CN103790549B - 一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的是一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱，在热采水平井中使用。本管柱包括套管、免钻注水泥装置、热采井专用套管补偿器、筛管和水平井泥饼清洗器，管柱自下而上依次连接水平井泥饼清洗器、筛管或套管、热采井专用套管补偿器、热采水平井专用套管弯矩补偿器、免钻注水泥装置和套管，其中热采井专用套管补偿器和热采水平井专用套管弯矩补偿器的上下连接位置在完井管柱上的水平井泥饼清洗器和免钻注水泥装置之间的注汽段可调。本发明改变了以往对管柱弯矩无法补偿的不利情况，能有效地对热采水平井完井管柱的弯矩和轴向伸长进行有效补偿，最大限度地提高了完井管柱的安全和使用寿命，提高采收率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及石油工业完井领域的一种热采水平井完井工艺管柱，特别是一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱，在热采水平井中使用。
背景技术
传统热采水平井完井管柱只在完井工具串中间配备剪钉式补偿器或热敏式补偿器。当实施热采注汽工艺时，上述补偿器工作，对管柱热应力产生的轴向上的长度变化进行补偿。其在一定程度上解决了因热应力而导致管柱破坏的问题，但也存在一定的不足。最重要的缺点就是现有补偿器不能对管柱存在的弯矩进行弯矩补偿，特别是造斜段上的管柱，因受井身结构的限制，还存在着较大的局部弯矩。因此现有热采水平井完井管柱不具备全向自补偿功能，极易受到伤害，其使用寿命受到了很大的制约。完井管柱损坏后将大幅增加修井作业的成本，造成巨大的经济损失。
发明内容
本发明的目的提供一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱，采用热采水平井专用套管弯矩补偿器和热采井专用套管补偿器组合，对热采水平井完井工艺管柱的弯矩和轴向伸长进行补偿，最大限度地抵消该完井工艺管柱因各种原因造成的弯矩及轴向上长度变化引起的应力集中，最大限度地提高热采水平井完井工艺管柱的安全性。
本发明的技术方案是：一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱包括套管、免钻注水泥装置、热采井专用套管补偿器、筛管和水平井泥饼清洗器，管柱自下而上依次连接水平井泥饼清洗器、筛管或套管、热采井专用套管补偿器、热采水平井专用套管弯矩补偿器、免钻注水泥装置和套管，其中热采井专用套管补偿器和热采水平井专用套管弯矩补偿器的上下连接位置在完井管柱上的水平井泥饼清洗器和免钻注水泥装置之间的注汽段可调。
与现有技术相比，本发明具有以下显著的效果：
1、本发明改变了以往对管柱弯矩无法补偿的不利情况，能有效地对热采水平井完井管柱的弯矩和轴向伸长进行有效补偿，最大限度地提高了完井管柱的安全和使用寿命。
2、投入少，见效快，工作可靠，功能完善，可广泛应用于各种热采水平井，做为完井管柱，适用性广。对施工队伍的技术要求较低，施工程序同常规完井过程相同，可将本完井管柱中的热采井专用套管补偿器和热采水平井专用套管弯矩补偿器放置在热采水平井注汽段的任何所需位置，无需任何额外步骤。
3、有效延长热采水平井完井管柱的使用寿命，降低生产成本，提高采收率，具有显著的经济效益和较大的推广应用空间。
附图说明
图1是本发明完井管柱的结构示意图。
图2是本发明中热采水平井专用套管弯矩补偿器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的详述。参见图1，一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱包括套管1、免钻注水泥装置3、热采井专用套管补偿器5、筛管6和水平井泥饼清洗器7，管柱自下而上依次连接水平井泥饼清洗器7、筛管6或套管1、热采井专用套管补偿器5、热采水平井专用套管弯矩补偿器4、免钻注水泥装置3和套管1，其中热采井专用套管补偿器5和热采水平井专用套管弯矩补偿器4的上下连接位置在完井管柱上的水平井泥饼清洗器7和免钻注水泥装置3之间的注汽段可调。在采用筛管顶部注水泥技术完井时用筛管6连接，当采用固井射孔技术完井时用套管1连接。热采井专用套管补偿器5和热采水平井专用套管弯矩补偿器4能够通过筛管6或套管1单独串联在完井管柱的注汽段上，也能够在完井管柱的注汽段上串联一组或多组。将热采井专用套管补偿器5和热采水平井专用套管弯矩补偿器4连接在一起成为一组。如需油层分段，在完井管柱的水平井泥饼清洗器7和免钻注水泥装置3之间的注汽段中串联热敏封隔器或者不串联热敏封隔器。免钻注水泥装置3与完井管柱上部的套管1之间串联磁性定位套管短节2或者不串联磁性定位套管短节2。该连接方式用于开采油层的上方还有未开采油层的水平井中，用以标记未开采油层的位置。对应每个未开采油层，在本管柱中的相应位置串联磁性定位套管短节2。
参见图2，热采水平井专用套管弯矩补偿器4包括外筒4-1、热熔型限位环4-4和下内筒4-6，将上内筒4-2与下内筒4-6连接，连同热熔型限位环4-4一起装入外筒4-1后用挡环4-7与外筒4-1丝扣连接；上内筒4-2的上部外圆是锥形面，下内筒4-6的上部外圆与外筒4-1的中部内圆是凸、凹状球形配合面。由上内筒4-2和下内筒4-6形成的管串可以以球形配合面处为轴，在预先设定的角度内向各个方向任意弯曲，以适应油层段的实际井身变化。外筒4-1两端内圆均设有内丝扣，其内圆自上而下依次加工上内筒保护台阶、密封槽、限位台阶、限位环安装腔、凹状球形配合面和挡环安装台阶；在限位环安装腔的体壁上加工泄流孔4-5，在密封槽中安装密封圈4-3。上内筒保护台阶在本弯矩补偿器提供补偿弯矩后会顺应上内筒4-2上部内圆的锥形面，在其内通径中下入工具时不会磕碰上内筒4-2。上内筒4-2的下部外圆设有丝扣，其上部内圆也是锥形面且与上部外圆锥形面的锥度相等。在弯矩补偿器提供补偿弯矩后，不影响该处完井套管的内通径尺寸。下内筒4-6的上部内圆设有上内筒安装台阶及内丝扣，下部外圆设有外丝扣，其上部外圆依次加工两个相连的凸、凹状球形配合面，分别与外筒4-1下部内圆的凹状球形配合面和挡环4-7上端内圆的凸状球形配合面相配合。挡环4-7的上部外圆设有丝扣与外筒4-1连接，其内圆是锥形面，该锥形面的锥度与上内筒4-2上端内圆和外圆的锥度相同，而挡环4-7的上端内圆是凸状球形配合面，该凸状球形配合面的弧度与下内筒4-6上部外圆的凹状球形配合面相符；在挡环4-7的下部内圆设有挡砂圈安装槽，其内安装挡砂圈4-8。热熔型限位环4-4的材质是低熔点合金材料。当温度达到设定值时自动融化释放由上内筒4-2和下内筒4-6连接构成的内管管串。如果不设计泄流孔4-5，融化后的热熔型限位环4-4也可以沿被注汽碳化后的密封圈4-3的密封槽，从上部流出。设计了泄流孔4-5就可以方便地沿泄流孔4-5流出。
下井时，直接将本管柱中的热采井专用套管补偿器5和热采水平井专用套管弯矩补偿器4以及其它工具连接在完井管柱注汽段的所需位置，直接下入即可。其中热采井专用套管补偿器5和热采水平井专用套管弯矩补偿器4的安放位置及数量视实际情况确定。磁性定位套管短节2是否安放以及安放位置及数量视实际情况确定。
本管柱到位后即可正常固井，当以后注汽热采时，安放在管柱易产生应力集中和弯矩位置的热采井专用套管补偿器5和热采水平井专用套管弯矩补偿器4发挥作用，对管柱因受热引起的轴向伸长和弯矩进行分别补偿，防止完井管柱因应力集中和弯矩受损，达到提高管柱使用安全性及延长使用寿命的作用。
Claims (8)
1.一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱，包括套管（1）、免钻注水泥装置（3）、热采井专用套管补偿器（5）、筛管（6）和水平井泥饼清洗器（7），其特征是，管柱自下而上依次连接水平井泥饼清洗器（7）、筛管（6）或套管（1）、热采井专用套管补偿器（5）、热采水平井专用套管弯矩补偿器（4）、免钻注水泥装置（3）和套管（1），其中热采井专用套管补偿器（5）和热采水平井专用套管弯矩补偿器（4）的上下连接位置在完井管柱上的水平井泥饼清洗器（7）和免钻注水泥装置（3）之间的注汽段可调；热采水平井专用套管弯矩补偿器（4）包括外筒（4-1）、热熔型限位环（4-4）和下内筒（4-6），将上内筒（4-2）与下内筒（4-6）连接，连同热熔型限位环（4-4）一起装入外筒（4-1）后用挡环（4-7）与外筒（4-1）丝扣连接；上内筒（4-2）的上部外圆是锥形面，下内筒（4-6）的上部外圆与外筒（4-1）的中部内圆是凸、凹状球形配合面。
2.根据权利要求1所述的一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱，其特征是，所述热采井专用套管补偿器（5）和热采水平井专用套管弯矩补偿器（4）能够通过筛管（6）或套管（1）单独串联在完井管柱的注汽段上，也能够在完井管柱的注汽段上串联一组或多组。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱，其特征是，在完井管柱的水平井泥饼清洗器（7）和免钻注水泥装置（3）之间的注汽段中串联热敏封隔器或者不串联热敏封隔器。
4.根据权利要求3所述的一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱，其特征是，所述免钻注水泥装置（3）与完井管柱上部的套管（1）之间串联磁性定位套管短节（2）或者不串联磁性定位套管短节（2）。
5.根据权利要求1所述的一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱，其特征是，所述外筒（4-1）两端内圆均设有内丝扣，其内圆自上而下依次加工上内筒保护台阶、密封槽、限位台阶、限位环安装腔、凹状球形配合面和挡环安装台阶；在限位环安装腔的体壁上加工泄流孔（4-5），在密封槽中安装密封圈（4-3）。
6.根据权利要求1所述的一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱，其特征是，所述上内筒（4-2）的下部外圆设有丝扣，其上部内圆也是锥形面且与上部外圆锥形面的锥度相等。
7.根据权利要求1所述的一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱，其特征是，所述下内筒（4-6）的上部内圆设有上内筒安装台阶及内丝扣，下部外圆设有外丝扣，其上部外圆依次加工两个相连的凸、凹状球形配合面，分别与外筒（4-1）下部内圆的凹状球形配合面和挡环（4-7）上端内圆的凸状球形配合面相配合。
8.根据权利要求7所述的一种具有全向自补偿功能的热采水平井完井管柱，其特征是，所述挡环（4-7）的上部外圆设有丝扣与外筒（4-1）连接，其内圆是锥形面，该锥形面的锥度与上内筒（4-2）上端内圆和外圆的锥度相同，而挡环（4-7）的上端内圆是凸状球形配合面，该凸状球形配合面的弧度与下内筒（4-6）上部外圆的凹状球形配合面相符；在挡环（4-7）的下部内圆设有挡砂圈安装槽，其内安装挡砂圈（4-8）。
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