CN108119068B - 用于预防套管损坏的施工方法及工艺管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于预防套管损坏的施工方法及工艺管柱，属于预防套管损坏技术领域。其中，施工方法包括：步骤a，向井内下入膨胀管(6)并对所述膨胀管(6)进行膨胀作业；步骤b，向所述膨胀管(6)内下入油层套管(11)；步骤c，向所述膨胀管(6)和所述油层套管(11)之间的环空内注入水泥浆(12)。该施工方法中，在油层套管和泥岩或蠕变层之间增加了一层膨胀管作为永久支撑，阻隔了泥岩或蠕变层对油层套管的直接挤压破坏作用，有效解决油井套管在泥岩或蠕变层产生的套管损坏、变形、错断等问题，保证油水井正常工作，延长油水井寿命。

Description

用于预防套管损坏的施工方法及工艺管柱

技术领域

本发明涉及预防套管损坏技术领域，特别涉及一种用于预防套管损坏的施工方法及工艺管柱。

背景技术

在油田开采过程中，由于泥岩或者蠕变层对套管的挤压破坏会导致套管会发生损坏。随着油田注水、开采时间的延长，泥岩水化、油层出砂亏空等会加剧油水井套管的损坏，至于油水井穿越地层断裂带而导致的套管损坏更加严重。套管损坏将直接影响油水井的正常生产，甚至导致油水井停产、报废。因此，需要对套管损坏进行防治。

目前常用的防治套管损坏工艺主要有：采用套管整形器对套管进行扩径、套管内补贴、化学堵漏、先期防砂、优化套管钢级等。

其中，采用套管整形器对套管进行扩径的方法，扩径量小、需多次重复作业、整形后套管易回缩且对套管本体产生一定的机械伤害。采用套管内补贴技术会使套管内径大大减小，限制了后期的修井作业工具及常规开发工具的下入，需采用特殊工具增加成本。对于漏失井采用化学堵漏技术，堵漏材料承压低、有效期短，化学材料对地层产生污染。优化钢管等级、先期防砂、提高固井质量等措施会增加建井成本，并且只能使油水井短期内不产生套管损坏，随着开发时间延长仍会发生套管损坏。

综上，在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：现有的防治套管损坏的工艺均不能从根本上有效解决套管发生损坏的问题。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种能够有效预防套管损坏的施工方法及工艺管柱。

具体而言，包括以下的技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种用于预防套管损坏的施工方法，该施工方法包括以下步骤：

步骤a，向井内下入膨胀管并对所述膨胀管进行膨胀作业；

步骤b，向所述膨胀管内下入油层套管；

步骤c，向所述膨胀管和所述油层套管之间的环空内注入水泥浆。

进一步地，所述步骤a具体包括：

向井内下入用于预防套管损坏的工艺管柱；所述工艺管柱包括所述膨胀管，与所述膨胀管的下端连接、且具有中心孔的底堵，以及自上而下顺次连接的钻杆、连接管、上接头、膨胀锥和下接头，所述上接头、所述膨胀锥以及所述下接头位于所述膨胀管内；

将与所述底堵的中心孔相配合的胶塞放入所述钻杆内，并推动所述胶塞向下运动直至所述胶塞将所述底堵的中心孔封堵；

向所述钻杆内打入泥浆对所述膨胀管进行膨胀作业；

所述膨胀作业结束后，将所述底堵、所述胶塞以及所述膨胀管的下端钻除。

进一步地，通过向所述钻杆内打入泥浆推动所述胶塞向下运动。

第二方面，本发明实施例提供一种用于预防套管损坏的工艺管柱，所述工艺管柱用于本发明实施例第一方面所述的施工方法，所述工艺管柱包括：

膨胀管，

与所述膨胀管的下端连接的底堵，

以及，自上而下顺次连接的钻杆、连接管、上接头、膨胀锥和下接头，其中，所述上接头、膨胀锥以及下接头位于所述膨胀管内；

所述钻杆、连接管、上接头、膨胀锥、下接头以及底堵均具有中心孔，且所述钻杆、连接管、上接头、膨胀锥、下接头以及底堵的中心孔彼此连通。

所述工艺管柱还包括：与所述底堵的中心孔相配合、用于将所述底堵的中心孔封堵的胶塞。

进一步地，所述底堵的下端外表面上设置有多个凸起。

进一步地，所述凸起呈梯形，并且所述多个凸起沿所述底堵的圆周方向均匀分布。

进一步地，所述底堵与所述膨胀管通过螺纹连接。

进一步地，所述钻杆、连接管、上接头、膨胀锥和下接头之间通过螺纹连接。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明实施例提供的用于预防套管损坏的施工方法中，在油层套管和泥岩或蠕变层之间增加了一层膨胀管作为永久支撑，阻隔了泥岩或蠕变层对油层套管的直接挤压破坏作用，有效解决油井套管在泥岩或蠕变层产生的套管损坏、变形、错断等问题，保证油水井正常工作，延长油水井寿命。

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为本发明实施例提供的一种用于预防套管损坏的工艺管柱的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种用于预防套管损坏的工艺管柱中膨胀管膨胀施工后留井部分的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种用于预防套管损坏的施工方法中油层套管固井后的井内结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种用于预防套管损坏的工艺管柱的结构示意图。

图中附图标记分别表示：

1-胶塞；

2-钻杆；

3-连接管；

4-液压机构；

5-上接头；

6-膨胀管；

7-膨胀锥；

8-泥岩或蠕变层；

9-下接头；

10-底堵；

11-油层套管；

12-水泥浆。

具体实施方式

为使本发明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。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

第一方面，本发明实施例提供一种用于预防套管损坏的施工方法，参见图1～图3，该施工方法包括以下步骤：

步骤101，向井内下入膨胀管6并对膨胀管6进行膨胀作业；

步骤102，向膨胀管6内下入油层套管11；

步骤103，向膨胀管6和油层套管11之间的环空内注入水泥浆12。

本发明实施例提供的施工方法中，在油层套管11和泥岩8或蠕变层之间增加了一层膨胀管6作为永久支撑，阻隔了泥岩或蠕变层对油层套管的直接挤压破坏作用，有效解决油井套管在泥岩或蠕变层产生的套管损坏、变形、错断等问题，保证油水井正常工作，延长油水井寿命。

进一步地，本发明实施例提供的施工方法中，步骤101具体包括：

步骤1011，向井内下入用于预防套管损坏的工艺管柱；工艺管柱包括膨胀管6，与膨胀管6的下端连接、且具有中心孔的底堵10，以及自上而下顺次连接的钻杆2、连接管3、上接头5、膨胀锥7和下接头9，上接头5、膨胀锥7以及下接头9位于膨胀管6内；

步骤1012，将与底堵10的中心孔相配合的胶塞放入钻杆2内，并推动胶塞1向下运动直至胶塞1将底堵10的中心孔封堵；

步骤1013，向钻杆2内打入泥浆对膨胀管6进行膨胀作业；

步骤1014，膨胀作业结束后，将底堵10、胶塞1以及膨胀管6的下端钻除。

本领域技术人员可以理解的是，钻杆2、连接管3、上接头5、膨胀锥7以及下接头9也都具有中心孔，且钻杆2、连接管3、上接头5、膨胀锥7、下接头9以及底堵10的中心孔彼此连通，从而使胶塞1自钻杆2的上端进入后，依次通过连接管3、上接头5、膨胀锥7和下接头9后进入底堵10的中心孔内，对底堵10的中心孔进行封堵。在对膨胀管6进行膨胀作业时，泥浆由钻杆2打入后，依次通过连接管3、上接头5、膨胀锥7和下接头9后使井内压力升高，当压力达到一定值时，下接头9、膨胀锥7、上接头5、连接管3以及钻杆2一起向上运动，通过膨胀锥7与膨胀管6之间的相互作用使膨胀管6内径变大，当膨胀锥7运动出膨胀管6之后，膨胀作业结束。

如图2所示，图2中虚线框内的结构即为在膨胀作业结束后需要钻除的部分，其中，对于膨胀管6下端需要钻除的部分的具体尺寸本发明实施例不作严格限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。

本发明实施例提供的施工方法中，通过向钻杆2内打入泥浆推动胶塞1向下运动。

本发明实施例提供的施工方法中，步骤102中向膨胀管6内下入油层套管11的具体步骤和步骤103中向向膨胀管6和油层套管11之间的环空内注入水泥浆的具体步骤(例如水泥浆的配制、水泥浆的注入、水泥浆侯凝等步骤)采用本领域的常规技术手段即可，本发明实施例对此不作特殊限定。

第二方面，本发明实施例提供一种用于预防套管损坏的工艺管柱，该工艺管柱用于本发明实施例第一方面的施工方法，参加图1，工艺管柱包括：

膨胀管6，

与膨胀管6的下端连接的底堵10，

以及，自上而下顺次连接的钻杆2、连接管3、上接头5、膨胀锥7和下接头9，其中，上接头5、膨胀锥7以及下接头9位于膨胀管6内；

钻杆2、连接管3、上接头5、膨胀锥7、下接头9以及底堵10均具有中心孔，且钻杆2、连接管3、上接头5、膨胀锥7、下接头9以及底堵10的中心孔彼此连通。

工艺管柱还包括：与底堵10的中心孔相配合、用于将底堵10的中心孔封堵的胶塞1。

本发明实施例提供的工艺管柱中，钻杆2一方面起到工艺管柱整体送入至井下作用，同时还具有输送流体(例如泥浆)的作用。

需要说明的是，本发明实施例中，膨胀管6随钻杆2、连接管3、上接头5、膨胀锥7以及下接头9一起下入井内，膨胀管6的内壁与上接头5、膨胀锥7以及下接头9中至少一个的外壁紧密接触，以使膨胀管6可随上述部件一起下入井内，但是，不能影响在膨胀作业过程中，钻杆2、连接管3、上接头5、膨胀锥7以及下接头9向上的运动。

进一步地，本发明实施例提供的工艺管柱中，底堵10的下端外表面上设置有多个凸起。在将底堵10、胶塞1以及膨胀管6的下端钻除过程中，底堵10的凸起嵌入地层，以防止钻除过程中底堵10发生转动。具体来说，凸起的形状可以为梯形，并且多个凸起沿底堵10的圆周方向均匀分布。

进一步地，本发明实施例提供的工艺管柱中，钻杆2、连接管3、膨胀管6、膨胀锥7、上接头5、下接头9以及底堵10的具体结构采用本领域的常规技术手段即可，本发明实施例不作特殊限定，其中，底堵10与膨胀管6通过螺纹连接，钻杆2、连接管3、上接头5、膨胀锥7和下接头9之间也都通过螺纹连接。

为了为下入油层套管11作业提供的更大的空间，参见图4，在本发明实施例一种可选的实施方式中，膨胀锥7采用可变径式膨胀锥，即膨胀锥的外径可在压力的作用下变大，从而使膨胀作业结束后，膨胀管6具有更大的内径。当采用可变径式膨胀锥时，可以在连接管3外侧套设一个可沿连接管3上下运动的液压机构4，且液压机构4位于上接头5的上方；并且，连接管3的侧壁上还开设有与其中心孔连通的通孔。当从钻杆2内打入泥浆时，泥浆从连接管3的通孔进入液压机构内，使液压机构机构4向下运动从而使膨胀锥7的外径变大，之后，随着泥浆的继续打入，钻杆2、连接管3、液压机构4、上接头5、膨胀锥7以及下接头9向上运动，最终运动出膨胀管6，完成膨胀作业。

综上，本发明实施例提供了一种通过在油层套管和泥岩或蠕变层之间增加膨胀管作为永久支撑来预防套管损坏的施工方法以及相应的工艺管柱，膨胀套管能够有效阻隔泥岩或蠕变层对油层套管的直接挤压破坏作用，从而有效解决油井套管在泥岩或蠕变层产生的损坏、变形、错断等问题，保证油水井正常工作，延长油水井寿命。并且本发明实施例提供的施工方法操作简单，不会增加建井成本。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，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 (5)

1.一种用于预防套管损坏的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a，向井内下入膨胀管(6)并对所述膨胀管(6)进行膨胀作业；

步骤b，向所述膨胀管(6)内下入油层套管(11)；

步骤c，向所述膨胀管(6)和所述油层套管(11)之间的环空内注入水泥浆(12)；

其中，所述步骤a具体包括：

向井内下入用于预防套管损坏的工艺管柱；所述工艺管柱包括所述膨胀管(6)，与所述膨胀管(6)的下端连接、且具有中心孔的底堵(10)，以及自上而下顺次连接的钻杆(2)、连接管(3)、液压机构(4)、上接头(5)、膨胀锥(7)和下接头(9)，所述上接头(5)、所述膨胀锥(7)以及所述下接头(9)位于所述膨胀管(6)内；所述连接管(3)上开设有与其中心孔连通的通孔，泥浆从所述通孔进入所述液压机构(4)；所述膨胀锥(7)采用可变径式膨胀锥；所述可变径式膨胀锥的外径在压力的作用下变大；

将与所述底堵(10)的中心孔相配合的胶塞放入所述钻杆(2)内，并推动所述胶塞(1)向下运动直至所述胶塞(1)将所述底堵(10)的中心孔封堵；

向所述钻杆(2)内打入泥浆对所述膨胀管(6)进行膨胀作业；

所述膨胀作业结束后，将所述底堵(10)、所述胶塞(1)以及所述膨胀管(6)的下端钻除。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，通过向所述钻杆(2)内打入泥浆推动所述胶塞(1)向下运动。

3.一种用于预防套管损坏的工艺管柱，所述工艺管柱用于权利要求1或2所述的施工方法，其特征在于，所述工艺管柱包括：

膨胀管(6)，

与所述膨胀管(6)的下端连接的底堵(10)，

以及，自上而下顺次连接的钻杆(2)、连接管(3)、液压机构(4)、上接头(5)、膨胀锥(7)和下接头(9)，其中，所述上接头(5)、膨胀锥(7)以及下接头(9)位于所述膨胀管(6)内；所述连接管(3)上开设有与其中心孔连通的通孔，泥浆从所述通孔进入所述液压机构(4)；所述膨胀锥(7)采用可变径式膨胀锥；所述可变径式膨胀锥的外径在压力的作用下变大；

所述钻杆(2)、连接管(3)、上接头(5)、膨胀锥(7)、下接头(9)以及底堵(10)均具有中心孔，且所述钻杆(2)、连接管(3)、上接头(5)、膨胀锥(7)、下接头(9)以及底堵(10)的中心孔彼此连通；

所述工艺管柱还包括：与所述底堵(10)的中心孔相配合、用于将所述底堵(10)的中心孔封堵的胶塞(1)；

所述底堵(10)的下端外表面上设置有多个凸起，所述凸起呈梯形，并且所述多个凸起沿所述底堵(10)的圆周方向均匀分布。

4.根据权利要求3所述的工艺管柱，其特征在于，所述底堵(10)与所述膨胀管(6)通过螺纹连接。

5.根据权利要求3所述的工艺管柱，其特征在于，所述钻杆(2)、连接管(3)、上接头(5)、膨胀锥(7)和下接头(9)之间通过螺纹连接。

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