，密封底板3的表面设置有尺寸大小与伸缩杆2尺寸大小相适配的螺纹孔洞，密封底板3的半径也可以根据石油套管1的口径设置为不同型号，通过伸缩杆2和密封底板3的可拆卸结构，使得密封底板3设计不同尺寸可以用于不同口径的石油套管1，提高使用的便捷性；伸缩杆2的表面设置有刻度尺，通过伸缩杆2表面设置的刻度尺，可以使密封底板3插入石油套管1内的深度被精确计算，进一步提高对破损处11的修复的完整性。
化学反应箱为燃烧仓4，燃烧仓4的尺寸大小可以根据破损处11的尺寸大小进行选择，燃烧仓4的口径大小需大于破损处11的尺寸大小。在使用时，向可熔密封板和破损处之间注射封堵剂10，通过燃烧仓4的尺寸大小大于破损处11的尺寸大小，使得封堵剂10填入燃烧仓4和破损处11之间时，可以完全覆盖在破损处11表面，提高对破损处11内的缝隙和孔洞修复的完整性和稳固性。燃烧仓4内装填有铝热反应剂5，发生铝热反应。
本发明公开了一种石油套管化学法修复装置的方法，包括以下步骤：
(1)通过测井用的探测仪确定石油套管1内部的破损处11，测量出石油套管1内部破损处11的深度，根据石油套管1的口径安装合适的伸缩杆2和密封底板3，并通过密封底板3将燃烧仓4插入石油套管1内部破损处11的下方；
(2)燃烧仓4在插入石油套管1内部前，在内部装填铝热反应剂5，并通过密封板6在燃烧仓4的开口处对燃烧仓4内部的铝热反应剂5进行密封；
(3)当燃烧仓4处于石油套管1内部破损处11的下方时，向石油套管1内壁和密封板6之间注射封堵剂10，直至封堵剂10完全覆盖在破损处11表面，进一步使得封堵剂10渗透进入破损处11内的破损缝隙内，并通过固定架9将点燃管7和供氧管8随着密封底板3一同插入石油套管1内部内；
(4)通过点燃管7对铝热反应剂5进行加热，同时，供氧管8对燃烧仓4内部进行供氧，直至铝热反应剂5点燃，通过铝热反应剂5燃烧产生铝热反应，反应过程中产生的热量加快封堵剂10的凝固速度，并且铝热反应过程中产生熔融状态的铁和三氧化二铝，通过熔融状态的铁和三氧化二铝在燃烧仓4内产生体积，推动密封板6滑动挤压封堵剂10，使得封堵剂10更好的渗透进入破损处11内部的缝隙，提高对破损处11的修复效率和修复效果；并且，在铝热反应剂5产生铝热反应过程中，会逐渐融化密封板6，使得封堵剂10渗透进入破损处11内部进行修复后，铝热反应过程中产生熔融状态的铁和三氧化二铝在破损处11表面形成保护层；
(5)当完成对破损处11的修补后，再次通过伸缩杆2将燃烧仓4和密封底板3取出，密封底板3在上升过程中可以对破损处11表面多余的封堵剂10进行铲除。
其中，步骤(2)中，铝热反应剂5为铝粉和氧化铁的化合物，铝热反应剂5内部混合有少量硅铁粉与硝酸钠，通过加入硅铁粉可使作用缓和，利于延长作用的时间，硝酸钠为强氧化剂；
封堵剂10以热固型酚醛树脂缩合物和环氧改性酚醛树脂缩合物组成的疏水性树脂为主体材料，封堵剂10使用时根据油藏温度条件的不同，加入一定比例的不饱和树脂、固化剂、促进剂、增塑剂、增强剂等材料，以获得满足现场施工需要的可控反应时间和固化后的机械性能，封堵剂10的可控反应时间控制在4-8h，封堵剂10固化后抗拉强度≥15MPa，抗拉强度，执行GB/T1701-2001，封堵剂10固化后抗压强度≥2OMPa抗压强度，执行GB2438-81；封堵剂10放入封堵剂10％HC1、封堵剂10％NaOH和封堵剂10％NaCl溶液中浸泡，测试溶失率分别为：酸浸泡溶失率0.24-0.33％、碱浸泡溶失率0.19-0.43％和盐浸泡溶失率0.17-0.28％，封堵剂10在综合机械性能上更为均衡，且具有很好的化学稳定性，提高修复的效果。
Claims (4)
1.一种石油套管化学法修复装置，包括伸入到套管（1）内的伸缩杆（2），抵接于套管（1）内壁用于固定伸缩杆（2）的密封底板（3），其特征在于，所述密封底板（3）上设置有侧边开口的化学反应箱，所述开口与套管（1）破损处（11）对应，所述化学反应箱侧边开口处设置有可随化学反应进行而熔化的可熔密封板（6），所述化学反应箱连接有触发化学反应的触发器，所述可熔密封板（6）融化后进入套管（1）破损处（11）；
所述可熔密封板（6）与破损处（11）之间设有密封剂；所述触发器包括与化学反应箱连通向化学反应箱内供氧的供氧管（8）；所述触发器包括与化学反应箱连通用于点燃化学反应剂的点燃管（7）；
利用所述石油套管化学法修复装置修复套管的方法，包括以下步骤：
（A）将化学法修复装置伸入到套管（1）内，使化学反应箱侧边的可熔密封板（6）与套管（1）破损处（11）对应，向可熔密封板（6）与破损处（11）之间注射封堵剂（10），使封堵剂（10）覆盖破损处（11）；
（B）触发化学反应箱内的化学反应剂发生化学反应，所述化学反应产生的热量熔化可熔密封板（6），并使得封堵剂（10）渗透进入破损处（11）内部进行修复；化学反应产生的熔融物在封堵剂（10）表面形成保护层；
步骤（B）中，所述化学反应箱内发生的化学反应为铝热反应；所述发生化学反应后产生的压力推动所述可熔密封板（6）挤压封堵剂（10）。
2.根据权利要求1所述石油套管化学法修复装置，其特征在于，步骤（B）中，所述触发化学反应箱内的化学反应剂发生化学反应的步骤为：向所述化学反应箱内通入氧气，并点燃反应物。
3.根据权利要求1所述石油套管化学法修复装置，其特征在于，步骤（A）中，所述封堵剂（10）以热固型酚醛树脂缩合物和环氧改性酚醛树脂缩合物组成的疏水性树脂为主体材料。
4.根据权利要求1所述石油套管化学法修复装置，其特征在于，步骤（A）中，所述封堵剂（10）包括树脂、固化剂、促进剂、增塑剂和增强剂中的至少一种。
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