一種振動固井系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于油氣開發技術領域，尤其涉及一種振動固井系統及方法。
【背景技術】
[0002]固井是鉆井工程的關鍵環節之一，是完井工程中的一種質量改善技術；固井質量對于延長油氣井壽命和發揮油氣井產能具有重要作用。
[0003]振動固井是在下套管、注灰、頂替和候凝的過程中，采用機械振動、液壓或空氣脈沖、水力沖擊等手段，產生振動作用于套管、鉆井液和固井液來提高固井質量的一項技術。實踐證明，振動可以提高水泥石強度，降低鉆井液粘度提高頂替效率，消除水泥漿體中的氣泡，形成完好的水泥環；還可以縮短候凝時間，防止固井后的油、氣、水混竄，有利于提高界面的膠結強度，有效提高了固井質量。
[0004]然而，現有的振動固井技術存在著振動強度較弱的問題。以目前研宄和試用最為廣泛的水力脈沖振動固井系統為例，該振動固井系統一般安裝在套管鞋上方，作為套管串的一部分隨套管一起下入井內，在洗井、注水泥、頂替水泥漿過程中，依靠套管內流動液體的沖擊力，周期性的改變其所在位置處的過流斷面產生周期性的截流動作，進而產生周期性的激振力，實現固井目的。水泥漿體上返過程中，由于其對套管底部的持續沖刷，即使不使用水力脈沖振動裝置，套管底部附近的水泥漿頂替效率及固井質量也會得到有效保證。而套管中部及上部由于遠離該振動裝置，這些部位才是起振裝置主要的作用對象，由于水力脈沖振動裝置通常安裝在靠近井底部位的套管上，其產生的振動在沿套管上傳過程中逐漸衰減，使得套管中部及上部的封固段振動強度減弱，從而影響固井質量。

【發明內容】

[0005]針對現有的振動固井技術存在強度較弱的問題，本發明提供了一種振動固井系統及方法，其技術方案如下:
[0006]一種振動固井系統，包括:
[0007]能下入到油氣井內預定位置的套管，所述套管與所述油氣井的井壁之間形成環空，所述環空用于容置水泥漿；
[0008]容置于所述套管中的液體；
[0009]懸置于所述液體中的炸藥，所述液體能將所述炸藥爆轟時產生的振動傳遞給所述套管和水泥楽。
[0010]如上所述的振動固井系統，包括:與所述炸藥的藥包連接的電纜，所述炸藥通過所述電纜懸置于所述液體中，所述電纜用于控制所述炸藥起爆。
[0011]如上所述的振動固井系統，所述炸藥位于液體形成的液柱中部。
[0012]如上所述的振動固井系統，包括膠塞，所述膠塞設置在所述套管遠離所述油氣井井口的端部。
[0013]一種利用上述的振動固井系統進行振動固井方法，包括以下步驟:
[0014]將套管下入到油氣井內預定位置，所述套管與所述油氣井的井壁之間形成環空；
[0015]向所述環空中注入水泥漿；
[0016]向所述套管中注入液體；
[0017]向所述液體中下入炸藥；
[0018]控制所述炸藥爆轟。
[0019]如上所述的振動固井方法，將所述炸藥的藥包徑向尺寸設置的小于所述套管的徑向尺寸，從而使所述炸藥與所述套管之間形成不耦合裝藥結構，其裝藥不耦合系數依據所述套管的抗內壓強度確定。
[0020]如上所述的振動固井方法，所述炸藥的安全當量依據所述套管的抗內壓強度確定。
[0021]如上所述的振動固井方法，采用延時起爆方式，控制所述炸藥按預定時間間隔爆轟。
[0022]如上所述的振動固井方法，所述預定時間間隔依據所述炸藥的類型和裝藥不耦合系數確定。
[0023]如上所述的振動固井方法，所述水泥漿先注入到套管中，隨后向所述套管中下入膠塞，再向所述套管中注入液體，所述液體頂推著所述膠塞，從而將套管中的水泥漿頂替到所述環空中。
[0024]借由以上的技術方案，本發明的有益效果在于:
[0025]通過采用炸藥爆轟作為振動來源，爆轟產生的動態載荷作用力強，套管及管外水泥漿體的振動效果更加明顯，固井質量得到改善；
[0026]在優選方案中，炸藥與套管之間形成不耦合裝藥結構，套管中的液體作為不耦合介質(蓄能介質)，可將爆轟初始階段產生的一部分能量以動能和勢能的形式儲存起來，削弱了直接作用于套管壁上的初始壓力峰值，而后受壓液體又將儲存的能量釋放出來，有效延長了爆轟載荷對套管及管外水泥漿體的作用時間；
[0027]此外，將炸藥置于液體中，炸藥產生的爆轟能量，通過液體這一均質流體產生沿徑向和軸向的柱面波，均勻加載在套管壁上，進而傳遞并作用于套管外的水泥漿體，從而使振動更加均勻；
[0028]再者，本發明的一種振動固井系統及方法取消現有振動固井技術中采用的振動裝置，整體結構簡易，操作方便，減少因振動裝置失效或故障而導致的井下附加施工作業，從而使施工變得簡單易行，投入成本也大大降低；
[0029]實際操作中，可根據工況需要，通過調整炸藥下入深度，靈活掌握作用井段，既可整段振動也可局部振動；并通過延時起爆方式，控制炸藥按照預定時間間隔，分若干次爆轟，從而產生周期性的振動波和液面波動，強化振動效果，縮短施工周期。
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發明實施方式的一種振動固井系統的結構示意圖；
[0032]圖2為本發明實施方式的一種振動固井方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0034]請參見圖1。一種振動固井系統，包括:能下入到油氣井內預定位置的套管13，所述套管13與所述油氣井的井壁11之間形成環空15，所述環空15用于容置水泥漿17，所述套管13中容置有液體19 ;懸置于所述液體19中的炸藥21，所述液體19能將所述炸藥21爆轟時產生的振動傳遞給所述套管13和水泥漿17。
[0035]本實施方式中，炸藥爆轟瞬間產生高壓并釋放出大量的能量，爆轟能量以沖擊波的形式直接作用于其周圍的液體。液體受爆轟應力波的沖擊，一方面會引起其自身的劇烈振動(蓄能)；同時在爆轟產物和液體的交界處會產生反射和透射，透射波將能量繼續傳至套管，引起套管振動，并在液體與套管交界處再次發生反射和透射作用，進一步將爆轟能量傳遞至管外水泥漿，引起管外水泥漿體的振動。反射波經反射后再次作用于液體，引起液體振動，這種振動將重新作用于套管和管外水泥漿體。整個過程中，爆轟能量通過爆轟應力波的透射直接作用和反射間接作用，向其周圍的液體、套管以及管外水泥漿體傳遞，從而引