[發明專利]一種井下變徑式分層結構密封裝置與方法

在審

• 申請號: 202010331805.X
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111411915A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 李霞穎;李琦;肖威;趙振財
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E21B33/122
• 分類號: E21B33/122;E21B41/00
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 楊青;李彪

1.一種井下變徑式分層結構密封裝置，用于在變徑的井筒內實現不同層位的密封分隔，該井筒包括由不同直徑的井段區分的不同層位，各井段隨著深度的增加直徑變?。黄涮卣髟谟?，所述裝置包括多個直徑不同的密封部件，每個密封部件安裝在井筒內的一個井段中；所述密封部件包括取樣段、變徑封隔組件、注漿管和止水條；所述取樣段的下端安裝包裹了止水條的變徑封隔組件，并將變徑封隔組件安裝于井段變徑處，所述注漿管的一端設置在地面，另一端穿過取樣段與變徑封隔組件相連；其中，

所述取樣段，用于采集井筒內本井段的地下水；

所述變徑封隔組件，用于通過注漿管注入的漿液對分層的井段進行化學封隔；

所述止水條，用于在井筒直徑變化處對分層的井段進行物理封隔，還用于在所述裝置下井過程中的緩沖。

2.根據權利要求1所述的井下變徑式分層結構密封裝置，其特征在于，所述取樣段為底層封閉的圓筒狀殼體，殼體直徑小于井筒直徑，使得井筒和取樣段殼體之間有環空部分；在取樣段的中部設置多個開口槽，使得取樣段殼體內部與殼體外的環空部分連通，地下水通過開口槽進入取樣段殼體內部；在取樣段底部設置小孔，使得所述注漿管穿過取樣段與變徑封隔組件相連。

3.根據權利要求1所述的井下變徑式分層結構密封裝置，其特征在于，所述變徑封隔組件為喇叭狀殼體，上下均開口，設置于井段變徑處，變徑封隔組件的上端面與在其之上的第一井段內的取樣段連接，變徑封隔組件的下端面與在其之下的第二井段內的取樣段連接；上端面直徑與第一井段內的取樣段直徑相同，下端面直徑與第二井段內的取樣段直徑相同；井筒和變徑封隔組件殼體之間有環空部分；在變徑封隔組件殼體變徑處之上的腔體內設置上下平行的兩層管路，兩層管路直徑相同，均小于變徑封隔組件的上端面直徑；每層管路均為互相連通的“米”字型結構，“米”字型結構管路在殼體外沿設置小孔，使得“米”字型結構管路與殼體外部的環空部分連通。

4.根據權利要求3所述的井下變徑式分層結構密封裝置，其特征在于，所述注漿管的一端為進漿口，設置在地面，另一端穿過取樣段與所述變徑封隔組件的兩層管路均連通；當漿液由進漿口注入，沿注漿管進入變徑封隔組件殼體內的兩層管路，通過“米”字型結構管路在殼體外沿的小孔流入變徑封隔組件外部的環空空間。

5.一種井下變徑式分層結構密封方法，基于權利要求1-4之一所述的裝置實現，所述方法包括：

步驟1)將用于井筒最深層井段的取樣段下入到井筒內指定位置；

步驟2)從次深層至最上層井段，依次組裝每層的密封部件，并按照由下向上的順序將每層的密封部件下入到井筒內指定位置；

步驟3)測試整個裝置注漿管連通情況，完成后進行完井固定；

步驟4)在地面將漿液注入各井段的注漿管內，漿液依次穿過各井段的取樣段，到達各井段的變徑封隔組件內部“米”字型結構管路內，通過“米”字型結構管路在殼體外沿的小孔流入變徑封隔組件外部的環空空間，實現各層的化學封隔；止水條在井筒內遇水膨脹，與變徑的井筒結構配合在直徑變化處將各井段進行封隔，從而實現對井下變徑式分層結構的物理密封。

6.根據權利要求5所述的井下變徑式分層結構密封方法，其特征在于，所述步驟2)具體包括：

將用于次深層的所述取樣段安裝在變徑封隔組件之上；

將所述止水條包裹在變徑封隔組件直徑變化處的外部；

將所述注漿管穿過取樣段底面的小孔后與變徑封隔組件的兩層管路連通，完成密封部件的組裝；

將上述組裝好的密封部件下入到井筒內指定位置，使得包裹著止水條的變徑封隔組件位于井筒次深層的直徑變化處；

按照由下向上的順序，重復上述步驟，直到完成最上層密封部件的組裝和部署。