CN106368654B - 多分支井控制采油管柱及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多分支井控制采油管柱及方法，其中管柱包括自上而下依次连接的小套管、可开关滑套、可控制转换器，还包括设置在主分井中的主分井管柱和设置在次分井中的次分井管柱，所述可控制转换器只与次分井管柱连通，所述可开关滑套还与主分井管柱连通。本发明主分井采用三开悬挂筛管方式进行完井生产，次分井采用在主分井套管段进行悬挂筛管完井，在主井管柱上配有可开关滑套和可控制转换器，通过主井管柱上的滑套和可控制转换器的开启和关闭，控制油井的分采及合采，还可以任意的调节滑套的开度，来控制主井筒产液量的大小。解决了分支井混采的问题，提高了分支井的产能，实现了分支井的效益开发。

Description

多分支井控制采油管柱及方法

技术领域

本发明涉及采油管柱，具体地说是多分支井控制采油管柱及方法。

背景技术

目前，油田开发已进入开发中后期，利用常规采油增产措施已不能从根本上解决提高采收率和难采难动用储量动用程度差等难题，而目前多分支井开采工艺技术已经成为一种提高采收率的新手段。分支井技术与当前应用比较成熟的水平井技术相比，有着更大的优越性：它能够很好的发挥水平井高产、高效的传统优势，挖掘剩余油潜力，提高采收率，增加泄油面积，改善油田开发效果；可共用一个直井段同时开采两个或两个以上的油层或不同方向的同一个油层，在更好地动用储量的同时节约了油田开发资金。现在大部分多分支复杂机构井采用混采，由于两分支井在产量、压力等方面可能差异较大,这就造成分支之间的干扰、窜流等问题,尤其是当一分支被水淹后,使两分支之间压力不平衡,致使多分支井变成单分支生产，抵消了分支井的的许多优势。

目前国内针对分支井一般采用液压控制分采技术，但存在管线复杂，液压阀件易损坏，施工工序繁琐，无法控制阀的开度等问题，急需一种适用于多分支井长效简单可靠的分采技术。

经过检索，公开号101956544A，公开日2011-01-26公开了一种多底多分支井利用自流注水采油的方法，是通过以下步骤实现的：打第一口井和第二口井；在第一口井利用常规钻井技术钻注水分支，注水分支穿越水层及水层下的油层；注水分支钻后，下入割缝管沟通水层与油层；由于水层压力高，油层压力低，水层的水自动流入到油层，为油层补充能量；注水分支割缝管下入后，打水泥塞封堵分支与第一井眼结合部位；采用第二口井对油层进行采油；在第一口井利用常规钻井技术钻第一采油分支水平段，完钻后下入割缝管；然后下入斜向器堵住第一采油分支，利用钻头开窗侧钻第二采油分支水平段，钻好后下入割缝管，最后取出斜向器，沟通第一采油分支与第二采油分支，实现该第一口井的采油功能。但上述公开技术，与本发明所要解决的技术问题和采用的技术方案完全不同。

发明内容

本发明的目的在于提供多分支井控制采油管柱及方法，主分井采用三开悬挂筛管方式进行完井生产，次分井采用在主分井套管段进行悬挂筛管完井，在主井管柱上配有可开关滑套和可控制转换器，通过住井管柱上的滑套和可控制转换器的开启和关闭，控制油井的分采及合采，还可以任意的调节滑套的开度，来控制主井筒产液量的大小。解决了分支井混采的问题，提高了分支井的产能，实现了分支井的效益开发。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，包括主井管柱、主分井管柱、次分井管柱，分别设置在主井、主分井、次分井中，所述主井管柱包括自上而下依次连接的小套管、可开关滑套、可控制转换器，所述可控制转换器只与次分井管柱连通，所述可开关滑套还与主分井管柱连通。

还包括滑套开关工具和转换器开关工具，所述滑套开关工具下入到可开关滑套中控制可开关滑套开闭，所述转换器开关工具下入到可控制转换器中控制可控制转换器开闭。

所述主分井管柱包括依次连接的底部悬挂封隔器和筛管。

所述次分井管柱包括依次连接的管外封隔器和筛管。

所述小套管通过顶部悬挂器悬挂在套管内壁。

所述可开关滑套包括外筒和内筒，内筒装在外筒内部，所述外筒包括自上而下依次连接的上接头、外套、下接头，外套上开设液口，而且外套内壁开设多个环形限位槽，限位槽两槽边为圆锥面，所述内筒包括自上而下依次连接的上中心管、连接套、下中心管，所述上中心管外壁设置限位台，所述限位台与限位槽配合，所述上中心管上端开设内卡台，与滑套开关工具外部设置的外卡台配合卡住，所述连接套和下中心管适时对液口进行开关。

所述可控制转换器包括外筒和内筒，内筒装在外筒内部，所述外筒包括上下连接的上接头和下接头，所述内筒包括上下连接的定位套和控制堵头，所述上接头内壁开设两个定位槽，定位槽两槽边为圆锥面，所述定位套外壁设置定位台，所述定位台与定位槽配合，所述控制堵头上半段紧贴上接头内壁，下半段与上接头形成环空，下半段侧边开设液口，所述控制堵头下半段外径与下接头上半段的内径相一致，控制堵头下半段伸入下接头上半段时，下接头对侧边液口进行封堵；所述定位套上端开设内卡台，与转换器开关工具外部开设的外卡台配合卡住。

为了达成上述另一目的，本发明采用了如下技术方案，多分支井控制采油方法，其特征在于，将底部悬挂封器和筛管组成的主分井管柱主分井中，底部悬挂封器悬挂坐封在套管上，完成主分井完井；次分井，完钻之后，不进行固井作业，下入管外封隔器和筛管组成的次分井管柱，然后在主井中依次设置顶部悬挂器、可开关滑套、可控转换器，其中可控转换器连接次分井管柱，顶部悬挂封隔器悬挂在套管上，完成次分井的完井；

下入滑套开关工具和转换器开关工具，管柱在入井状态时，可开关滑套在关闭状态，可控转换器为打开状态，由于可开关滑套关闭，顶部悬挂封隔器封住套管环空，主分井产液无法通过环空，此时只有次分井在生产；如果生产需要两分支合采，下入连续油管滑套开关工具打开可开关滑套，主分井的产液通过可开关滑套进入次分井管柱内部，从而实现两分支的合采；如果次分井生产过程中出现问题需要关闭生产时，下入转换器开关工具，将可控制转换器关闭，此时管外封隔器将次分井裸眼环空封住，产液无法通过环空，只能走管柱内部，由于可控制转换器关闭，产液无法通过管柱内部，从而实现主分井的分采；如果后期需要关闭主分井生产，开采次分井，下入滑套开关工具和转换器开关工具，关闭可开关滑套，打开可控制转换器，实现次分井的生产。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明利用一套完井管柱上滑套和转换器的开启和关闭，控制两分支井的分采及合采，工艺管柱设计合理，操作简单。

2、本发明采用机械开关工具控制滑套的开度，实现控制产液量的目的，比复杂的液压方式控制更简单可靠。

3、解决了分支井混采、分支之间干扰、多分支变单井生产等问题，提高了分支井的利用效果，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为本发明多分支井控制采油管柱及方法的结构示意图；

图2为开关工具示意图；

图3为可开关滑套示意图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为可控制转换器示意图；

图6为图5的B-B剖视图。

图中：顶部悬挂器1，小套管2，套管3，可开关滑套4，可控制转换器5，底部悬挂封隔器6，筛管7，管外封隔器8，筛管9，滑套开关工具10，转换器开关工具11；

上接头4-1、外套4-2、上中心管4-3、连接套4-4、密封件4-5、下中心管4-6、下接头4-7；

上接头5-1、定位套5-2、控制堵头5-3、下接头5-4。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

根据图1，多分支井控制采油管柱，包括主井管柱、主分井管柱、次分井管柱，分别设置在主井、主分井、次分井中，所述主井管柱包括自上而下依次连接的小套管2、可开关滑套4、可控制转换器5，所述可控制转换器只与次分井管柱连通，所述可开关滑套还与主分井管柱连通。还包括滑套开关工具10和转换器开关工具11，所述滑套开关工具下入到可开关滑套中控制可开关滑套开闭，所述转换器开关工具下入到可控制转换器中控制可控制转换器开闭。所述主分井管柱包括依次连接的底部悬挂封隔器6和筛管7。所述次分井管柱包括依次连接的管外封隔器8和筛管9。所述小套管通过顶部悬挂器1悬挂在套管3内壁。

所述可开关滑套包括外筒和内筒，内筒装在外筒内部，所述外筒包括自上而下依次连接的上接头4-1、外套4-2、下接头4-7，外套上开设液口，而且外套内壁开设多个环形限位槽，限位槽两槽边为圆锥面，所述内筒包括自上而下依次连接的上中心管4-3、连接套4-4、下中心管4-6，所述上中心管外壁设置限位台，所述限位台与限位槽配合，所述上中心管上端开设内卡台，与滑套开关工具外部设置的外卡台配合卡住，所述连接套和下中心管适时对液口进行开关。

所述可控制转换器包括外筒和内筒，内筒装在外筒内部，所述外筒包括上下连接的上接头5-1和下接头5-4，所述内筒包括上下连接的定位套5-2和控制堵头5-3，所述上接头内壁开设两个定位槽，定位槽两槽边为圆锥面，所述定位套外壁设置定位台，所述定位台与定位槽配合，所述控制堵头上半段紧贴上接头内壁，下半段与上接头形成环空，下半段侧边开设液口，所述控制堵头下半段外径与下接头上半段的内径相一致，控制堵头下半段伸入下接头上半段时，下接头对侧边液口进行封堵；所述定位套上端开设内卡台，与转换器开关工具外部开设的外卡台配合卡住。

如图1-4所示，首先，二开钻井之后对主分井进行固井作业，固井完成之后进行三开作业，三开完成之后，将底部悬挂封器6和筛管7的管柱组合下至三开裸眼段，丢手底部悬挂封隔器6之下管柱，底部悬挂封器6悬挂坐封在套管3上，完成主分井完井。在主分井内下入分支井导向器进行次分井的钻进，下入尺寸相同的三开钻头次分井，完钻之后，不进行固井作业，下入次分井完井管柱，管柱自上而下分别是顶部悬挂器1、可开关滑套4、可控转换器5、管外封隔器8和筛管9，丢手顶部悬挂封隔器1之下管柱，顶部悬挂封隔器1悬挂在主井眼直井段的套管3上，完成次分井的完井。

本发明利用底部悬挂封隔器6将筛管7悬挂至主井筒裸眼段，来实现主井筒的后期生产。利用顶部悬挂封隔器2将装有可开关滑套4和可控转换器5的生产管柱悬挂至分支井裸眼段，来实现次分井的后期生产。通过下入连续油管配套开关工具实现两分支的分采及合采，开启可开关滑套4和可控制转换器5实现两分支的合采，开启可开关滑套4和关闭可控制转换器5实现主井筒的分采，关闭可开关滑套4和打开可控制转换器实现侧钻井的分采。

具体实施办法：下入与次分井完井管柱相配合的连续油管开关工具，控制两分支的生产。该开关工具包括滑套开关工具10和转换器开关工具11，参见图2。管柱在入井状态时，可开关滑套4在关闭状态，可控转换器5为打开状态，由于可开关滑套4关闭，顶部悬挂封隔器1封住套管环空，主分井产液无法通过环空，此时只有次分井在生产。如果生产需要两分支合采，下入连续油管滑套开关工具10打开可开关滑套4，主分井的产液通过可开关滑套4进入次分井管柱内部，从而实现两分支的合采。如果次分井生产过程中出现问题需要关闭生产时，下入连续油管转换器开关工具11，将可控制转换器5关闭，此时管外封隔器8将次分井裸眼环空封住，产液无法通过环空，只能走管柱内部，由于可控制转换器5关闭，产液无法通过管柱内部，从而实现主分井的分采。如果后期需要关闭主分井生产，开采次分井，下入连续油管滑套开关工具10和转换器开关工具11，关闭可开关滑套4，打开可控制转换器5，实现次分井的生产。本发明采用可开关式滑套及可控转换器的启闭，来控制分支井的分采及合采，施工工艺简单可靠，并能通过改变滑套的开度，来实现控制采液的目的。分采技术改变井内的压力系统，提高分支井的利用效果，实现分支井的开采效益最大化，延长油井开采寿命。

本专利采用的可开关滑套4包括上接头4-1、外套4-2、上中心管4-3、连接套4-4、密封件4-5、下中心管4-6、下接头4-7。参见图3，上接头4-1通过螺纹和外套4-2的上端连接，外套4-2的下端通过螺纹和下接头4-7连接，上中心管4-3和下中心管4-6通过连接套4-4连接，外套的内壁上留有多个限位槽4-2，下井时可开关滑套4在关闭状态，上中心管4-3外部凸起的限位块位于最下端的限位槽中，限位块和限位槽均为锥形，连接套4-4和4-2外套通过4-5密封件进行密封，液体无法通过外套4-2的液口流入管外。需要把可开关滑套4打开时，下入滑套开关工具10，滑套开关工具10的锁爪和上中心管4-3上端内卡台配合连接，滑套开关工具10锁爪采用液压方式张开或收回，当不需要滑套开关工具10时，只需要泄压，滑套开关工具10的锁爪便可收回，与上中心管脱开。上提一定载荷，上中心管4-3的限位块与外套4-2最下端的限位槽脱开，脱开之后上提载荷会明显变小，上行一段距离之后，上提载荷明显变大，此时说明上中心管4-3的限位块会落入外套4-2上一级限位槽中，如图4所示，限位块采用割缝分瓣结构，两端设有一定角度斜面，同限位槽的内斜面相配合，当对其施加一定轴向载荷时，限位块径向受到弹性挤压并沿着限位槽内斜面脱离这一级限位槽，当到达下一级限位槽时，限位块分瓣结构弹性恢复，落入该限位槽内部。此时，外套4-2上的液口已部分和管内连通。继续上提，观察上提载荷变化，依次通过外套4-2上的各级限位槽，滑套上的限位块进入最上端的限位槽时，上中心管4-3通过上接头4-1台阶进行限位，外套4-2上的液口和管内完全连通，可开关滑套4完全打开，泄压并起出滑套开关工具10，滑套开关工具10锁爪采用液压方式张开或收回，当不需要滑套开关工具10时，只需要泄压，滑套开关工具10的锁爪便可收回，与上中心管脱开。可开关滑套4通过外套4-2上的各级限位槽与上中心管4-3限位块的配合，调节出液口的大小，控制可开关滑套的开度，从而实现产液量的控制。后期生产如果需要把可开关滑套4关闭，可通过开关工具10带动连接套4-4或者下中心管4-6下行至外套4-2上最下端限位槽，关闭可开关滑套4。

本专利采用的可控制转换器5包括上接头5-1、定位套5-2、控制堵头5-3、下接头5-4。参见图5，上接头5-1和下接头5-4通过螺纹相连，定位套5-2和控制堵头5-3在上接头5-1的里面通过螺纹相连接，上接头5-1的内壁上有两个限位槽，5-2定位套上的定位块和上接头5-1的定位槽相互配合，实现定位套5-2和控制堵头5-3的定位，控制堵头5-3上端内部为与开关工具11配合的台阶，下端缩径部分外壁设有密封组合，密封组合上部开有进液孔，下部为堵头结构，保证流体无法在控制堵头5-3内部通过。入井时可控制转换器5处于开启状态，此时5-2定位套上的定位块处于5-1上接头上端的限位槽中，液体可以通过控制堵头5-3上的进液孔进入管柱内部，实现分支井的生产。需要关闭可控制转换器5时，转换器开关工具11锁爪采用液压方式张开或收回，当不需要转换器开关工具11时，只需要泄压，转换器开关工具11的锁爪便可收回，与上中心管脱开。带动5-2定位套下行，定位套上的定位块与5-1上接头内部上端限位槽脱开，如图6所示，限位块采用割缝分瓣结构，两端设有一定角度斜面，同限位槽的内斜面相配合，当对其施加一定轴向载荷时，限位块径向受到弹性挤压并沿着限位槽内斜面脱离这一级限位槽，当到达下一级限位槽时，限位块分瓣结构弹性恢复，落入该限位槽内部。带动控制堵头5-3下行，控制堵头5-3的缩径部分进入下接头5-4上端内部，到达下接头限位台阶时，5-2定位套的定位块正好落入5-1下接头内部下端限位槽内，可控制转换器5关闭。控制堵头5-3的密封组合和下接头上端的密封面相互配合，保证下面液体无法通过控制堵头5-3的外部，同时控制堵头5-3堵头结构使液体无法在其内部通过，实现对井下液体的封堵作用。需要重新开启时，下入开关工具11同控制堵头5-3的台阶配合，上提带动5-2定位套脱离上接头5-1下端限位槽进入上端限位槽，完成可控制转换器5开启动作。

综上所述，本发明所设计的多分支井控制采油管柱完井后在井内下入的完井管柱，通过预置在其完井采油管柱上的可开关滑套及可控转换器的开启和关闭，来实现两分支井的分采、合采，解决了分支井混采、干扰、变单分支等生产问题。预置的可开关滑套可以调节开度，控制分支井产液量，实现分支井的精细开采。另外，滑套和转换器可以重复进行开关，两分支的生产可以任意的进行转换，工艺合理可靠，操作简单方便，体现了分支井的优势，实现了分支井的效益开采，延长了油井的寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (3)

1.多分支井控制采油管柱，其特征在于，包括主井管柱、主分井管柱、次分井管柱，分别设置在主井、主分井、次分井中，所述主井管柱包括自上而下依次连接的小套管、可开关滑套、可控制转换器，所述可控制转换器只与次分井管柱连通，所述可开关滑套还与主分井管柱连通；

所述主分井管柱包括依次连接的底部悬挂封隔器和筛管，所述小套管通过顶部悬挂器悬挂在套管内壁；

所述可开关滑套包括外筒和内筒，内筒装在外筒内部，所述外筒包括自上而下依次连接的上接头、外套、下接头，外套上开设液口，而且外套内壁开设多个环形限位槽，限位槽两槽边为圆锥面，所述内筒包括自上而下依次连接的上中心管、连接套、下中心管，所述上中心管外壁设置限位台，所述限位台与限位槽配合，所述上中心管上端开设内卡台，与滑套开关工具外部设置的外卡台配合卡住，所述连接套和下中心管适时对液口进行开关。

2.根据权利要求1所述的多分支井控制采油管柱，其特征在于，所述可控制转换器包括外筒和内筒，内筒装在外筒内部，所述外筒包括上下连接的上接头和下接头，所述内筒包括上下连接的定位套和控制堵头，所述上接头内壁开设两个定位槽，定位槽两槽边为圆锥面，所述定位套外壁设置定位台，所述定位台与定位槽配合，所述控制堵头上半段紧贴上接头内壁，下半段与上接头形成环空，下半段侧边开设液口，所述控制堵头下半段外径与下接头上半段的内径相一致，控制堵头下半段伸入下接头上半段时，下接头对侧边液口进行封堵；所述定位套上端开设内卡台，与转换器开关工具外部开设的外卡台配合卡住。

3.使用权利要求1所述的多分支井控制采油管柱进行采油的方法，其特征在于，将底部悬挂封隔器和筛管组成的主分井管柱下入主分井中，底部悬挂封隔器悬挂坐封在套管上，完成主分井完井；次分井完钻之后，不进行固井作业，下入管外封隔器和筛管组成的次分井管柱，然后在主井中依次设置顶部悬挂器、可开关滑套、可控转换器，其中可控转换器连接次分井管柱，顶部悬挂器悬挂在套管上，完成次分井的完井；

下入滑套开关工具和转换器开关工具，管柱在入井状态时，可开关滑套在关闭状态，可控转换器为打开状态，由于可开关滑套关闭，顶部悬挂器封住套管环空，主分井产液无法通过环空，此时只有次分井在生产；如果生产需要两分支合采，下入连续油管滑套开关工具打开可开关滑套，主分井的产液通过可开关滑套进入次分井管柱内部，从而实现两分支的合采；如果次分井生产过程中出现问题需要关闭生产时，下入转换器开关工具，将可控制转换器关闭，此时管外封隔器将次分井裸眼环空封住，产液无法通过环空，只能走管柱内部，由于可控制转换器关闭，产液无法通过管柱内部，从而实现主分井的分采；如果后期需要关闭主分井生产，开采次分井，下入滑套开关工具和转换器开关工具，关闭可开关滑套，打开可控制转换器，实现次分井的生产。

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