一种井下套管金属原位修复方法

1.本发明涉及石油完井领域中的套管原位修复技术领域，尤其涉及一种井下套管金属原位修复方法，适用于海洋与陆地油气井领域。


背景技术：

2.套损是世界各油田广泛面临的一个大问题，各油田都遭受套损带来的巨大经济损失。目前的套损问题是制约老油田作业效率和经济效益的一个关键因素，套损形势严峻，待修井数量巨大，且逐年增加，严重影响产能，为此，如何高效低成本解决套损预防与治理问题已经成为国内外石油工业迫切需要解决的问题。
3.常见的套管损坏形式有变形、破裂、剪断、锈蚀、磨损等。套管损坏的原因非常复杂，但无论何种原因造成套管损坏，都会导致油气生产中断，甚至发生油气侵入浅地层，发生环境污染或者油气窜层等次生危害。因此，为了保证油气资源的正常开采，需要采用有效的修井措施来保证井筒的完整性。
4.在油田生产开发过程中，如果一口井发生了套损故障，或者采用修复套管技术，或者采用侧钻等工艺重新钻井，或者彻底报废。如果报废意味着这口井之前的钻探开发投入全部损失掉，如果需要修复，则需要很高的综合治理费用。
5.另外，随着非常规页岩气和致密油气的不断开发，在压裂改造过程中，部分井出现套管变形，导致压裂过程中桥塞不能顺利下入，严重影响了后续作业的及时开展。开展套损井的修复，不仅可以降低投资费用，而且还可以使油气田尽快恢复稳定的生产，对油田安全、高效可持续发展都具有重要意义。
6.为了解决套管损坏的高效修复问题，本发明提出了一种高效精准低成本的新型井筒修复方法，实现破裂、锈蚀、磨损等需要修复的井筒套管位置的定点、定量原位修复。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种井下套管金属原位修复方法，解决现有技术中存在的取出套管修补耗时长、成本高以及原位套管修补困难等问题，能实现井下高效率、低成本套管原位修复。
8.本发明采用的技术方案：一种井下套管金属原位修复方法，通过在井下熔化金属的方法对待修补套管进行原位修复。所述井下套管金属原位修复方法主要由井下套管金属原位修复工具实施，所述井下套管金属原位修复工具由内筒、外筒组成，所述内筒为燃烧剂筒，在中心设置有燃烧剂，所述燃烧剂为填充在内筒中的圆柱状铝热剂，所述外筒为浇铸成型的低熔点金属筒，套装在燃烧剂筒外部。
9.优选地，低熔点金属的熔点温度为300℃-500℃，该金属在高于熔点的温度时，会熔化成液体，具有较好的流动性并对套管待修复部位进行填充。当井筒内温度低于低熔点金属熔点温度，液体状态的低熔点金属会随着温度降低逐渐冷凝固化，在待修复部位形成新的金属填充封堵。
10.优选地，通过地面发出工作信号，启动并控制井下套管金属原位修复工具内筒上端的点火机构，引燃燃烧剂。所述燃烧剂由圆柱状铝热剂组成。
11.优选地，井下套管金属原位修复工具用于井下套管修复。采用井下套管金属原位修复工具修复时，首先需要确定套管待修复位置，下入铣锥，对套管待修复位置进行清理，主要清理井筒内的岩屑、金属屑等。在清理好套管待修复位置后，井下套管金属原位修复工具通过线缆下入到井筒中，当井下套管金属原位修复工具下入到套管待修补位置附近时，地面发出工作信号，通过点火机构引燃内部燃烧剂，在燃烧剂燃烧过程中，会在很短的时间内产生大量的热量，当温度高于低熔点金属的熔点时，低熔点金属开始熔化并向套管待修补位置流动填充，待燃烧剂燃烧完成后，井筒内温度逐渐降低至低熔点金属熔点以下，低熔点金属发生冷凝固化。
12.优选地，待低熔点金属完全冷凝固化后，通过线缆取出井下套管金属原位修复工具。下入铣锥对修复后的套管内表面进行清理，恢复套管管柱通道和通径，清理作业完成后起出铣锥。
13.优选地，套管待修复位置的低熔点金属完全固化后，通过在地面进行打压作业，确定所形成的低熔点金属的安全可靠性，待测试修复后的井筒能完全满足油气井的要求后，完成井下套管金属原位修复。
14.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明所提供的一种井下套管金属原位修复方法能在井下通过加热的方式来实现井筒的原位修复。本发明所提供的方法中，只需要将井下套管金属原位修复工具下入到井筒内套管待修复位置，通过地面发出工作信号，启动并控制工具燃烧剂燃烧，实现井下套管金属原位修复工具外部低熔点金属融化，所形成的液体低熔点金属附着在原套管上并流入套管待修复位置，待低熔点金属冷凝固化后形成新的金属封隔层。该方法中，可以实现井下原位修复套管，降低了修复套管的成本。本发明所提供的方法中，在套管待修复位置完成液体金属冷凝固化后，就可以进行试压操作，由于液体金属冷凝固化所需要的时间较短，因此，该方法能较大幅度的降低修复套管作业时间，降低时间成本，提高工作效率。综上，本发明所提供的一种井下套管金属原位修复方法具有作业效率高、施工成本低的特点，能够大大提高井下套管修复的效率。
附图说明
15.图1为本发明的井筒准备阶段工作示意图；
16.图2为本发明的井筒原位生成阶段工作示意图；
17.图3为本发明的井筒表面修整阶段工作示意图；
18.图中：1、套管；11、套管待修复位置；2、井筒；3、水泥环；4、铣锥；5、井下套管金属原位修复工具；51、点火机构；52、燃烧剂；53低熔点金属；54内筒。
具体实施方式
19.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
20.如图1至图3所示，一种井下套管金属原位修复方法，通过在井下熔化金属的方法对待修补套管进行原位修复。井下套管金属原位修复方法主要由井下套管金属原位修复工具5实施，井下套管金属原位修复工具由内筒54和外筒的低熔点金属53组成，内筒54为燃烧剂筒，在中心设置有燃烧剂52，燃烧剂52为填充在内筒中的圆柱状铝热剂，低熔点金属53为浇铸成型的低熔点金属筒，套装在内筒54外部。
21.低熔点金属53的熔点为300℃-500℃，该低熔点金属53在高于其熔点的温度时，会熔化成液体，具有较好的流动性。当井筒2内温度低于低熔点金属53熔点温度，液体状态的低熔点金属会随着温度降低逐渐冷凝固化，对套管待修复位置11进行填充修复，形成新的金属填充封堵。
22.通过地面发出工作信号，启动并控制井下套管金属原位修复工具5内筒54上端的点火机构51，完成燃烧剂52的燃烧。燃烧剂52由圆柱状铝热剂组成。
23.井下套管金属原位修复工具5用于井下套管修复。采用井下套管金属原位修复工具5修复时，首先需要确定套管待修复位置11，下入铣锥4，对套管待修复位置11进行清理，主要清理井筒内的岩屑、金属屑等。在清理好套管待修复位置11后，井下套管金属原位修复工具5通过线缆下入到井筒2中，当井下套管金属原位修复工具5下入到套管待修补位置11附近时，地面发出工作信号，引燃内部燃烧剂52，在燃烧剂52燃烧过程中，会在很短的时间内产生大量的热量，当温度高于低熔点金属53的熔点时，低熔点金属53开始熔化并向套管待修补位置11流动填充，待燃烧剂52燃烧完成后，井筒2内温度逐渐降低至低熔点金属53熔点以下，低熔点金属53发生冷凝固化。
24.待低熔点金属53完全冷凝固化后，通过线缆取出井下套管金属原位修复工具5。下入铣锥4对修复后的套管表面进行清理，恢复套管管柱通道，清理作业完成后起出铣锥4。
25.套管待修复位置11的低熔点金属53完全固化后，通过在地面进行打压作业，确定所形成的金属封堵层的安全可靠性，待测试修复后的井筒能完全满足油气井的要求后，完成井下套管金属原位修复。
26.由上，本发明提供的一种井下套管金属原位修复方法具有如下有益效果：
27.本发明所提供的一种井下套管金属原位修复方法能在井下通过加热的方式来实现井筒的原位修复。本发明所提供的方法中，只需要将井下套管金属原位修复工具5下入到井筒2内套管待修复位置11，通过地面发出工作信号，启动并控制工具燃烧剂52燃烧，实现井下套管金属原位修复工具5内部低熔点金属53熔化，所形成的液体低熔点金属53附着在原套管上并流入套管待修复位置11，待低熔点金属53冷凝固化后形成新的金属封隔层。该方法中，可以实现井下原位修复套管，降低了修复套管的成本。本发明所提供的方法中，在套管待修复位置11完成液体低熔点金属53冷凝固化后，就可以进行试压操作，由于液体金属冷凝固化所需要的时间较短，因此，该方法能较大幅度的降低修复套管作业时间，降低时间成本，提高工作效率。综上，本发明所提供的一种井下套管金属原位修复方法具有作业效率高、施工成本低的特点，能够大大提高井下套管修复的效率。
28.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种井下套管金属原位修复方法，其特征在于，采用井下套管金属原位修复工具来实现井下套管原位修复；所述井下套管金属原位修复工具由内外金属筒构成，所述内筒为燃烧剂筒，其中心设置有燃烧剂，所述外筒为浇铸成型的低熔点金属筒，套装在所述燃烧剂筒外。2.根据权利要求1所述的一种井下套管金属原位修复方法，其特征在于，低熔点金属的熔点温度为300℃-500℃，该金属在高于熔点的温度中，会熔化成液体，液体状态的金属在套管修复位置流动过程中，随着环境温度降低至金属熔点后会逐渐冷凝固化，对待修补位置进行填充修复，形成金属分隔层。3.根据权利要求1所述的一种井下套管金属原位修复方法，其特征在于，所述井下套管金属原位修复工具通过线缆下入到井筒中，当井下套管金属原位修复工具下入到套管待修补位置时，地面发出工作信号，通过线缆控制点火机构引燃燃烧剂筒内部的燃烧剂，燃烧剂在较短的时间内产生大量的热量，熔化低熔点金属外筒，熔化的金属向套管待修复位置流动填充，待燃烧剂燃烧完成后，井筒内温度逐渐降低至低熔点金属熔点以下，低熔点金属发生冷凝固化。4.根据权利要求1所述的一种井下套管金属原位修复方法，其特征在于，采用井下套管金属原位修复工具完成套管待修复位置的金属填充后，下入铣锥对修复后的套管内表面进行清理，恢复套管管柱通道通径，清理作业完成后起出铣锥。

技术总结
本发明公开了一种井下套管金属原位修复方法，涉及石油完井领域中的套管原位修复技术领域。包括井下套管金属原位修复工具，井下套管金属原位修复工具由内外金属筒构成，外筒为浇铸成型的低熔点金属筒，钢质金属内筒内设置有燃烧剂和点火机构；该方法中，首先下入铣锥清理井筒，然后下入井下套管金属原位修复工具并熔化外筒低熔点金属，流动的低熔点金属将填充套管损坏部分，待低熔点金属完全冷凝固化后，下入铣锥对套管内部多余低熔点金属进行清理，完成套管的修复并恢复套管管柱通道和通径。本发明所提供的一种井下套管金属原位修复方法具有作业效率高、施工成本低的特点，能够大大提高井下套管修复的效率，简化施工工艺。简化施工工艺。简化施工工艺。


技术研发人员：柳贡慧 查春青 李军 汪伟
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/7/21