一种快速破碎油表套环空水泥的方法及工具与流程

：本发明涉及油田井下作业，特别是涉及一种快速破碎油表套环空水泥的方法及工具。

背景技术

0、背景技术：

1、在油水井生产过程中，由于地层挤压、流体腐蚀等原因时常造成浅层油层套管变形或发生漏失，最为彻底的修复方式是取换套，取出损坏部位及上部的油层套管，更换新套管。

2、在早期油田的完井过程中，在油层套管与表层套管的环空(简称“油表套环空”)灌注水泥，造成油表套环空被固结，且油层套管偏向一侧(图1所示)。在取换套过程中，无法通过上提或倒扣的方式取出损坏的油层套管，需进行套铣、清除水泥环。但是在该工况下，套铣过程中套铣工具容易对偏固的油层套管形成偏切(图2所示)，修井周期明显变长。

3、实用新型cn205558850u公开了一种套铣筒重入用套管引导结构，包括套管引导头和示踪管柱，套管引导头包括自上而下依次焊接为一体的上引导头、环形台和下引导头，环形台的设计使套管引导头外壁和内壁上均形成有一环形凸台；示踪管柱包括第一管柱本体和固定在管柱本体的上侧的示踪管上接头，示踪管上接头的外径大于环形台的内径，使示踪管柱套装在套管引导头内且示踪管上接头的下端面压配在套管引导头内壁上环形凸台的上端面上，此外通过在示踪管柱底端依次连接的多个第二管柱本体使示踪管柱形成一直通井底的长管柱；该套铣筒重入用套管引导结构成本低，解决罩住井下待取套管套铣筒起出后重入困难的问题，同时防止井下待取套管鱼头丢失、损坏。

4、实用新型cn210918952u公开了一种油套环空水泥环冲、钻清理工具，其包括上接头、连接压帽和旋转喷射器，上接头和旋转喷射器通过轴承转动连接，连接压帽用以实现上接头和旋转喷射器的轴向固定；旋转喷射器的内腔一端开口并与上接头的内腔相连通、另一端设有下喷嘴，旋转喷射器的外壁上设有侧喷嘴和侧刮刀，侧刮刀位于侧喷嘴和下喷嘴之间，旋转喷射器靠近下喷嘴的端部上设有磨铣齿。

5、实用新型cn202300267u公开了一种定向井取套用滚珠防切套铣头，其本体的前端设有刀体、刀齿，刀体内刃有倒角，刀齿上设有钢珠及堵。该工具具有扶正、防切作用，可满足定向井套铣施工的要求。

6、上述相关专利在套铣工艺上，由于油层套管偏固于表层套管内壁，机械切削无法避免偏切油层套管；喷射式清理水泥工具无法实现加压，且仅靠射流的反作用力作用于钻头旋转，不能满足破碎水泥的扭矩要求。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明的目的是提供一种快速破碎油表套环空水泥的方法及工具，通过清理油层套管、表层套管之间环空的固结的水泥，解决在油表套环空水泥封固井取换套施工中，套铣油层套管时发生偏切、进尺慢、施工周期长的问题，保证取换套作业高效进行。

2、本发明技术方案如下：

3、一种油表套环空水泥快速破碎工具，其特征在于由复合破碎工具和旋入式喷嘴仓组成；所述复合破碎工具包括本体，本体上部设有上接头，中部开设上安装孔和下安装孔，下部设有水眼，底部设有钻头；

4、所述本体的内部中央开设由顶部伸至下部水眼的中心孔，本体顶部的中心孔内装有用于形成超高频声波振动携砂射流的高频声波发生仓；

5、所述上安装孔和下安装孔为设有内螺纹的通孔，二者间相位为180°，且沿本体11中心线的径向距离为二者孔径的1～2倍；所述旋入式喷嘴仓的表面设有外螺纹，旋入式喷嘴仓可通过螺纹连接固定在所述上安装孔和下安装孔内。

6、进一步地，所述高频声波发生仓从上至下依次由上护套、换向导流接头、射流喷口、振动仓、振动簧片和下护套组成；所述上护套上部设有连接环，并通过连接环与本体的中心孔内壁螺纹连接；所述上护套的内部设有内筒，内筒上设有复数的割缝滤砂通道；上护套和内筒间的环空顶部通过密封环封闭，上护套与内筒底部同时与所述换向导流接头上部螺纹连接；换向导流接头下部与振动仓上部螺纹连接；所述射流喷口通过螺纹连接于振动仓内部中部的台阶；所述下护套螺纹连接于振动仓下端，所述振动簧片固定在振动仓与下护套之间。

7、进一步地，所述旋入式喷嘴仓由其中央的喷嘴安装孔、密封槽、压帽安装槽以及压帽组成，所述压帽可通过螺纹连接的方式固定在所述压帽安装槽内。

8、进一步地，所述旋入式喷嘴仓的喷嘴安装孔内装有圆柱形、带通孔的耐磨蚀射流喷嘴，所述压帽内孔的直径介于喷嘴喷孔直径和喷嘴外径之间。

9、进一步地，所述钻头外缘铺设合金。

10、另一方面，本发明提供一种利用前述工具快速破碎油表套环空水泥的方法，具体包括如下步骤：

11、1)进行工程测井，测定油表套环空的水泥固结范围；

12、2)在设计取换套深度以下建立临时屏障封闭井筒；

13、3)拆除井口装置，下导向示踪管至临时屏障顶面，所述导向示踪管的上端应高于油层套管的顶面高度；

14、4)自上而下依次连接管柱(钻杆)和所述油表套环空水泥快速破碎工具，组装成工艺管柱；

15、5)向油表套环空下入工艺管柱，通过旋转在环空水泥表面钻磨出孔眼，同时由管柱注入携砂液，通过油表套环空水泥快速破碎工具形成高频振动携砂射流破碎环空水泥；

16、6)当处理深度每达到一根油层套管的接箍以下时，起出工艺管柱，取出水泥固结段上部的油层套管；

17、7)重新下放工艺管柱，重复步骤5和步骤6工序，直至油表套环空剩余的固井水泥被完全破碎清除。

18、可选地，所述步骤4在组装工艺管柱前还包括如下钻磨孔眼工序：自上而下依次连接管柱(油管或钻杆)、水力钻具和所述油表套环空水泥快速破碎工具，下入油表套环空，将未混砂的修井液泵入水力钻具，通过水力钻具带动前端的钻头旋转，在环空水泥表面钻磨出孔眼。

19、可选地，所述步骤5采用的携砂液中，磨料为石英砂，砂比为5％，液体为胍胶；所述步骤5在破碎环空水泥处理时，所述油表套环空水泥快速破碎工具形成高速携砂射流的射流速度为115～200m/s。

20、进一步地，所述工艺管柱的最大外径满足如下不等式：

21、w＜(dsc-dbc)-6mm

22、w＜(dsc-dde)-6mm(当dbc＜dde)

23、式中，w-工艺管柱最大外径，dsc-表层套管内径，dbc-油层套管接箍外径，dde-油层套管变形段最大外径。

24、本发明快速破碎油表套环空水泥的方法及工具可解决在油表套环空水泥封固井取换套施工中，套铣油层套管时发生偏切、进尺慢、施工周期长的问题，通过清理油层套管、表层套管之间环空的固结的水泥，使偏固的油层套管在套铣过程中更易居中，大幅提高套铣效率，为油田浅层套损井高效治理提供技术支撑。

技术特征：

1.一种快速破碎油表套环空水泥的方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的快速破碎油表套环空水泥的方法，其特征在于：所述步骤4在组装工艺管柱前还包括如下钻磨孔眼工序：自上而下依次连接管柱、水力钻具和所述油表套环空水泥快速破碎工具，下入油表套环空，将未混砂的修井液泵入水力钻具，通过水力钻具带动前端的钻头旋转，在环空水泥表面钻磨出孔眼。

3.根据权利要求1或2所述的快速破碎油表套环空水泥的方法，其特征在于：所述步骤5采用的携砂液中，磨料为石英砂，砂比为5％，液体为胍胶；所述步骤5在破碎环空水泥处理时，所述油表套环空水泥快速破碎工具形成高速携砂射流的射流速度为115～200m/s。

4.根据权利要求3所述的快速破碎油表套环空水泥的方法，其特征在于：所述工艺管柱的最大外径满足如下不等式：

5.根据权利要求1所述的快速破碎油表套环空水泥的方法，其特征在于：所述复合破碎工具的本体上部设有上接头，中部开设上安装孔和下安装孔，下部设有水眼，底部设有钻头，本体内部中央的中心孔由顶部伸至下部水眼；所述上安装孔和下安装孔为设有内螺纹的通孔，二者间相位为180°，且沿本体11中心线的径向距离为二者孔径的1～2倍；所述旋入式喷嘴仓的表面设有外螺纹，旋入式喷嘴仓可通过螺纹连接固定在所述上安装孔和下安装孔内。

6.根据权利要求5所述的快速破碎油表套环空水泥的方法，其特征在于：所述旋入式喷嘴仓由其中央的喷嘴安装孔、密封槽、压帽安装槽以及压帽组成，所述压帽可通过螺纹连接的方式固定在所述压帽安装槽内；所述喷嘴安装孔内装有圆柱形、带通孔的耐磨蚀射流喷嘴，所述压帽内孔的直径介于喷嘴喷孔直径和喷嘴外径之间。

技术总结本发明快速破碎油表套环空水泥的工具，由复合破碎工具和旋入式喷嘴仓组成，复合破碎工具的本体上设有上接头、上安装孔、下安装孔、水眼和钻头；本体内部中央的中心孔内装有高频声波发生仓，上、下安装孔可安装旋入式喷嘴仓。本发明还提供了利用该工具破碎油表套环空水泥的方法，包括：工程测井、临时屏障封闭井筒、下导向示踪管、下工艺管柱、破碎水泥、起工艺管柱并取出油层套管等步骤。本发明可解决在油表套环空水泥封固井取换套施工中套铣油层套管时发生偏切、进尺慢、施工周期长的问题，通过快速清理油表套环空的固结的水泥，使偏固的油层套管居中，大幅提高套铣效率，为油田浅层套损井高效治理提供技术支撑。技术研发人员：朱瑞彬,李高峰,黄华,马昌庆,王风锐,崔强,张媛媛,郭思全受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30