CN108301785B - 一种防砂完井管柱及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防砂完井管柱及方法，属于油田生产领域。该防砂完井管柱包括：筛管、丝堵、通过多个油管顺次连接形成的油管串，以及，上皮碗封隔器、下皮碗封隔器、充填组件。其中，油管串、上皮碗封隔器、充填组件、下皮碗封隔器、筛管、丝堵自上而下顺次连接，且油管串的上端固定在井口。下皮碗封隔器位于油层上方，且，上皮碗封隔器和下皮碗封隔器的皮碗壁与井筒套管的内壁接触。充填组件用于隔断上皮碗封隔器和下皮碗封隔器，且，充填组件的壁上设置有连通上皮碗封隔器和井筒套管的充填口。本发明防砂效果较好。并且，该防砂完井管柱不需要使用带有卡瓦结构的卡瓦式封隔器，避免了其在下放过程中产生的卡堵问题。

Description

一种防砂完井管柱及方法

技术领域

本发明涉及油田生产领域，特别涉及一种防砂完井管柱及方法。

背景技术

在侧钻井生产作业过程中，经常会出现生产压差过大、砂岩油气层岩石胶结疏松等问题，这些问题会使地层砂进入井筒套管内，并堵塞井筒套管内的生产管柱上的油气通道，从而导致侧钻井停产。因此，有必要在侧钻井生产作业前对其进行防砂处理。

现有技术通过向侧钻井的井筒套管内下入防砂管柱，以在侧钻井生产作业前对其进行防砂处理。具体地，该防砂管柱包括：通过多个油管自上而下顺次连接的卡瓦式封隔器、筛管、丝堵。应用时，将防砂管柱下入井筒套管内，利用卡瓦式封隔器将防砂管柱固定在井筒套管内预设位置(可以理解的是，卡瓦式封隔器上设置有卡瓦结构)。随后，向防砂管柱内下入生产管柱即可进行后续的采油作业，在采油作业过程中，地层砂将被筛管隔离在防砂管柱外，避免其进入防砂管柱内，从而堵塞生产管柱上的油气通道。需要说明的是，与油层相对的井筒套管上设置有用于连通油层与井筒套管的射孔炮眼，该射孔炮眼可以通过地层砂和原油。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术只依靠防砂管柱上的筛管对侧钻井进行防砂处理，防砂效果较差。并且，卡瓦式封隔器上的卡瓦结构容易使防砂管柱在下入井筒套管的过程中提前卡在井筒套管的内壁上，导致防砂管柱无法下放至预设位置。

发明内容

本发明实施例提供了一种防砂完井管柱及方法，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种防砂完井管柱，包括：筛管、丝堵；

所述管柱还包括：通过多个油管顺次连接形成的油管串，以及，上皮碗封隔器、下皮碗封隔器、充填组件；

所述油管串、所述上皮碗封隔器、所述充填组件、所述下皮碗封隔器、所述筛管、所述丝堵自上而下顺次连接，且所述油管串的上端固定在井口；

所述下皮碗封隔器位于油层上方，且，所述上皮碗封隔器和所述下皮碗封隔器的皮碗壁与井筒套管的内壁接触；

所述充填组件用于隔断所述上皮碗封隔器和所述下皮碗封隔器，且，所述充填组件的壁上设置有连通所述上皮碗封隔器和所述井筒套管的充填口。

在一种可能的设计中，所述充填组件包括：弹性筒体、中心轴、球座、剪钉；

所述弹性筒体的上端与所述上皮碗封隔器的下端连接，侧壁上设置有所述充填口，底壁上设置有通孔；

所述球座通过所述剪钉固定在所述充填口下方的所述弹性筒体内；

所述中心轴的上部密封套设在所述球座内部，用于隔断所述上皮碗封隔器和所述下皮碗封隔器，且，所述中心轴的下端设置有密封套设于所述通孔内部的凸块；

所述弹性筒体下部的外壁与所述下皮碗封隔器的内壁密封接触。

在一种可能的设计中，所述上皮碗封隔器和所述弹性筒体的上端通过油管短节连接。

在一种可能的设计中，所述管柱还包括：安全接头，两端分别与所述下皮碗封隔器和所述筛管连接。

在一种可能的设计中，所述油管串、所述上皮碗封隔器、所述油管短节、所述充填组件、所述下皮碗封隔器、所述安全接头、所述筛管、所述丝堵自上而下顺次螺纹连接。

在一种可能的设计中，所述筛管的材质为玻璃钢。

在一种可能的设计中，所述丝堵的下端设置有倒角。

第二方面，本发明实施例提供了利用上述管柱进行防砂作业的方法，所述方法包括：

将防砂完井管柱下入井筒套管内预设位置，并将油管串的上端固定在井口；

向所述防砂完井管柱内泵入带有砾石的携砂液，使所述携砂液自充填组件上的充填口流至所述防砂完井管柱与所述井筒套管之间的环形空间中；

继续向所述防砂完井管柱内泵入所述携砂液，直至所述携砂液使下皮碗封隔器与所述井筒套管之间形成挤压间隙，所述携砂液自所述挤压间隙流至所述下皮碗封隔器下方的环形空间中，在油层与所述井筒套管之间形成第一充填带，并在所述下皮碗封隔器下方的环形空间中形成第二充填带，完成防砂作业。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的防砂完井管柱，通过设置充填组件，并使充填组件隔断上皮碗封隔器和下皮碗封隔器，保证了携砂液在流入充填组件后，能够顺利自充填口流出。通过设置上皮碗封隔器和下皮碗封隔器，并使两者的皮碗壁与井筒套管的内壁接触，保证了携砂液自充填组件上的充填口流出后只能向下单向流动，使携砂液中的一部分砾石能够穿过井筒套管上的射孔炮眼，进入油层，并在射孔炮眼附近形成第一充填带，而携砂液中的另一部分砾石则在下皮碗封隔器下方的环形空间中形成第二充填带。第一充填带、第二充填带和筛管构成了三级挡砂屏障，避免了地层砂流入防砂完井管柱内，影响后续采油作业的顺利进行。可见，本发明实施例提供的防砂完井管柱防砂效果较好。并且，该防砂完井管柱不需要使用带有卡瓦结构的卡瓦式封隔器，避免了其在下放过程中产生的卡堵问题。

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防砂完井管柱，在丢手作业前的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的防砂完井管柱，在丢手作业后的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的充填组件的剖面示意图。

附图标记分别表示：

1 筛管，

2 丝堵，

3 油管串，

4 上皮碗封隔器，

5 下皮碗封隔器，

6 充填组件，

601 充填口，

602 弹性筒体，

603 中心轴，

6031 凸块，

604 球座，

605 剪钉，

7 油管短节，

8 安全接头，

A 第一充填带，

B 第二充填带。

具体实施方式

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

第一方面，本发明实施例提供了一种防砂完井管柱，如附图1和附图2所示，该防砂完井管柱包括：筛管1、丝堵2、通过多个油管顺次连接形成的油管串3，以及，上皮碗封隔器4、下皮碗封隔器5、充填组件6。其中，油管串3、上皮碗封隔器4、充填组件6、下皮碗封隔器5、筛管1、丝堵2自上而下顺次连接，且油管串3的上端固定在井口。下皮碗封隔器5位于油层上方，且，上皮碗封隔器4和下皮碗封隔器5的皮碗壁与井筒套管的内壁接触。充填组件6 用于隔断上皮碗封隔器4和下皮碗封隔器5，且，充填组件6的壁上设置有连通上皮碗封隔器4和井筒套管的充填口601。其中，“隔断”指的是：上皮碗封隔器4和下皮碗封隔器5不连通。

需要说明的是，与油层对应的井筒套管上设置有用于连通油层与井筒套管的射孔炮眼，该射孔炮眼可以通过地层砂和原油。此外，皮碗封隔器一般包括：管体、套装在管体上的皮碗。其中，皮碗为弹性材质。该皮碗封隔器为本领域所常见的，本领域技术人员通过市购即可获得，举例来说，其可以为濮阳市科锐机械工程技术有限公司生产并销售的型号为Z331的皮碗封隔器。

当需要进行防砂作业时，将防砂完井管柱下入井筒套管内预设位置，并将油管串3的上端固定在井口，此时，上皮碗封隔器4和下皮碗封隔器5的皮碗壁与井筒套管的内壁接触。

随后，自井口向防砂完井管柱内泵入带有砾石的携砂液，使该携砂液顺次流经上皮碗封隔器4和充填组件6，并自充填组件6上的充填口601流至防砂完井管柱与井筒套管之间的环形空间。可以理解的是，由于充填组件6隔断了上皮碗封隔器4和下皮碗封隔器5，因此，携砂液可以在泵入防砂完井管柱后直接自充填口601流出。

此外，由于充填口601的上方和下方分别设置有上皮碗封隔器4和下皮碗封隔器5，因此，携砂液自充填口601排出后将注满上皮碗封隔器4和下皮碗封隔器5之间的环形空间。此时，下皮碗封隔器5的外壁将在携砂液的压力作用下发生变形(可以理解的是，下皮碗封隔器5上的皮碗为弹性结构)，进而使下皮碗封隔器5与井筒套管之间形成挤压间隙，而携砂液则自该间隙流至下皮碗封隔器5下方的环形空间内。

此时，携砂液中的液体通过筛管1进入防砂完井管柱内，而携砂液中的一部分砾石穿过井筒套管上的射孔炮眼后进入油层，并在射孔炮眼附近形成第一充填带A。携砂液中的另一部分砾石则在下皮碗封隔器5下方的环形空间中形成第二充填带B，参见附图2。待第一充填带A和第二充填带B被充填结实后，停止泵入携砂液。此时，即完成了对侧钻井的防砂作业。

本发明实施例提供的防砂完井管柱，通过设置充填组件6，并使充填组件6 隔断上皮碗封隔器4和下皮碗封隔器5，保证了携砂液在流入充填组件6后，能够顺利自充填口601流出。通过设置上皮碗封隔器4和下皮碗封隔器5，并使两者的皮碗壁与井筒套管的内壁接触，保证了携砂液自充填组件6上的充填口601 流出后只能向下单向流动，使携砂液中的一部分砾石能够穿过井筒套管上的射孔炮眼，进入油层，并在射孔炮眼附近形成第一充填带A，而携砂液中的另一部分砾石则在下皮碗封隔器5下方的环形空间中形成第二充填带B。第一充填带 A、第二充填带B和筛管1构成了三级挡砂屏障，避免了地层砂流入防砂完井管柱内，影响后续采油作业的顺利进行。可见，本发明实施例提供的防砂完井管柱防砂效果较好。并且，该防砂完井管柱不需要使用带有卡瓦结构的卡瓦式封隔器，避免了其在下放过程中产生的卡堵问题。

其中，下皮碗封隔器5可以设置在油层上方3米-6米位置(如4米、5米等)。

为了节约成本，同时避免在进行防砂作业时携砂液会对丝堵2下方的井筒套管造成影响，可以在丝堵2下方1米-2米(如1米、1.2米、1.5米等)处设置人工井底。该人工井底可以使用树脂砂加工成型，在实现其隔离作用的同时，避免造成环境污染。

为了保证上皮碗封隔器4、下皮碗封隔器5的皮碗壁与井筒套管的内壁紧密接触，防止携砂液自上皮碗封隔器4、下皮碗封隔器5与井筒套管的内壁之间发生泄漏。

为了保证筛管1具有足够的强度和耐腐蚀性，可以将筛管1的材质设置为玻璃钢。

此外，待防砂作业结束后，为了将充填组件6上方的防砂完井管柱冲洗干净，需要进行反洗井作业。具体地，自井口向防砂完井管柱与井筒套管之间的环形空间中泵入洗井液，使该洗井液将上皮碗封隔器4的外壁冲击变形，自上皮碗封隔器4的外壁与井筒套管内壁形成的间隙流至上皮碗封隔器4与下皮碗封隔器5之间的环形空间中，并通过充填组件6上的充填口601进入防砂完井管柱内。由于充填组件6隔断了上皮碗封隔器4和下皮碗封隔器5，因此，洗井液在进入防砂完井管柱后将不断向井口运动，直至将充填组件6上方防砂完井管柱的内壁清洗干净。

为了使该防砂完井管柱起到防砂作业的同时，能够进行丢手作业，顺利完井。如附图3所示，充填组件6包括：弹性筒体602、中心轴603、球座604、剪钉605。其中，弹性筒体602的上端与上皮碗封隔器4的下端连接，侧壁上设置有充填口601，底壁上设置有通孔。球座604通过剪钉605固定在充填口601 下方的弹性筒体602内。中心轴603的上部密封套设在球座604内部，用于隔断上皮碗封隔器4和下皮碗封隔器5，且，中心轴603的下端设置有密封套设于通孔内部的凸块6031。弹性筒体602下部的外壁与下皮碗封隔器5的内壁密封接触。

在防砂作业结束后，进行反洗井作业，在此过程中，中心轴603下端的限位块位于弹性筒体602底壁上的通孔内，弹性筒体602下部的外壁与下皮碗封隔器5的内壁密封接触。在反洗井作业结束后进行丢手作业，具体地，自井口向防砂完井管柱内投放钢球，使钢球经油管串3、上皮碗封隔器4后进入充填组件6的弹性筒体602内，并撞击球座604，使用于连接球座604与弹性筒体602 的剪钉605剪断。此时，球座604带动中心轴603向下运动，使中心轴603下端的凸块6031脱离通孔，进而使通孔发生径向收缩，弹性筒体602下部的外壁与下皮碗封隔器5的内壁分离。此时只需上提油管串3、上皮碗封隔器4、充填组件6即可顺利完井。

其中，凸块6031的结构可以为多种，举例来说，其可以为圆形板体结构、方形板体结构等，只要保证其与弹性筒体602底壁的通孔相适配即可。

为了保证上皮碗封隔器4和充填组件6连接紧固，同时使两者在下入井筒套管的过程中不会发生卡堵现象，可以将上皮碗封隔器4和弹性筒体602的上端通过油管短节7连接，参见附图1。

需要说明的是，防砂完井管柱在下放到井筒套管内预设位置时，充填组件6 处于侧钻井井筒套管中的偏斜位置，此时需要使用长度比油管短的油管短节将两者连接，以保证两者在下入井筒套管的过程中不会发生卡堵现象。

由于防砂完井管柱在长时间作业后，容易卡死在井筒套管内，因此，为了便于工作人员将防砂完井管柱自井筒套管内提出。如附图1和附图2所示，该管柱还包括：安全接头8。该安全接头8的两端分别与下皮碗封隔器5和筛管1 连接。

其中，安全接头8一般包括：上接头、上端与该上接头的下端螺纹连接的下接头。当需要上提安全接头8以上的部分防砂完井管柱时，只需在井口旋转该防砂完井管柱并上提即可。该安全接头8为本领域所常见的，本领域技术人员通过市购即可获得，举例来说，其可以为濮阳市科锐机械工程技术有限公司生产并销售的安全接头。

在本发明实施例中，油管串3、上皮碗封隔器4、油管短节7、充填组件6、下皮碗封隔器5、安全接头8、筛管1、丝堵2自上而下顺次螺纹连接。通过如此设置，可以保证上述各部件连接紧固，同时便于拆卸，当其中某一部件发生损坏时便于对其进行更换。

为了保证工作人员能够将防砂完井管柱快速下放至井筒套管内，可以在丝堵2的下端设置倒角。

第二方面，基于上述提供的防砂完井管柱，本发明实施例提供了利用该管柱进行防砂作业的方法，该方法包括：

将防砂完井管柱下入井筒套管内预设位置，并将油管串3的上端固定在井口。

向防砂完井管柱内泵入带有砾石的携砂液，使携砂液自充填组件6上的充填口601流至防砂完井管柱与井筒套管之间的环形空间中。

继续向防砂完井管柱内泵入携砂液，直至携砂液使下皮碗封隔器5与井筒套管之间形成挤压间隙，携砂液自挤压间隙流至下皮碗封隔器5下方的环形空间中，在油层与井筒套管之间形成第一充填带A，并在下皮碗封隔器5下方的环形空间中形成第二充填带B，完成防砂作业，参见附图2。

利用本发明提供的方法，通过向防砂完井管柱内泵入携砂液，直至携砂液使下皮碗封隔器5与井筒套管之间形成挤压间隙，使携砂液自挤压间隙流至下皮碗封隔器5下方的环形空间中，在油层与井筒套管之间形成第一充填带A，并在下皮碗封隔器5下方的环形空间中形成第二充填带B。第一充填带A、第二充填带B和筛管1构成了三级挡砂屏障，避免了地层砂流入防砂完井管柱内，影响后续采油作业的顺利进行。可见，使用该方法进行防砂作业时防砂效果较好。

其中，第一充填带A中的砾石占砾石总量的15％-30％(如18％、20％等)，第二充填带B中的砾石占砾石总量的70％-85％(如75％、80％等)。

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

Claims (7)

1.一种防砂完井管柱，包括：筛管(1)、丝堵(2)；

其特征在于，所述管柱还包括：通过多个油管顺次连接形成的油管串(3)，以及，上皮碗封隔器(4)、下皮碗封隔器(5)、充填组件(6)；

所述油管串(3)、所述上皮碗封隔器(4)、所述充填组件(6)、所述下皮碗封隔器(5)、所述筛管(1)、所述丝堵(2)自上而下顺次连接，且所述油管串(3)的上端固定在井口；

所述下皮碗封隔器(5)位于油层上方，且，所述上皮碗封隔器(4)和所述下皮碗封隔器(5)的皮碗壁与井筒套管的内壁接触；

所述充填组件(6)用于隔断所述上皮碗封隔器(4)和所述下皮碗封隔器(5)，且，所述充填组件(6)的壁上设置有连通所述上皮碗封隔器(4)和所述井筒套管的充填口(601)；

所述充填组件(6)包括：弹性筒体(602)、中心轴(603)、球座(604)、剪钉(605)；

所述弹性筒体(602)的上端与所述上皮碗封隔器(4)的下端连接，侧壁上设置有所述充填口(601)，底壁上设置有通孔；

所述球座(604)通过所述剪钉(605)固定在所述充填口(601)下方的所述弹性筒体(602)内；

所述中心轴(603)的上部密封套设在所述球座(604)内部，用于隔断所述上皮碗封隔器(4)和所述下皮碗封隔器(5)，且，所述中心轴(603)的下端设置有密封套设于所述通孔内部的凸块(6031)；

所述弹性筒体(602)下部的外壁与所述下皮碗封隔器(5)的内壁密封接触。

2.根据权利要求1所述的管柱，其特征在于，所述上皮碗封隔器(4)和所述弹性筒体(602)的上端通过油管短节(7)连接。

3.根据权利要求2所述的管柱，其特征在于，所述管柱还包括：安全接头(8)，两端分别与所述下皮碗封隔器(5)和所述筛管(1)连接。

4.根据权利要求3所述的管柱，其特征在于，所述油管串(3)、所述上皮碗封隔器(4)、所述油管短节(7)、所述充填组件(6)、所述下皮碗封隔器(5)、所述安全接头(8)、所述筛管(1)、所述丝堵(2)自上而下顺次螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的管柱，其特征在于，所述筛管(1)的材质为玻璃钢。

6.根据权利要求1所述的管柱，其特征在于，所述丝堵(2)的下端设置有倒角。

7.利用权利要求1-6任一项所述管柱进行防砂作业的方法，其特征在于，所述方法包括：

将防砂完井管柱下入井筒套管内预设位置，并将油管串(3)的上端固定在井口；

向所述防砂完井管柱内泵入带有砾石的携砂液，使所述携砂液自充填组件(6)上的充填口(601)流至所述防砂完井管柱与所述井筒套管之间的环形空间中；

继续向所述防砂完井管柱内泵入所述携砂液，直至所述携砂液使下皮碗封隔器(5)与所述井筒套管之间形成挤压间隙，所述携砂液自所述挤压间隙流至所述下皮碗封隔器(5)下方的环形空间中，在油层与所述井筒套管之间形成第一充填带(A)，并在所述下皮碗封隔器(5)下方的环形空间中形成第二充填带(B)，完成防砂作业。