CN106812478B - 管柱及完井方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管柱及完井方法，该管柱包括由上至下依次设置的第一油管、封隔器、第二油管、防砂装置；第一油管的底端与封隔器的顶端连通；封隔器的底端与第二油管的顶端连通；防砂装置包括由上至下依次连接的防砂管、沉砂管和压力控制开关阀；防砂管的顶端与第二油管的底端连通，防砂管的底端与沉砂管的顶端连通，防砂管的侧壁设有若干个供油气进入的通孔；压力控制开关阀位于沉砂管的底部，且压力控制开关阀可在油管内流体压力的作用下打开或关闭。本发明仅通过下入一趟管柱便能实现酸压或酸化改造、自喷井完井和防砂三种功能，节省了作业时长，提高了工作效率。

Description

管柱及完井方法

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，尤其涉及一种管柱及完井方法。

背景技术

在油田开发过程中，需要进行完井作业，其中，完井作业既是钻井作业的最后一道工序，又是采油作业的开始，完井作业对钻井作业和采油作业起着承上启下的重要作用。在完井作业过程中，通常需要进行酸压或酸化技术来提高地层渗透率，从而达到油气井自喷的目的，以增加油气产量。在采油作业中，自喷井的地层具有能量能够将油气从油气层举出井口，此外，很多地层在出油的同时，还会出砂，因此还要考虑完井管柱的防砂功能。

目前，完成自喷井的完井作业的过程为：在处于压井状态的自喷井中下入酸压或酸化改造管柱，其中，压井状态指将密度大的泥浆注入井内，以等于或微高于地层孔隙压力。通过循环注入密度小的环空保护液将井内密度大的泥浆替出，然后坐封封隔器，再向酸压或酸化改造管柱中的油管内高压注入酸液，其中酸液的注入量是根据储层特征设定的，酸液注入完后，起出酸压或酸化改造管柱，然后将悬挂防砂管柱下入至设计井深，坐封防砂管柱上的封隔器，使防砂管柱固定，再下入自喷井完井管柱，进行采油。

然而，完成上述作业过程中，需要分别下入酸压或酸化改造管柱、悬挂防砂管柱和自喷完井管柱，需要三趟钻才能实现酸压或酸化改造功能、自喷井完井功能和防砂功能，其中一趟钻至少需要4天时间，耗费时间长，工作效率低。

发明内容

本发明提供一种管柱及完井方法，以克服现有技术的完井作业中需要三趟钻才能实现酸压或酸化改造功能、自喷井完井以及防砂三种功能而导致的工作效率低的缺陷。

第一方面，本发明提供一种管柱，包括：由上至下依次设置的第一油管、封隔器、第二油管、防砂装置；

所述第一油管的底端与所述封隔器的顶端连通；所述封隔器的底端与所述第二油管的顶端连通；

所述防砂装置包括由上至下依次连接的防砂管、沉砂管和压力控制开关阀；

所述防砂管的顶端与所述第二油管的底端连通，所述防砂管的底端与所述沉砂管的顶端连通，所述防砂管的侧壁设有若干个供油气进入的通孔；

所述压力控制开关阀位于所述沉砂管的底部，且所述压力控制开关阀可在油管内流体压力的作用下打开或关闭。

在本发明的一实施例中，所述防砂管包括基管和套接在所述基管外的过滤管；

所述基管的侧壁上设置有若干个均布的通孔；所述过滤管由多层金属网围绕而成。

在本发明的一实施例中，所述金属网的网孔的孔径大于所述基管上通孔的孔径。

在本发明的一实施例中，所述防砂管由不锈钢材质制成。

在本发明的一实施例中，所述防砂管的内径与所述沉砂管的内径相同。

在本发明的一实施例中，所述第一油管的顶端还设有油管挂，所述油管挂用于悬挂所述第一油管。

在本发明的一实施例中，所述封隔器为液压式坐封封隔器。

在本发明的一实施例中，所述第一油管的内径和所述第二油管的内径相同。

第二方面，本发明提供一种利用上述管柱进行完井的完井方法，包括：

向处于压井状态的自喷井内下入所述管柱；

解除压井状态；

坐封所述封隔器；

向所述第一油管内注入酸液，所述防砂装置的压力控制开关阀打开，以使所述酸液经过所述第一油管、第二油管、防砂装置，并从防砂装置底部流入至油层中；

停止注入所述酸液，所述压力控制开关阀自动关闭，进行自喷采油。

本发明管柱及完井方法，用于自喷井中，将管柱下入至处于压井状态的自喷井内，解除压井状态，然后坐封封隔器，向管柱的第一油管内注入酸液，酸液通过油管向下流入至地层，进而实现酸压或酸化改造功能；注入完酸液后，由于自喷井的地层压力大于油管内的液柱压力，井内的流体会通过油管自喷至井口外，直至地层能量不足而没有自喷能力为止，即本发明的管柱具有自喷井完井功能；同时由于管柱包括防砂装置，因此能够实现防砂功能，相比现有技术中需要三趟钻才能实现酸压或酸化改造功能、自喷井完井功能和防砂功能，本发明仅通过下入一趟管柱便能实现酸压或酸化改造、自喷井完井和防砂三种功能，大大节省了作业时长，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的管柱的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的完井方法的流程示意图。

附图标记说明：

1、第一油管；

2、封隔器；

3、第二油管；

4、防砂装置；

41、防砂管；

42、沉砂管；

43、压力控制开关阀；

5、油管挂。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在油田开发过程中，需要进行完井作业，其中，完井作业既是钻井作业的最后一道工序，又是采油作业的开始，对钻井作业和采油作业起着承上启下的重要作用。在完井作业过程中，通常需要进行酸压或酸化技术来提高地层渗透率，从而达到油气井自喷的目的，以增加油气产量。在采油作业中，自喷井的地层具有能量能够将油气从油气层举出井口，此外，很多地层在出油的同时，还会出砂，因此还要考虑完井管柱的防砂功能。

目前，完成自喷井的完井作业的过程为：在处于压井状态的自喷井中下入酸压或酸化改造管柱，其中，压井状态指将密度大的泥浆注入井内，以等于或微高于地层孔隙压力。通过循环注入密度小的环空保护液将井内密度大的泥浆替出，然后坐封封隔器，再向酸压或酸化改造管柱中的油管内注入高压酸液，其中酸液的注入量是根据储层特征设定的，酸液注入完后，起出酸压或酸化改造管柱，然后将悬挂防砂管柱下入至设计井深，坐封防砂管柱上的封隔器，使防砂管柱固定，再下入自喷井完井管柱，进行采油。

然而，完成上述作业过程中，需要分别下入酸压或酸化改造管柱、悬挂防砂管柱和自喷完井管柱，需要三趟钻才能实现酸压或酸化改造功能、自喷井完井功能和防砂功能，其中一趟钻至少需要4天时间，耗费时间长，工作效率低。

基于上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种管柱及完井方法，以解决现有技术的完井作业中需要三趟钻才能实现酸压或酸化改造功能、自喷井完井以及防砂三种功能而导致的工作效率低的缺陷。

下面通过实施例对其进行详细说明：

实施例一：

图1为本发明一实施例提供的管柱的结构示意图。参照附图1所示，本实施例提供一种管柱，本实施例的管柱主要用于自喷井中。

该管柱包括：由上至下依次设置的第一油管1、封隔器2、第二油管3、防砂装置4。

具体地，第一油管1的顶端位于井口，第一油管1的底端与封隔器2的顶端连通。即第一油管1竖向设置在井内。所述封隔器2的底端与所述第二油管3的顶端连通。可以理解为：封隔器2为中空结构，该中空结构顶部的开口端与第一油管1的底部开口匹配，以使该中空结构与第一油管1内部连通；该中空结构底部的开口端与第二油管3的顶部开口匹配，以使该中空结构与第二油管3内部连通，从而第一油管1和第二油管3亦连通。

所述防砂装置4位于油层中，由于地层会出砂，导致油气中会含有砂砾，该防砂装置就是用于在采油阶段中用于防止砂砾进入油管内，实现防砂功能的。也就是说，防砂装置4可通过流体，阻挡流体中的砂砾通过，流体可通过防砂装置4流入或流出第二油管3。

在一种实现方式中，防砂装置可以包括：盲堵、沉砂管和防砂管(图中未示出)，三者由下至上依次设置，即，盲堵、沉砂管和防砂管依次轴向连接。其中，防砂管的侧壁上设有开孔。

在酸压或酸化过程中，酸液从第一油管流下进入第二油管，然后从防砂管的开孔中流出至油层中。在采油过程中，盲堵堵住沉砂管的底部管口，流体只能从防砂管侧壁的开孔处进入，尺寸大于防砂管侧壁开孔的砂砾被阻挡在防砂管外不能进入第二油管中，但是一些尺寸小于防砂管侧壁开孔的细砂可能会通过防砂管进入第二油管内，细砂沉积落入防砂管下面的沉砂管中，防止细砂沉积后堵住防砂管侧壁的开孔。

然而，由于在酸压或酸化过程中，酸液只能从防砂管的开孔中流出，而酸液注入油管内的压力较大，加上防砂管外侧壁的开孔很小，因此防砂管可能会受到过大的压力而发生爆裂等。

为了解决上述问题，在本实施例的另一种实施方式中，所述防砂装置4包括由上至下依次连接的防砂管41、沉砂管42和压力控制开关阀43。

其中，防砂管41的顶端与第二油管3的底端连通，防砂管41的底端与沉砂管42的顶端连通，防砂管41的侧壁上设有若干个贯穿防砂管41侧壁的通孔(图中未示出)。较优的，防砂管41和沉砂管42的内径相同。

压力控制开关阀43位于沉砂管42的底部，且压力控制开关阀43可在油管内流体压力的作用下打开或关闭。

当向第一油管1内注入酸液时，酸液向下流动，可以将压力控制开关阀43开启，使酸液通过压力控制开关阀43流入地层中。当停止注液时，压力控制开关阀43自动关闭。在采油阶段时需一直保持压力控制开关阀43处于关闭状态，油气从防砂管41侧壁的通孔流入至油管中。也就是说防砂装置采用该种结构，能够保护防砂管41不易爆裂，也利于酸压或酸化改造的顺利进行。

具体地，通过油管内的流体压力来控制压力控制开关阀43的开启和关闭。当从第一油管1向下注入酸液时，油管内的压力达到一定值时，压力控制开关阀43开启，酸液通过压力控制开关阀43流出，停止注液后，油管内的压力逐渐降低，压力控制开关阀43自动关闭，在采油阶段的过程中，压力控制开关阀43需要保持关闭状态，要使油管内的流体压力小于压力控制开关阀43的开启压力，一般压力控制开关阀43的开启压力可以设计为约20MPa。

本实施例中的封隔器2可以为液压式坐封封隔器。相比机械式坐封封隔器，液压式坐封封隔器的坐封更加牢固可靠。液压式坐封封隔器一般连接有坐封球座，通过坐封球座实现液压式坐封封隔器的坐封。

进一步地，在本实施例中，还可以在第一油管1的上端连接油管挂5，油管挂5用于悬挂第一油管1。油管挂5即油管悬挂器，第一油管1可以依靠油管挂5固定在自喷井内。

本实施例提供的管柱用于自喷井中，下面通过管柱的完井过程对本实施例进一步说明：

将管柱下入至处于压井状态的自喷井内，其中压井是指在将密度大的泥浆注入井内，以等于或微高于地层孔隙压力。下入管柱后，通过循环注入密度小的环空保护液将井内密度大的泥浆替出，解除压井状态。然后再坐封封隔器2，向第一油管1内高压注入酸液，其中，酸液的注入量是根据储层特征设定的。酸液注入后，油管内的压力达到一定值，此时防砂装置4上的压力控制开关阀43开启，即，酸液依次通过第一油管1、封隔器2、第二油管3、防砂管41、沉砂管42，最终从沉砂管底部流出，然后流入地层中，用于提高地层渗透率，实现酸压或酸化改造功能。

由于封隔器2坐封后，封隔器2与井内套管之间密封，因此酸液不能流入封隔器2上面的油套环空中，保护位于封隔器2上面的套管不被酸液腐蚀。

将酸液注入完后，油管内的压力逐渐降低，压力控制开关阀43自动关闭。由于自喷井的地层压力大于油管内的液柱压力，井内的流体会从防砂管41侧壁上的通孔进入第二油管3中，然后通过第一油管1排出井口，随着井内流体排出的增多，地层压力逐渐下降，直至地层能量不足而没有自喷能力为止。

本实施例提供的管柱，用于自喷井中，将管柱下入至处于压井状态的自喷井内，解除压井状态后，坐封封隔器，向油管内注入酸液，酸液通过油管流入地层，进而实现酸压或酸化改造功能，注入完酸液后，由于自喷井的地层压力大于油管内的液柱压力，井内的流体会通过油管自喷至井口外，直至地层能量不足而没有自喷能力为止，即本实施例的管柱具有自喷井完井功能。同时由于管柱包括防砂装置，因此能够实现防砂功能，相比现有技术中需要三趟钻才能实现酸压或酸化改造功能、自喷井完井功能和防砂功能，本实施例中通过下入一趟管柱便能实现酸压或酸化改造、自喷井完井和防砂三种功能，大大节省了作业时长，提高了工作效率。

进一步地，在本发明的另一实施例中，防砂管41可具体包括：基管(图中未示出)和套接在基管外的过滤管(图中未示出)。

其中，基管上设置有多个均布的通孔，过滤管由多层金属网围绕而成。也就是说，在该实施例中，防砂管41由基管和多层金属网围绕而成的过滤管复合而成，即可称为复合防砂管。优选的，所述金属网的网孔的孔径大于基管上通孔的孔径。

在采油过程中，油气依次经过金属网、通孔，进入到第二油管3中，油气中较大的砂砾经金属网过滤，无法进入金属网，颗粒较小的砂砾随油气从金属网网孔进入，然后尺寸小于基管通孔的细砂可能会随油气进入到第二油管3中，油气从第二油管3向上流动，油气中的细砂沉积落入基管下面的沉砂管42中，防止细砂沉积后堵住基管的通孔。

也就是说，油气进入第二油管3时前经过了两层过滤，表面过滤与深层过滤结合，使得防砂效果更好。

由于油管内有酸液流通以及井内流体中可能含有腐蚀性流体，因此较为优选的，防砂管41采用不锈钢材质，例如304不锈钢或者316不锈钢等，使得防砂管41具有抗腐蚀性、高可靠性和高强度等。

本实施例提供的管柱，用于自喷井中，将管柱下入至处于压井状态的自喷井内，解除压井状态后，坐封封隔器，向油管内注入酸液，酸液通过油管流入地层，进而实现酸压或酸化改造功能，注入完酸液后，由于自喷井的地层压力大于油管内的液柱压力，井内的流体会通过油管自喷至井口外，直至地层能量不足而没有自喷能力为止，即本发明实施例的管柱具有自喷井完井功能，由于管柱包括防砂装置，因此能够实现防砂功能，相比现有技术中需要三趟钻才能实现酸压或酸化改造功能、自喷井完井功能和防砂功能，本发明实施例中通过下入一趟管柱便能实现酸压或酸化改造、自喷井完井和防砂三种功能，节省作业时长，提高工作效率。而且由于本实施例中的防砂管由基管和多层金属网围绕而成的过滤管组成，使得油气在进入第二油管之前进行了两次过滤，以减少油气中砂砾的含量，从而进一步提高了防砂效果。

进一步地，由于油气从防砂管41的通孔中进入，依次通过第二油管3和第一油管1流出，最终喷出石油井外，为了可以减小油气在第二油管3和第一油管1中流动的阻力，优选的，第二油管3和第一油管1的内径相同。

本实施例中，第一油管1、第二油管3的内径相同，这样油气在向上流动过程中，尤其在第二油管3和第一油管1之间的连接位置，由于没有口径的变化，这样受到的阻力就很小，进而就可以提高油气的出油效率。

实施例二：

图2是本发明一实施例提供的完井方法的流程示意图。参照附图2所示，本实施例提供一种完井方法，该方法是利用实施例一提供的管柱来实现的。

一种完井方法，包括：

S101、向处于压井状态的自喷井内下入所述管柱。

具体地，压井状态是指将密度大的泥浆注入井内，以等于或微高于地层孔隙压力，从而压制地层能量使其不能自喷。

将管柱下入至井内，使防砂装置位于设计井深，即防砂装置位于油层中。

S102、解除压井状态。

具体地，当管柱下入后，通过向井内套管与油管之间形成的环空区域循环注入密度小的环空保护液以将井筒内密度大的泥浆替出，完成解除压井状态。

S103、坐封封隔器。

解除压井状态后，通过坐封球座实现封隔器的坐封，为酸压或酸化改造做准备。

具体地，封隔器的作用是在进行酸压或酸化时防止酸液流入封隔器上面的油套环空中，保护位于封隔器上面的套管不被酸液腐蚀，且在采油过程中，阻止地层腐蚀流体进入油套环空，腐蚀套管。

S104、向所述第一油管内注入酸液，所述防砂装置的压力控制开关阀打开，酸液流入油层中。

具体地，从第一油管的顶部开口高压注入酸液，随着酸液的进入，油管内的压力达到一定值时，防砂装置的压力控制开关阀打开，酸液经过所述第一油管、封隔器、第二油管、防砂管、沉砂管，然后从沉砂管的底部流入至油层中，使酸液与储层发生化学反应，以提高地层渗透率。

其中，酸液的注入量是根据储层特征设定的，当所设定的酸液量注入完后，执行步骤S105。

S105、停止注入酸液，压力控制开关阀自动关闭，进行自喷采油。

具体地，当停止注入酸液时，油管的压力逐渐降低，防砂装置的压力控制开关阀自动关闭。

当酸液注入完后，由于自喷井的地层压力大于油管内的液柱压力，井内的流体会通过油管排出井口，随着井内流体排出的增多，地层压力逐渐下降，直至地层能量不足而没有自喷能力为止。

本实施例提供的完井方法，适用于自喷井中，将管柱下入至处于压井状态的自喷井内，解除压井状态后，坐封封隔器，向油管内注入酸液，酸液通过油管流入地层，进而实现酸压或酸化改造功能，注入完酸液后，由于自喷井的地层压力大于油管内的液柱压力，井内的流体会通过油管自喷至井口外，直至地层能量不足而没有自喷能力为止，即管柱具有自喷井完井功能，由于管柱包括防砂装置，因此能够实现防砂功能，相比现有技术中需要三趟钻才能实现酸压或酸化改造功能、自喷井完井功能和防砂功能，本实施例中通过下入一趟管柱便能实现酸压或酸化改造、自喷井完井和防砂三种功能，节省作业时长，提高工作效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种管柱，其特征在于，包括由上至下依次设置的第一油管、封隔器、第二油管、防砂装置；

所述第一油管的底端与所述封隔器的顶端连通；所述封隔器的底端与所述第二油管的顶端连通；

所述防砂装置包括由上至下依次连接的防砂管、沉砂管和压力控制开关阀；

所述防砂管的顶端与所述第二油管的底端连通，所述防砂管的底端与所述沉砂管的顶端连通，所述防砂管的侧壁设有若干个供油气进入的通孔；

所述压力控制开关阀位于所述沉砂管的底部，且所述压力控制开关阀可在油管内流体压力的作用下打开或关闭；

所述防砂管包括基管和套接在所述基管外的过滤管；

所述基管的侧壁上设置有若干个均布的通孔；所述过滤管由多层金属网围绕而成；

所述金属网的网孔的孔径大于所述基管上通孔的孔径；

所述防砂管由不锈钢材质制成；

所述防砂管的内径与所述沉砂管的内径相同；

所述第一油管的顶端还设有油管挂，所述油管挂用于悬挂所述第一油管；

所述封隔器为液压式坐封封隔器；

所述第一油管的内径和所述第二油管的内径相同。

2.一种利用如权利要求1所述管柱进行完井的完井方法，其特征在于，包括：

向处于压井状态的自喷井内下入所述管柱；

解除压井状态；

坐封所述封隔器；

向所述第一油管内注入酸液，所述防砂装置的压力控制开关阀打开，以使所述酸液经过所述第一油管、第二油管、防砂装置，并从防砂装置底部流入至油层中；

停止注入所述酸液，所述压力控制开关阀自动关闭，进行自喷采油；

其中，所述防砂装置包括由上至下依次连接的防砂管、沉砂管和压力控制开关阀；所述防砂管的顶端与所述第二油管的底端连通，所述防砂管的底端与所述沉砂管的顶端连通，所述防砂管的侧壁设有若干个供油气进入的通孔；所述压力控制开关阀位于所述沉砂管的底部，且所述压力控制开关阀可在油管内流体压力的作用下打开或关闭；所述防砂管包括基管和套接在所述基管外的过滤管；所述基管的侧壁上设置有若干个均布的通孔；所述过滤管由多层金属网围绕而成；所述金属网的网孔的孔径大于所述基管上通孔的孔径；所述防砂管由不锈钢材质制成；所述防砂管的内径与所述沉砂管的内径相同；所述第一油管的顶端还设有油管挂，所述油管挂用于悬挂所述第一油管；所述封隔器为液压式坐封封隔器；所述第一油管的内径和所述第二油管的内径相同。