一种用于弃井套管回收作业的挤压装置及挤压作业方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于弃井套管回收作业的挤压装置及挤压作业方法，属弃井套管回收技术领域。芯柱的底部固装有节流阀，节流阀上方的芯柱上安装有膨胀器，膨胀器上方的芯柱上通过轴承安装有上扶正器，膨胀器与节流阀之间的芯柱上通过轴承安装有下扶正器。该挤压装置通过挤压环可将套管外围的水泥层压溃使套管外围的水泥层上形成螺旋状的连续压溃带，从而对水泥层与套管之间的粘结面形成破坏，使水泥层与套管之间产生缝隙，实现水泥层与套管之间的分离；解决了现有在对弃置井进行套管回收处理过程中，很难将套管拔出井眼，甚至无法拔出，使得作业的周期长，成本大，且成功率较低的问题，对弃置井进行套管的回收具有积极的推广意义。

【技术实现步骤摘要】
一种用于弃井套管回收作业的挤压装置及挤压作业方法
本专利技术涉及一种用于弃井套管回收作业的挤压装置及挤压作业方法，属弃井套管回收

技术介绍
随着油田的不断开采，国内外许多地方油气资源枯竭，大量老旧的油气井被永久弃置。为避免弃置的油气井对当地生态环境照成严重污染以及阻碍当地发展，需要对弃置井进行弃置作业处理。目前对弃置井的处理大多是将表层套管进行回收，然后用水泥进行永久封堵，以实现油气的封隔，防止残余油气泄露造成污染。在表层套管回收过程中，首先将切割工具放入井下，利用切割工具将套管需要回收的截面切断，然后利用起升工具将切断的套管拔出，从而完成回收过程。但是由于前序钻井、固井过程中，套管外侧注入了水泥浆，随着水泥浆的凝固，套管、水泥浆以及周围的岩石地层（井眼）粘结形成一个整体，在对弃置井进行套管回收处理过程中，很难将套管拔出井眼，甚至无法拔出，使得作业的周期长，成本大，且成功率较低，因此，有必要对其进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种在套管回收过程中，可将套管外侧的固井水泥层压溃，从而使套管与固井水泥层之间脱离粘结，以此使套管的拔出过程变得更加容易，进而缩短套管回收的作业周期、降低回收成本，提高回收作业成功率的用于弃井套管回收作业的挤压装置及挤压方法。本专利技术的技术方案是：一种用于弃井套管回收作业的挤压装置，包括芯柱、膨胀器、上扶正器、下扶正器和节流阀，其特征在于：芯柱的底部固装有节流阀，节流阀上方的芯柱上安装有膨胀器，膨胀器上方的芯柱上通过轴承安装有上扶正器，膨胀器与节流阀之间的芯柱上通过轴承安装有下扶正器。所述的芯柱为变径圆柱体，芯柱的中间部位设置有中心通孔，芯柱大径段的中心通孔一侧设置有伸缩块安装孔，中心通孔另一侧设置有挤压块安装孔；膨胀器通过伸缩块安装孔和挤压块安装孔活动安装在芯柱上。所述的伸缩块安装孔由多个由上至下依次间隔排列的盲孔构成；所述的挤压块安装孔为阶梯变径孔，挤压块安装孔与中心通孔连通。所述的膨胀器由挤压环、限位顶环、限位底环、伸缩块和挤压块构成，挤压环上设置有椭圆形的中心孔，挤压环通过中心孔套装在芯柱大径段上，椭圆形的中心孔一端内壁上设置有挤压块卡槽，挤压块卡槽与挤压块安装孔之间装有挤压块，椭圆形的中心孔另一端内壁上设置有伸缩块卡槽，伸缩块卡槽与伸缩块安装孔之间装有伸缩块；挤压环的顶部通过固定螺栓装有限位顶环，挤压环的底部通过固定螺栓装有限位底环，限位顶环和限位底环分别与伸缩块和挤压块滑动接触连接，以对伸缩块和挤压块进行轴向限位，并使挤压环与伸缩块和挤压块形成一个整体。所述的限位顶环和限位底环上设置有与挤压环中心孔形状对应的椭圆形的中心孔，限位顶环和限位底环的中心孔孔径小于挤压环的中心孔孔径。所述的伸缩块截面为T型，伸缩块一端设置有多个与盲孔对应的安装柱，伸缩块由安装柱通过弹簧活动安装在伸缩块安装孔内，伸缩块另一端延伸至伸缩块安装孔外侧，延伸至伸缩块安装孔外侧的伸缩块端头通过伸缩块卡槽与挤压环相互卡接，以对挤压环进行周向限位。所述的挤压块为与挤压块安装孔形状对应的变径体，挤压块通过小径端活动安装在挤压块安装孔内，挤压块的小径端由上至下依次间隔设置有多个承压盲孔；挤压块的大径端延伸至挤压块安装孔外侧。延伸至挤压块安装孔外侧的挤压块的大径端端头通过挤压块卡槽与挤压环相互卡接，以对挤压环进行周向限位。所述的节流阀由阀体、阀片和节流弹簧构成，阀体呈锥形中空体，阀体内设置有阶梯通孔，阀体通过固定螺栓固装在芯柱底部；阀体内的阶梯通孔大端口内的台阶面上设置有装配凹，装配凹上通过节流弹簧安装有阀片，阀片与芯柱底部密封贴合连接；所述的阀片上设置有液流孔，液流孔与芯柱的中心孔呈错位状设置。所述的上扶正器上方和下扶正器下方的芯柱上分别设置有挡圈。进一步，所述的挤压环外表圆周上设置有截面呈三角形的挤压齿，所述的挤压齿在挤压环外表圆周上呈螺旋状设置。该挤压装置的挤压作业方法包括以下步骤：1）、首先将切割工具下入井下套管内，利用切割工具将套管需要回收的截面切断，然后回收切割工具；2）、切割工具回收后，将挤压装置安装在钻柱上，并将挤压装置通过钻柱下入井下已切断的套管内，挤压装置下入到位后，在上扶正器和下扶正器的作用下，芯柱在套管内始终保持居中状态；3）、挤压装置下入到位后，在70MPa的条件下开始向挤压装置的芯柱注入高压液体；4）、进入芯柱的高压液体沿芯柱的中心通孔下行，并对节流阀的阀片形成冲击，使阀片与芯柱底部的密封贴合状态解除，芯柱的中心通孔与阀体内的阶梯通孔导通，高压液体经阀体内的阶梯通孔泄出；5）、高压液体冲击节流阀的阀片过程中，同时通过阀片对节流弹簧形成压缩，当节流弹簧被压缩至止点时，阀片与阀体内的台阶面形成密封贴合状态，此时，台阶面对阀片上的液流孔形成部分封堵，由此降低高压液体的通过量，使芯柱的中心通孔内的高压液体形成憋压；6）、随着高压液体的不断注入，芯柱的中心通孔内的压力不断升高，当压力升高的一定值后，通过挤压块安装孔进入承压盲孔并推动挤压块径向伸出，由此使挤压环与芯柱之间逐步形成偏向状态；7）、挤压块径向伸出、挤压环与芯柱之间逐步形成偏向状态的过程中，挤压环内壁压缩伸缩块，伸缩块同时压缩弹簧，在弹簧的作用力下，伸缩块始终保持与挤压环的卡接状态，由此配合挤压块对挤压环进行周向限位；8）、挤压块推动挤压环与套管内壁接触后，保持压力继续打压，通过挤压环上的挤压齿压迫套管内壁使其向外产生不小于0.3mm的凸起变形，进而通过向外的凸起变形将套管外围的水泥层压溃，使其产生裂纹；9）、挤压环将套管外围的水泥层压溃后，保持压力继续打压，同时旋转提升钻柱，钻柱旋转提升的过程中同时带动挤压装置旋转，从而通过挤压齿在套管外围的水泥层上形成螺旋的连续压溃带，对水泥层与套管之间的粘结面形成破坏，使水泥层与套管之间产生缝隙，实现水泥层与套管之间的分离；10）、钻柱带动挤压装置旋转提升至套管外后，即告挤压操作完成，然后利用起升工具将切断的套管拔出，从而完成回收过程，挤压装置亦可根据需要入井再次进行挤压操作，以确保水泥层被挤压溃裂，让套管起升回收的过程变得更加顺利。本专利技术的有益效果在于：该用于弃井套管回收作业的挤压装置结构简单、实用性好，在套管回收过程中，通过挤压装置上的挤压环可将套管外围的水泥层压溃使套管外围的水泥层上形成螺旋状的连续压溃带，从而对水泥层与套管之间的粘结面形成破坏，使水泥层与套管之间产生缝隙，实现水泥层与套管之间的分离；以此使套管的拔出过程变得更加容易，解决了现有在对弃置井进行套管回收处理过程中，很难将套管拔出井眼，甚至无法拔出，使得作业的周期长，成本大，且成功率较低的问题，对弃置井进行套管的回收具有积极的推广意义。为了验证挤压块径向伸出推动挤压环挤压套管使其向外产生不小于0.3mm的凸起变形，进而通过向外的凸起变形将套管外围的水泥层（水泥环）压溃，使其产生裂纹的影响，申请人对其进行了建模实验论证，其结果如下：在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于弃井套管回收作业的挤压装置，包括芯柱（1）、膨胀器、上扶正器（2）、下扶正器（3）和节流阀，其特征在于：芯柱（1）的底部固装有节流阀，节流阀上方的芯柱（1）上安装有膨胀器，膨胀器上方的芯柱（1）上通过轴承安装有上扶正器（2），膨胀器与节流阀之间的芯柱（1）上通过轴承安装有下扶正器（3）。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于弃井套管回收作业的挤压装置，包括芯柱（1）、膨胀器、上扶正器（2）、下扶正器（3）和节流阀，其特征在于：芯柱（1）的底部固装有节流阀，节流阀上方的芯柱（1）上安装有膨胀器，膨胀器上方的芯柱（1）上通过轴承安装有上扶正器（2），膨胀器与节流阀之间的芯柱（1）上通过轴承安装有下扶正器（3）。


2.根据权利要求1所述的一种用于弃井套管回收作业的挤压装置，其特征在于：所述的芯柱（1）为变径圆柱体，芯柱（1）的中间部位设置有中心通孔（4），芯柱（1）大径段的中心通孔（4）一侧设置有伸缩块安装孔（8），中心通孔（4）另一侧设置有挤压块安装孔（9）；膨胀器通过伸缩块安装孔（8）和挤压块安装孔（9）活动安装在芯柱（1）上。


3.根据权利要求2所述的一种用于弃井套管回收作业的挤压装置，其特征在于：所述的伸缩块安装孔（8）由多个由上至下依次间隔排列的盲孔构成；所述的挤压块安装孔（9）为阶梯变径孔，挤压块安装孔（9）与中心通孔（4）连通。


4.根据权利要求1所述的一种用于弃井套管回收作业的挤压装置，其特征在于：所述的膨胀器由挤压环（10）、限位顶环（11）、限位底环（12）、伸缩块（13）和挤压块（14）构成，挤压环（10）上设置有椭圆形的中心孔，挤压环（10）通过中心孔套装在芯柱（1）大径段上，椭圆形的中心孔一端内壁上设置有挤压块卡槽，挤压块卡槽与挤压块安装孔（9）之间装有挤压块（14），椭圆形的中心孔另一端内壁上设置有伸缩块卡槽，伸缩块卡槽与伸缩块安装孔（8）之间装有伸缩块（13）；挤压环（10）的顶部通过固定螺栓装有限位顶环（11），挤压环（10）的底部通过固定螺栓装有限位底环（12），限位顶环（11）和限位底环（12）分别与伸缩块（13）和挤压块（14）接触连接，以对伸缩块（13）和挤压块（14）进行轴向限位，并使挤压环（10）与伸缩块（13）和挤压块（14）形成一个整体。


5.根据权利要求4所述的一种用于弃井套管回收作业的挤压装置，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘航铭，易先中，葛先驰，房军，高德利，
申请(专利权)人：长江大学，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：湖北;42