CN103758494A - 水平井管外分段压裂防砂管柱及方法 - Google Patents

Abstract

水平井管外分段压裂防砂管柱及方法，充填服务管柱管下入管外分段压裂充填防砂留井管柱内。管外压裂充填防砂留井管柱，包括顺次相连接的固井管外封隔器、充填工具总成；充填服务管柱，为隔液密封装置及其下部顺次安装连接的充填管、充填转换装置、柔性测压装置、旋转定位工具、滑套关闭、开关工具、隔离密封总成，下端并行与充填转换装置并行相连接，充填管和隔液管之间设有液流环空；充填工具总成包括上部密封筒及其上顺次安装连接的充填管外封隔器、充填滑套。方法为将裸眼段封隔成2-10个；步骤为：（A）在管外分段压裂防砂留井管柱中下入充填服务管柱；（B）充填上层时，底部隔离密封总成与密封筒相配合，防止充填液进入下层；（C）重复（B）步骤，依次完成各层压裂砾石充填防砂。

Description

水平井管外分段压裂防砂管柱及方法

技术领域

本发明涉及石油开采井裸眼防砂工艺及装置，特别涉及一种水平井管外分段压裂防砂管柱及方法。

背景技术

公开号为CN101435321A、公开日为2009年5月20日的中国专利文献公开了一种“水平井管外分段砾石充填防砂工艺及管柱”，该工艺管柱为石油开发开采工艺发挥了作用，但其同时存在着如下的缺点或不足：                                                

将分段充填封隔器置于筛管内部，只是将防砂筛管与油管之间的环空分割成互不相通的多个井段，不能实施层段的有效分隔。该工艺管柱没有建立密封系统，易发生充填层之间的干扰。

充填结束后，充填砂会大量回吐造成充填不密实。

无法验证滑套是否已经关闭，直接关系充填防砂工艺的成败。

长水平井笼统底部充填时易出现砂桥造成防砂失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种水平井管外分段压裂防砂管柱，采用充填服务管柱管下入至管外分段压裂充填防砂留井管柱内的结构，可实现两趟管柱多层充填防砂、压裂酸化作业。

本发明所述的水平井管外分段压裂防砂管柱，包括管外分段压裂充填防砂留井管柱和充填服务管柱，充填服务管柱管下入至管外分段压裂充填防砂留井管柱内。所述管外压裂充填防砂留井管柱，包括技术套管及其上顺次相连的固井分级箍、固井管外封隔器、充填工具总成、筛管和引鞋；所述充填服务管柱，包括隔液密封装置及其下部顺次安装连接的充填管、隔液管、充填转换装置、柔性测压装置、旋转定位工具、滑套关闭工具、滑套开关工具、隔离密封总成，充填管和隔液管的上端与隔液密封装置并行相连接，下端并行与充填转换装置并行相连接，充填管和隔液管之间设有液流环空，与隔液密封装置上部的液流口相连通；所述充填工具总成包括上部密封筒及其上顺次安装连接的充填管外封隔器、充填滑套、下部密封筒和定位接箍。

其中，所述充填工具总成至少安装有一级。（图中表示为3级）所述充填滑套，包括与上部密封筒相连接的上部延伸管，上部延伸管下部顺次与充填筒、密封筒、变扣接箍相连接，机械滑套安装在充填筒内部并自由滑动，压差滑套安装于充填筒内部，通过键槽限位。限位套与充填筒内部螺纹连接。所述充填滑套上设有2-8个充填口，该充填口为圆形结构，沿充填筒周向均匀分布。所述充填滑套为防止后期误打开的锁扣式结构。

     本发明的另一个目的是提供一种水平井管外分段压裂防砂管柱的管外分段压裂防砂方法，采用封隔井段和压裂砾石充填防砂的工艺，有效地克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足。

本发明所述的水平井管外分段压裂防砂管柱的管外分段压裂防砂方法，包括封隔井段和压裂砾石充填防砂，封隔井段，是筛管完井时一起下入固井管外封隔器和管外封隔器，将裸眼段封隔成2-10个井段；其特征在于所述封隔井段，是筛管完井时下入管外封隔器来实现封隔井段，将固井用管外封隔器和充填用管外封隔器，随完井管柱一起下入，将裸眼段封隔成2-10个井段；所述压裂砾石充填防砂以如下工艺步骤进行：（A）在管外分段压裂防砂留井管柱中下入充填服务管柱；（B）压裂砾石充填防砂，在充填上层时，充填服务管柱的底部隔离密封总成，与下层充填工具总成上的密封筒相配合，以保证密封，防止充填液进入下层；（C）重复（B）步骤，依次完成各层压裂砾石充填防砂，下层充填完毕后，用滑套关闭工具关闭机械滑套，最终完成整个井段的压裂砾石充填防砂。

其中，所述充填服务管柱下入过程中，滑套开关工具将留井管柱上的机械滑套打开，管柱下至位于旋转定位工具最底部一段的定位接箍以下1m-5m后，上提管柱2m-5m，下放加压6-10t定位，并标记为充填位置，进行底层压裂砾石充填防砂作业。所述压裂砾石充填防砂的砂浆从充填服务管柱的上充填管，通过充填转换装置上的充填口及充填筒上的充填口，进入到筛管外并挤入地层，击穿地层污染带。所述压裂砾石充填防砂达到脱砂压力后，上提管柱1.0-1.5m进行反洗井，首先关闭压差滑套，反洗井液体通过隔液密封装置上部的液流口，进入充填管与隔液管环空，继续下行至充填转换装置的夹壁通道向下至柔性测压装置，液体被密封，上行顶开充填转换装置上的反洗球，从充填转换装置上的反洗口进入充填转换装置上的充填口，从油管返出。所述反洗井结束后，上提管柱用滑套关闭工具将机械滑套关闭到位，下放管柱至充填位置，正打压5Mpa-10Mpa，验证滑套关闭状况，上提管柱至中层充填位置，重复（B）步骤，进行中层及上层的压裂砾石充填防砂作业。

本发明与现有技术相比较具有以下优点：

1、真正实现管外分段，使水平段，特别是长水平段井均得到压裂充填改造

2、密封可靠，可使任何一层充填时充填液体不会串层。反洗液体无漏失，降低砂卡管柱的风险。

3、充填滑套成功解决了水平井充填结束时，反洗井地层吐砂的问题。当反洗通道一旦建立，因地层与油套环空存在压差，可首先将压差滑套关闭，在反洗井时洗井通道与地层不连通。可有效防止砂卡管柱的事故，还可节省作业时间。

4、可实现选择性充填，如油层间距较长可用一段盲层隔开，在充填时充填服务工具可通过该层直接充填下部油层。

5、实现精确防砂，避免压开水层。

6、该发明可为水平井后期选择性完井提供井筒条件，后期可实现分段控水、分段酸化、分段均匀注气等选择性增产措施。

7、所有封隔器在座封后都可实现验封程序，保证充填可靠性。

8、充填滑套带有锁紧装置，为锁扣式结构，关闭后不会被其他工具误打开。一可防止后期误打开，二可满足不同层位的分采要求，如后期水平井含水上升后，可实现分层控水、单层注气及分采。

9、管外分段压裂充填防砂留井管柱内通径大，为后期作业及生产测井提供有利条件，可作为油田水平井分段压裂充填防砂与选择性开采的一体化管柱。

10、该发明特别适用于稠油注蒸汽开采区块，可实现单井SAGD开采。

附图说明

图1为本发明的一种实施例结构示意图；

图2为按图1所示的A结构示意图：

图3为按图2所示的充填滑套结构示意图；

图4a为本发明充填服务管柱上部结构示意图；

图4b为本发明充填服务管柱下部结构示意图；

图5为按图1所示的B处局部放大结构示意图。

图中：1、技术套管；2、固井分级箍；3、固井管外封隔器；4、充填工具总成；5、圆头引鞋；6、筛管；7、裸眼井壁； 8、充填服务管柱；9、定位面；10、隔液密封装置；11、隔液管；12、充填管；13、充填转换装置；14、柔性测压装置；15、旋转定位工具；16、滑套关闭工具；17、滑套开关工具；18、隔离密封总成；41、上部密封筒；42、管外封隔器；43、充填滑套；44、下部密封筒；45、定位接箍；431、滑套上部延伸管；432、限位套；433、机械滑套；434、压差滑套；435、充填筒；436、密封筒；437、变扣接箍。

具体实施方式

参阅图1-图5，一种水平井管外分段压裂充填防砂管柱，包括管外分段压裂充填防砂留井管柱和充填服务管柱，充填服务管柱管8下入至管外分段压裂充填防砂留井管柱内,其特征在于所述管外压裂充填防砂留井管柱，包括技术套管1及其上顺次相连的固井分级箍2、固井管外封隔器3、充填工具总成4、筛管6和引鞋5；所述充填服务管柱8，包括隔液密封装置10及其下部顺次安装连接的充填管11、隔液管12、充填转换装置13、柔性测压装置14、旋转定位工具15、滑套关闭工具16、滑套开关工具17、隔离密封总成18，充填管11和隔液管12的上端与隔液密封装置10并行相连接，下端并行与充填转换装置13并行相连接，充填管11和隔液管12之间设有液流环空，与隔液密封装置10上部的液流口相连通；充填工具总成4包括上部密封筒41及其上顺次安装连接的充填管外封隔器42、充填滑套43、下部密封筒44和定位接箍45。

充填工具总成4至少安装有一级，图中表示为3级。充填滑套43，包括与上部密封筒41相连接的上部延伸管431，上部延伸管431下部顺次与充填筒435、密封筒436、变扣接箍437相连接，机械滑套433安装在充填筒435内部并自由滑动，压差滑套434安装于充填筒435内部，通过键槽限位。限位套432与充填筒435内部螺纹连接。充填滑套43上设有2-8个充填口，该充填口为圆形结构，沿充填筒435周向均匀分布。充填滑套43为防止后期误打开的锁扣式结构。定位接箍45与旋转定位工具15接合处设有倾斜40o-50o的定位面9，图中表示为45o。

    水平井管外分段压裂防砂管柱的管外分段压裂防砂方法，包括封隔井段和压裂砾石充填防砂。封隔井段，是筛管完井时一起下入固井管外封隔器3和管外封隔器42，将裸眼段封隔成2-10个井段；压裂砾石充填防砂以如下工艺步骤进行：（A）在管外分段压裂防砂留井管柱中下入充填服务管柱；（B）压裂砾石充填防砂，在充填上层时，充填服务管柱的底部隔离密封总成18，与下层充填工具总成4上的密封筒41相配合，以保证密封，防止充填液进入下层；（C）重复（B）步骤，依次完成各层压裂砾石充填防砂，下层充填完毕后，用滑套关闭工具16关闭机械滑套433，最终完成整个井段的压裂砾石充填防砂。

充填服务管柱下入过程中，滑套开关工具17将留井管柱上的机械滑套433打开，管柱下至位于旋转定位工具15最底部一段的定位接箍437以下1m-5m后，上提管柱2m-5m，下放加压6-10t定位，并标记为充填位置，进行底层压裂砾石充填防砂作业。压裂砾石充填防砂的砂浆从充填服务管柱的上充填管12，通过充填转换装置13上的充填口及充填筒435上的充填口，进入到筛管外并挤入地层，击穿地层污染带。所述压裂砾石充填防砂达到脱砂压力后，上提管柱1.0-1.5m进行反洗井，首先关闭压差滑套434，反洗井液体通过隔液密封装置10上部的液流口，进入充填管12与隔液管11环空，继续下行至充填转换装置13的夹壁通道向下至柔性测压装置14，液体被密封，上行顶开充填转换装置13上的反洗球，从充填转换装置13上的反洗口进入充填转换装置13上的充填口，从油管返出。所述反洗井结束后，上提管柱用滑套关闭工具16将机械滑套433关闭到位，下放管柱至充填位置，正打压5-10Mpa，验证滑套关闭状况，上提管柱至中层充填位置，重复（B）步骤，进行中层及上层的压裂砾石充填防砂作业。

运行时，根据测井解释结果对油层的分段分层，管外分段压裂充填防砂留井管柱随技术套管1一起下入油井内，座封固井管外封隔器3，蹩压打开固井分级箍2，筛管6顶部注水泥固井，关井候凝。

本发明一次可以压裂充填防砂多段，图中表示为三段，每增加一段，管外分段压裂充填防砂留井管柱需增加一套充填工具总成4及相应长度的筛管6。机械滑套433及压差滑套434安装在充填筒435内，与滑套开关工具17上的锁块配合实现机械滑套433的开关动作。限位套432和压差滑套434内部有锁紧台阶，当机械滑套433关闭到位时,锁定在限位套432上的锁紧台阶上，当机械滑套433打开到位时,限位套432锁定在压差滑套434内的锁紧台阶上。充填滑套43为锁扣式结构，一可防止后期误打开，二可满足不同层位的分采要求，如后期水平井含水上升后，可实现分层控水、单层注气及分采。

Claims (10)

1.一种水平井管外分段压裂防砂管柱，包括管外分段压裂充填防砂留井管柱和充填服务管柱，充填服务管柱管下入至管外分段压裂充填防砂留井管柱内,其特征在于所述管外压裂充填防砂留井管柱，包括技术套管及其上顺次相连的固井分级箍、固井管外封隔器、充填工具总成、筛管和引鞋；所述充填服务管柱，包括隔液密封装置及其下部顺次安装连接的充填管、隔液管、充填转换装置、柔性测压装置、旋转定位工具、滑套关闭工具、滑套开关工具、隔离密封总成，充填管和隔液管的上端与隔液密封装置并行相连接，下端并行与充填转换装置并行相连接，充填管和隔液管之间设有液流环空，与隔液密封装置上部的液流口相连通；所述充填工具总成包括上部密封筒及其上顺次安装连接的充填管外封隔器、充填滑套、下部密封筒和定位接箍。

2.根据权利要求1所述的水平井管外分段压裂防砂管柱，其特征在于所述充填工具总成至少安装有一级。

3.根据权利要求1所述的水平井管外分段压裂防砂管柱，其特征在于所述充填滑套，包括与上部密封筒相连接的上部延伸管，上部延伸管下部顺次与充填筒、密封筒、变扣接箍相连接，机械滑套安装在充填筒内部并自由滑动，压差滑套安装于充填筒内部，通过键槽限位，限位套与充填筒内部螺纹连接。

4.根据权利要求1或3所述的水平井管外分段压裂防砂管柱，其特征在于所述充填滑套上设有2-8个充填口，该充填口为圆形结构，沿充填筒周向均匀分布。

5.根据权利要求1或3所述的水平井管外分段压裂防砂管柱，其特征在于所述充填滑套为防止后期误打开的锁扣式结构。

6.根据权利要求1所述的水平井管外分段压裂防砂管柱的管外分段压裂防砂方法，包括封隔井段和压裂砾石充填防砂，其特征在于所述封隔井段，是筛管完井时一起下入固井管外封隔器和管外封隔器，将裸眼段封隔成2-10个井段；所述压裂砾石充填防砂以如下工艺步骤进行：（A）在管外分段压裂防砂留井管柱中下入充填服务管柱；（B）压裂砾石充填防砂，在充填上层时，充填服务管柱的底部隔离密封总成，与下层充填工具总成上的密封筒相配合，以保证密封，防止充填液进入下层；（C）重复（B）步骤，依次完成各层压裂砾石充填防砂，下层充填完毕后，用滑套关闭工具关闭机械滑套，最终完成整个井段的压裂砾石充填防砂。

7.根据权利要求6所述的水平井管外分段压裂防砂管柱的管外分段压裂防砂方法，其特征在于所述充填服务管柱下入过程中，滑套开关工具将留井管柱上的机械滑套打开，管柱下至位于旋转定位工具最底部一段的定位接箍以下1m-5m后，上提管柱2m-5m，下放加压6-10t定位，并标记为充填位置，进行底层压裂砾石充填防砂作业。

8.根据权利要求6所述的水平井管外分段压裂防砂管柱的管外分段压裂防砂方法，其特征在于所述压裂砾石充填防砂的砂浆从充填服务管柱的上充填管，通过充填转换装置上的充填口及充填筒上的充填口，进入到筛管外并挤入地层，击穿地层污染带。

9.根据权利要求6所述的水平井管外分段压裂防砂管柱的管外分段压裂防砂方法，其特征在于所述压裂砾石充填防砂达到脱砂压力后，上提管柱1.0-1.5m进行反洗井，首先关闭压差滑套，反洗井液体通过隔液密封装置上部的液流口，进入充填管与隔液管环空，继续下行至充填转换装置的夹壁通道向下至柔性测压装置，液体被密封，上行顶开充填转换装置上的反洗球，从充填转换装置上的反洗口进入充填转换装置上的充填口，从油管返出。

10.根据权利要求9所述的水平井管外分段压裂防砂管柱的管外分段压裂防砂方法，其特征在于所述反洗井结束后，上提管柱用滑套关闭工具将机械滑套关闭到位，下放管柱至充填位置，正打压5-10Mpa，验证滑套关闭状况，上提管柱至中层充填位置，重复（B）步骤，进行中层及上层的压裂砾石充填防砂作业。

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