CN108868651A - 一种完井管柱 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种完井管柱，其包括引鞋和设置在引鞋的上端的节流短节，其具有节流短节主体、设置在节流短节主体的内腔中的并能将节流短节主体的内腔分为第一空间和第二空间的隔离装置和设置在节流短节主体的内腔中的用于连通第一空间和第二空间的单向导通组件，其中，在隔离装置上设置用于连通第一空间和第二空间的第一通道，该完井管柱的下入效率高。

Description

一种完井管柱

技术领域

本发明涉及非常规油气藏完井技术领域，具体涉及一种完井管柱。

背景技术

水平井多级滑套裸眼分段压裂技术作为非常规油气藏开发的一种有效技术手段，在国内外得到了广泛的应用，并且取得了良好的应用效果。

现有技术中，完井管柱由浮鞋、浮箍、井下隔离装置、压差滑套、裸眼封隔器、投球滑套、封隔悬挂器等器件依次连接组成。这种管柱可以完井压裂一体化作业，具有作业快速、连续，施工周期短等优点。

但是，在施工中，上述完井管柱也存在一定的问题。例如，在管柱下入过程中，为了避免管柱内外掏空过大，需要不定时的对管内进行灌浆。这样一定程度上增加了作业时间。而当管柱进入到裸眼段时，为了管柱的安全下入需要，中途不能进行灌浆，水平段越长，作用在浮箍、浮鞋的压差就越大，浮箍、浮鞋失效可能性增大，进一步加大了施工风险。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种完井管柱。在该完井管柱下入，不需要不定时的对管内进行灌浆，这样节省了作业时间，提高了管柱下入效率。

根据本发明提出了完井管柱，包括：引鞋，

设置在引鞋的上端的节流短节，其具有节流短节主体、设置在节流短节主体的内腔中的并能将节流短节主体的内腔分为第一空间和第二空间的隔离装置和设置在节流短节主体的内腔中的用于连通第一空间和第二空间的单向导通组件，

其中，在隔离装置上设置用于连通第一空间和第二空间的第一通道。

在一个实施例中，第一通道的过流面积为35到60平方毫米。

在一个实施例中，隔离装置具有：

筒状的隔离装置主体，其外周壁接触式套设在节流短节主体的内腔中，

由隔离装置主体轴向向下延伸的凸台筒，凸台筒的外周壁与节流短节主体的内侧壁间隔设置，

其中，第一通道构造为设置在凸台筒的侧壁上通孔。

在一个实施例中，单向导通组件具有：

设置在凸台筒的下端的篮筒，

设置在篮筒的内空间中的球，

设置在球和篮筒的下端底壁之间的第一弹性件，

其中，球能在第一弹性件作用下与凸台筒密封式配合。

在一个实施例中，单向导通组件包括具有上开口和下开口的第一容器、设置在第一容器的内腔的封堵件和能作用在封堵件上以封堵上开口的第二弹性件，

隔离装置构造为填充在第一容器和节流短节主体之间的混凝土体，并且，第一通道构造为设置在混凝土体上的轴向通孔。

在一个实施例中，第一容器包括上部和下部，在下部的内壁上设置用于限定封堵件的台阶面。

在一个实施例中，在节流短节主体的内壁上设置径向延伸的用于接触第一容器的外壁的扶正条。

在一个实施例中，在节流短节主体的内壁上设置多个周向凹槽用于与混凝土体接触。

在一个实施例中，还包括用于在井的上层套管坐封的第一封隔器和位于第一封隔器的上方的封隔悬挂器。

在一个实施例中，第一封隔器距离封隔悬挂器50到100米。

与现有技术相比，本发明的优点在于，通过引鞋与节流短节，使得完井管柱外的液体通过第一通道进入到完井管柱的内腔中，从而，不需要再对管内进行频繁灌浆作业，提高了完井管柱下入效率。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的完井管柱；

图2显示了根据本发明的第一个实施例的节流短节；

图3显示了根据本发明的第二个实施例的节流短节；

图4显示了来自图3的A-A剖面图。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1显示了根据本发明的完井管柱100。如图1所示，完井管柱100包括引鞋1和节流短节2。引鞋1用于引导该完井管柱100顺利地下入井筒中。节流短节2设置在引鞋1的上端，并具有节流短节主体11、隔离装置12和单向导通组件13，如图2和3所示。隔离装置12设置在节流短节主体11的内腔中，用于将节流短节主体11的内腔分为第一空间14和第二空间15。单向导通组件13设置在节流短节主体11的内腔中，用于单向导通第一空间14和第二空间15。并且，在隔离装置12上设置有第一通道16，以用于连通第一空间14和第二空间15。

该完井管柱100在下入过程中，完井管柱100外的液体可以通过引鞋1后进入到第二空间15内，再通过第一通道16进入到第一空间14中。从而，在下入完井管柱100作用过程中，不需要再对完井管柱100的内腔进行频繁地灌浆作业，节省了作业时间，提高了完井管柱100的下入效率。另外，由于设置单向导通组件13，在下入完井管柱100作用过程中，单向导通组件13关闭，避免大流量的泥浆进入到完井管柱100的内腔中以导致喷浆现象。同时，单向导通组件13在上游泵送压力液后打开，并不影响其他施工操作。

优选地，第一通道16的过流面积为35到60平方毫米。例如，第一通道16的过流面积为45平方毫米。需要说明的是，可以在隔离装置12上设置多个第一通道16，以使得有些第一通道16被堵塞后，其它第一通道16还能继续工作。例如，在隔离装置12上设置两个或三个第一通道16，当然还可以设置更多个。这种设置方式，既能保证自动灌浆的目的，同时能避免第一通道16容易被堵塞的问题。需要注意的是，在设置有多个第一通道16的情况下，各个第一通道16的过流面积之和为35到60平方毫米。

在一个实施例中，如图2所示，隔离装置12具有隔离装置主体17和凸台筒18。隔离装置主体17呈筒状，其外周壁接触式套设在节流短节主体11的内腔中。凸台筒18由隔离装置主体17的下端面轴向向下延伸，凸台筒18的外周壁与节流短节主体11的内侧壁间隔设置。同时，第一通道16构造为设置在凸台筒18的侧壁上通孔。从而，上述结构的隔离装置12既能起到分隔节流短节主体11的内腔的作用，还能通过凸台筒18的侧壁上通孔连通第一空间14和第二空间15。上述结构简单，易于加工。

单向导通组件13具有篮筒19、球20和第一弹性件21。篮筒19大约为桶状，其上端开口设置在凸台筒18的下端。并且，篮筒19的侧壁上设置有连通内外的孔。当然，篮筒19的侧壁可以构造为由周向间隔的带拼接而成。球20设置在篮筒19的内空间中。第一弹性件21设置在球20和篮筒19的下端底壁之间，用于将球20抵在凸台筒18的下端，以封堵并截至凸台筒18的内通道。优选地，第一弹性件21为弹簧。在初始状态下，球20通过第一弹性件21的弹性力密封式设置在凸台筒18处，封堵了凸台筒18的内通道。当向完井管柱100内泵送压力液的时候，压力作用在球20上，而推动球20下移，从而打开凸台筒18处的内通道，通过凸台筒18和篮筒19上的侧壁孔沟通了第一空间14和第二空间15。此时，第一弹性件21受压缩。当第一弹性件21的回弹力大于泵送的液压力的时候，第一弹性件21回弹。通过这种设置实现了第一空间14和第二空间15的单向导通，并且上述结构简单，易于实现。

在另一实施例中，如图3所示，单向导通组件13包括第一容器22、封堵件23和第二弹性件24。其中，第一容器22具有上开口25和下开口26。封堵件23设置在第一容器22的内腔中，在第二弹性件14的作用下可以封堵上开口25。

优选地，为了方便安装，第一容器22为分体式结构，并包括上部27和下部28。在由上到下的方向上，上部27的内腔截面面积逐渐增大，也就是，上部27的内壁表面构造为锥状，以方便与锥状封堵件23配合，从而实现更好的密封效果。

在初始状态下，封堵件23在第二弹性件14的作用下封堵上开口25，而在注入压力液的状态下，压力液作用在封堵件23上，促使封堵件23向下移动而压缩第二弹性件14，从而使得上开口25和下开口26连通。

在下部28的内壁上设置台阶面29，以用于限定封堵件23。在封堵件23受力下移后，坐在台阶面29上，此时最大流通面积地连通了上开口25和下开口26。同时，通过设置台阶面29限定了封堵件23的行程，防止第二弹性件24过度压缩而容易失效的问题。

如图4所示，在节流短节主体11的内壁上设置径向延伸的扶正条32，以用于在安装第一容器22时定位。当然，扶正条32也可以设置在第一容器22的外壁上。扶正条32可以构造设置在节流短节主体11和第一容器22之间的周向间隔的条状件。通过这种设置能保证节流短节主体11和第一容器22的快速安装，精准定位。

在第一容器22和节流短节主体11之间填充混凝土体30，以阻隔第一空间14和第二空间15的连通。同时，在混凝土体30上设置轴向通孔31，以作为第一通道16而连通第一空间14和第二空间15。从而，通过上述设置实现了完井管柱100在下入过程中，自动灌浆的目的。需要说明的是，在有扶正条32的情况下，并不影响灌注混凝土形成混凝土体30，同时扶正条32还增加了混凝土体30与第一容器22和节流短节主体11间的摩擦力，从而保证安全性。

需要注意的是，为了增加隔离装置12的隔离效果，需要增加混凝土体30的轴向尺寸。由此，可以在节流短节主体11的内腔中设置延伸筒34以与第一容器22对接。通过这种设置可以随意调节混凝土体30的长度，且不增加制造第一容器22的难度。

为了进一步增加混凝土体30与节流短节主体11间的摩擦力，避免混凝土体30压力作用下，相对节流短节主体11轴向移动，在节流短节主体11的内壁上设置多个周向凹槽33。凹槽33的设置增加了混凝土体30与节流短节主体11间的摩擦力，提高了完井管柱100的使用安全性。

完井管柱100还包括第一封隔器5。在将完井管柱100下入到位后，第一封隔器5坐封于井的上层套管。优选地，第一封隔器5位于封隔悬挂器8的下方，并距离50到100米，例如，距离80米。通过这种设置可以在封隔悬挂器8失效的情况下，提供完井管柱100与上层套管之间的环空的有效密封，提高了环空封隔的成功率。同时，由于第一封隔器5距离封隔悬挂器8为50到100米，则第一封隔器5不会影响封隔悬挂器8的坐挂和坐封。第一封隔器5可以为现有技术中的封隔器，例如，可以为中国专利CN2014201711896中所描述的封隔器。

根据本发明，完井管柱100还包括从下到上方向上依次设置在节流短节2上游的球座3、压差式滑套4、第二封隔器5’和投球式滑套6。其中，为了提高射孔效率，可以设置多个投球式滑套6。需要注意的是，在各投球式滑套6的两侧均设置有第二封隔器5’。本申请并未对球座3、压差式滑套4、第二封隔器5’和投球式滑套6等装置做改进，其详细结构在本文中略去。

下面根据图1到3论述完井管柱100的使用方法。

首先，使用钻具9下入完井管柱100。在完井管柱100下入过程中，由于其上设置有节流短节2，完井管柱100外侧的泥浆，通过引鞋1后进入第二空间15，再依次通过第一通道16进入到完井管柱100的内腔中，起到自动灌浆的作用。

待完井管柱100下入到位后，从井口投入封堵球，坐封在球座3上，以封堵完井管柱100的内腔。

然后，向完井管柱100的内腔中泵送压力液，在压力作用下，第二封隔器5’、封隔悬挂器8和第一封隔器5均坐封。

接着，进行丢手，提出钻具9。

最后，连通压裂管柱，按照常规的多级滑套分段压裂施工作业进行压裂施工。

本申请中，方位用于“上”和“下”均以完井管柱100的实际工作方位为参照。

以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种完井管柱，其特征在于，包括：

引鞋，

设置在所述引鞋的上端的节流短节，其具有节流短节主体、设置在所述节流短节主体的内腔中的并能将所述节流短节主体的内腔分为第一空间和第二空间的隔离装置和设置在所述节流短节主体的内腔中的用于连通所述第一空间和所述第二空间的单向导通组件，

其中，在所述隔离装置上设置用于连通所述第一空间和所述第二空间的第一通道。

2.根据权利要求1所述的完井管柱，其特征在于，所述第一通道的过流面积为35到60平方毫米。

3.根据权利要求1或2所述的完井管柱，其特征在于，所述隔离装置具有：

筒状的隔离装置主体，其外周壁接触式套设在所述节流短节主体的内腔中，

由所述隔离装置主体轴向向下延伸的凸台筒，所述凸台筒的外周壁与所述节流短节主体的内侧壁间隔设置，

其中，所述第一通道构造为设置在所述凸台筒的侧壁上通孔。

4.根据权利要求3所述的完井管柱，其特征在于，所述单向导通组件具有：

设置在所述凸台筒的下端的篮筒，

设置在所述篮筒的内空间中的球，

设置在所述球和所述篮筒的下端底壁之间的第一弹性件，

其中，所述球能在所述第一弹性件作用下与所述凸台筒密封式配合。

5.根据权利要求1或2所述的完井管柱，其特征在于，所述单向导通组件包括具有上开口和下开口的第一容器、设置在所述第一容器的内腔的封堵件和能作用在所述封堵件上以封堵所述上开口的第二弹性件，

所述隔离装置构造为填充在所述第一容器和所述节流短节主体之间的混凝土体，并且，所述第一通道构造为设置在所述混凝土体上的轴向通孔。

6.根据权利要求5所述的完井管柱，其特征在于，所述第一容器包括上部和下部，在所述下部的内壁上设置用于限定所述封堵件的台阶面。

7.根据权利要求5或6所述的完井管柱，其特征在于，在所述节流短节主体的内壁上设置径向延伸的用于接触所述第一容器的外壁的扶正条。

8.根据权利要求5到7中任一项所述的完井管柱，其特征在于，在所述节流短节主体的内壁上设置多个周向凹槽用于与混凝土体接触。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的完井管柱，其特征在于，还包括用于在井的上层套管坐封的第一封隔器和位于所述第一封隔器的上方的封隔悬挂器。

10.根据权利要求9所述的完井管柱，其特征在于，所述第一封隔器距离所述封隔悬挂器50到100米。