复合套管及钻孔修复方法.pdf

本发明公开了一种复合套管及钻孔修复方法。该复合套管包括钻孔套管和内套管，所述钻孔套管内壁上设置有多个环形密封台，所述内套管的外径与所述密封台的内径相配合，以形成密封。所述方法包括：在钻孔套管内壁上设置多个环形密封台；在运行过程出现泄漏或断裂的情况时，检测确定泄漏点或断裂处深度；下放内套管至泄漏点或断裂处两侧的密封台，使内套管与泄漏点或断裂处两侧的密封台形成紧密接触，将泄漏点或断裂处密封。本发明根据水层层位或地质结构中易出现错位的层位段预先安装密封台，通过内套管和密封台组合修复钻孔，延长了钻孔使用寿命，且其操作简单、用时短、成本低、可靠性高。

1.  一种复合套管，其特征在于，包括钻孔套管和内套管，所述钻孔套管内壁上设置有多个环形密封台，所述内套管的外径与所述密封台的内径相配合，以形成密封。

2.  根据权利要求1所述的复合套管，其特征在于，所述密封台上部设有导向段。

3.  根据权利要求1所述的复合套管，其特征在于，所述密封台由弹性材料制成。

4.  根据权利要求1所述的复合套管，其特征在于，所述钻孔套管的两端的内壁上分别设置有密封台，所述钻孔套管内相邻的密封台之间相距10～20米。

5.  根据权利要求1所述的复合套管，其特征在于，处于含水层的所述钻孔套管的内壁上相邻密封台之间的距离5～10米。

6.  根据权利要求1所述的复合套管，其特征在于，所述内套管的外壁为光滑表面或形成有具有密封效果的构造面。

7.  一种钻孔修复方法，其特征在于，包括：
在钻孔套管内壁上设置多个环形密封台；
在运行过程出现泄漏或断裂的情况时，检测确定泄漏点或断裂处深度；
下放内套管至泄漏点或断裂处两侧的密封台，使内套管与泄漏点或断裂处两侧的密封台形成紧密接触，将泄漏点或断裂处密封。

8.  根据权利要求7所述的钻孔修复方法，其特征在于，所述内套管为短节内套管，所述短节内套管的长度为相邻密封台之间距离的1～6倍，下放所述短节内套管的方法为：
通过钻具携带着内套管下放在泄漏点或断裂处两侧的密封台上；
然后钻具反丝将钻具与内套管脱开并取出钻具。

9.  根据权利要求7所述的钻孔修复方法，其特征在于，所述内套管为连续内套管，所述连续内套管的长度至少与所述钻孔套管长度相同，下放所述连续内套管的方法为：
通过压力将连续内套管由钻孔套管中下放；
当连续内套管下端到达泄漏点或断裂处下方的密封台后停止。

10.  根据权利要求9所述的钻孔修复方法，其特征在于，还包括：当检测到原泄漏点或断裂处下方有新的泄漏点或断裂处时，通过压力继续下放所述连续内套管，直到连续内套管下端到达新的泄漏点或断裂处下方的密封台后停止。

复合套管及钻孔修复方法
技术领域
本发明涉及煤炭地下气化技术领域，具体地说，是一种复合套管及钻孔修复方法。
背景技术
煤炭地下气化(Underground Coal Gasification，UCG)就是将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。该过程集建井、采煤、地面气化三大工艺为一体，变传统的物理采煤为化学采煤，只提取煤中的含能组分，而将灰渣、矸石等留在地下，实现了地下无人生产，避免了人身伤害和各种矿井事故的发生，被誉为“第二代”采煤方法。
地下煤炭气化中，由于采用钻孔构建进、出气通道，钻孔套管在使用过程中会出现断裂等情况，会出现钻孔漏水，造成钻孔无法运行。
造成套管出现无法运行情况如下：
1、随着气化炉的运行，由于煤层燃烧后会形成燃空区，进而造成地层位移，当位移量较大时会造成钻孔套管出现断裂。
2、在正常运行过程由于出气孔口温度变化较大也会出现钻孔套管断裂。
3、套管运行过程中由于气体腐蚀也会造成钻孔套管出现损害，进而影响钻孔无法正常使用。
公开号为CN102434201A的中国发明专利申请公开了一种破损堵塞充填钻孔的修复方法。该方法包括以下步骤：根据扩孔直径的尺寸来确定是否取出原定向管；安装调试钻机，将破损堵塞的管道进行清洗疏通；将原钻孔套管与周围岩体或油井水泥分离；分离后切割、打捞，将破损钻孔中的钻孔套管全部取出；根据新设计荒孔直径进行扩孔；在扩好的荒孔中，安装固定新钻孔套管和新填充管道。该方法通过对破损或堵塞的原有充填钻孔进行扩孔修复，使原有充填钻孔在原址恢复充填料浆的功能。经由该方法扩孔修复后的充填套管内不 耦合布置充填管道，由充填管道将充填料浆从地表输送到井下采场，充填管道出现破损漏浆或达到预期寿命后，仅需更换充填套管内安装的充填管道。但该方法的修复过程复杂，成本高，且充填效果会受多因素影响，修复效果和周期具有不确定性。
公开号为CN103899244A的中国发明专利申请公开了一种用膨胀材料修复地浸采铀破损钻孔的方法。该方法包括如下步骤：初步判断是井管破裂或过滤器破损；在井管破裂的情况下，通过测井确定井管破裂的位置，以小于井管内径的塑料管作为套管，在套管上缠绕多层膨胀材料，下放套管至与井管破裂位置平齐，膨胀材料膨胀并挤紧井管内壁形成新的通道；在过滤器破损的情况下，将钻孔清洗干净，在外径小于原过滤器的内置过滤器上缠绕多层膨胀材料，将内置过滤器下放至与原过滤器位置接近，膨胀材料遇水膨胀并挤紧井管，在钻孔内形成了新的过滤器。但是，该方法需要缠绕多层膨胀材料，且要依靠膨胀材料的膨胀完成修复，操作复杂且可靠性低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种修复过程简单、易操作、成本低且可靠性高的复合套管及钻孔修复方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合套管，包括钻孔套管和内套管，所述钻孔套管内壁上设置有多个环形密封台，所述内套管的外径与所述密封台的内径相配合，以形成密封。
进一步地，所述密封台上部设有导向段。
进一步地，所述密封台由弹性材料制成。
进一步地，所述钻孔套管的两端的内壁上分别设置有密封台，所述钻孔套管内相邻的密封台之间相距10～20米。
进一步地，处于含水层的所述钻孔套管的内壁上相邻密封台之间的距离5～10米。
进一步地，所述内套管的外壁为光滑表面或形成有具有密封效果的构造面。
本发明还提供了一种钻孔修复方法，包括：
在钻孔套管内壁上设置多个环形密封台；
在运行过程出现泄漏或断裂的情况时，检测确定泄漏点或断裂处深度；
下放内套管至泄漏点或断裂处两侧的密封台，使内套管与泄漏点或断裂处两侧的密封台形成紧密接触，将泄漏点或断裂处密封。
进一步地，所述内套管为短节内套管，所述短节内套管的长度为相邻密封台之间距离的1～6倍，下放所述短节内套管的方法为：
通过钻具携带着内套管下放在泄漏点或断裂处两侧的密封台上；
然后钻具反丝将钻具与内套管脱开并取出钻具。
进一步地，所述内套管为连续内套管，所述连续内套管的长度至少与所述钻孔套管长度相同，下放所述连续内套管的方法为：
通过压力将连续内套管由钻孔套管中下放；
当连续内套管下端到达泄漏点或断裂处下方的密封台后停止。
进一步地，还包括：当检测到原泄漏点或断裂处下方有新的泄漏点或断裂处时，通过压力继续下放所述连续内套管，直到连续内套管下端到达新的泄漏点或断裂处下方的密封台后停止。
本发明的复合套管及钻孔修复方法，根据水层层位或地质结构中易出现错位的层位段预先安装密封台，通过内套管和密封台组合修复钻孔，延长了钻孔使用寿命，且其操作简单、用时短、成本低、可靠性高。另外，本发明的内套管具有抗二次断裂的能力，即由于内套管和钻孔套管之间采用弹性材料连接，因此内套管和钻孔套管之间具有缓冲一定位移的能力，减少内套管因外套管出现位移而内套管造成二次断裂。
附图说明
图1是本发明的复合套管中钻孔套管的结构示意图。
图2是本发明的复合套管的整体结构示意图。
图3是本发明的复合套管中钻孔套管另一实施例的结构示意图。
图中：1.钻孔套管，2.井壁，3.密封台，31.导向段，4.内套管，5.泄露点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1和图2所示，本发明的复合套管，包括钻孔套管1和内套管4，钻孔套管下放到钻孔中并与井壁2接触，钻孔套管1内壁上设置有多个环形密封台3，内套管4的外径与密封台3的内径相配合，以形成密封。一般情况下，为了实现良好密封，内套管4的外径应略大于密封台3的内径。其中，密封台3由弹性材料制成，优选由同时具有耐磨、防腐的材料制成。优选地，钻孔套管1的两端的内壁上分别设置有密封台3，钻孔套管1内相邻的密封台3之间相距10～20米。在钻孔套管1的含水层段进行密封台加密设置，加密范围为含水层及其上下2米的区间，加密范围内的密封台间距为5～10米。密封台3的径向高度为0.25毫米～0.5厘米，密封台3与钻孔套管1连接的一侧的轴向高度为0.1～0.3米。
如图3所示，为了便内套管4下放，密封台3的上部设置有呈倾斜的导向段31。在下放内套管4时，导向段31可以方便地将内套管4导向中心以穿过密封台3或与密封台3实现密封。
内套管4的外壁可以为光滑表面，也可以形成有具有密封效果的构造面，如采用内套管外表面预先加工成带水文线的构造面，如此能够更好地和密封台密封，起到良好的密封效果。
本发明中，内套管4根据需要有两种形式：连续内套管和短节内套管。其中，连续内套管适用于工艺钻孔或者长期使用的钻孔，连续内套管为连续的一根内套管，内套管下放可以采用在钻孔孔口给内套管加压下放。当泄漏点5不断增加时，该种内套管可以不断下放，具有较强的修复能力。连续内套管材质一般选用不锈钢，具有一定抗腐蚀和延展性。短节内套管适用于功能钻孔或短期使用的钻井，修复成本低，该种结构的内套管为通过钻具携带着内套管下放在泄漏点5上下密封台上，然后钻具反丝将钻具与内套管脱开，完成内套管下放在指定位置。一般短节内套管下放顺序为从钻孔套管最低开始下放。如果钻孔已经进行短节修复，随着运行钻井套管下部再次出现漏水，短节内套管将无法修复钻孔套管下部漏水。因此选用短节内套管时，必须对钻孔功能和使用时 间进行明确。
本发明的钻孔修复方法，包括以下步骤：
在钻孔套管内壁上设置多个环形密封台；
在运行过程出现泄漏或断裂的情况时，检测确定泄漏点或断裂处深度；
下放内套管至泄漏点或断裂处两侧的密封台，使内套管与泄漏点或断裂处两侧的密封台形成紧密接触，将泄漏点或断裂处密封。
其中，检测确定泄漏点或断裂处深度可以通过摄像头或其他手段确定。
其中，内套管可以为短节内套管，短节内套管的长度为相邻密封台之间距离的1～6倍，下放短节内套管的方法为：
通过钻具携带着内套管下放在泄漏点或断裂处两侧的密封台上；
然后钻具反丝将钻具与内套管脱开并取出钻具。
内套管也可以为连续内套管，连续内套管的长度至少与钻孔套管长度相同，下放连续内套管的方法为：
通过压力将连续内套管由钻孔套管中下放；
当连续内套管下端到达泄漏点或断裂处下方的密封台后停止。
下放连接内套管的过程中，内套管下放主要需要克服密封台的摩擦力，这些参数可以根据地面测试得到，在内套管下放过程中可以根据这些参数调整注入内套管的外力。
使用连续内套管时，当检测到原泄漏点或断裂处下方有新的泄漏点或断裂处时，通过压力继续下放连续内套管，直到连续内套管下端到达新的泄漏点或断裂处下方的密封台后停止。
如果泄露点泄露量较大时，单个密封台密封能力可能不够密封泄漏点水量，此时可以将内套管下放到泄漏点附近的多个密封台，通过多个密封台进行密封，通过内套管密封实现对钻孔的修复。一般情况下，由于漏水会向下方流动，因此通过多个密封台进行密封时，漏点下方的密封台数量会大于漏点上方的密封台数量。以使用短节内套管为例，当漏点水量小时，可以采用长度为相邻密封台之间距离的1倍的短节内套管与漏点两侧的密封台实现密封。当漏点水量较 大时，可以采用长度为相邻密封台之间距离的2倍的短节内套管，其与漏点上方的一个密封台密封，而与漏点下方的两个密封台均实现密封。当漏点水量很大时，可以采用长度为相邻密封台之间距离的4倍的短节内套管，其与漏点上方的两个密封台实现密封，而与漏点下方的三个密封台均实现密封。当漏点水量非常大时，可以采用长度为相邻密封台之间距离的5倍或6倍的短节内套管，其分别与漏点上方的多个密封台实现密封，同时与漏点下方的多个密封台均实现密封。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。