CN107676046B - 一种侧钻井完井工艺管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种侧钻井完井工艺管柱，属于钻井完井技术领域。该侧钻井完井工艺管柱包括：膨胀管、发射室、膨胀头、浮箍、浮鞋、插入锚牙和堵塞部件。本发明通过发射室固定在膨胀管的下端内部，膨胀头安装在发射室的上端内部，承压座固定在发射室的下端，浮箍固定在承压座的下端，浮鞋固定在浮箍的下端，通过插入锚牙连接发射室和下入工具串，固井完成后，通过堵塞部件与承压座配合封堵承压座上的液体流通通道，并由下入工具串向发射室内注入液体，发射室内的液体在发射室内推动膨胀头上行以使膨胀管膨胀，避免在完井后进行后期作业的过程中下入工具受到限制，规避报废井的套管直径对侧钻井完井工艺管柱直径造成的限制。

Description

一种侧钻井完井工艺管柱

技术领域

本发明涉及钻井完井技术领域，特别涉及一种侧钻井完井工艺管柱。

背景技术

套管侧钻井完井工艺是指在原地质或工程报废油水井某个预定井段的套管中开窗，钻出新的井眼后下入小套管固井完井的工艺，由于其利用了原井场、原集输设备、原供电设备和原井眼，充分利用了报废井、挖掘了老油田油藏潜力，节约了建井费用又激活了老井的生命力，是一种提高油田采收率的有效方法。

受到报废井套管的内径限制，目前套管侧钻井完井工艺中采用的是外径为95mm，内径为82.25mm的管柱，固井后通过射孔完井。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有套管侧钻井完井工艺中采用的管柱的内径较小，在完井后进行后期作业的过程中，下入工具时容易受到限制。

发明内容

为了解决现有套管侧钻井完井工艺中采用的管柱的内径较小，在完井后进行后期作业的过程中，下入工具时容易受到限制的问题，本发明实施例提供了一种侧钻井完井工艺管柱。所述技术方案如下：

一种侧钻井完井工艺管柱，所述侧钻井完井工艺管柱包括：膨胀管、发射室、膨胀头、承压座、浮箍、浮鞋、插入锚牙和堵塞部件；

所述发射室固定在所述膨胀管的下端内部，所述膨胀头安装在所述发射室的上端内部，所述承压座固定在所述发射室的下端，所述浮箍固定在所述承压座的下端外部，所述浮鞋固定在所述浮箍的下端内部，所述浮箍和所述浮鞋用于防止由所述承压座上的液体流通通道流入井底的液体倒返，所述插入锚牙用于连接所述发射室和下入工具串，所述堵塞部件用于在固井后与所述承压座配合以封堵所述承压座上的液体流通通道；

固井过程，由所述下入工具串向所述发射室内注入固井水泥，所述固井水泥经所述承压座上的液体流通通道流至所述侧钻井完井工艺管柱下端，并经井底返至所述侧钻井完井工艺管柱与井壁之间；

膨胀过程，所述堵塞部件封堵所述承压座上的液体流通通道，由所述下入工具串向所述发射室内注入液体，所述发射室内的液体在所述发射室内推动所述膨胀头上行，使所述膨胀管膨胀。

进一步地，所述插入锚牙包括上接头、下接头和开口环；

所述上接头的上端设有内螺纹，所述上接头用于与所述下入工具串固定连接；

所述下接头固定在所述上接头的下端，用于与所述发射室固定连接，所述下接头的中部设有锥形过渡段，且所述下接头的上端外壁上设有限位凸台；

所述开口环套在所述下接头的上端外部，所述开口环的外径等于所述锥形过渡段的最大外径，通过所述上接头的下端和所述锥形过渡段对所述开口环进行轴向限位，所述限位凸台位于所述开口环形成的开口中，通过所述限位凸台对所述开口环进行径向限位，所述开口环的外部设有外齿，且所述发射室的上端设有内齿，当所述开口环与所述发射室相向运动时，所述开口环上的外齿与所述发射室上的内齿咬合，所述开口环远离所述上接头的一端侧壁上设有U形口，所述U形口用于增加所述开口环的弹性。

进一步地，所述插入锚牙还包括O型密封圈，所述下接头的下端设有密封槽，所述O型密封圈安装在所述密封槽内，所述O型密封圈用于密封所述插入锚牙与所述发射室之间的间隙。

进一步地，所述侧钻井完井工艺管柱还包括丢手，所述丢手固定在所述插入锚牙的上端，所述插入锚牙通过所述丢手与所述下入工具串固定连接，所述丢手用于在所述下入工具串因所述侧钻井完井工艺管柱下入过程中遇阻而不能拔出时，使所述插入锚牙与所述下入工具串之间的连接断开。

具体地，所述丢手包括连接管和剪切螺钉，所述丢手的上端与所述下入工具串之间通过螺纹连接，下端通过所述剪切螺钉与所述插入锚牙固定连接；

当所述侧钻井完井工艺管柱下入过程中遇阻导致所述下入工具串不能拔出时，由所述下入工具串中投入钢球封堵所述插入锚牙上的液体流通通道，向所述下入工具串中加压使所述剪切螺钉剪断。

具体地，所述堵塞部件为胶塞，所述承压座的上端面为锥形凹面，所述胶塞的下端为锥形结构，中部为设有外螺纹的柱形结构，上端设有锥形凸台，所述胶塞通过所述锥形凸台与所述承压座上的锥形凹面配合。

具体地，所述侧钻井完井工艺管柱还包括至少一个橡胶环，所述至少一个橡胶环中的每个橡胶环从上至下依次套在所述膨胀管外部。

具体地，所述膨胀头为锥形膨胀头，所述膨胀头的下端外径大于所述膨胀管膨胀前的内径。

具体地，所述浮鞋的下端为圆球状，通过所述浮鞋引导所述侧钻井完井工艺管柱下入。

具体地，所述膨胀管与所述发射室之间、所述承压座与所述发射室之间、所述浮箍与所述承压座之间、所述浮鞋与所述浮箍之间及所述插入锚牙与所述发射室之间均通过螺纹连接。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明通过发射室固定在膨胀管的下端内部，膨胀头安装在发射室的上端内部，承压座固定在发射室的下端，浮箍固定在承压座的下端，浮鞋固定在浮箍的下端，通过插入锚牙连接发射室和下入工具串，固井完成后，通过堵塞部件与承压座配合封堵承压座上的液体流通通道，并由下入工具串向发射室内注入液体，发射室内的液体在发射室内推动膨胀头上行以使膨胀管膨胀，从而增大套管侧钻井完井工艺管柱的内径，避免在完井后进行后期作业的过程中下入工具受到限制，规避报废井的套管直径对侧钻井完井工艺管柱直径造成的限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的侧钻井完井工艺管柱膨胀过程中的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的完井管柱的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的插入锚牙的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的胶塞的结构示意图。

其中：

1膨胀管，

2橡胶环，

3发射室，

4膨胀头，

5承压座，

6浮箍，

7浮鞋，

8插入锚牙，

81上接头，

82下接头，821限位凸台，822锥形过渡段，

83开口环，831开口，832U形口，833外齿，

84O型密封圈，

9胶塞，

91下端，

92中部，

93上端，

10丢手，

100下入工具串，

200井壁。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种侧钻井完井工艺管柱，该侧钻井完井工艺管柱包括：膨胀管1、发射室3、膨胀头4、承压座5、浮箍6、浮鞋7、插入锚牙8和堵塞部件；

发射室3固定在膨胀管1的下端内部，膨胀头4安装在发射室3的上端内部，承压座5固定在发射室3的下端，浮箍6固定在承压座5的下端外部，浮鞋7固定在浮箍6的下端内部，浮箍6和浮鞋7用于防止由承压座5上的液体流通通道流入井底的液体倒返，插入锚牙8用于连接发射室3和下入工具串100，堵塞部件用于在固井后与承压座5配合以封堵承压座5上的液体流通通道；

固井过程，由下入工具串100向发射室3内注入固井水泥，固井水泥经承压座5上的液体流通通道流至侧钻井完井工艺管柱下端，并经井底返至侧钻井完井工艺管柱与井壁200之间；

膨胀过程，堵塞部件封堵承压座5上的液体流通通道，由下入工具串100向发射室3内注入液体，发射室3内的液体在发射室3内推动膨胀头4上行，使膨胀管1膨胀。

使用本发明实施例提供的侧钻井完井工艺管柱进行完井工艺的过程包括组装管柱和下井、顺流、固井和膨胀。

其中，组装管柱和下井具体为：将膨胀管1、发射室3、膨胀头4、承压座5、浮箍6和浮鞋7组装成完井管柱，其中，可在发射室3的内壁上设置凸台，以将膨胀头4坐于发射室的上端内部。将组装完的完井管柱置于井口，膨胀管1的上端与卡瓦固定连接，通过卡瓦将完井管柱悬挂在井口的转盘上，插入锚牙8连接下入工具串100，使用下入工具串100将插入锚牙8送入完井管柱内并使插入锚牙8与发射室3固定连接，当插入锚牙8与完井管柱连接完成后，上提下入工具串100以释放卡瓦，而后使用下入工具串100将完井管柱下入到预设层段。

顺流过程具体为：由下入工具串100向发射室3内灌注泥浆，泥浆由发射室3经承压座5、浮箍6和浮鞋7流至井底，并由井底流至膨胀管1与井壁200之间。其中，刚开始灌注时泥浆的排量较小，当泥浆开始由膨胀管1上端与井壁200之间返出后可加大泥浆的排量对液体通道中的杂物进行冲洗，当泥浆的循环压力稳定后，按正常排量循环，保证液体通道通畅后排出井内泥浆。

固井过程具体为：由下入工具串100向发射室3内注入水泥，水泥依次经承压座5、浮箍6和浮鞋7流至井底，并由井底返至膨胀管1与井壁200之间，实现固井。其中，由于浮箍6和浮鞋7的设置，可防止注入水泥的过程中水泥由承压座5处返至下入工具串100内。

膨胀过程具体为：当固井完成后，使用打压工具由下入工具串100的上端向下入工具串100内送入堵塞部件，堵塞部件下行的过程中推动水泥浆下行，保证水泥浆填满膨胀管1和井壁200之间的间隙，当堵塞部件运动至承压座5处时，因承压座5的设置无法继续下行，与承压座5配合封堵承压座5上的液体流通通道，而后由下入工具串100向发射室3内部注入液体，液体进入发射室3内的膨胀头4下方，推动膨胀头4上行，膨胀头4上行的过程中使膨胀管1发生膨胀，内径变大。实验表面，外径为95mm，内径为82.25mm的膨胀管1通过膨胀后，内径可达108mm，大大增加侧钻井完井工艺管柱的通径。

本发明通过发射室3固定在膨胀管1的下端内部，膨胀头4安装在发射室3的上端内部，承压座5固定在发射室3的下端，浮箍6固定在承压座5的下端，浮鞋7固定在浮箍6的下端，通过插入锚牙8连接发射室3和下入工具串100，固井完成后，通过堵塞部件与承压座5配合封堵承压座5上的液体流通通道，并由下入工具串100向发射室3内注入液体，发射室3内的液体在发射室3内推动膨胀头4上行以使膨胀管1膨胀，从而增大套管侧钻井完井工艺管柱的内径，避免在完井后进行后期作业的过程中下入工具受到限制，规避报废井的套管直径对侧钻井完井工艺管柱直径造成的限制。

且本发明通过在固井后进行膨胀作业，通过膨胀管1的挤压作用使水泥更加坚实，提高固井质量。

其中，膨胀头4为锥形膨胀头，膨胀头4的下端的外径大于膨胀管1膨胀前的内径。通过锥形膨胀头使膨胀管1进行膨胀，膨胀过程循序渐进，避免膨胀管1上出现应力集中，保证膨胀头4对膨胀管1的膨胀效果。

如图2所示，在本发明实施例中，浮鞋7的下端为圆球状，通过浮鞋7引导侧钻井完井工艺管柱下入，提高下井效率，防止下井过程中遇卡。

膨胀管1与发射室3之间、承压座5与发射室3之间、浮箍6与承压座5之间、浮鞋7与浮箍6之间及插入锚牙8与发射室3之间均通过螺纹连接，结构简单，连接稳固，且便于组装和拆卸。当然，本领域技术人员可知，、发射室3与承压座5之间、浮箍6与承压座5之间以及浮鞋7与浮箍6之间还可通过过盈配合进行固定。

如图3所示，在本发明实施例中，插入锚牙8包括上接头81、下接头82和开口环83；

上接头81的上端设有内螺纹，上接头81用于与下入工具串100固定连接；

下接头82固定在上接头81的下端，用于与发射室3固定连接，下接头82的中部设有锥形过渡段822，且下接头82的上端外壁上设有限位凸台821；

开口环83套在下接头82的上端外部，开口环83的外径等于锥形过渡段822的最大外径，通过上接头81的下端和锥形过渡段822对开口环83进行轴向限位，限位凸台821位于开口环83形成的开口831中，通过限位凸台821对开口环83进行径向限位，开口环83的外部设有外齿833，且发射室3的上端设有内齿，当开口环83与发射室3相向运动时，开口环83上的外齿833与发射室3上的内齿咬合，开口环83远离上接头81的一端侧壁上设有U形口832，U形口832用于增加开口环83的弹性。

在本发明实施例中，上接头81的上端与下入工具串100固定连接，组装管柱的过程中，通过下入工具串100带动插入锚牙8在完井管柱内下行，当开口环83开始进入发射室3内时，在上接头81的限位作用下，开口环83上的外齿833逐步与发射室3上的内齿咬合，直到发射室3完全套在开口环83外部并顶在上接头81上。其中，开口环83的内径大于下接头82上端的外径，从上至下锥形过渡段822的外径逐渐增大，上接头81的下端面与锥形过渡段822的直径最大位置处的距离略大于开口环83的高度，开口环83上的外齿833与发射室3上的内齿咬合完毕后开口环83与发射室3之间在其轴向上便不能再发生相对运动，且由于下接头82上的锥形过渡段822以及开口环83上的U形口832的设置，在上提下入工具串100的过程中，还可通过锥形过渡段的锥形撑开开口环83，使开口环83下端的直径变大，与发射室3的咬合更紧密，进而防止插入锚牙8与发射室3分离。

通过下接头82上的限位凸台821的设置，可防止开口环83随意转动，且当出现下入工具串100不能拔出的情况时，还可通过转动下入工具串100，下入工具串100带动上接头81和下接头82转动，使限位凸台821与开口环83形成的开口作用，进而使开口环83的开口831变大，使发射室3与插入锚牙8之间的咬合脱离。

如图3所示，在本发明实施例中，插入锚牙8还包括O型密封圈84，下接头82的下端设有密封槽，O型密封圈84安装在密封槽内，O型密封圈84用于密封插入锚牙8与发射室3之间的间隙。

在本发明实施例中，通过O型密封圈84安装在下接头82上，密封插入锚牙8与发射室3之间的间隙，防止膨胀过程中发射室3内的液体进入膨胀管1内部，保证膨胀效果。

如图1所示，在本发明实施例中，侧钻井完井工艺管柱还包括丢手10，丢手10固定在插入锚牙8的上端，插入锚牙8通过丢手10与下入工具串100固定连接，丢手10用于在下入工具串100因侧钻井完井工艺管柱下入过程中遇阻而不能拔出时，使插入锚牙8与下入工具串100之间的连接断开。

在本发明实施例中，在通过下入工具串100带动本发明下井的过程中，有可能出现本发明被卡住的情形，导致下入工具串100无法拔出，也无法进行清理作业，此时，通过丢手10使插入锚牙8与下入工具串100之间的连接断开，即可提出下入工具串100，下入其他工具进行修井作业。

其中，优选地，丢手10包括连接管和剪切螺钉，丢手10的上端与下入工具串100之间通过螺纹连接，下端通过剪切螺钉与插入锚牙8固定连接；

当侧钻井完井工艺管柱下入过程中遇阻导致下入工具串100不能拔出时，由下入工具串100中投入钢球封堵插入锚牙8上的液体流通通道，向下入工具串100中加压并上提下入工具串100使剪切螺钉剪断。

在本发明实施例中，当下入工具串100不能拔出时，由下入工具串100中投入钢球，钢球与插入锚牙8的上接头81的上端配合封堵插入锚牙8上的液体流通通道，而后向下入工具串100中加压，上提下入工具串100使剪切螺钉剪断，即可提出下入工具串100并下入其他工具进行修井作业。

如图4所示，且结合图1进行说明，在本发明实施例中，堵塞部件为胶塞9，承压座5的上端面为锥形凹面，胶塞的下端91为锥形结构，胶塞的中部92为设有外螺纹的柱形结构，胶塞的上端93设有锥形凸台，胶塞9通过锥形凸台与承压座5上的锥形凹面配合。

在本发明实施例中，通过胶塞的下端91的锥形结构引导堵塞部件下行，通过胶塞的中部92的外螺纹与承压座5配合封堵承压座5上的液体流通通道，且通过胶塞的上端93的锥形凸台与承压座5上的锥形凹面配合，利用锥形的自密封原理，保证膨胀过程中发射室3内的液体不会经承压座5流至井底，进而保证发射室3内的液体压力。

参见图1，在本发明实施例中，该膨胀管完井工艺管柱还包括至少一个橡胶环2，至少一个橡胶环2中的每个橡胶环2从上至下依次套在膨胀管1外部。

在本发明实施例中，通过在膨胀管1外部套设至少一个橡胶环2，当膨胀管1膨胀完成后，每个橡胶环2随膨胀管1变形而嵌入井壁200的水泥浆中，保证膨胀管1在井内的稳固性。其中，橡胶环2与膨胀管1之间可以通过螺纹连接，也可通过过盈配合固定连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种侧钻井完井工艺管柱，其特征在于，所述侧钻井完井工艺管柱包括：膨胀管、发射室、膨胀头、承压座、浮箍、浮鞋、插入锚牙和堵塞部件；

所述发射室固定在所述膨胀管的下端内部，所述膨胀头安装在所述发射室的上端内部，所述承压座固定在所述发射室的下端，所述浮箍固定在所述承压座的下端外部，所述浮鞋固定在所述浮箍的下端内部，所述浮箍和所述浮鞋用于防止由所述承压座上的液体流通通道流入井底的液体倒返，所述插入锚牙用于连接所述发射室和下入工具串，所述堵塞部件用于在固井后与所述承压座配合以封堵所述承压座上的液体流通通道；

固井过程，由所述下入工具串向所述发射室内注入固井水泥，所述固井水泥经所述承压座上的液体流通通道流至所述侧钻井完井工艺管柱下端，并经井底返至所述侧钻井完井工艺管柱与井壁之间；

膨胀过程，所述堵塞部件封堵所述承压座上的液体流通通道，由所述下入工具串向所述发射室内注入液体，所述发射室内的液体在所述发射室内推动所述膨胀头上行，使所述膨胀管膨胀，

所述插入锚牙包括上接头、下接头和开口环；

所述上接头的上端设有内螺纹，所述上接头用于与所述下入工具串固定连接；

所述下接头固定在所述上接头的下端，用于与所述发射室固定连接，所述下接头的中部设有锥形过渡段，且所述下接头的上端外壁上设有限位凸台；

所述开口环套在所述下接头的上端外部，所述开口环的外径等于所述锥形过渡段的最大外径，通过所述上接头的下端和所述锥形过渡段对所述开口环进行轴向限位，所述限位凸台位于所述开口环形成的开口中，通过所述限位凸台对所述开口环进行径向限位，所述开口环的外部设有外齿，且所述发射室的上端设有内齿，当所述开口环与所述发射室相向运动时，所述开口环上的外齿与所述发射室上的内齿咬合，所述开口环远离所述上接头的一端侧壁上设有U形口，所述U形口用于增加所述开口环的弹性。

2.根据权利要求1所述的侧钻井完井工艺管柱，其特征在于，所述插入锚牙还包括O型密封圈，所述下接头的下端设有密封槽，所述O型密封圈安装在所述密封槽内，所述O型密封圈用于密封所述插入锚牙与所述发射室之间的间隙。

3.根据权利要求1所述的侧钻井完井工艺管柱，其特征在于，所述侧钻井完井工艺管柱还包括丢手，所述丢手固定在所述插入锚牙的上端，所述插入锚牙通过所述丢手与所述下入工具串固定连接，所述丢手用于在所述下入工具串因所述侧钻井完井工艺管柱下入过程中遇阻而不能拔出时，使所述插入锚牙与所述下入工具串之间的连接断开。

4.根据权利要求3所述的侧钻井完井工艺管柱，其特征在于，所述丢手包括连接管和剪切螺钉，所述丢手的上端与所述下入工具串之间通过螺纹连接，下端通过所述剪切螺钉与所述插入锚牙固定连接；

当所述侧钻井完井工艺管柱下入过程中遇阻导致所述下入工具串不能拔出时，由所述下入工具串中投入钢球封堵所述插入锚牙上的液体流通通道，向所述下入工具串中加压使所述剪切螺钉剪断。

5.根据权利要求1所述的侧钻井完井工艺管柱，其特征在于，所述堵塞部件为胶塞，所述承压座的上端面为锥形凹面，所述胶塞的下端为锥形结构，中部为设有外螺纹的柱形结构，上端设有锥形凸台，所述胶塞通过所述锥形凸台与所述承压座上的锥形凹面配合。

6.根据权利要求1所述的侧钻井完井工艺管柱，其特征在于，所述侧钻井完井工艺管柱还包括至少一个橡胶环，所述至少一个橡胶环中的每个橡胶环从上至下依次套在所述膨胀管外部。

7.根据权利要求1所述的侧钻井完井工艺管柱，其特征在于，所述膨胀头为锥形膨胀头，所述膨胀头的下端的外径大于所述膨胀管膨胀前的内径。

8.根据权利要求1所述的侧钻井完井工艺管柱，其特征在于，所述浮鞋的下端为圆球状，通过所述浮鞋引导所述侧钻井完井工艺管柱下入。

9.根据权利要求1-8任一项权利要求所述的侧钻井完井工艺管柱，其特征在于，所述膨胀管与所述发射室之间、所述承压座与所述发射室之间、所述浮箍与所述承压座之间、所述浮鞋与所述浮箍之间及所述插入锚牙与所述发射室之间均通过螺纹连接。