CN107762444A - 一种用于固井防砂的一体化管柱及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于固井防砂的一体化管柱及使用方法，管柱由外层管柱和内层管柱构成，外层管柱包括从上到下依次设置的悬挂封隔器、循环滑套、固井滑套、管外封隔器、充填滑套和单流阀式引鞋，内层管柱包括从上到下依次设置的碰压短节、平衡机构、充填机构、分级球座、关闭工具、开关工具和定位器，通过该一体化管柱可实现一次性下入井筒内完成固井和防砂作业。管外封隔器实现了固井段泥岩和水层的有效封固，防砂段进行砾石充填的作业要求，通过碰压短节实现了水泥浆的碰压，分级球座解决了通道的切换与水泥浆回流问题，缩短了单井开发周期，降低了开发成本，最大限度降低了水泥浆对储层的污染。

Description

一种用于固井防砂的一体化管柱及使用方法

技术领域

本发明涉及石油开发作业固井、防砂技术领域，具体的说，是涉及一种用于固井防砂的一体化管柱及方法。

背景技术

随着渤海油田石油勘探开发的不断深入，老井的改造与重修势在必行。陆地油田已有在原直井侧钻进行固井防砂的作业经验，而针对海上侧钻固井防砂完井技术还是一项空白，根据海上作业特点及陆地现有技术，对固井防砂一体化关键技术进行研究，使该技术能在海上推广应用，成为渤海油田进一步挖潜、稳产、增产的有效常规手段。目前采用的固井防砂一体化技术，首先在下部目的层进行防砂，上部层位进行固井作业，均采用2趟钻，甚至3趟钻，有的工艺技术无法进行砾石充填防砂、固井段作业过程中均存在固井段水泥浆向防砂段回流，以及无法实现碰压等弊端，尤其是在小井眼中，根本无法实现固井后再进行防砂作业。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于固井防砂的一体化管柱及使用方法。通过一趟管柱实现固井及防砂作业，实现了固井段泥岩和水层的有效封固，防砂段进行砾石充填的作业要求，缩短了单井开发周期，降低了开发成本，最大限度降低了水泥浆对储层的污染。同时解决水泥浆回流、无法实现碰压等缺点风险，保证作业安全可靠。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于固井防砂的一体化管柱，由外层管柱和内层管柱构成，所述外层管柱包括从上到下依次设置的悬挂封隔器、循环滑套、固井滑套、管外封隔器、充填滑套和单流阀式引鞋，所述内层管柱包括从上到下依次设置的碰压短节、平衡机构、充填机构、分级球座、关闭工具、开关工具和定位器，通过该一体化管柱可实现一次性下入井筒内完成固井和防砂作业。

所述碰压短节的顶部与钻杆相连。

所述悬挂封隔器下入至套管浮鞋以上20m。

所述固井滑套和充填滑套分别具有防回流功能和导流功能。

所述碰压短节可实现挤注水泥时碰压显示且在碰压后打开循环通道。

所述平衡机构和充填机构均为双层管结构。

一种用于固井防砂的一体化管柱的使用方法，包括以下步骤：

(1)下入管柱循环：泥浆流依次经过钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、分级球座、关闭工具、开关工具、定位器、单流阀式引鞋、环空返出井外，完成泥浆顶替；

(2)投1级球坐封悬挂封隔器：上提管柱至自由悬重，确保悬挂封隔器坐封位置避开接箍，井口向钻杆投40mm坐封球至一级分级球座位置，封堵正循环通道，连接钻杆后正打压坐封悬挂封隔器；

(3)内层管柱脱手：保持管柱下压状态，钻杆内正打压至设定压力，稳压5min后放压至零；

(4)循环测试：上提管柱至设定高度，打开正循环通道，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、内层管柱与外层管柱夹层、筛管、环空返出井外，完成循环测试；

(5)坐封管外封隔器：通过定位器确认管外封隔器坐封位置，关闭正循环通道，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、管外封隔器坐封孔，钻杆连接试压管线后正打压，完成管外封隔器坐封；

(6)验封管外封隔器：下放管柱，建立正循环通道，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、内层管柱与外层管柱夹层、筛管、环空，没有返出说明管外封隔器坐封完成；

(7)投2级球打开分级球座：上提管柱，关闭正循环通道，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、分级球座，连接钻杆后正打压，推动分级球座的下球座下移，上球座下移并沟通旁通孔，建立正循环通道；

(8)砾石充填：通过定位器确认砾石充填位置，砂液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、充填滑套、充填机构、筛套环空、单流阀式引鞋、定位器、分级球座下球座、分级球座旁通孔、充填机构夹层、内层管柱与外层管柱夹层、环空返出井外；

(9)返循环清洗砂浆：上提管柱，完井液经过钻环空泵入，一部分完井液依次流经内层管柱与外层管柱夹层、充填滑套、平衡机构、钻杆返出井口，直至将井筒内的砂液全部排除；另一部分完井液依次流经充填机构夹层、分级球座旁通孔和分级球座下球座；

(10)挤注水泥：上提管柱到固井位置，水泥浆依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、固井滑套、外层管柱与环空、循环滑套、内层管柱与外层管柱夹层、环空直至水泥顶替至设定位置；

(11)碰压：释放钻杆胶塞，泥浆泵替尾浆，钻杆胶塞实现碰压后提高压力，打破尾管胶塞破裂盘，建立正循环通道；

(12)正循环清洗水泥：上提管柱至设定位置，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、内层管柱与外层管柱夹层、环空，循环内层管柱内部残余水泥，起钻。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

通过本发明固井防砂的一体化管柱，在钻杆上连接有碰压短节、分级球座、固井滑套、充填滑套、充填机构、平衡机构，实现了一趟管柱进行固井防砂工艺技术要求。管外封隔器实现了固井段泥岩和水层的有效封固，防砂段进行砾石充填的作业要求，通过碰压短节实现了水泥浆的碰压，分级球座解决了通道的切换与水泥浆回流问题，缩短了单井开发周期，降低了开发成本，最大限度降低了水泥浆对储层的污染。

附图说明

图1-1和图1-2为投1级球坐封悬挂器时的管柱状态示意图；

图2-1和图2-2为坐封管外封隔器时的管柱状态示意图；

图3-1和图3-2为验封管外封隔器时的管柱状态示意图。

图4-1和图4-2为投2级球充填时的管柱状态示意图。

图5-2和图5-2为挤注水泥时的管柱状态示意图。

图6-1和图6-2为清洗残余水泥时的管柱状态示意图。

附图标记：1-碰压短节；2-悬挂封隔器；3-循环滑套；4-固井滑套；5-管外封隔器；6-平衡机构；7-充填滑套；8-充填机构；9-分级球座；10-关闭工具；11-开关工具；12-定位器；13-单流阀式引鞋

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

一种用于固井防砂的一体化管柱，由外层管柱和内层管柱构成，外层管柱从上向下依次连接有悬挂封隔器2、循环滑套3、固井滑套4、管外封隔器5、充填滑套7和单流阀式引鞋13，内层管柱包括从上到以依次设置的碰压短节1、平衡机构6、充填机构8、分级球座9、关闭工具10、开关工具11、定位器12。通过该管柱可实现小井眼内一趟管柱完成固井和防砂作业，实现固井段泥岩和水层的有效封固，防砂段进行砾石充填的作业要求。

通过本发明管柱实现固井防砂一体化工艺，它的工艺过程如下步骤实施：

1)下入管柱循环：泥浆依次流经过钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、分级球座、关闭工具、开关工具、定位器、单流阀式引鞋、环空返出井外，完成泥浆顶替。本实施例中所有涉及的环空均为套管与钻杆的环空。

2)投1级球坐封悬挂封隔器，球采用国标钢球：上提管柱至自由悬重，确保悬挂封隔器坐封位置避开接箍。井口向钻杆投40mm坐封球至一级球座位置，封堵正循环通道，连接钻杆后正打压坐封悬挂封隔器，见图1-1和图1-2。球就是国标钢球，本实施例需要投2个球,所以我们为了区分,标记为1级球和2级球。

3)内层管柱脱手:保持管柱下压状态，钻杆内正打压至设计压力稳压5min后放压至零。

4)循环测试：按照设计高度上提管柱，打开正循环通道。完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、内层管柱与外层管柱夹层、筛管、环空返出井外，完成循环测试。

5)坐封管外封隔器：通过定位器确认管外封隔器坐封位置，关闭正循环通道，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、管外封隔器坐封孔，钻杆连接试压管线后正打压，完成管外封隔器坐封，见图2-1和图2-2。

6)验封管外封隔器：下放管柱，建立正循环通道，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、内层管柱与外层管柱夹层、筛管、环空，没有返出说明管外封隔器坐封完成，见图3-1和图3-2。

7)投2级球打开分级球座：上提管柱，关闭正循环通道，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、分级球座，连接钻杆后正打压，推动分级球座的下球座下移，上球座下移并沟通旁通孔，建立正循环通道，见图4-1和图4-2。

8)砾石充填：通过定位器确认砾石充填位置，砂液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、充填滑套、充填机构、筛套环空、单流阀式引鞋、定位器、分级球座下球座、分级球座旁通孔、充填机构夹层、内层管柱与外层管柱夹层、环空返出井外。

9)返循环清洗砂浆：上提管柱，完井液经过钻环空泵入，一部分完井液依次流经内层管柱与外层管柱夹层、充填滑套、平衡机构、钻杆返出井口，直至将井筒内的砂液全部排除；另一部分完井液依次流经充填机构夹层、分级球座旁通孔和分级球座下球座。

10)挤注水泥：上提管柱到固井位置，水泥浆依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、固井滑套、外层管柱与环空、循环滑套、内层管柱与外层管柱夹层、环空直至水泥顶替至设计位置，见图5-1和图5-2。

11)碰压：释放钻杆胶塞，泥浆泵替尾浆，钻杆胶塞实现碰压后提高压力，打破尾管胶塞破裂盘，建立正循环通道。

12)正循环清洗水泥：上提管柱至设计位置，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、内层管柱与外层管柱夹层、环空，大排量循环内层管柱内部残余水泥，起钻，见图6-1和图6-2。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于固井防砂的一体化管柱，其特征在于，由外层管柱和内层管柱构成，所述外层管柱包括从上到下依次设置的悬挂封隔器、循环滑套、固井滑套、管外封隔器、充填滑套和单流阀式引鞋，所述内层管柱包括从上到下依次设置的碰压短节、平衡机构、充填机构、分级球座、关闭工具、开关工具和定位器，通过该一体化管柱可实现一次性下入井筒内完成固井和防砂作业。

2.根据权利要求1所述一种用于固井防砂的一体化管柱，其特征在于，所述碰压短节的顶部与钻杆相连。

3.根据权利要求1所述一种用于固井防砂的一体化管柱，其特征在于，所述悬挂封隔器下入至套管浮鞋以上20m。

4.根据权利要求1所述一种用于固井防砂的一体化管柱，其特征在于，所述固井滑套和充填滑套分别具有防回流功能和导流功能。

5.根据权利要求1或2所述一种用于固井防砂的一体化管柱，其特征在于，所述碰压短节可实现挤注水泥时碰压显示且在碰压后打开循环通道。

6.根据权利要求1所述一种用于固井防砂的一体化管柱，其特征在于，所述平衡机构和充填机构均为双层管结构。

7.根据权利要求1所述一种用于固井防砂的一体化管柱的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)下入管柱循环：泥浆流依次经过钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、分级球座、关闭工具、开关工具、定位器、单流阀式引鞋、环空返出井外，完成泥浆顶替；

(2)投1级球坐封悬挂封隔器：上提管柱至自由悬重，确保悬挂封隔器坐封位置避开接箍，井口向钻杆投40mm坐封球至一级分级球座位置，封堵正循环通道，连接钻杆后正打压坐封悬挂封隔器；

(3)内层管柱脱手：保持管柱下压状态，钻杆内正打压至设定压力，稳压5min后放压至零；

(4)循环测试：上提管柱至设定高度，打开正循环通道，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、内层管柱与外层管柱夹层、筛管、环空返出井外，完成循环测试；

(5)坐封管外封隔器：通过定位器确认管外封隔器坐封位置，关闭正循环通道，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、管外封隔器坐封孔，钻杆连接试压管线后正打压，完成管外封隔器坐封；

(6)验封管外封隔器：下放管柱，建立正循环通道，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、内层管柱与外层管柱夹层、筛管、环空，没有返出说明管外封隔器坐封完成；

(7)投2级球打开分级球座：上提管柱，关闭正循环通道，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、分级球座，连接钻杆后正打压，推动分级球座的下球座下移，上球座下移并沟通旁通孔，建立正循环通道；

(8)砾石充填：通过定位器确认砾石充填位置，砂液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、充填滑套、充填机构、筛套环空、单流阀式引鞋、定位器、分级球座下球座、分级球座旁通孔、充填机构夹层、内层管柱与外层管柱夹层、环空返出井外；

(9)返循环清洗砂浆：上提管柱，完井液经过钻环空泵入，一部分完井液依次流经内层管柱与外层管柱夹层、充填滑套、平衡机构、钻杆返出井口，直至将井筒内的砂液全部排除；另一部分完井液依次流经充填机构夹层、分级球座旁通孔和分级球座下球座；

(10)挤注水泥：上提管柱到固井位置，水泥浆依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、固井滑套、外层管柱与环空、循环滑套、内层管柱与外层管柱夹层、环空直至水泥顶替至设定位置；

(11)碰压：释放钻杆胶塞，泥浆泵替尾浆，钻杆胶塞实现碰压后提高压力，打破尾管胶塞破裂盘，建立正循环通道；

(12)正循环清洗水泥：上提管柱至设定位置，完井液依次流经钻杆、碰压短节、平衡机构、充填机构、内层管柱与外层管柱夹层、环空，循环内层管柱内部残余水泥，起钻。