煤層氣帶壓修井裝置及修井方法與流程

文檔序號:18174968發布日期:2019-07-13 10:02
煤層氣帶壓修井裝置及修井方法與流程

本發明涉及修井技術領域,具體說涉及一種煤層氣帶壓修井裝置及修井方法。



背景技術:

目前的修井方法多采用開放式修井,即修井前將井內氣體全部釋放,之后再進行修井作業。但是該種修井方法存在以下缺點:

1、將井內氣體全部釋放后修井,會使該井很難恢復到原產量,甚至于該井將無產量;

2、井內有大量氣體,全部釋放到空氣中會造成非常嚴重的污染;

3、高產井井內有大量氣體,釋放時間過長,造成無法維修;

4、修井時井內會有少量氣體繼續排出,存在安全隱患。

因此,如何設計一種可解決上述技術問題的煤層氣帶壓修井裝置及修井方法是本發明人潛心研究的課題。



技術實現要素:

本發明的目的是提供一種煤層氣帶壓修井裝置及修井方法,其結構設計巧妙,可以帶壓作業,可提高采氣量及采氣效率,修井安全且環保。

為了實現上述方案,本發明提供一種煤層氣帶壓修井裝置,其中包括安裝于井口上端的全封及半封一體化設備,所述全封及半封一體化設備包括主管,所述主管的外管壁上連通有多個支管,各所述支管內腔分別設有由第一動力機構控制的可移動第一密封件,所述第一動力機構可使所述第一密封件的內側端密封所述主管與支管的連通端,所述主管的上端連接雙管裝置,所述雙管裝置包括與所述主管連接的外管及設于外管內腔的內管,所述內管通過第二動力機構可相對所述外管上下移動,所述內管的上端連接有用于密封油管的自封裝置。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中所述第一動力機構采用第一液壓油缸,各所述第一密封件的外側端分別與所述第一液壓油缸連接。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中一部分所述支管設于所述主管上部且朝外斜上方傾斜,另一部分所述支管設于所述主管下部且朝外斜下方傾斜。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中所述主管的上、下端分別連接第一法蘭和第二法蘭,所述外管的上、下端分別連接第三法蘭和所述第一法蘭,所述內管上位于所述第三法蘭的上面連接有第四法蘭,所述內管的上端連接有第五法蘭,所述第三法蘭與第四法蘭通過螺栓連接,所述第二法蘭與井口上端設置的井口法蘭通過螺栓連接,所述第五法蘭與所述自封裝置連接。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中所述第二動力機構為連接于第一法蘭與第五法蘭之間的多個第二液壓油缸。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中所述第一法蘭上面連接有多個第三液壓油缸,多個所述第三液壓油缸的上端與第六法蘭連接,所述第六法蘭位于所述自封裝置的上方,所述第六法蘭上安裝有可固定油管的游動卡瓦。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中所述外管與內管之間設置有第一密封圈。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中所述內管的外壁上伸出所述第四法蘭的部位上設有凹槽,所述凹槽內安裝有攝像裝置,所述內管的外壁上伸出所述第四法蘭的部位上連接有電纜抽出裝置。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中所述電纜抽出裝置包括兩個主體板及兩個壓緊板,兩個所述主體板之間通過多個可拆卸第一連接件連接在一起,兩個所述壓緊板之間通過多個可拆卸第二連接件連接在一起,兩個所述主體板的連接端設置有多個連接孔,多個所述連接孔內分別安裝有第二密封件,所述第二密封件是由兩個半開密封體對接組成,兩個所述半開密封體的對接端形成用于抽出電纜的第一通孔,兩個所述壓緊板的對接端設置有多個用于抽出電纜的第二通孔,兩個所述主體板、兩個壓緊板及內管之間通過多個可拆卸第三連接件連接在一起,各所述第二密封件與所述壓緊板之間分別設有壓緊塊,所述壓緊塊是由兩個半開壓緊體對接組成,兩個所述半開壓緊體對接后中心形成用于抽出電纜的第三通孔,多個所述第三通孔分別與多個所述第一通孔、多個第二通孔連通。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中所述連接孔的形狀是由位于前端的圓柱孔和位于后端的圓臺孔連接構成,所述圓臺孔的形狀與所述密封件的形狀相匹配。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中所述第一連接件、所述第三連接件均采用絲桿與兩個螺母的連接結構。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中所述自封裝置包括上下間隔設置的第七法蘭和第八法蘭,所述第五法蘭、第八法蘭的上表面分別連接有上端敞口的桶體,各所述桶體內分別放置有兩個半體密封件,兩個所述半體密封件組合可形成密封油管的密封套,所述第七法蘭、第八法蘭的下表面分別連接有蓋體,所述第七法蘭、第八法蘭及第五法蘭之間通過多個可調節所述蓋體位置的位置調整結構連接在一起,通過調節所述位置調整結構可使所述蓋體蓋在對應的所述桶體上,將兩個所述半體密封件連接組成所述密封套。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中所述位置調整結構采用液壓油缸或采用絲桿與螺母的組合,所述液壓油缸或絲桿的下端固定于所述第五法蘭,所述液壓油缸或絲桿的上端穿過第七法蘭、第八法蘭,所述絲桿上位于所述第七法蘭的上、下面、第八法蘭的上、下面分別設有螺母,通過所述液壓油缸的伸縮或通過調節所述螺母在所述絲桿上的位置,可使所述蓋體蓋在對應的所述桶體上端,將兩個所述半體密封件連接組成所述密封套。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中兩個所述半體密封件為半圓錐套,兩個所述半體密封件組合形成錐形密封套,所述蓋體的內腔形狀與所述錐形密封套的外壁形狀相匹配。

本發明煤層氣帶壓修井裝置,其中所述桶體與蓋體之間設置有第二密封圈。

一種煤層氣帶壓修井方法,其包括如下步驟:

(1)將修井裝置整體采用吊裝方式放置于井口法蘭上,將所述第二法蘭與井口法蘭連接,在修井裝置的外部加裝工作平臺;

(2)將外部油管通過所述游動卡瓦及所述自封裝置與井內油管牢固連接,并將自封裝置鎖緊,達到井內氣體密封標準;

(3)通過所述第一動力機構將各所述支管內的第一密封件向外拉出,再利用提升機構將油管勻速提起,當所述攝像裝置發現油管掛時,將第二動力機構同步油管上升到預定位置,停止提升機構及第二動力機構工作,再通過第一動力機構將各第一密封件推入各支管內形成密封;

(4)通過調整所述位置調整結構將第七法蘭和第八法蘭向上移動,使兩個蓋體脫離兩個所述桶體,將兩個所述桶體內腔的所述密封套取出,將第二動力機構的位置回落,使所述第三法蘭和第四法蘭連接閉合,此時油管掛便露在游動卡瓦之上;

(5)再將兩個所述密封套裝入兩個所述桶體內腔,通過調整所述位置調整結構使所述第七法蘭和第八法蘭上的蓋體分別蓋在兩個所述桶體的上端實現密封;

(6)通過所述第一動力機構將各支管內的第一密封件向外拉出,使離開油管,通過提升機構繼續向上提升油管,當所述攝像裝置發現隨油管一起上升的電纜時,利用第二動力機構將內管與油管同步舉起到預定位置時停止,在油管保持靜止狀態下利用第二動力機構將內管回落到原位置,利用第一動力機構將各第一密封件推入各支管內且鎖緊油管達到密封;

(7)打開第三法蘭和第四法蘭,利用第二動力機構將第三法蘭和第四法蘭分開到預定高度,使油管和電纜同時露出且位于第三法蘭和第四法蘭之間,此時將電纜穿入電纜抽出裝置中,通過調整電纜抽出裝置的第三連接件使多個第二密封件密封;

(8)利用第二動力機構將第四法蘭回落,與第三法蘭連接閉合,利用第一動力機構將各支管內的第一密封件向外拉出,使離開油管,利用提升機構繼續提升油管,同步由外力抽動電纜。

采用上述方案后,本發明煤層氣帶壓修井裝置及修井方法具有以下有益效果:

1、能帶壓作業:現有常規修井作業只能在停止采氣釋放氣體后進行修井作業,而本發明煤層氣帶壓修井裝置能在不影響正常采氣的前提下完成修井工作;

2、可提高采氣量:現有常規修井作業會使地下產氣通道的尺寸減小甚至閉合,嚴重降低該井的采氣量,而本發明能使該井正常采氣并進行維修,能提高該井的采氣量;

3、可提高采氣效率:現有常規修井雖然能對采氣井進行維修,但采氣量降低,采氣效率也隨之降低,而本發明在不影響采氣量的前提下,對采氣井進行維修后,能提高此井的采氣效率;

4、安全性:現有常規修井作業時井內會有少量氣體繼續排出,存在嚴重安全隱患,而本發明采用全程密封裝置,保證修井時氣體不會外溢;

5、環保性:現有技術由于需將氣體全部釋放,會造成嚴重空氣污染,而本發明不會使氣體外溢,環何對空氣無污染。

附圖說明

圖1為本發明煤層氣帶壓修井裝置的結構示意圖;

圖2為本發明的全封及半封一體化設備結構示意圖;

圖3為本發明的雙管裝置結構示意圖;

圖4為本發明的自封裝置結構示意圖;

圖5為本發明的電纜抽出裝置右視分解結構示意圖;

圖6為本發明的電纜抽出裝置的兩個主體板后視連接結構示意圖;

圖7為本發明的電纜抽出裝置的密封件后視結構示意圖;

圖8為本發明的電纜抽出裝置的兩個壓緊板后視結構示意圖;

圖9為本發明的電纜抽出裝置的壓緊塊后視結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示,本發明煤層氣帶壓修井裝置包括全封及半封一體化設備,其下端安裝于井口上端的井口法蘭1上。參考圖2所示,全封及半封一體化設備包括主管2,主管2的外管壁上連通有多個支管3,主管2與支管3為連接組成或一體構成,本實施例支管3采用四個,且主管2與支管3均采用圓管,其中兩個支管3設于主管2的上部且朝外斜上方傾斜,本實施例上部支管3與主管2的夾角為45度,另外兩個支管3設于主管3下部且朝外斜下方傾斜,本實施例下部支管3與主管2的夾角為45度。各支管3的內腔分別設有由第一動力機構控制的可移動第一密封件4,第一密封件4采用橡膠或聚氨酯材料制成。第一密封件4的內側面為與主管2的內壁面齊合的豎直柱面,第一動力機構可使第一密封件4的內側端密封主管2與支管3的連通端,本實施例第一動力機構采用第一液壓油缸5,各第一密封件4的外側端分別與第一液壓油缸5連接。

主管2的上、下端分別連接第一法蘭6和第二法蘭7。本實施例第一法蘭6采用十字形法蘭,第二法蘭7采用圓形法蘭。第二法蘭7與井口法蘭1之間通過螺栓連接固定。第一法蘭6的上端連接有雙管裝置,參考圖3所示,雙管裝置包括與主管2上端連通的外管8及設于外管8內腔的內管9,外管8與內管9之間設置有第一密封圈10,本實施例第一密封圈10采用V形密封圈,外管8與內管9通過第一密封圈10密封連接。本實施例外管8的下端固定于第一法蘭6上,外管8的上端連接有第三法蘭11,內管9的上部連接有第四法蘭12,第四法蘭12位于第三法蘭11的上端,第三法蘭11與第四法蘭12之間通過螺栓連接固定,內管9的上端連接有第五法蘭13,本實施例第五法蘭13采用橢圓異形法蘭,第五法蘭13的上端與自封裝置連接。內管9通過第二動力機構可相對外管8上下移動。本實施例第二動力機構為連接于第一法蘭6與第五法蘭13之間的多個第二液壓油缸14,本實施例第二液壓油缸14采用兩個。

內管9的外壁上伸出第四法蘭12的部位上設有凹槽15,凹槽15內通過螺栓安裝有攝像裝置16,內管9的外壁上伸出第四法蘭12的部位上通過焊接方式連接有電纜抽出裝置17。

第一法蘭6的上面連接有多個第三液壓油缸18,本實施例第三液壓油缸18采用兩個,且呈左右對稱連接于第一法蘭6的左、右兩端。兩個第三液壓油缸18的上端與第六法蘭19連接,本實施例第六法蘭19采用橢圓異形法蘭。第六法蘭19位于自封裝置20的上方,第六法蘭19上安裝有可固定油管21的游動卡瓦22。

參考圖4所示,自封裝置20包括上下間隔設置的第七法蘭23和第八法蘭24,本實施例第七法蘭23、第八法蘭24采用圓形法蘭。第五法蘭13、第八法蘭24的上表面分別連接有上端敞口的桶體25,各桶體25的內腔分別放置有兩個半體密封件26,兩個半體密封件26組合可形成密封油管21的密封套,第七法蘭23、第八法蘭24的下表面分別連接有蓋體27,第七法蘭23、第八法蘭24及第五法蘭13之間通過多個可調節蓋體27位置的位置調整結構連接在一起,本實施例采用兩個位置調整結構。通過調節兩個位置調整結構可使兩個蓋體27蓋在對應的兩個桶體25上,將各桶體25內的兩個半體密封件26連接組成密封套,可密封油管21。

位置調整結構采用液壓油缸或采用絲桿與螺母的組合,本實施例位置調整結構采用一絲桿28與四個螺母29的組合。各絲桿28的下端固定于第五法蘭13的上面,絲桿28的上端穿過第七法蘭23和第八法蘭24,絲桿28上位于第七法蘭23的上、下面、第八法蘭24的上、下面分別設有螺母29,通過調節各絲桿28上的四個螺母29的位置,可使兩個蓋體27蓋在對應的桶體25的上端,將兩個半體密封件26連接組成密封套。本實施例兩個半體密封件26為半圓錐套,兩個半體密封件26組合形成錐形密封套,蓋體27的內腔形狀與錐形密封套的外壁形狀相匹配。桶體25與蓋體27之間設置有V形第二密封圈30。

如圖5所示,電纜抽出裝置17包括兩個矩形的主體板31及兩個矩形的壓緊板32,參考圖6所示,兩個主體板31之間通過多個可拆卸第一連接件連接在一起,各第一連接件包括第一螺桿33及兩個第一螺母34,各第一連接件的第一螺桿33分別沿水平向穿過兩個主體板31左、右端后由位于兩個主體板31左、右外側端的兩個第一螺母34螺接固定。兩個主體板31的連接端由上向下設置有多個連接孔35,多個連接孔35內分別安裝有第二密封件36,各第二密封件36的中心分別設有用于抽出電纜37的第一通孔38,參考圖7所示,第二密封件36是由兩個半開密封體39對接組成的圓臺管,第二密封件36上靠近主體板31一端的面積小于靠近壓緊板32一端的面積,兩個半開密封體39的對接端形成第一通孔38,連接孔35的形狀是由位于前端的圓柱孔和位于后端的圓臺孔連接構成,圓臺孔的形狀與第二密封件36的形狀相匹配。兩個壓緊板32之間通過多個可拆卸第二連接件連接在一起,本實施例第二連接件采用螺栓,兩個壓緊板32通過螺栓穿過其左、右端將二者連接在一起。參考圖8所示,兩個壓緊板32的對接端設置有多個用于抽出電纜37的第二通孔40,多個第二通孔40分別與多個第一通孔38連通,兩個主體板31、兩個壓緊板32與內管9之間通過多個可拆卸第三連接件連接在一起。第三連接件包括第二螺桿41及兩個第二螺母42,第二螺桿41穿過內管9、主體板31和壓緊板32后由兩個第二螺母42將三者螺接固定在一起。各第二密封件36與壓緊板32之間分別設有壓緊塊43,壓緊塊43上設有用于抽出電纜37的第三通孔44,多個第三通孔44分別與多個第一通孔38、多個第二通孔40連通。參考圖9所示,壓緊塊43是由兩個半開壓緊體45對接組成的圓柱管,兩個半開壓緊體45的中心形成第三通孔44。

本發明煤層氣帶壓修井方法,包括如下步驟:

(1)將上述圖1所示的煤層氣帶壓修井裝置整體采用吊裝方式放置于井口法蘭1上,將該修井裝置的第二法蘭7通過螺栓與井口法蘭1連接固定,在修井裝置的外部加裝工作平臺;

(2)將外部油管21通過游動卡瓦22及自封裝置與井內油管21牢固連接,并將自封裝置鎖緊,達到井內氣體密封標準;

(3)通過第一動力機構將各支管3內的第一密封件4向外拉出,再利用提升機構將油管21勻速提起,當攝像裝置16發現油管掛(其外徑遠大于油管21的外徑)時,將第二動力機構同步油管21上升到預定位置,停止提升機構及第二動力機構工作,再通過第一動力機構將各第一密封件4推入各支管3內形成密封;

(4)通過調整位置調整結構將第七法蘭23和第八法蘭24向上移動脫離兩個桶體25,將兩個桶體25內腔的密封套(由兩個半體密封件26對接組成)取出,將第二動力機構的位置回落,使第三法蘭11和第四法蘭12通過螺栓連接閉合,此時油管掛便露在游動卡瓦22的上方;

(5)再將兩對半體密封件26裝入兩個桶體25的內腔,通過調整位置調整結構使第七法蘭23和第八法蘭24上的蓋體27分別蓋在兩個桶體25的上端實現密封;

(6)通過第一動力機構將各支管3內的第一密封件4向外拉出,使離開油管21,通過提升機構繼續向上提升油管21,當攝像裝置16發現隨油管21一起上升的電纜37時,利用第二動力機構將內管9與油管21同步舉起到預定位置時停止,在油管21保持靜止狀態下利用第二動力機構將內管9回落到原位置,利用第一動力機構將各第一密封件4推入各支管3內且鎖緊油管21達到密封;

(7)打開第三法蘭11和第四法蘭12,利用第二動力機構將第三法蘭11和第四法蘭12分開到預定高度,使油管21和電纜37同時露出且位于第三法蘭11和第四法蘭12之間,此時將電纜37穿入電纜抽出裝置17中,即電纜37由內管9依次穿過第二密封件36上的第一通孔38、壓緊塊43上的第三通孔44及壓緊板32的第二通孔40,通過調整電纜抽出裝置17的第三連接件使主體板31與壓緊板32緊固,從而使多個第二密封件36將連接孔35密封;

(8)利用第二動力機構將第四法蘭12回落,使其與第三法蘭11通過螺栓連接閉合,利用第一動力機構將各支管3內的第一密封件4向外拉出,使離開油管21,利用提升機構繼續提升油管21,同步由外力抽動電纜37。

以上所述實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述,并非對本發明的范圍進行限定,在不脫離本發明設計精神的前提下,本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進,均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。

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