CN109779575A - 一种大曲率井眼防砂完井管柱及完井方法 - Google Patents
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Abstract
一种大曲率井眼防砂完井管柱及完井方法，所述管柱结构自下而上：引鞋+柔性防砂筛管+尾管悬挂器通过螺纹连接；所述完井方法：首先原井套管开窗后，超短半径钻具钻至设计井深，循环泥浆将大曲率井眼岩屑冲洗干净，起出钻具，卸下钻头；其次，将上述管柱上部与钻杆连接，下入在大曲率井眼的内部，下至设计井深后，将钻杆与尾管悬挂器脱开，利用管柱上部的尾管悬挂器悬挂于原井套管上，实现裸眼防砂完井。本发明能够在超短半径曲率的三维轴线井眼中自由弯曲，保证完井管柱顺利下入，避免卡阻现象；柔性割缝筛管能够有效防砂；柔性筛管内通径大，地层出砂后能进行冲砂作业，减少更换筛管的作业成本。
Description
技术领域
本发明涉及钻井、完井工程技术领域，特别是大曲率井完井工艺，适用于大曲率井眼的裸眼防砂完井，具体而言是一种大曲率井眼防砂完井管柱及完井方法。
背景技术
目前，我国大部分老油田已进入开发的中后期，主力区块压力系数越来越低，采用传统钻井方式开采经济性越来越差，在同一口井中同时开采多个层系的超短半径侧钻井技术是现在石油开采中经济性较高的增产手段之一。
根据曲率半径的不同，径向水平井分为长半径井、中半径井、短半径井和超短半径井。曲率半径小于20米为超短半径水平井。曲率半径越短的井越难以开钻，对钻具的要求高，同时对完井工艺的要求也越高。
在现有技术中，钻井工具主要分为射流工具和柔性钻具两大类。美国某公司拥有一项利用高压旋转射流破岩钻进的技术，利用这种射流钻成的水平井井眼直径较小，且由于水流切割出来的孔道不规则，使得其无法固井完井，孔道因为失去支撑而容易闭合。以这种射流喷射原理为基础，中国发明专利【ZL2009200123400】公开了一种高压水射流喷射组合工具，包括喷射主体和完井辅件，喷射主体除了喷头、高压管等之外还包括割缝柔性筛管，该割缝柔性筛管套装在高压管的外侧，在喷射进尺至设计井深后，上提钻具，而割缝柔性筛管及防砂筛网均保留在所喷射形成的井眼内，由此实现完井。该种完井方法存在以下问题：该种割缝柔性筛管的割缝由于与井眼的钻进方向垂直，且割缝往往并不是规整的圆弧形，因此在下井过程中割缝往往会与井壁发生大面积的刮擦，从而导致整套组合工具无法顺利前进。
中国专利【ZL2011201003600】公开了一种钻完井专用导向柔性筛管，主要解决现有柔性钻杆导向性能差，易损坏的问题。其技术方案是：钻完井专用导向柔性筛管包括管体。管体壁上均匀开有T形口，T形口内置有T形堵块，T形堵块首端焊接固定在T形口，T形堵块尾端通过捆扎板固定，在T形口尾端的管体壁上沿径向开有径向割缝，向割缝两端头轴向开有轴向割缝。钻井时与柔性钻杆配合，可以保护柔性钻杆，在完井后，将该钻完井专用导向柔性筛管可留在井中，用于支撑井壁。该柔性筛管存在以下问题：由于该柔性筛管的管体结构限制，筛管串只能向一个方向弯曲，只适合于二维轴线的井眼，在三维轴线井眼中易卡阻，难以下至预定井深；筛管割缝只为保护柔性钻具和支撑裸眼井壁，对于疏松砂岩油藏，不能有效防砂。
中国专利【ZL201110123478X】公开了一种超短半径径向高压水射复式钻井、完井工具及其工艺，该复式完井工具采用割缝防砂筛管的构造形式，在割缝防砂筛管的尾管上设有接箍，在割缝防砂筛管内设有割缝管及角度限位片，割缝防砂筛管通过压套与防砂筛网连接，在割缝防砂筛管前端设有引鞋。将该完井筛管管柱下入超短半径水平钻井所钻的井眼轨迹内，可以在地层坍塌时起到支撑作用，并且防止地层砂进入套管。由该专利的附图2可以看出，该割缝防砂筛管内设的割缝管与中国专利【ZL2011201003600】公开的导向柔性筛管结构相似，也采用T形口结构，因此也存在三维轴线井眼中易卡阻的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种大曲率井眼中的防砂筛管，能够下入超短曲率半径钻井形成的井眼中，完井后能够支撑井壁并能有效防砂，且在狗腿严重的三维轴线井眼的下入过程中能够自由弯曲，避免卡阻风险。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种大曲率井眼防砂完井管柱，包括：尾管悬挂器、柔性防砂筛管、引鞋、大曲率井眼；其特征是：一种大曲率井眼防砂完井管柱自下而上引鞋+柔性防砂筛管+尾管悬挂器通过螺纹连接，下入在大曲率井眼的内部。
上述一种大曲率井眼防砂完井管柱中的柔性防砂筛管由上接头、球座、接箍、球头、割缝管、割缝或孔；其特征是：所述上接头下端设有球座，球座与球头配合，通过接箍将球座与球头螺纹连接，上接头的下端球座与球头圆弧面曲率半径相同，通过螺纹连接后，两圆弧面的球心重合，形成万向节结构，球头可以沿球座自由灵活运动，球头单侧弯曲范围8～16°，球头下部通过螺纹与割缝管连接，割缝管上设有割缝或孔，多级柔性防砂筛管通过螺纹连接，构成柔性防砂筛管串。
上述一种大曲率井眼防砂完井管柱中的上接头上部设有油管内螺纹，下部设有普通螺纹。
上述一种大曲率井眼防砂完井管柱中的接箍上部设有普通螺纹，下部设有与球座同心的球冠。
上述一种大曲率井眼防砂完井管柱中的球头的下部设有普通螺纹。
上述一种大曲率井眼防砂完井管柱中的割缝管上部与球头的下部通过螺纹配合，下部设有油管外螺纹，与上接头上部油管内螺纹配合，割缝管的回转面上均布设有割缝。
上述一种大曲率井眼防砂完井管柱中的割缝管的回转面上均布设有孔。
上述一种大曲率井眼防砂完井管柱中的割缝管的回转面上间开均布设有割缝和孔。
一种大曲率井眼防砂完井管柱完井方法：
（1）原井套管开窗后，超短半径钻具钻至设计井深，循环泥浆将大曲率井眼岩屑冲洗干净，起出钻具，卸下钻头；
（2）将一种大曲率井眼防砂完井管柱自下而上：引鞋+柔性防砂筛管+尾管悬挂器通过螺纹连接，由钻杆下入在大曲率井眼的内部，下至设计井深后，将钻杆与尾管悬挂器脱开，利用管柱上部的尾管悬挂器悬挂于原井套管上，实现裸眼防砂完井；
（3）Φ100mm的侧钻井眼，完井管柱最大内通径Φ60mm，能够满足油田生产需要。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
柔性筛管设有球头万向节结构，可以在超短曲率半径的三维轴线井眼中自由弯曲，保证完井管柱顺利下入，避免卡阻现象；
柔性筛管的割缝管根据地层砂的粒度中值，设计成割缝或者打孔样式，能够有效防砂；
柔性筛管内通径大，地层出砂后可以进行冲砂作业，减少更换筛管的作业成本；
④设计合理，工作性能可靠，能顺利下入大曲率井眼，不但能支撑裸眼井壁，防止井眼坍塌，还能有效防砂，具有很好的使用效果和应用价值。
附图说明
图1—本发明井下应用完井管柱结构示意图
图2—本柔性防砂筛管2的主视半剖结构示意图
图中: 1.尾管悬挂器，2.柔性防砂筛管，2.1.上接头，2.2.球座，2.3.接箍，2.4.球头，2.5.割缝管，2.6.割缝或孔；3.引鞋，4.大曲率井眼。
具体实施方式
以下结合附图详述本发明，并非限制本发明的保护范围，凡使用本发明的设计思路得出的改进均属于本发明的保护范畴。
如图1所示，一种大曲率井眼防砂完井管柱，包括：尾管悬挂器1、柔性防砂筛管2、引鞋3、大曲率井眼4；其特征是：一种大曲率井眼防砂完井管柱自下而上：引鞋3+柔性防砂筛管2+尾管悬挂器1通过螺纹连接，由钻杆下入在大曲率井眼4的内部。
如图2所示，所述柔性防砂筛管2由上接头2.1、球座2.2、接箍2.3、球头2.4、割缝管2.5、割缝或孔2.6；其特征是：所述上接头2.1下端设有球座2.2，球座2.2与球头2.4配合，通过接箍2.3将球座2.2与球头2.4螺纹连接，上接头2.1的下端球座2.2与球头2.4圆弧面曲率半径相同，通过螺纹连接后，两圆弧面的球心重合，形成万向节结构，球头2.4可以沿球座2.2自由灵活运动，球头2.4单侧弯曲范围8～16°，球头2.1下部通过螺纹与割缝管2.5连接，割缝管2.5上设有割缝或孔2.6，多级柔性防砂筛管通过油管螺纹连接，构成柔性防砂筛管串。
所述上接头2.1上部设有油管内螺纹，下部设有普通螺纹。
所述接箍2.3上部设有普通螺纹，下部设有与球座2.2同心的球冠。
所述球头2.4的下部设有普通螺纹。
所述割缝管2.5上部与所述球头2.4的下部通过螺纹配合，下部设有油管外螺纹，与上接头2.1上部油管内螺纹配合，割缝管2.5的回转面上均布设有割缝2.6。
所述割缝管2.5的回转面上均布设有孔2.6。
所述割缝管2.5的回转面上间开均布设有割缝和孔2.6。
以超短半径侧钻水平井为例，原井套管开窗后，超短半径钻具钻至设计井深，起出钻具，下入防砂完井管柱，自下而上的结构为：引鞋3+柔性防砂筛管2+尾管悬挂器1，由于超短曲率半径井眼的“狗腿度”较大，当完井管柱遇到井壁侧向力时，柔性防砂筛管2的球头2.4结构可以自由弯曲，根据井眼轴线的空间形状，整个完井管柱可以弯曲成空间任意形状，防止下入过程中出现卡阻，保证完井管柱顺利下至设计井深，下至设计井深后与钻杆脱开，利用管柱上部的尾管悬挂器1悬挂于原井套管上，实现裸眼防砂完井。另外，以Φ100mm的侧钻井眼为例，完井管柱最大内通径可达Φ60mm，生产后期如果地层出砂，可以下入连续油管进行冲砂作业，减少更换筛管的作业成本。不但能支撑裸眼井壁，防止井眼坍塌，还能有效防砂，具有很好的使用效果和应用价值。
Claims (9)
1.一种大曲率井眼防砂完井管柱，包括：尾管悬挂器（1）、柔性防砂筛管（2）、引鞋（3）、大曲率井眼（4）；其特征是：一种大曲率井眼防砂完井管柱自下而上引鞋（3）+柔性防砂筛管（2）+尾管悬挂器（1）通过螺纹连接，下入在大曲率井眼（4）的内部。
2.根据权利要求1所述一种大曲率井眼防砂完井管柱，其特征是：所述柔性防砂筛管（2）由上接头（2.1）、球座（2.2）、接箍（2.3）、球头（2.4）、割缝管（2.5）、割缝或孔（2.6）；其特征是：所述上接头（2.1）下端设有球座（2.2），球座（2.2）与球头（2.4）配合，通过接箍（2.3）将球座（2.2）与球头（2.4）螺纹连接，上接头（2.1）的下端球座（2.2）与球头（2.4）圆弧面曲率半径相同，通过螺纹连接后，两圆弧面的球心重合，形成万向节结构，球头（2.4）可以沿球座（2.2）自由灵活运动，球头（2.4）单侧弯曲范围8～16°，球头（2.4）下部通过螺纹与割缝管（2.5）连接，割缝管（2.5）上设有割缝或孔（2.6），多级柔性防砂筛管通过油管螺纹连接，构成柔性防砂筛管串。
3.根据权利要求1所述一种大曲率井眼防砂完井管柱，其特征是：所述上接头（2.1）上部设有油管内螺纹，下部设有普通螺纹。
4.根据权利要求1所述一种大曲率井眼防砂完井管柱，其特征是：所述接箍（2.3）上部设有普通螺纹，下部设有与球座（2.2）同心的球冠。
5.根据权利要求1所述一种大曲率井眼防砂完井管柱，其特征是：所述球头（2.4）的下部设有普通螺纹。
6.根据权利要求1所述一种大曲率井眼防砂完井管柱，其特征是：所述割缝管（2.5）上部与球头（2.4）下部通过螺纹配合，下部设有油管外螺纹，与上接头（2.1）上部油管内螺纹配合，割缝管（2.5）的回转面上均布设有割缝（2.6）。
7.根据权利要求1或5所述一种大曲率井眼防砂完井管柱，其特征是：所述割缝管（2.5）的回转面上均布设有孔（2.6）。
8.根据权利要求1或5或6所述一种大曲率井眼防砂完井管柱，其特征是：所述割缝管（2.5）的回转面上间开均布设有割缝和孔（2.6）。
9.一种大曲率井眼防砂完井管柱完井方法：
（1）原井套管开窗后，超短半径钻具钻至设计井深，循环泥浆将大曲率井眼（4）岩屑冲洗干净，起出钻具，卸下钻头；
（2）将一种大曲率井眼防砂完井管柱自下而上引鞋（3）+柔性防砂筛管（2）+尾管悬挂器（1）通过螺纹连接，由钻杆下入在大曲率井眼（4）的内部，下至设计井深后，将钻杆与尾管悬挂器脱开，利用管柱上部的尾管悬挂器（1）悬挂于原井套管上，实现裸眼防砂完井；
（3）Φ100mm的侧钻井眼，完井管柱最大内通径Φ60mm，能够满足油田生产需要。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190521 |