CN105064940B - 一种内置式连续油管完井管柱及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置式连续油管完井生产管柱及施工方法，管柱包括内置式悬挂器、连续油管、堵塞器和堵塞杆，所述连续油管的上端与内置式悬挂器密封配置，并通过内置式悬挂器悬挂，所述内置式悬挂器安设在井口油管头内，所述连续油管的底部与堵塞器相连，堵塞杆用于起完井管柱时与堵塞器配合形成二次封堵连续油管。本发明管柱上端的内置式悬挂器安装于井口油管头内部，当井下管柱压力异常时，可以通过关闭井口一号阀来迅速封堵井下气流，避免安全事故的发生。管柱通过底部的堵塞器和配套堵塞杆的封堵作用能实现气井带液开采，能够有效减缓井筒积液，降低井底回压，延长气井开采时间。

Description

一种内置式连续油管完井管柱及施工方法

技术领域

本发明涉及一种石油天然气领域，尤其涉及一种内置式连续油管完井生产管柱及其施工方法，其应用于气藏压力下降、地层出水导致井底积液；井底回压增加，气井产量迅速下将的低产低效气田的开采等相关领域。

背景技术

在气藏开发过程中，随着地层压力的下降，气体流速降低，气井携液能力逐渐变差。井筒开始出现积液，井底回压不断增加，导致气井生产压差减小，产量大幅度下降。如何提高气井携液能力，减缓井筒积液，延长气井开采时间，是气田开发中需要重点研究解决的技术难题。

现场提出的办法是在气井完井初期就充分考虑完井管柱设计对气井生产的影响，随着近年来连续油管在油气田的成熟应用，采用连续油管作速度完井管柱已得到了广泛的应用。

目前，现场应用的连续油管完井管柱在生产时，存在以下两方面的不足：

(1) 连续油管底部连接的堵塞器在打开建立生产通道后，开启芯子无法固定，容易在井下流体的冲击作用下上返并重新堵塞连续油管，影响气井生产；后期进行措施作业需要起出连续油管生产管柱时，也没有可靠的封堵装置，不能实现真正的带压作业。

（2）连续油管在完井时，用于固定连续油管的悬挂器安装于井口一号阀和采气树之间，连续油管完井后通过一号阀，当气井井筒压力发生异常变化时，无法关闭一号阀，不能迅速封堵井下高压气流，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种施工安全、封堵可靠，能实现带压作业的内置式连续油管完井生产管柱及其施工方法。

本发明所采用的技术方案为：一种内置式连续油管完井生产管柱，它包括内置式悬挂器、连续油管、堵塞器和堵塞杆，所述连续油管的上端与内置式悬挂器密封配置，并通过内置式悬挂器悬挂，所述内置式悬挂器安设在井口油管头内，所述连续油管的底部与堵塞器相连，堵塞杆用于起完井管柱时与堵塞器配合形成二次封堵连续油管。

按上述技术方案，所述内置式悬挂器包括锁紧式坐挂接头、悬挂器本体，所述锁紧式坐挂接头紧固在连续油管的最上端；所述悬挂器本体固定设置在油管头内，所述悬挂器本体包括依次连接的悬挂器上座、密封总成、悬挂器下座，连续油管依次穿过悬挂器上座、密封总成、悬挂器下座，在悬挂器上座的中心通孔内设置有本体投送凹槽孔和悬挂锥形孔，所述锁紧式坐挂接头设置在悬挂器上座的中心孔内，其下端与悬挂器上座的悬挂锥形孔相配置。

按上述技术方案，在悬挂器上座的外周设置有顶丝压紧槽，在悬挂器下座的下端设置有坐挂台阶，所述悬挂器本体的上端通过油管头上的顶丝作用在顶丝压紧槽上，下端通过坐挂台阶与油管头上的台阶面相配置，从而将悬挂器本体限位固定在油管头内。

按上述技术方案，所述锁紧式坐挂接头包括坐挂接头上座、与坐挂接头上座下端相连的卡瓦座，在卡瓦座的锥形孔内设置有锥形卡瓦，所述锥形卡瓦内壁与连续油管外壁锚固。

按上述技术方案，堵塞器包括从上至下依次顺序连接的密封工作筒、筛管、引导头，在筛管的上端内部套设有封堵活塞，在筛管的中部设置有多个筛管进气孔，所述封堵活塞通过启动销钉固定设置在筛管内，在封堵活塞的下端设置有活塞锁环，在筛管的下端设置有内径变大的筛管内台阶，当通过在连续油管内加压的方式，使封堵活塞剪断启动剪钉，并下行到筛管内的筛管内台阶处，通过活塞锁环与筛管内台阶互卡，实现封堵活塞与筛管锁定。

按上述技术方案，所述筛管的上端套装在密封工作筒外，在所述密封工作筒的下端内部设置有限位件。

按上述技术方案，在所述密封杆上设置有限位机构和用于锁紧密封杆的锁紧机构，所述限位机构与密封工作筒上的限位件相对应

按上述技术方案，所述堵塞杆包括至上而下依次顺序连接的堵塞杆接头、活塞套、锁紧接头，所述堵塞杆接头内设置有传压孔，外端设置有密封圈，所述传压孔用于将液压传递给在活塞套内设置的密封活塞，所述密封活塞的下端通过启动剪钉固定在锁紧接头上，所述限位机构设置在锁紧接头的下端，所述锁紧机构设置在密封活塞上。

按上述技术方案，所述限位件为环形凸台，所述限位机构包括在锁紧接头下端设置的锁紧弹簧指和在锁紧接头上位于锁紧弹簧指的根部设置的定位台阶。

一种如上所述的内置式连续油管完井生产管柱的施工方法，其特征在于：它包括如下步骤：

步骤一、安装连续油管井口设备并试压，其中，连续油管井口设备包括连续油管注入头、连续油管操作窗、防喷器及能容纳内置式悬挂器的防喷管；

步骤二、连接内置式悬挂器投捞工具，将内置式悬挂器本体安装于油管头内，

具体为：将悬挂器投捞工具与连续油管的最下端连接，悬挂器投捞工具下接内置式悬挂器本体，缓慢将工具串上提至防喷管内；对井口一号阀试压后拆除井口一号阀上方采气树，安装连续油管设备至井口，开启井口一号阀，下放连续油管将内置式悬挂器本体下入井口油管头内，连续油管内加液压，悬挂器投捞工具液压起动后，将内置式悬挂器释放于油管头内；

步骤三、取出悬挂器投捞工具，将堵塞器设置于连续油管底部，下放连续油管至预定深度后，拧紧油管头顶丝，内置式悬挂器的密封总成径向膨胀后密封连续油管外部环空；

步骤四、关闭防喷器卡瓦、半封，从防喷器上方割断连续油管，并在连续油管上端部安装锁紧式坐挂接头，通过锁紧式坐挂接头将连续油管完井管柱坐挂在悬挂器本体内；

步骤五、关闭一号阀，拆除连续油管井口设备；

步骤六、装上井口采气树，打开一号阀，连续油管内加液压，开启管柱底部堵塞器，打开生产通道，完成连续油管完井管柱，进行生产；

步骤七、在需要起出连续油管时，需要在井口向连续油管内投入堵塞杆，实现了对井内连续油管的有效封堵，方便管柱安全起出。

本发明所取得的有益效果为：

1、本发明管柱上端的内置式悬挂器安装于井口油管头内部，当井下管柱压力异常时，可以通过关闭井口一号阀来迅速封堵井下气流，避免安全事故的发生。管柱通过底部的堵塞器和配套堵塞杆的封堵作用能实现带压起下与安装，且具有稳定可调的开启压力，在气井生产中能有效的保护上部完井套管；

2、本发明能够实现气井带液开采，能够有效减缓井筒积液，降低井底回压，延长气井开采时间；

3、本发明采用内置式悬挂器进行完井时不改变井口原采气树的结构，利于后期生产管理；连续油管堵塞器具有稳定的、可根据具体情况设定的开启压力，并在开启后既不造成井下落物，影响后期措施作业，也不会在生产时堵塞生产通道；

4、密封杆可投入连续油管堵塞器内并实现对井内连续油管的有效封堵，方便管柱安全起出，为整个生产提供了便利。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为内置式连续油管悬挂器结构示意图。

图3为悬挂器本体的结构图。

图4为锁紧式坐挂接头的结构图。

图5为内置式连续油管悬挂器在井口的工作结构示意图。

图6为本发明中堵塞器的结构图。

图7为本发明中堵塞杆的结构图。

图8为堵塞杆投入堵塞器内的状态示意图。

图9为安装井口装置的状态示意图。

图10为悬挂器投捞工具投送悬挂器本体的状态示意图。

图11为坐挂专用打捞头投送锁紧式坐挂接头的状态示意图。

附图编号为：1、坐挂接头上座，2、锥形卡瓦，3、卡瓦座，4、连续油管，5、悬挂器上座，6、密封总成，7、连接螺钉，8、悬挂器下座，9、本体投送凹槽孔，10、悬挂锥形孔，11、接头投送凹槽孔，12、密封圈，13、井口一号阀，14、油管头，15、油管头顶丝，16、油管头内台阶，17、连续油管注入头，18、连续油管操作窗，19、防喷器，20、内置式悬挂器，180mm通径防喷管，21、悬挂器投捞工具，22、坐挂专用打捞头，23、密封圈，24、密封工作筒，25、防松销钉，26、筛管，27、封堵活塞，28、封堵活塞启动剪钉，29、活塞锁环，30、导引头，31、滚压连接槽，32、密封筒内凸台，33、筛管进气孔，34、筛管内台阶，35、密封杆接头，36、密封圈，37、活塞套，38、密封杆活塞，39、密封杆锁簧，40、锁紧接头，41、密封杆活塞启动剪钉，42、传压孔，43、活塞套内台阶，44、锁紧接头定位台阶，45、锁紧弹簧指，46、堵塞器，47、采气树。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种内置式连续油管完井生产管柱，它包括内置式悬挂器20、连续油管4、堵塞器和堵塞杆，所述连续油管4的上端与内置式悬挂器20密封配置，并悬挂在内置式悬挂器上，所述内置式悬挂器安设在井口油管头14内，井口一号阀13安设在井口油管头14的上方，所述连续油管4的底部与堵塞器相连，当下管柱时，堵塞器封堵连续油管，管柱通过液压打开堵塞器实现完井生产，堵塞杆用于起完井管柱时与堵塞器配合二次封堵连续油管。

如图2-5所述，内置式悬挂器包括锁紧式坐挂接头、悬挂器本体，所述锁紧式坐挂接头包括卡瓦座3、锥形卡瓦2、坐挂接头上座1，在卡瓦座3的锥形孔内设置有锥形卡瓦2，卡瓦座3的下端外壁为锥形，用于与悬挂器本体上的锥形孔相配合；所述锥形卡瓦1的内壁与连续油管4外壁锚固。悬挂器本体设置在油管头14内，所述悬挂器本体包括依次连接的悬挂器上座5、密封总成6、悬挂器下座8，连续油管4依次穿过悬挂器上座5、密封总成6、悬挂器下座8，在悬挂器上座5的下端外周设置有顶丝压紧槽，在悬挂器下座8的下端设置有坐挂台阶16，悬挂器本体的上端通过油管头顶丝15作用在悬挂器上座5的顶丝压紧槽内，下端的坐挂台阶与油管头内台阶16相配置，从而将悬挂器本体限位固定在油管头14上。另外，在悬挂器上座5的中心通孔内设置有导向锥形孔、本体投送凹槽孔9和悬挂锥形孔10，其中，锥形卡瓦座3设置在悬挂器上座5的中心孔内，其下端与悬挂锥形孔10相配置。

本实施例中，所述密封总成6采用筒形胶筒，其两端分别与悬挂器上座5和悬挂器下座8相连，在悬挂器下座8上设置有沉孔槽，所述沉孔槽为阶梯型通孔，在悬挂器上座5、密封总成6上设置有螺纹孔，在沉孔槽的螺纹孔内设置有螺钉7，通过螺钉7将悬挂器上座5、密封总成6和悬挂器下座8紧密连接，当悬挂器被压缩密封时，螺钉7在悬挂器下座8上可沿轴向运动；在悬挂器上座5的外周面设置有密封圈12与油管头14密封设置。

本实施例中，在坐挂接头上座1内设置有接头投送凹槽孔11，方便投送锁紧式坐挂接头。

本实施例中，如图6-8所示，所述堵塞器46包括从上至下依次顺序连接的密封工作筒24、筛管26、引导头30，密封工作筒24上端外表面加工有多个滚压连接槽31并套装有密封圈23用于与连续油管密封相连，下端内部加工有限位件32，限位件32用于后续需要起出连续油管时，对堵塞杆进行限位；所述筛管26的上端密封套装在密封工作筒24外，所述筛管26通过防松销钉25防止与工作筒24之间的连接松动。在筛管26的上端内部套设有封堵活塞27，在筛管26的中部设置有多个筛管进气孔35，在筛管的下端设置有内径变大的筛管内台阶34。所述封堵活塞27通过启动销钉28固定设置在筛管26内，在封堵活塞27的下端外套设有活塞锁环29；引导头30用于对筛管26的端头进行封闭，防止封堵活塞27掉落形成井下落物。

在需要起出连续油管时，对应于密封工作筒2设置有与其密封配置的堵塞杆，其结构如图7所示，所述堵塞杆包括至上而下依次顺序连接的堵塞杆接头35、活塞套37、锁紧接头40，所述堵塞杆接头35内设置有传压孔42，外端设置有密封圈36，所述传压孔32用于将液压传递给在活塞套37内设置的密封活塞38，所述密封活塞38的下端通过启动剪钉41固定在锁紧接头40上，在所述堵塞杆上设置有限位机构和锁紧机构，所述限位机构设置在锁紧接头40的下端，并与密封工作筒24上的限位件32相对应；在密封活塞38上设置有锁紧机构。

本实施例中，所述限位件32为环形凸台，所述限位机构包括在锁紧接头40下端设置的锁紧弹簧指45和定位台阶44，定位台阶44位于锁紧弹簧指45的根部，所述锁紧弹簧指45的指端为凸台状。

本实施例中，在活塞套37的下端内设置有活塞套内台阶43，所述锁紧机构为堵塞杆锁簧39，所述堵塞杆锁簧39与活塞套内台阶相配置。

上述内置式连续油管完井生产管柱的施工方法为：

（1）安装连续油管井口设备（如图9所示，连续油管井口设备包括连续油管、滚筒、泵车、液罐、多个阀门、多个连接管线、连续油管注入头17、连续油管操作窗18、防喷器19及能容纳内置式悬挂器防喷管20等），并试压。具体为：自上而下依次安装连续油管注入头、连续油管操作窗、防喷器、防喷管20，插入连续油管，进行试压测试。其中，连续油管操作窗3用于在管柱完井过程中提供操作空间，以便剪切连续油管。

（2）将内置式悬挂器本体安装于油管头14内（如图10所示）。具体为：井口装置试压合格后，上提连续油管注入头至适当位置，将悬挂器投捞工具21连接在连续油管4的下端，再将悬挂器投捞工具21下接内置式悬挂器，缓慢将工具串上提至防喷管内，对井口一号阀试压后拆除井口一号阀上方采气树，安装连续油管设备至井口，井口一号阀试压合格后，开启井口一号阀，下放连续油管将内置式悬挂器本体下入井口油管头内，即通过本体投送凹槽孔9将悬挂器本体与悬挂器投捞工具连接，用连续油管4将悬挂器本体下入井口油管头14内，连续油管内加液压，投捞工具液压起动后，将悬挂器本体释放于油管头14内。下放连续油管至预定深度后，拧紧油管头顶丝15，悬挂器本体通过油管头顶丝15和油管头内台阶16的限位固定在油管头内。

（3）取出悬挂器投捞工具21，为了降低设备高度，便于切管操作，可以选择拆除防喷管20，再将堵塞器连接于连续油管底部，堵塞器通过滚压连接槽31与入井连续油管保持固定，并通过密封圈23实现密封。

在下入连续油管之前，使防喷器19直接与一号阀13上法兰连接。下放连续油管至预定深度后，拧紧油管头顶丝8，内置式悬挂器密封总成径向膨胀后密封连续油管外部环空。

（4）关闭防喷器19卡瓦、半封，从操作窗位置割断连续油管，并在连续油管上端部安装锁紧式坐挂接头7（通过坐挂专用打捞头22实现锁紧式坐挂接头与连续油管的连接，如图11所示），通过锁紧式坐挂接头7将连续油管完井管柱坐挂在悬挂器本体内。

（5）关闭一号阀，拆除连续油管井口设备。

（6）装上井口采气树，打开一号阀，连续油管内加液压，使封堵活塞27剪断启动剪钉28，并下行到筛管26筛管内台阶34处，通过活塞锁环29与筛管内台阶34互卡，实现活塞锁环29与筛管26的固定，从而开启管柱底部堵塞器，打开生产通道，完成连续油管完井管柱，进行生产。应用此堵塞器能达到开启压力后既不造成井下落物，影响后期措施作业，也不会在生产时堵塞生产通道的目的。

（7）在需要起出连续油管时，需要在井口向连续油管内投入堵塞杆，堵塞杆在被投入堵塞器后，液力通过传压孔42施加在密封活塞38上，此时，锁紧弹簧指45会在液力及重力作用下收缩变形直至通过密封工作筒24的限位件32即环形凸台，并通过定位台阶44进行限位，继续通过加压的方式，堵塞杆活塞38将在液力的作用下剪断启动剪钉41并下行直至进入锁紧接头40内并通过堵塞杆锁簧39与活塞套内台阶43互卡，实现锁紧，其状态如图8所示，此时，堵塞杆通过定位台阶44及锁紧弹簧指45进行限位。由此，通过设置配套的堵塞杆，实现了对井内连续油管的有效封堵，方便管柱安全起出。

Claims (9)

1.一种内置式连续油管完井生产管柱，它包括内置式悬挂器、连续油管、堵塞器和堵塞杆，所述连续油管的上端与内置式悬挂器密封配置，并通过内置式悬挂器悬挂，所述内置式悬挂器安设在井口油管头内，井口一号阀安设在井口油管头的上方，所述连续油管的底部与堵塞器相连，堵塞杆用于起完井管柱时与堵塞器配合形成二次封堵连续油管，所述内置式悬挂器包括锁紧式坐挂接头、悬挂器本体，所述锁紧式坐挂接头紧固在连续油管的最上端；所述悬挂器本体固定设置在油管头内，堵塞器包括从上至下依次顺序连接的密封工作筒、筛管、引导头，在筛管的上端内部套设有封堵活塞，在筛管的中部设置有多个筛管进气孔，所述封堵活塞通过启动销钉固定设置在筛管内，在封堵活塞的下端设置有活塞锁环，在筛管的下端设置有内径变大的筛管内台阶，当通过在连续油管内加压的方式，使封堵活塞剪断启动剪钉，并下行到筛管内的筛管内台阶处，通过活塞锁环与筛管内台阶互卡，实现封堵活塞与筛管锁定。

2.根据权利要求1所述的管柱，其特征在于，所述悬挂器本体包括依次连接的悬挂器上座、密封总成、悬挂器下座，连续油管依次穿过悬挂器上座、密封总成、悬挂器下座，在悬挂器上座的中心通孔内设置有本体投送凹槽孔和悬挂锥形孔，所述锁紧式坐挂接头设置在悬挂器上座的中心孔内，其下端与悬挂器上座的悬挂锥形孔相配置。

3.根据权利要求2所述的管柱，其特征在于，在悬挂器上座的外周设置有顶丝压紧槽，在悬挂器下座的下端设置有坐挂台阶，所述悬挂器本体的上端通过油管头上的顶丝作用在顶丝压紧槽上，下端通过坐挂台阶与油管头上的台阶面相配置，从而将悬挂器本体限位固定在油管头内。

4.根据权利要求2或3所述的管柱，其特征在于，所述锁紧式坐挂接头包括坐挂接头上座、与坐挂接头上座下端相连的卡瓦座，在卡瓦座的锥形孔内设置有锥形卡瓦，所述锥形卡瓦内壁与连续油管外壁锚固。

5.根据权利要求4所述的管柱，其特征在于，所述筛管的上端套装在密封工作筒外，在所述密封工作筒的下端内部设置有限位件。

6.根据权利要求2所述的管柱，其特征在于，在所述密封杆上设置有限位机构和用于锁紧密封杆的锁紧机构，所述限位机构与密封工作筒上的限位件相对应。

7.根据权利要求6所述的管柱，其特征在于，所述堵塞杆包括至上而下依次顺序连接的堵塞杆接头、活塞套、锁紧接头，所述堵塞杆接头内设置有传压孔，外端设置有密封圈，所述传压孔用于将液压传递给在活塞套内设置的密封活塞，所述密封活塞的下端通过启动剪钉固定在锁紧接头上，所述限位机构设置在锁紧接头的下端，所述锁紧机构设置在密封活塞上。

8.根据权利要求7所述的管柱，其特征在于，所述限位件为环形凸台，所述限位机构包括在锁紧接头下端设置的锁紧弹簧指和在锁紧接头上位于锁紧弹簧指的根部设置的定位台阶。

9.一种如权利要求1所述的内置式连续油管完井生产管柱的施工方法，其特征在于：它包括如下步骤：

步骤一、安装连续油管井口设备并试压，其中，连续油管井口设备包括连续油管注入头、连续油管操作窗、防喷器及能容纳内置式悬挂器的防喷管；

步骤二、连接内置式悬挂器投捞工具，将内置式悬挂器本体安装于油管头内，

具体为：将悬挂器投捞工具与连续油管的最下端连接，悬挂器投捞工具下接内置式悬挂器本体，缓慢将工具串上提至防喷管内；对井口一号阀试压后拆除井口一号阀上方采气树，安装连续油管设备至井口，开启井口一号阀，下放连续油管将内置式悬挂器本体下入井口油管头内，连续油管内加液压，悬挂器投捞工具液压起动后，将内置式悬挂器释放于油管头内；

步骤三、取出悬挂器投捞工具，将堵塞器设置于连续油管底部，下放连续油管至预定深度后，拧紧油管头顶丝，内置式悬挂器的密封总成径向膨胀后密封连续油管外部环空；

步骤四、关闭防喷器卡瓦、半封，从防喷器上方割断连续油管，并在连续油管上端部安装锁紧式坐挂接头，通过锁紧式坐挂接头将连续油管完井管柱坐挂在悬挂器本体内；

步骤五、关闭一号阀，拆除连续油管井口设备；

步骤六、装上井口采气树，打开一号阀，连续油管内加液压，开启管柱底部堵塞器，打开生产通道，完成连续油管完井管柱，进行生产；

步骤七、在需要起出连续油管时，需要在井口向连续油管内投入堵塞杆，实现了对井内连续油管的有效封堵，方便管柱安全起出。