[实用新型]一种智能弹性套管保护套

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油套管技术领域，特别涉及一种智能弹性套管保护套。

背景技术

石油套管是用于支撑油、气井井壁的钢管，是保证钻井过程进行和完井后整个油井的正常运行的生命线。然而，水泥环缺陷、偏心或胶结不好均会影响套管的承载能力。对于强度较低，流变性较大的泥岩、盐岩地层，泥岩吸水软化后，地层的非均布载荷更易影响到套管安全。在国内，中原油田、江汉油田、胜利油田、华北油田、四川油田和塔里木油田等都发生过岩盐层套管挤毁事件，造成了巨大的经济损失。

在钻井工程中，套管与井眼之间一般都有特定的匹配关系，理想状态下水泥环的厚度为常数，但实际上随着井下温度与压力的变化，套管、水泥石环、井眼之间的匹配关系经常发生变化，偏离设计工况。当井内压力降低时，水泥石环与套管壁变形不协调，形成微环隙，造成气窜通道。当井下温度降低，水泥石环与套管体积收缩量不一致，也会形成微环隙，造成气窜通道。自从固井注水泥作业实施以来，气窜就一直是困扰固井作业的一大难题。据估计，大约有25％的完井过程中存在气窜。一旦发生气窜，即使花费大量的人力物力，也很难修复到原有的层间封固状态。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提出一种智能弹性套管保护套，该保护套工作过程中能够根据所处工作环境的温度、压力智能调节自身形状和体积的变化，这种智能的自适应调节一方面能够有效提高套管抗内挤与抗外压的能力，另一方面，也能够密封套管与水泥石环之间的微缝隙，减小气窜风险，提高套管与水泥石环之间的匹配关系。

为达到上述目的，本实用新型采用的方案为：

一种智能弹性套管保护套，包括在套管外侧环绕设置的双层密闭包覆层1，所述的包覆层1之间设置有智能弹性层2，智能弹性层2内部通过主体骨架进行支撑分隔，主体骨架之间包覆有混合液2-2。

所述的主体骨架为空心的立方体2-1a、空心蜂窝体2-1b或空心圆柱体2-1c圆柱体的小分格组成，且小分格之间相互联接。

所述的小分格与小分格之间联接而不连通。

所述的智能弹性层2为空心小体积骨架堆聚而成。

所述的智能弹性层2沿径向平面切割后每层至少包覆有5个小体积骨架。

本实用新型的有益效果：

本实用新型可起到密闭套管与水泥石环间缝隙的作用以及保护套管的作用，当水泥石环与套管间因温度压力变化出现缝隙时，本装置通过自调节形状可以填补缝隙，减小漏油、气窜等风险；本实用新型在套管出现鼓胀或者水泥石环因地层压力大挤压套管时，能够起到减压作用，从而提高套管使用寿命。

附图说明

附图1为本实用新型结构示意图。

附图2为图1A-A处结构放大图。

附图3为混合液2-2示意图。

附图4为本实用新型弹性材料胶筒工作原理图。

附图5为本实用新型压力-体积变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

如图1图2图3所示，一种智能弹性套管保护套，包括包覆层和智能弹性层。所述包覆层采用耐介质耐高温的丁晴橡胶制作而成，起到对智能弹性层的初级保护作用；所述智能弹性层由主体骨架封装纳米多孔材料与液体的混合液构成。主体骨架采用丁晴橡胶制作；其由若干空心小体积堆聚而成，所述空心小体积可为正方体或蜂窝状或圆柱状；小体积之间联接而不连通：每个小体积骨架相互联结为一个整体作为主体骨架；每个小体积之内的包覆空间相互独立，以保证一个小体积失效破裂而不影响其他小体积功能。所述每个小体积内都封装有纳米多孔材料与液体的混合液；所述纳米多孔材料为憎水性多孔材料，其最可孔径范围控制在0.5～2nm；所述液体为水或甘油；所封装的纳米多孔材料与液体混合比例的确定方法为：纳米多孔材料的有效孔体积与液体体积的比在1:2～1:4之间。所述智能弹性套管保护套安置在套管与水泥石环之间，钻井施工过程中，提前将该保护套包覆在套管外围，将保护套与套管同时下入井眼中，然后再浇筑水泥石环。水泥石环浇筑以后，由于水泥的自重堆积挤压作用，保护套与套管壁面及水泥石环之间将紧密贴合。