充气封隔器的应用.pdf

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2004年第6期
水文地质工程地质技术方法动态
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充气封隔器的应用
介绍
O随后启动顶部
充气封隔器已被广泛应用于石油钻井中,其生封闭装置,把钢绳和
产工艺已超过50年。人们发现也可把封隔器应用充气管周围区域封闭
于水井、矿井和地质科研工作中。随着封隔器在工起来。
业中的日益应用,其应用范围不断扩大。
O通过岩心钻杆
专家和承包商日益意识到在多种场地使用充气和封隔器装置向岩芯
封隔器可获得较高利益。以下介绍了几种常见的充孔底部隔离区泵送液
气封隔器应用方法。
体进行渗透实验。
○试验结柬后用
试验
渗透试验一一可使用多种充气封隔器方法进行内部岩芯管取代封隔
器裝置继续取芯。
地层渗透试验。例如:
索封隔器试验
a)使用岩心钻杆和绳索封隔器方法
方法也适用于选择性
b)钻杆封隔器方法
地层试验。在该结构
c)压力落差试验
常按照具体方案的实施情况来选择不同的方中,通过一根预定长
度的打眼管在标准封
法。例如,如果渗透试验是整个勘察项目的一部分
隔器底部安装一个辅
(包括取芯工作),使用绳索封隔器是最合适的选
助封隔器。对轴助封
择。相反地,如果试验是在凿岩机钻的孔中进行,
隔器和标准封隔器
使用钻杆配置封隔器是最佳选择。
起充气,这样在两个
绳索封隔器试验
井底封隔器之间隔离
图1
图1所示为一个通过使用取芯钴杆进行的绳藁一段棵孔。而后与上述情况一样,在这个选择性地
封隔器试验过程。基本程序如下:
段进行渗透试验。实际渗透试验包括在恒压和流动
◇将绳索取芯内管提出地面,把钻杆提离孔底条件下向地层泵送液体(通常为水),直到把所有
出试验段,通过鉴定岩芯对试验段进行分析。
参数按要求记录为止。这些参数很集中,可用于确
の随后把一个顶部密封装置拧在取芯钻杆顶
定试验段的平均渗透性。
部
b)钻杆封隔器试验
○将封隔器装置与钻机钢绳连接取代内管打捞
在这种试验方法中,封隔器装置被直接安装在
筒,穿过密封装置和取芯钻杆把封隔器固定在钻头钻杆上或安装于提前钻的孔中。图2(略)所示为
一种典型的钻杆封隔器装置,这些结构都提供了一
○通过与地面钻机钢绳平行的细充气管用空气种用封隔器隔离试验段进行渗透试验的单一方法。
或水将封隔器充满。
即在单封隔器下或者在双层封隔器之间进行渗透试
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充气封隔器的应用
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验。这种试验方法可使封隔器很容易达到所需深度层封隔器装置,既减少了固定封隔器所需的部件,
并充气隔离试验段,随后通过钻杆向下泵送液体进也把试验段限制在一个可知长度的柱状截面中。试
行有效试验。最后把封隔器放气并重新安装在其它验过程包括在双层封隔器之间逐渐增加压力直到记
试验段。实际试验程序与绳索封隔器方法中描述的录下一个瞬时的指示断裂压力降为止。可用压力闭
相似。
井控制裂隙闭井压力。该程序的后续工作常用于进
使用钻杆封隔器既可通过外部细岩芯管对封隔
步评定地层特性。
器充气,也可通过钻杆对封隔器直接充气。每种方
套管完整性试验一一可被看作是一种特殊的只
法都有相对的优点和缺点,应根据实际情况去考虑适用于套管的套管“渗透”试验。其目的是既可保
选用那种方法。相对于双层封隔器的单封隔器的优证套管不泄漏也可确定套管的泄漏位置。该试验方
点对评定特殊项目来说仍是很重要的。通常,为了法与钴杆封隔器渗透试验相似。
描述试验段双层封隔器呈现出更大的可控性和适应
在试验中使用了单封隔器并把它固定在钻杆
性,但对阶段性钻进来说这种单封隔器装置更便上,在套管底部对其充气。封隔器上的套管被封
宜,其结果更安全可靠。在深孔中使用该系统的潜闭,随后既可通过下放钻具也可通过直接加压的方
在优势或者其本质上的高质量数据是通过电子传感法对套管加压,最后封闭压力监测泄漏迹象。假定
器可快速测定孔底压力。由于某些因素的排除,如发生了泄漏,通过向上分阶段移动封隔器可更精确
管子摩擦阻力、可变静水头等,这种装置有着比常的测定泄漏位置,并在每一阶段重复泄漏试验。
用地表压力记录系统更高、更准确的优势。
种更准确、更可靠的确定泄漏位置方法是使用双层
c)压力落差试验
封隔器装置。通过对套管的阶段式试验,逐渐减少
这种试验除了在重力作用下压人大量液体代替双层封隔器的长度可准确的定位和确定单一和多级
用泵注入液体外,与钻杆封隔器试验相似或有点相泄溻位置。
似。一般使用的装置由钻杆封隔器和可在地面操作
固井工作一一充气封隔器的另一主要应用领域
的封隔器中使用的提引塞组成。使用钴杆把装置下是辅助固井工作。以下介绍了两种最常见的应用方
至所需深度并对封隔器充气隔离试验段,然后从地法。
面将钻杄灌满水,随后立即打开提引塞在重力作用
a)套管注浆
下把钻杆中的水压入试验段。根据试验段中水头的
图3(略)所示为一种普通的套管注浆应用方
应用记录来测量水头的时问,直至达到平衡条件为
法。这种方法使用一个一次性封隔器,在固井时把
它注在井内。把封隔器制成与套管相同的模式并安
止。随后对这一数据进行分析,评价原位渗透性。装
装于套管底部,下放至所需深度,在注浆之前对封
这种试验类型一般被限制应用于相对浅的钻孔。试
隔器充气来封闭封隔器以上套管和孔壁间的环状空
验中的难点是在初始很短的时间增量内测定水头变
间,从而防止套管以下的裸孔受到水泥浆的污染。
化。通过在孔底使用电子压力传感器的时基电测测
封隔器一般通过地面上的细孔软管充气。
井可克服这一难点。
b)TAM压力注浆
断裂试验一一是一种常用于评定岩层原位应力
通过使用一个TUBE、 Manchette或TAM装
和应力条件的地质工艺试验方法。断裂试验中常用置进行的压力注浆是一种更有效、更有价值的注浆
的封隔器方法基本上和渗透试验中描述的绳索与钻方法。这种注浆方法被应用于结构加固、地层防
杆封隔器方法相同。唯一区别是断裂试验中所需压水、隧道和矿井中。TAM装置基本上由一根在周
力远大于渗透试验中所需的压力。该试验常使用双围相同距离打有小孔的管子组成。每组孔都被橡皮