[发明专利]用于井下套管的打孔和注入工具及其使用方法

说明书

一种井下工具，其包括具有纵向轴线的工具外壳，其包括用于在套管壁中冲孔并通过所述孔注入密封剂的刺针。该管具有流体通道以通过流体通道形成从工具外壳内部到工具外壳外部的流体连通。压力装置作用在刺针上以迫使刺针沿径向向外从工具外壳移出。止回阀布置在流体通道中，其允许沿从工具外壳内部到工具外壳外部的方向的流体连通并且阻止沿相反方向的流体流动。在使用中，刺针可以穿过套管壁，并且可以将密封剂注入套管周围的环形空间中。

技术领域

本发明涉及一种用于在套管壁上打孔并将密封剂从套管的内部空间注入到套管周围的环形空间的井下工具。本发明还涉及一种将密封剂注入钻孔中套管周围的环形空间中的方法。

背景技术

在地下钻孔和钻孔施工的技术中，安装套管是常见的做法。套管通常通过用水泥填充套管周围的环形空间而在钻孔中粘合到位。随着时间的推移，可能会在环形空间中的水泥体中或附近形成微环或裂缝，这可能导致水泥中出现不必要的泄漏。泄漏也可能是不良位移或收缩的结果。

美国专利2,381,929说明了一种用于密封钻孔壁与其套管之间的空间的工具。该工具适用于对套管进行穿孔，并且还用于通过钻孔壁和套管之间形成的一个或多个穿孔将密封材料(例如常规水泥或其他水合材料)注入到钻孔壁和套管之间的空间中。该工具使用一个冲头，该冲头被强制穿过外壳。

通过穿孔注入密封材料后，冲头被拉回套管穿孔中。该冲头通过一个由相对较小截面制成的螺钉固定到位，该螺钉被设计为在拉伸应力下断裂，该拉伸应力小于将冲头从套管中取出所需的应力。因此，当施加力将穿孔和注入装置恢复到其正常位置时，螺钉将断裂，使冲头卡在套管中。

美国专利2,381,929的工具有许多缺点。一是该工具必须能够对冲头施加张力。此外，必须在密封材料固化或硬化之前将冲头拉回外壳中。然而，最严重的缺点是无法保证由卡在套管中的冲头产生充分密封。如果密封不充分，密封材料将回流到套管中，从而有可能在环形空间中留下空的空间。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于在套管壁上打孔并将密封剂从套管的内部空间注入到套管周围的环形空间的井下工具，包括：

-具有纵向轴线的工具外壳；

-包括流体通道的刺针，以通过流体通道形成从工具外壳内部到工具外壳外部的流体连通；

-压力装置，其作用在刺针上，迫使刺针沿径向向外方向从工具外壳远离纵向轴线；

-布置在所述流体通道中的止回阀，其允许从工具外壳内部到工具外壳外部的方向的流体连通并且阻止沿相反方向的流体流动。

在另一方面，提供了一种将密封剂注入钻孔中套管周围的环形空间中的方法，所述方法包括：

-横穿具有工具外壳的打孔和注入工具，该工具外壳具有轴向地穿过预先布置在钻孔中的套管；

-从工具外壳径向向外迫使刺针远离纵向轴线；

-通过由刺针限定的流体通道和布置在所述流体通道中的止回阀将密封剂从工具外壳内注入工具外壳的外部，从而允许从工具外壳内部到工具外壳外部的方向的流体连通，并阻止流体沿相反方向流动。

附图说明

附图仅通过举例的方式而非限制的方式描绘了根据本交到的一个或多个实施方案。在附图中，相似的附图标记是指相同或相似的元件。

图1示出了套管内的打孔和注入工具的示意性剖视图，其中刺针穿过套管；

图2示出了图1中刺的详细剖视图。

具体实施方式

本领域技术人员将容易理解，虽然将参考一个或多个实施例来对本发明进行详细说明，每个实施例具有特征和措施的特定组合，但大部分这些特征和措施可以同等或类似地独立应用在其他实施例或组合中。