CN106812501A - 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：固定管柱组件和抽油泵组件；固定管柱组件包括：由上至下依次设置的第一油管、泵座、第二油管、封隔器、第三油管和防砂装置；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；防砂管的顶端与第三油管的底端连通，防砂管的侧壁上设有若干个供油气进入的通孔；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；抽油泵组件位于第一油管中，抽油泵组件的底端与泵座可拆卸式连接。相比现有技术中下入酸压或酸化改造管柱后还要再起出，然后再分别下入防砂管柱和机采抽油完井管柱，本发明能够同时实现酸压或酸化改造、机采抽油完井以及防砂三种功能，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，钻井作业的后期需要进行完井作业，完井作业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，从而增加出油产量，之后便要下入完井管柱为采油做准备，由于在采油过程中，很多地层会出砂，因此还要考虑完井管柱的防砂功能。

一般地层能量不充足的油气井，在采油作业过程中，自喷采油结束后，还要进行机采抽油生产。完成完井作业的过程为：将酸压或酸化改造管柱下入至井内，将酸液通过酸压或酸化改造管柱的油管注入地层中，其中酸液的注入量是根据储层特征设定的，将酸液注入完后，待油管中无酸液后，进行放喷，直到油气井不能自喷采油，然后起出酸压或酸化改造管柱，再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，再在防砂管柱之上下入机采抽油完井管柱，为采油做准备。

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、悬挂防砂管柱和机采抽油完井管柱，需要三趟钻才能实现酸压或酸化改造功能、机采抽油完井功能以及防砂功能，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、机采抽油完井功能以及防砂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：固定管柱组件和抽油泵组件；

所述固定管柱组件包括：由上至下依次设置的第一油管、泵座、第二油管、封隔器、第三油管和防砂装置；

所述第一油管的底端与所述泵座的顶端连通；

所述泵座的底端通过所述第二油管与所述封隔器的顶端连通，所述封隔器的底端与所述第三油管的顶端连通；

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三油管的底端连通，所述防砂管的底端与所述沉砂管的顶端连通，所述防砂管的侧壁上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；

所述抽油泵组件位于所述第一油管中，所述抽油泵组件的底端与所述泵座可拆卸式连接。

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，所述防砂管由不锈钢材质制成。

在本发明的一实施例中，所述抽油泵组件包括由上至下依次轴向连接的光杆、抽油杆、杆式泵；

所述杆式泵包括泵筒和位于所述泵筒内的柱塞，所述泵筒与所述泵座固定连接，所述柱塞连接在所述抽油杆的底端，所述柱塞可随所述抽油杆的上下移动而移动。

在本发明的一实施例中，所述泵座内设有卡接槽，所述泵筒上设有卡接块，所述卡接块可匹配卡入所述卡接槽内，使所述泵筒固定连接在所述泵座上。

在本发明的一实施例中，所述泵筒上还设有橡胶密封，所述橡胶密封与所述泵座的内壁紧贴。

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、所述第二油管和所述第三油管的内径相同。

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：

向处于压井状态的井内下入所述固定管柱组件；

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，所述压力控制开关阀开启，以使所述酸液依次经过所述第一油管、第二油管、第三油管、防砂管、沉砂管，从沉砂管的底部流入至油层中；

酸液注入完成后，压力控制开关阀自动关闭，进行自喷采油；

自喷结束后，向所述第一油管内下入所述抽油泵组件，以使所述抽油泵组件连接在所述泵座上，进入机采抽油生产阶段。

本发明管柱及完井方法，该管柱包括固定管柱组件和抽油泵组件，向井内下入固定管柱组件后，通过向第一油管内注入酸液，使酸液向下流入地层，进而实现酸压或酸化改造功能，注入完酸液后，压力控制开关阀自动关闭，进行自喷采油，自喷结束后便将抽油泵组件下入至油管中与泵座连接，进而实现机采抽油完井功能。由于固定管柱组件包括防砂装置，因此能够实现防砂功能，分别下入固定管柱组件和抽油泵组件，无需再起出，相比现有技术中下入酸压或酸化改造管柱后还要再起出，然后再分别下入防砂管柱和机采抽油完井管柱，本实施例的管柱能够同时实现酸压或酸化改造、机采抽油完井以及防砂三种功能，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中的固定管柱组件的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的管柱中的抽油泵组件的结构示意图；

图3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；

11、油管挂；

2、泵座；

3、第二油管；

4、封隔器；

5、第三油管；

6、防砂装置；

61、防砂管；

62、沉砂管；

63、压力控制开关阀；

7、抽油泵组件；

71、杆式泵；

72、抽油杆；

73、光杆。

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。

实施例一：

图1为本发明一实施例提供的管柱中的固定管柱组件的结构示意图。图2为本发明一实施例提供的管柱中的抽油泵组件的结构示意图。参照附图1和附图2所示，本实施例提供一种管柱，该管柱主要用于油田开发中进行完井和采油作业。该管柱包括：固定管柱组件和抽油泵组件7，其中：

所述固定管柱组件包括：由上至下依次设置的第一油管1、泵座2、第二油管3、封隔器4、第三油管5和防砂装置6。

具体地，第一油管1的顶端位于井口，第一油管1的底端与泵座2的顶端连通。泵座2的底端通过所述第二油管3与封隔器4的顶端连通。

可以理解为：所述泵座2为中空结构，该中空结构顶部的开口端与第一油管1的底端匹配，使第一油管1与泵座2的内部连通；该中空结构底部的开口端与第二油管3的顶端匹配，使第二油管3与泵座2的内部连通，从而第一油管1和第二油管3相连通。泵座2与上下两段油管密封连接，使油管内的流体不会从连接处流出。

所述封隔器4的顶端与第二油管3连通，封隔器4的底端与第三油管5连通。也就是说，封隔器4为中空结构，且该中空结构顶部的开口端与第二油管3的底端相匹配，使第二油管3与封隔器4的内部连通，该中空结构底部的开口端与第三油管5的顶端相匹配，使第三油管5与封隔器的内部连通，从而第二油管3和第三油管5之间亦连通。

在本实施例中，第一油管1的上端可连接油管挂11，油管挂11用于悬挂第一油管1。油管挂11即油管悬挂器，固定管柱组件依靠油管挂11固定在井内。

本实施例中的封隔器4可以选用液压式坐封封隔器。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。

所述防砂装置6为采油阶段中用于防止砂砾进入油管内的装置，以实现防砂功能。防砂装置6可通过流体、而阻挡砂砾通过，即，阻止砂砾进入第三油管5中，流体可通过防砂装置流入或流出油管。

在一种实现方式中，防砂装置的具体结构可以包括：由上至下依次连接的防砂管、沉砂管、盲堵(图中未示出)。所述防砂管的侧壁设有开孔。

在酸压或酸化过程中，酸液从第一油管1流下进入第二油管3，然后从防砂管的开孔中流出至油层中。在采油过程中，盲堵堵住沉砂管的管口底部，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，而且防砂管侧壁的开孔又很小，因此防砂管可能会受到过大的压力而发生爆裂等。

为了避免上述情况发生，本实施例的一实施方式中，所述防砂装置6包括由上至下依次连接的防砂管61、沉砂管62和压力控制开关阀63。

其中，防砂管61的顶端与第三油管5的底端连通，防砂管61的底端与沉砂管62的顶端连通，防砂管61的侧壁上设有若干个供油气进入的通孔(图中未示出)。压力控制开关阀63位于所述沉砂管62的底部，且压力控制开关阀63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63开启，使酸液通过压力控制开关阀63流入地层中，当停止注液时，因油管内无注入压力，压力控制开关阀63自动关闭。在采油阶段时需一直保持压力控制开关阀63处于关闭状态，油气从防砂管61侧壁的通孔流入。也就是说防砂装置采用该种结构，能够保护防砂管61不易爆裂，也利于酸压或酸化改造的顺利进行。

即，压力控制开关阀63的开启和关闭通过流体压力来控制。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63开启，酸液通过压力控制开关阀63流出，停止注液后，油管内的压力逐渐降低，压力控制开关阀63关闭。在采油阶段的过程中，压力控制开关阀63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63的开启压力，一般压力控制开关阀63的开启压力可以设计为约20MPa。

所述抽油泵组件7位于第一油管1中，抽油泵组件7的底端与泵座2可拆卸式连接，也就是说，所述抽油泵组件7可下入至第一油管1中，与泵座2连接，亦可以从泵座2上拆卸下来，从第一油管1中取出。

在完井作业的过程中，将固定管柱组件下入至井内，进而进行酸压或酸化，提高地层渗透率。待油管内无排液时，进入自喷生产阶段，直至油气井中不能自喷为止。自喷结束后再下入抽油泵组件7，为机采抽油生产做准备。下面通过管柱的完井过程来进一步说明：

将固定管柱组件下入至井内，然后坐封封隔器4，向第一油管1内注入酸液，酸液依次通过第一油管1、第二油管3、第三油管5、防砂装置6，酸液从防砂装置6流出后，然后流入地层中，用于提高地层渗透率。封隔器4坐封后，封隔器4与井内套管之间密封，使酸液不能流入封隔器4上面的油套环空中，保护位于封隔器4上面的套管不被酸液腐蚀，其中酸液的注入量是根据储层特征设定的。酸液注完后，压力控制开关阀63自动关闭，待第一油管1、第二油管3、第三油管5内无排液时，进行自喷生产阶段，直至油气井无法自喷为止。向第一油管1内下入抽油泵组件7，使抽油泵组件7与泵座2连接，为机采抽油生产做准备。

当抽油泵组件7下入至第一油管1中与泵座2连接后，由于抽油泵组件在不工作时流体不会从抽油泵中流通，而且抽油泵在工作时也只能将流体通过油管抽出井外单方向排流，因此将固定管柱组件与抽油泵组件7分开制成两部分，在酸压或酸化时，不安装抽油泵组件7，从油管内注入酸液至地层，在酸压或酸化之后，由于地层的压力大于油管内的压力，油管内会有一定的排液返出至井外，地层的压力逐渐减小，待油管内无排液后，可将抽油泵组件7下入至第一油管1中，与泵座2连接，便可进入机采抽油阶段。

本实施例提供的管柱，包括固定管柱组件和抽油泵组件，向井内下入固定管柱组件后，通过向第一油管内注入酸液，使酸液向下流入地层，进而实现酸压或酸化改造功能，注入完酸液后，压力控制开关阀自动关闭，进行自喷采油，自喷结束后便将抽油泵组件下入至油管中与泵座连接，进而实现机采抽油完井功能。由于固定管柱组件包括防砂装置，因此能够实现防砂功能，分别下入固定管柱组件和抽油泵组件，无需再起出，相比现有技术中下入酸压或酸化改造管柱后还要再起出，然后再分别下入防砂管柱和机采抽油完井管柱，本实施例的管柱能够同时实现酸压或酸化改造、机采抽油完井以及防砂三种功能，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61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61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，进入到第三油管5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三油管5中，油气从第三油管5向上流动，油气中的细砂沉积落入基管下面的沉砂管62中，防止细砂沉积后堵住基管的通孔。

也就是说，油气进入第三油管5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61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61具有抗腐蚀性、高可靠性和高强度等。

其中，抽油泵组件7可具体包括由上至下依次轴向连接的光杆73、抽油杆72、杆式泵71。

所述光杆73位于井口，井口处固定设有光杆密封器(图中未示出)，光杆73位于所述光杆密封器中，起到油管内防喷的作用。

杆式泵71包括泵筒和位于泵筒内的柱塞(图中未示出)，泵筒与泵座2固定连接。本实施例中，泵座2可以为杆式泵支承接头，用于固定密封连接杆式泵71的泵筒。所述柱塞连接在抽油杆72的底端。

井口处设有提拉装置，通过提拉装置带动光杆以及抽油杆上下移动，柱塞可随着抽油杆72的上下移动而移动，实现抽油。在使用杆式泵71工作之前，杆式泵71与第一油管1为分开状态。当将杆式泵71下入第一油管1中时，杆式泵71的泵筒固定密封连接在支撑接头内。

在本实施例的一实施方式中，可通过在泵筒上设置卡接块，在杆式泵支承接头内设置与该卡接块匹配的卡接槽，卡接块可卡入该卡接槽中，以使泵筒固定在支撑接头内。

为了进一步保证泵筒与泵座之间的密封性，还可以在泵筒上设置橡胶密封，该橡胶密封可紧贴在杆式泵支承接头的内壁上，使泵筒与杆式泵支承接头之间密封。上下移动抽油杆72，便可进行抽油。本实施例的抽油泵组件7结构简单，使用方便且快捷。

本实施例提供的一种管柱，包括固定管柱和抽油泵组件，向井内下入固定管柱组件后，通过向第一油管内注入酸液，使酸液流入地层，进而实现酸压或酸化改造功能，注入完酸液后，进入自喷生产阶段，自喷结束后便将抽油泵组件下入至油管中与泵座连接，进而实现机采抽油完井功能，由于固定管柱组件包括防砂装置，因此能够实现防砂功能，分别下入固定管柱组件和抽油泵组件，无需再起出，相比现有技术中下入酸压或酸化改造管柱后还要再起出，然后再分别下入防砂管柱和机采抽油完井管柱，本实施例的管柱能够实现酸压或酸化改造、机采抽油完井以及防砂三种功能，功能多元化，大大节省了作业时长，提高了工作效率。

实施例二：

本实施例提供一种完井方法，该完井方法是利用上述实施例提供的管柱来完成的。

图3为本实施例提供的完井方法的流程示意图，参照附图3所示，一种利用上述管柱进行完井的完井方法，包括：

S101、向处于压井状态的井内下入固定管柱组件。

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。

S102、解除压井状态。

具体地，当固定管柱组件下入后，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压井泥浆替出，完成解除压井状态。

固定管柱组件下入至井内后，此时防砂装置位于设计井深。

S103、坐封封隔器。

其中，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，所述压力控制开关阀开启，以使所述酸液依次经过所述第一油管、第二油管、第三油管、防砂管、沉砂管，从沉砂管的底部流入至油层中。

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、泵座、第二油管、封隔器、第三油管、防砂管、沉砂管，然后流入至油层中。酸液与储层发生化学反应，从而提高地层渗透率。

其中，酸液的注入量是根据储层特征设定的。

S105、酸液注入完成后，压力控制开关阀自动关闭，进行自喷采油。

S106、自喷结束后，向所述第一油管内下入所述抽油泵组件，以使所述抽油泵组件连接在所述泵座上，进入机采抽油生产阶段。

具体地，酸液注入完成后，进入自喷采油阶段，直至油气井内不能自喷采油。当自喷采油阶段结束，就需要进入机采阶段，向所述第一油管内下入抽油泵组件，以使抽油泵组件连接在泵座上。

在酸压或酸化之后，由于地层的压力大于油管内的压力，油管内会有一定的排液返出至井外，地层的压力逐渐减小，油气井就会进入机采阶段，即油管内无排液时，再下入抽油泵组件，上下移动抽油泵组件中的抽油杆，抽油泵组件中的柱塞随着抽油杆的上下移动而移动，从而实现抽油。

本实施例提供的完井方法，向井内下入固定管柱组件后，通过向第一油管内注入酸液，使酸液通过第一油管、第二油管、第三油管、防砂装置流入地层中，进而实现酸压或酸化改造功能，注入完酸液后，压力控制开关阀自动关闭，进行自喷采油，自喷结束后便将抽油泵组件下入至第一油管中与泵座连接，进而实现机采抽油完井功能；由于固定管柱包括防砂装置，因此能够同时实现防砂功能，分别下入固定管柱组件和抽油泵组件，无需再起出，相比现有技术中下入酸压或酸化改造管柱后还要再起出，然后再分别下入防砂管柱和机采抽油完井管柱，本实施例的完井方法能够同时实现酸压或酸化改造、机采抽油完井以及防砂三种功能，大大节省了作业时长，提高了工作效率。

本实施例的完井方法是通过实施例一的管柱来完成的，其具体工作原理与实施例一相同，在此不再一一赘述。

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 (10)

1.一种管柱，其特征在于，包括：固定管柱组件和抽油泵组件；

所述固定管柱组件包括：由上至下依次设置的第一油管、泵座、第二油管、封隔器、第三油管和防砂装置；

所述第一油管的底端与所述泵座的顶端连通；

所述泵座的底端通过所述第二油管与所述封隔器的顶端连通，所述封隔器的底端与所述第三油管的顶端连通；

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三油管的底端连通，所述防砂管的底端与所述沉砂管的顶端连通，所述防砂管的侧壁上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；

所述抽油泵组件位于所述第一油管中，所述抽油泵组件的底端与所述泵座可拆卸式连接。

2.根据权利要求1所述的管柱，其特征在于，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。

3.根据权利要求2所述的管柱，其特征在于，所述防砂管由不锈钢材质制成。

4.根据权利要求1至3任一项所述的管柱，其特征在于，所述抽油泵组件包括由上至下依次轴向连接的光杆、抽油杆、杆式泵；

所述杆式泵包括泵筒和位于所述泵筒内的柱塞，所述泵筒与所述泵座固定连接，所述柱塞连接在所述抽油杆的底端，所述柱塞可随所述抽油杆的上下移动而移动。

5.根据权利要求4所述的管柱，其特征在于，所述泵座内设有卡接槽，所述泵筒上设有卡接块，所述卡接块可匹配卡入所述卡接槽内，使所述泵筒固定连接在所述泵座上。

6.根据权利要求5所述的管柱，其特征在于，所述泵筒上还设有橡胶密封，所述橡胶密封与所述泵座的内壁紧贴。

7.根据权利要求1所述的管柱，其特征在于，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。

8.根据权利要求1或7所述的管柱，其特征在于，所述封隔器为液压式坐封封隔器。

9.根据权利要求1或7所述的管柱，其特征在于，所述第一油管、所述第二油管和所述第三油管的内径相同。

10.一种利用如权利要求1至9任一项所述管柱进行完井的完井方法，其特征在于，包括：

向处于压井状态的井内下入所述固定管柱组件；

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，所述压力控制开关阀开启，以使所述酸液依次经过所述第一油管、第二油管、第三油管、防砂管、沉砂管，从沉砂管的底部流入至油层中；

酸液注入完成后，压力控制开关阀自动关闭，进行自喷采油；

自喷结束后，向所述第一油管内下入所述抽油泵组件，以使所述抽油泵组件连接在所述泵座上，进入机采抽油生产阶段。