CN106761442A - 充填式高强度纤维橡胶外层组合套管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种充填式高强度纤维橡胶外层组合套管，所述充填式高强度纤维橡胶外层组合套管包括：至少一节套管单元，每节套管单元包括：钢制的内层套管，所述内层套管具有上接头和下接头；外层橡胶套管，套设在所述内层套管之外；填充高强度纤维的填充层，设置在所述内层套管与所述外层橡胶套管之间，并且所述填充层设置在所述上接头和下接头之间；其中，所述高强度纤维的抗拉强度是P110钢级石油钢管抗拉强度的10倍以上。本发明中，充填的高强度纤维抗拉强度较高，能够消耗因地层错动所产生的拉伸力，从而保护内层套管不受损伤。

Description

充填式高强度纤维橡胶外层组合套管
技术领域
本发明涉及石油、天然气钻完井领域，具体涉及油田所用的钻井套管，尤其是一种充填式高强度纤维橡胶外层组合套管。
背景技术
随着页岩气资源开发的深入以及水力压裂技术的广泛应用，页岩气区块在水力压裂时套管出现了不同程度的损坏，对页岩气资源的开发带来很大的危害。目前大部分页岩气井的套管都是采用具有高强度的单层套管，但现有的套管容易发生塑性变形甚至发生破坏，最终导致页岩气储层水力压裂改造工作无法继续进行，降低了页岩气储层水力压裂段数和井生产生命周期。
综上所述，现有技术中存在以下问题：页岩气井使用的套管水力压裂的过程中容易发生塑性变形甚至发生破坏。
发明内容
本发明提供一种充填式高强度纤维橡胶外层组合套管，以解决页岩气井使用的套管水力压裂过程中容易发生塑性变形甚至发生破坏的问题。
为此，本发明提出一种充填式高强度纤维橡胶外层组合套管，所述充填式高强度纤维橡胶外层组合套管包括：至少一节套管单元，每节套管单元包括：
钢制的内层套管，所述内层套管具有上接头和下接头；
外层橡胶套管，套设在所述内层套管之外；
填充高强度纤维的填充层，设置在所述内层套管与所述外层橡胶套管之间，并且所述填充层设置在所述上接头和下接头之间；
其中，所述高强度纤维的抗拉强度是P110钢级石油钢管抗拉强度的10倍以上。
进一步地，所述外层橡胶套管的外壁与环空的水泥环相交接。
进一步地，所述充填式高强度纤维橡胶外层组合套管包括：多节串联的所述套管单元。
进一步地，相邻的两节所述套管单元中，上方的内层套管的下接头连接下方的内层套管的上接头。
进一步地，每节所述套管单元中，所述内层套管的长度为9.0米至11.0米，所述外层橡胶套管的长度为8.5米至10.5米。
进一步地，所述套管单元的数目为几十节至几百节。
进一步地，所述内层套管的外径为5英寸到9.625英寸。
进一步地，所述高强度纤维为芳纶纤维或高强度碳纤维。
本发明具有如下有益效果：将充填式高强度纤维橡胶外层组合套管下入页岩气储层层理、裂缝和断层发育井段中。当水力压裂时，若层理、裂缝和断层发育地层发生错动，所产生的剪切力作用于充填式高强度纤维橡胶外层套管上，该剪切力可以分解为一对力偶及一对相反的拉伸力，拉伸力作用在充填式高强度纤维橡胶外层套管上，充填的高强度纤维抗拉强度较高，消耗因地层错动所产生的拉伸力，从而保护内层套管不受损伤。该组合套管结构简单，采用充填式高强度纤维橡胶外层套管，对内层套管保护效果更明显。
附图说明
图1为本发明的充填式高强度纤维橡胶外层套管的结构示意图。
附图标号说明：
1-外层橡胶套管，2-(高强度纤维)填充层，3-内层套管
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。
申请人在页岩气井水力压裂施工过程中发现：由于页岩气储层层理、裂缝和断层发育，在水力压裂施工过程中会引发页岩气储层微地震事件，地层发生一定尺度的错动。地层错动所引起的剪切力通过水泥环间接作用在套管上，该剪切力可以分解为一对力偶及一对相反的拉伸力，在该拉伸力的作用下，套管发生塑性变形甚至发生破坏，最终导致页岩气储层水力压裂改造工作无法继续进行，降低了页岩气储层水力压裂段数和井生产生命周期。
为此，申请人提出了一种充填式高强度纤维外层组合套管，以解决页岩气井筒水力压裂时保护套管不受损害。
如图1所示，本发明提出一种充填式高强度纤维橡胶外层组合套管，所述充填式高强度纤维橡胶外层组合套管包括：至少一节套管单元，每节套管单元包括：
钢制的内层套管3，例如为钢质的固井套管，所述内层套管具有上接头和下接头；
外层橡胶套管1，套设在所述内层套管3之外，外层橡胶套管1可以通过过盈配合与内层套管3相连；
填充高强度纤维的填充层2，设置在所述内层套管3与所述外层橡胶套管1之间，并且所述填充层2设置在所述上接头和下接头之间；其中，所述高强度纤维的抗拉强度是P110钢级石油钢管抗拉强度的10倍以上，高强度纤维可以选用具有上述较高抗拉强度的各种合适纤维。
进一步地，所述高强度纤维的抗拉强度是P110钢级石油钢管抗拉强度的10倍以上，能够更好的适应井下环境，消耗因地层错动所产生的拉伸力。
进一步地，所述高强度纤维为芳纶纤维或高强度碳纤维，芳纶纤维或高强度碳纤维为制作防弹衣的材质，抗拉强度较高，使用稳定。
进一步地，所述外层橡胶套管的外壁与环空的水泥环相交接。外层橡胶套管1得以固定，从而以保护内层套管3。
进一步地，所述充填式高强度纤维橡胶外层组合套管包括：多节串联的所述套管单元这样，井下的整个套管都能得到有效保护。
进一步地，相邻的两节所述套管单元中，上方的内层套管的下接头连接下方的内层套管的上接头。相邻的下接头和上接头通过螺纹连接，这样能形成连续稳定的连接。
进一步地，每节所述套管单元中，所述内层套管的长度为9.0米至11.0米，例如为9米，所述外层橡胶套管的长度为8.0米至8.5米，这样，便于单节套管单元的制作。进一步地，每节所述套管单元中，所述内层套管的长度为9米，所述外层橡胶套管的长度为8.0米至8.5米，这样，能够做成与现有的钢质套管长度适应的套管单元。
进一步地，所述套管单元的数目为几十节至几百节这样，能够连接成整个井下套管。
进一步地，所述内层套管的外径为5英寸到9.625英寸，即在现有的各种规格的钢质套管外都可以设置外层橡胶套管1，从而应用广泛。进一步地，所述内层套管的外径为5英寸到9.625英寸，这样，对于这个范围的固井套管，都可以设置外层橡胶套管1，从而保护了内层的固井套管。
将充填式高强度纤维橡胶外层组合套管下入页岩气储层层理、裂缝和断层发育井段中。如图1所示，在固井以后，该组合套管的外层橡胶套管1外壁与水泥环相交接。当水力压裂时，若层理、裂缝和断层发育地层发生错动，所产生的剪切力作用于充填式高强度纤维橡胶外层套管1上，该剪切力可以分解为一对力偶及一对相反的拉伸力，拉伸力作用在充填式高强度纤维橡胶外层套管1上，充填的高强度纤维填充层2抗拉强度是P110钢级石油钢管抗拉强度的10倍以上，消耗因地层错动所产生的拉伸力，从而保护了内层套管3。该组合套管结构简单，采用纤维橡胶作为外层套管，因此对内层套管保护效果更明显。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种充填式高强度纤维橡胶外层组合套管，其特征在于，所述充填式高强度纤维橡胶外层组合套管包括：至少一节套管单元，每节套管单元包括：
钢制的内层套管，所述内层套管具有上接头和下接头；
外层橡胶套管，套设在所述内层套管之外；
填充高强度纤维的填充层，设置在所述内层套管与所述外层橡胶套管之间，并且所述填充层设置在所述上接头和下接头之间；
其中，所述高强度纤维的抗拉强度是P110钢级石油钢管抗拉强度的10倍以上。
2.如权利要求1所述的充填式高强度纤维橡胶外层组合套管，其特征在于，所述外层橡胶套管的外壁与环空的水泥环相交接。
3.如权利要求1所述的充填式高强度纤维橡胶外层组合套管，其特征在于，所述充填式高强度纤维橡胶外层组合套管包括：多节串联的所述套管单元。
4.如权利要求3所述的充填式高强度纤维橡胶外层组合套管，其特征在于，相邻的两节所述套管单元中，上方的内层套管的下接头连接下方的内层套管的上接头。
5.如权利要求1所述的充填式高强度纤维橡胶外层组合套管，其特征在于，每节所述套管单元中，所述内层套管的长度为9.0米至11.0米，所述外层橡胶套管的长度为8.5米至10.5米。
6.如权利要求1所述的充填式高强度纤维橡胶外层组合套管，其特征在于，所述套管单元的数目为几十节至几百节。
7.如权利要求1所述的充填式高强度纤维橡胶外层组合套管，其特征在于，所述内层套管的外径为5英寸到9.625英寸。
8.如权利要求1所述的充填式高强度纤维橡胶外层组合套管，其特征在于，所述高强度纤维为芳纶纤维或碳纤维。
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