CN103573226B - 一种完井防砂工艺及其防砂管柱 - Google Patents

Abstract

一种完井防砂工艺及其防砂管柱，该工艺包括如下步骤：组装该内管柱及外管柱；安装该液动旋转装置；连接该顶部封隔器及坐封工具；进行功能测试；下钻至设定位置；替完井液、替破胶液、破胶、洗井；投球、坐封顶部封隔器、验封；起出该送入钻具及内管柱。该防砂管柱包括外管柱和内管柱，该内管柱设置于该外管柱的管腔内，该内管柱包括插入密封、定位头和冲管，该外管柱包括密封筒、筛管和盲管，该盲管和该冲管的顶部分别与顶部封隔器连接，该顶部封隔器通过坐封工具与送入钻具连接，该外管柱的底部还设置有液动旋转装置，该内管柱的内部设置有用于该液动旋转装置的驱动液通过的液路，该液动旋转装置通过该液路与地面泵连接。

Description

一种完井防砂工艺及其防砂管柱

技术领域

本发明涉及石油开采中的一种完井工艺，特别是一种完井防砂工艺及其防砂管柱。

背景技术

现有技术中完井防砂工艺的防砂管柱依靠管柱的自身重力克服浮力及套管和裸眼内的摩擦阻力而下入。参见图1，图1为现有技术的防砂管柱结构示意图。现有技术的防砂管柱底部为一带圆头的浮鞋10，外管柱主要有浮鞋10、洗井密封筒20、筛管30、盲管40等，起到防砂和封隔作用；内管柱主要有插入密封50、定位头60、冲管70等，建立循环通道；顶部封隔器80用于悬挂密封防砂外管柱，坐封工具90连接在顶部封隔器上部，用于顶部封隔器的送入和坐封；作业结束后，外管及顶部封隔器80柱留在井内，坐封工具90及内管柱随送入钻具100起出井筒。现有技术的完井防砂工艺作业流程如下：

a)组装外管柱；

b)组装内管柱；

c)探底配管；

d)连接顶部封隔器总成及坐封工具；

e)测上提、下放悬重；

f)循环功能测试；

g)下钻至设计位置，如中途遇阻或遇卡，可通过上提、下放活动管柱，必要时可采用小排量循环来解除；

h)替完井液、替破胶液、破胶、洗井；

i)投球、坐封顶部封隔器、验封；

j)起出送入钻具及内管柱。

可见，现有技术的完井防砂工艺及其防砂管柱主要存在以下问题：

a)防砂管柱在下钻至设计位置前，如遇复杂情况，处理措施单一，只能采取上提、下放活动管柱、小排量循环来解除，由于坐封工具不允许承受扭矩，或仅能承受也是非常有限的扭矩，无法处理复杂情况，且效果不理想。

b)作业风险大，一次成功率低，一旦出现返工或事故，严重影响作业进度，必定造成巨大的经济损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种满足完井防砂工艺要求、成功率高且实施方便的完井防砂工艺及其防砂管柱。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于完井防砂工艺的防砂管柱，包括外管柱和内管柱，所述内管柱位于所述外管柱的管腔中且与所述外管柱同轴设置，所述内管柱包括自下而上顺次连接的插入密封、定位头和冲管，所述外管柱包括自下而上顺次连接的密封筒、筛管和盲管，所述盲管和所述冲管的顶部分别与顶部封隔器连接，所述顶部封隔器通过坐封工具与送入钻具连接，其中，所述外管柱的底部还设置有液动旋转装置，以保证所述防砂管柱顺利通过复杂井段，所述内管柱的内部设置有用于所述液动旋转装置的驱动液通过的液路，所述液动旋转装置通过所述液路与地面泵连接。

上述的防砂管柱，其中，所述液动旋转装置包括连接管、液压马达和钻头，所述连接管的上端通过一浮箍与所述密封筒连接，所述连接管的下端与所述液压马达的定子连接，所述钻头与所述液压马达的转子连接，所述定子与所述转子同轴设置且通过轴承连接，所述连接管内部设置有用于驱动液通过的通孔，所述通孔与所述液路连通。

上述的防砂管柱，其中，所述浮箍为一单向阀。

上述的防砂管柱，其中，所述连接管与所述定子为焊接、螺纹连接或一体结构件，所述钻头与所述转子为焊接、螺纹连接或一体结构件。

上述的防砂管柱，其中，所述定子与所述转子之间还设置有密封结构。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种完井防砂工艺，采用上述的防砂管柱，其中，包括如下步骤：

a、组装所述内管柱及外管柱，顺序连接插入密封筒、定位头和冲管以组装所述内管柱，顺序连接密封筒、筛管和盲管以组装所述外管柱；

b、安装所述液动旋转装置，将所述液动旋转装置的上端通过浮箍与所述密封筒连接；

c、连接所述顶部封隔器及坐封工具，将所述盲管和所述冲管的顶部分别与顶部封隔器连接，再将所述顶部封隔器与坐封工具连接；

d、进行功能测试；

e、下钻至设定位置，连接送入钻具与所述坐封工具，并将所述防砂管柱通过送入钻具送入设定位置；

f、替完井液、替破胶液、破胶、洗井；

g、投球、坐封顶部封隔器、验封；

h、起出所述送入钻具及内管柱。

上述的完井防砂工艺，其特征在于，在步骤e中，还包括：

e1、判断送入过程是否遇阻，如无遇阻，则继续将所述防砂管柱通过送入钻具送入设定位置，如遇阻，则进行步骤e2；

e2、启动地面泵，驱动所述液动旋转装置，直至修复井壁、清除井筒内的砂桥，保证所述防砂管柱顺利入井。

上述的完井防砂工艺，其特征在于，所述步骤e2之前，还可包括：

e11、上提、下放所述防砂管柱以使所述防砂管柱顺利入井。

上述的完井防砂工艺，其特征在于，在步骤e11之后，还可包括：

e12、采用小排量循环方法以解除受阻。

本发明的技术效果在于：

a)防砂管柱底部具有旋转功能，适合于大位移水平井、井眼轨迹差、易塌井、易缩径的井，利于钻具顺利通过复杂井段；

b)处理措施齐全，大大降低了作业风险，作业一次成功率高；

c)满足防砂工艺要求，管柱结构简单，实施方便；

d)井下液动可旋转装置费用较低，整体经济效益好。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有技术的防砂管柱结构示意图；

图2为本发明一实施例的防砂管柱结构示意图；

图3为本发明一实施例的液动旋转装置结构示意图；

图4为本发明的完井防砂工艺流程图。

其中，附图标记

现有技术

10浮鞋

20洗井密封筒

30筛管

40盲管

50插入密封

60定位头

70冲管

80顶部封隔器

90坐封工具

100送入钻具

本发明

1外管柱

11密封筒

12筛管

13盲管

14液动旋转装置

141连接管

1411通孔

142液压马达

1421定子

1422转子

1423轴承

1424密封结构

143钻头

15浮箍

2内管柱

21插入密封筒

22定位头

23冲管

24液路

3顶部封隔器

4坐封工具

5送入钻具

a～h步骤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图2，图2为本发明一实施例的防砂管柱结构示意图。本发明的用于完井防砂工艺的防砂管柱，包括外管柱1和内管柱2，所述内管柱2位于所述外管柱1的管腔中且与所述外管柱1同轴设置，所述内管柱2包括自下而上顺次连接的插入密封筒21、定位头22和冲管23，所述外管柱1包括自下而上顺次连接的密封筒11、筛管12和盲管13，所述盲管13和所述冲管23的顶部分别与顶部封隔器3连接，所述顶部封隔器3通过坐封工具4与送入钻具5连接，所述外管柱1的底部还设置有液动旋转装置14，以保证所述防砂管柱顺利通过复杂井段，所述内管柱2的内部设置有用于所述液动旋转装置14的驱动液通过的液路24，所述液动旋转装置14通过所述液路24与地面泵（图未示）连接。

参见图3，图3为本发明一实施例的液动旋转装置结构示意图。本实施例中，所述液动旋转装置14包括连接管141、液压马达142和钻头143，所述连接管141的上端通过一浮箍15与所述密封筒11连接，所述连接管141的下端与所述液压马达142的定子1421连接，所述钻头143与所述液压马达142的转子1422连接，所述定子1421与所述转子1422同轴设置且通过轴承1423连接，所述连接管141内部设置有用于驱动液通过的通孔1411，所述通孔1411与所述液路24连通。所述浮箍15优选为一单向阀。所述连接管141与所述定子1421可为焊接、螺纹连接或一体结构件，优选为螺纹连接，所述钻头143与所述转子1422可为焊接、螺纹连接或一体结构件，优选为螺纹连接。所述定子1421与所述转子1422之间还优选设置有密封结构1424，该密封结构1424例如为密封圈。

参见图4，图4为本发明的完井防砂工艺流程图。本发明的完井防砂工艺，采用如上述的防砂管柱，包括如下步骤：

a、组装所述内管柱2及外管柱1，顺序连接插入密封筒21、定位头22和冲管23以组装所述内管柱2，顺序连接密封筒11、筛管12和盲管13以组装所述外管柱1；

外管柱入井连接顺序：

洗井密封筒→筛管（或筛管和盲管交替组合）→盲管。最后一根盲管下完后，座卡瓦将盲管悬挂在转盘上，盲管高出转盘面一定高度，然后下内管柱。

内管柱入井连接顺序：

插入密封→定位头→冲管。下钻至最后一根冲管时，测并记录上提、下放悬重。缓慢下放管柱，下压1吨将插入密封插入洗井密封筒内。核对冲管下入数量与设计吻合，重复下压操作二次，确认插入到位。按照要求配管，确保双插入密封插入到位。

b、安装所述液动旋转装置14，将所述液动旋转装置14的上端通过浮箍15与所述密封筒11连接；

要求液动旋转装置内没有异物，转子转动灵活，与钻头和浮箍的连接丝扣无损伤并按规定的扭矩上紧。另外，浮箍也可以设计为双向洗井总成结构，即依靠内管柱底部的插入密封，插入到位打开球阀，提出插入密封后球阀关闭。

c、连接所述顶部封隔器3及坐封工具4，将所述盲管13和所述冲管23的顶部分别与顶部封隔器3连接，再将所述顶部封隔器3与坐封工具4连接；

将坐封工具插入顶部封隔器内，反转使坐封工具的反扣螺纹与封隔器上的扣连接到位并用防转销钉固定。

d、进行功能测试，将钻杆连接至地面泵组，启泵小排量循环，观察泵压及排量变化，确认钻具内腔-钻头-环空-井口循环通道畅通。

e、下钻至设定位置，连接送入钻具5与所述坐封工具4，将所述防砂管柱通过送入钻具5送入设定位置；

送入钻具连接在坐封工具上部的钻杆短节，然后按设计下入顺序依次下入钻具，若管柱没有自动灌浆功能，需要定深灌浆，保持管柱内外压力平衡。

f、替完井液、替破胶液、破胶、洗井（；

安装循环洗井接头，再连接至地面泵，启泵，向井内泵入完井液替出井筒内的钻井液（一般多采用正循环方式），替入破胶液和顶替液，准确计量使破胶液充满整个裸眼井壁与防砂外管柱的环空，停泵进行破胶反应，破胶结束后泵入完井液将破胶产生的物质彻底洗出井筒，直至返出的完井液指标符合质量标准要求。

g、投球、坐封顶部封隔器3、验封，将用于封隔器坐封的专用钢球投入钻杆内腔，等候下落，必要时也可以启泵用小排量送坐封球，以便顺利到达坐封工具的坐封球座内，坐封球与球座形成密封，按坐封程序继续泵入完井液，使封隔器卡瓦固定在套管内壁上，同时胶筒压缩封住套管内壁与封隔器之间的环空，完成坐封程序。环空泵入完井液使泵压达到设计验封压力，停泵观察压力变化，确认验封合格，泄掉环空压力。脱手方式分液压（细分为内压和外压）和机械，按照不同的脱手方式进行操作，使坐封工具与封隔器脱开，上提一定高度。从钻杆内憋液压剪掉球座。

h、起出所述送入钻具5及内管柱2，依次起出送入钻具、坐封工具、冲管及插入密封定位头。

其中，在步骤e中，还可包括：

e1、判断送入过程是否遇阻，如无遇阻，则继续将所述防砂管柱通过送入钻具5送入设定位置，如遇阻，则进行步骤e2；

e2、启动地面泵，驱动所述液动旋转装置14，直至修复井壁、清除井筒内的砂桥，保证所述防砂管柱顺利入井。

其中，所述步骤e2之前，还可包括：

e11、上提、下放所述防砂管柱以使所述防砂管柱顺利入井，先缓慢上提管柱一定高度后，再下放管柱，可重复操作几次。注意观察大钩悬重变化情况，判断遇阻位置有何变化。

其中，在步骤e11之后，还可包括：

e12、采用小排量循环方法以解除受阻，将防砂管柱提离遇阻位置适当距离停止下放，缓慢启泵循环钻井液，待泵压稳定和返出口出液正常后缓慢下放管柱，若仍遇阻，在不停泵的情况下可尝试上提、下放管柱，直至通过遇阻位置。通过遇阻位置后，停泵继续下入。

本发明在常规的防砂管柱底部采用了井下液动可旋转装置，作为处理复杂情况的备用手段，如防砂管柱遇复杂情况时，除了采用上提、下放、循环措施外，增加了底部钻具旋转功能。如需旋转，可通过地面泵组循环钻/完井液来驱动该装置旋转，以修复井壁、清除井筒内的砂桥，保证防砂管柱顺利入井；在整个过程井下液动旋转装置14以上的外管柱1不承受扭矩，作业结束后，外管柱1和井下液动旋转装置14留在井内。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

a)防砂管柱底部具有旋转功能，适合于大位移水平井、井眼轨迹差、易塌井、易缩径的井，利于钻具顺利通过复杂井段。

b)处理措施齐全，大大降低了作业风险，作业一次成功率高。

c)满足防砂工艺要求，管柱结构简单，实施方便。

d)井下液动可旋转装置费用较低，整体经济效益好。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于完井防砂工艺的防砂管柱，包括外管柱和内管柱，所述内管柱位于所述外管柱的管腔中且与所述外管柱同轴设置，所述内管柱包括自下而上顺序连接的插入密封筒、定位头和冲管，所述外管柱包括自下而上顺序连接的密封筒、筛管和盲管，所述盲管和所述冲管的顶部分别与顶部封隔器连接，所述顶部封隔器通过坐封工具与送入钻具连接，其特征在于，所述外管柱的底部还设置有液动旋转装置，以保证所述防砂管柱顺利通过复杂井段，所述内管柱的内腔设置有用于所述液动旋转装置的驱动液通过的液路，所述液动旋转装置通过所述液路与地面泵连接，所述液动旋转装置包括连接管、液压马达和钻头，所述连接管的上端通过一浮箍与所述密封筒连接，所述连接管的下端与所述液压马达的定子连接，所述钻头与所述液压马达的转子连接，所述定子与所述转子同轴设置且通过轴承连接，所述连接管内部设置有用于驱动液通过的通孔，所述通孔与所述液路连通。

2.如权利要求1所述的防砂管柱，其特征在于，所述浮箍为一单向阀。

3.如权利要求1或2所述的防砂管柱，其特征在于，所述连接管与所述定子为焊接、螺纹连接或一体结构件，所述钻头与所述转子为焊接、螺纹连接或一体结构件。

4.如权利要求3所述的防砂管柱，其特征在于，所述定子与所述转子之间还设置有密封结构。

5.一种完井防砂工艺，采用如上述权利要求1、2、3或4所述的防砂管柱，其特征在于，包括如下步骤：

a、组装所述内管柱及外管柱，顺序连接插入密封筒、定位头和冲管以组装所述内管柱，顺序连接密封筒、筛管和盲管以组装所述外管柱；

b、安装所述液动旋转装置，将所述液动旋转装置的上端通过浮箍与所述密封筒连接；

c、连接所述顶部封隔器及坐封工具，将所述盲管和所述冲管的顶部分别与顶部封隔器连接，再将所述顶部封隔器与坐封工具连接；

d、进行功能测试，将钻杆连接至地面泵组，启泵小排量循环，观察泵压及排量变化，确认钻具内腔-钻头-环空-井口循环通道畅通；

e、下钻至设定位置，连接送入钻具与所述坐封工具，并将所述防砂管柱通过送入钻具送入设定位置；

f、替完井液、替破胶液、破胶、洗井；

g、投球、坐封顶部封隔器、验封；

h、起出所述送入钻具及内管柱。

6.如权利要求5所述的完井防砂工艺，其特征在于，在步骤e中，还包括：

e1、判断送入过程是否遇阻，如无遇阻，则继续将所述防砂管柱通过送入钻具送入设定位置，如遇阻，则进行步骤e2；

e2、启动地面泵，驱动所述液动旋转装置，直至修复井壁、清除井筒内的砂桥，保证所述防砂管柱顺利入井。

7.如权利要求6所述的完井防砂工艺，其特征在于，所述步骤e2之前，还可包括：

e11、上提、下放所述防砂管柱以使所述防砂管柱顺利入井。

8.如权利要求7所述的完井防砂工艺，其特征在于，在步骤e11之后，还可包括：

e12、采用小排量循环方法以解除受阻，将防砂管柱提离遇阻位置适当距离停止下放，缓慢启泵循环钻井液，待泵压稳定和返出口出液正常后缓慢下放管柱，若仍遇阻，在不停泵的情况下尝试上提、下放管柱，直至通过遇阻位置，通过遇阻位置后，停泵继续下入。