CN109899047B - 一种回接压裂方法及锚定可取式回接压裂井筒 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种回接压裂方法及锚定可取式回接压裂井筒，属于油气井固完井领域。该方法包括：(1)将尾管悬挂器的上端与密封盒的下端连接、将密封盒的上端与回接筒的下端连接好后下入到井内；(2)利用尾管悬挂器固井，待水泥凝固后，将回接插头与回接套管串连接，将回接插头朝下，下放到设定位置；(3)下压回接套管串使回接插头插入到回接筒内，将上部管串与下层的尾管悬挂器锁紧；(4)进行井口试压，稳压一段时间，如果无压降且回接套管串无上窜，说明锁紧及密封正常；(5)开始压裂作业；(6)压裂作业结束后，上提正转回接套管串，回接插头从回接筒中脱离出来，上提回接套管串取出回接插头，压裂作业结束。

Description

一种回接压裂方法及锚定可取式回接压裂井筒

技术领域

本发明属于油气井固完井领域，具体涉及一种回接压裂方法及锚定可取式回接压裂井筒。

背景技术

国内许多致密油气藏属于低孔、低渗气藏、非均质性较强及微裂缝发育的储层，有些油气层具有在纵向上多层系叠合发育，并伴随底水，气水关系复杂，储层遮挡层较薄等特点，导致压裂施工进行储层改造时，人工造缝易穿透底盖层而沟通底水，致使生产时出水严重，容易造成水平井全井筒水淹，影响单井产能。另外，还存在水平井已完钻，但井眼条件不满足裸眼完井管柱入井，或储层性质不满足裸眼完井改造技术要求的难题。针对此类开采难题，一般采取尾管固井后射孔储层改造完井方式。但是，常规尾管回接无锚定装置，并且密封能力一般25MPa，无法解决压裂施工对回接压裂管柱产生的上顶力及高压施工密封要求，在施工过程中存在极大风险。目前部分区块采用封隔式尾管悬挂器(含回接筒)、水力锚、插管封隔器及套管串到井口的承压井筒，但是其回接管柱结构复杂，存在提前坐挂、环空封隔失效及短套管弯曲变形等潜在风险。而且，目前部分回接插头仍采用O型密封圈密封形式，容易造成密封失效等事故，风险较大。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种回接压裂方法及锚定可取式回接压裂井筒，通过简化回接管柱组合结构，提高工具使用可靠性，降低施工风险；通过固完井工具一体化设计思路，研发了自锁并可回收的尾管悬挂器及回接装置，解决尾管固井后回接管串结构复杂、密封性及可靠性差等技术难题。实现尾管固井回接后，形成回接管柱与尾管管柱密封锚定一体化的高承压井筒。同时，回接管柱在压裂后可回收重复利用，提高资源利用率，节约成本；回接管串结构简单，只有回接插头与套管串，可以保证回接管串与尾管串的全通径，满足后续生产大通径需求，具有良好的经济与社会效益。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种回接压裂方法，所述方法包括：

(1)将尾管悬挂器的上端与密封盒的下端连接、将密封盒的上端与回接筒的下端连接好后下入到井内；

(2)利用尾管悬挂器固井，待水泥凝固后，将回接插头与回接套管串连接，将回接插头朝下，下放到设定位置；

(3)下压回接套管串使回接插头插入到回接筒内，将上部管串与下层的尾管悬挂器锁紧；

(4)进行井口试压，稳压一段时间，如果无压降且回接套管串无上窜，说明锁紧及密封正常；

(5)开始压裂作业；

(6)压裂作业结束后，上提正转回接套管串，回接插头从回接筒中脱离出来，上提回接套管串取出回接插头，压裂作业结束。

所述步骤(4)中井口试压的压力范围为30-35MPa；

所述步骤(4)中稳压一段时间的时间为60-65min。

一种实现所述回接压裂方法的锚定可取式回接压裂井筒，包括回接套管串、回接插头、回接筒、密封盒和尾管悬挂器；

在所述尾管悬挂器的液缸两端的每个O型密封圈的两侧分别安装有格莱圈；

在所述回接插头上设有自锁公扣和简支梁结构、在所述回接筒上设有自锁母扣；

所述回接插头插入到回接筒后，通过回接插头上的自锁公扣与回接筒上的自锁母扣实现回接插头与回接筒之间的锁紧。

所述回接插头包括：上接头、锁紧卡瓦、倒扣承载套、本体和马蹄导向头；

所述上接头的下端与倒扣承载套的上端连接，所述倒扣承载套的下端与本体的上端连接，所述本体的下端与马蹄导向头连接；

所述锁紧卡瓦套装在所述倒扣承载套上，其一端位于上接头的内壁与倒扣承载套的外壁之间，另一端为所述简支梁结构；

在所述锁紧卡瓦的外壁上设有所述自锁公扣。

在所述锁紧卡瓦上铣有多个槽，所有槽的一端为封闭端、另一端为开口端，相邻两个槽之间的锁紧卡瓦的壁形成所述简支梁结构；

所述锁紧卡瓦上的简支梁结构的外径小于所述上接头的外径；

每个所述槽的封闭端均位于所述上接头的内壁与倒扣承载套的外壁之间。

在所述倒扣承载套的上部设有多个肋，每个肋均位于所述上接头的内壁与倒扣承载套的外壁之间；

每个肋均插入到所述锁紧卡瓦上对应的一个槽中，对锁紧卡瓦进行圆周方向限位；

在所述肋的下方的倒扣承载套的外壁上设有端面为斜面的台阶，在所述锁紧卡瓦的中部内壁上设有端面为斜面的台阶，两个台阶接触压紧实现锁紧卡瓦的轴向限位。

在所述锁紧卡瓦上铣有8个宽为9-11mm的槽，形成8个简支梁结构。

在所述倒扣承载套的下部的外壁上设有多组密封硫化基环；

在所述本体的下部也设有多组密封硫化基环；

所述回接插头插入到回接筒后，所述倒扣承载套上的密封硫化基环、本体上的密封硫化基环分别与回接筒的内壁贴合；

每组所述密封硫化基环均包括基环和至少两个橡胶密封圈；

所述橡胶密封圈硫化在基环两端的外壁上。

在所述上接头与倒扣承载套的接触处设有O型密封圈和紧定螺钉，所述O型密封圈、紧定螺钉位于所述槽的封闭端的上方；

在所述倒扣承载套与本体的接触处设有O型密封圈和紧定螺钉；

在所述本体与马蹄导向头的接触处设有紧定螺钉。

所述回接筒的上端设有与锁紧卡瓦上的自锁公扣配合的自锁母扣，下端通过密封盒与尾管悬挂器连接；

所述自锁公扣与自锁母扣形成反向螺纹连接；

所述自锁母扣采用锥度为1:10-1:16的锥度马牙扣。

所述回接筒与密封盒、密封盒与尾管悬挂器分别通过API圆螺纹连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)现场使用操作简便，插入后即可实现全通径高承压井筒；

(2)悬挂器密封及回接密封都达到70MPa，满足压裂需求；

(3)回接管串结构简单，风险发生概率较低，安全可靠；

(4)压裂完成后，上提正转即可丢手，现场使用方便快捷；

(5)可以实现回接管串的回收再利用，节约建井成本。

附图说明

图1是带有自锁公扣防退卡瓦的回接插头示意图；

图2是带有自锁母扣回接筒的尾管悬挂器示意图；

图3是带有自锁公扣防退卡瓦示意图；

图4是悬挂器液缸处格莱圈密封形式示意图；

图5是回接插头密封基环结构示意图；

图6是插入回接插头后的高承压井筒示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明通过将常规尾管悬挂器液缸处密封形式改为格莱圈密封，保证悬挂器坐挂后液缸处的密封能力能够达到压裂要求的70MPa；将悬挂器回接筒顶部设置与回接插头配合的自锁母扣，同时回接插头上配有与回接筒配合的锁紧卡瓦，下压即可将锁紧卡瓦插入回接筒内，实现回接管串的锚定；回接插头处采用密封基环的密封形式，保证在回接筒内密封能力达到70MPa。这样既可以保证回接管串结构简单，避免单元过多造成的累加风险，同时也可以实现回接井筒内的高压密封要求，并且压裂结束后，通过上提正转即可实现回接插头与悬挂器回接筒的丢手，可以实现上层回接套管的回收再利用，节约成本。

尾管回接压裂的操作流程是：井场正常尾管固井结束后，待水泥凝固后，开始回接作业，回接管串结构为回接插头+套管串到井口。回接插头进入回接筒后，下压即可实现插头及上部回接套管与悬挂器及下层尾管的锁紧；之后井口安装套管头，进行井筒试压，试压成功后，进行压裂作业。压裂完成后，上提正转回接管串，即可实现回接插头的丢手，之后将回接管串取出，完成整个回接压裂作业。

图6是回接插头插入回接筒后的整个全通径、高承压井筒结构示意图，整个井筒包括依次连接的回接套管串601、回接插头602、回接筒603、密封盒604、尾管悬挂器605、套管串606、球座607、套管串608、浮箍609、套管串610、浮鞋611。密封盒604里面有密封芯子，用于保证悬挂器坐挂固井过程中，避免尾管与环空的连通；密封芯子在固井结束后，由送入钻具提出井口。图1是装有带自锁公扣卡瓦的回接插头602的结构示意图，它主要有上接头1，O型密封圈2，紧定螺钉3，锁紧卡瓦4，倒扣承载套5，密封硫化基环6，紧定螺钉7，O型密封圈8，本体9，马蹄导向头10等组成；在所述倒扣承载套5上面设有8个肋，正好穿到锁紧卡瓦4的八个槽中，对锁紧卡瓦进行圆周方向限位；在所述肋的下方的倒扣承载套的外壁上设有端面为斜面的台阶，在所述锁紧卡瓦的中部内壁上设有端面为斜面的台阶，两个台阶接触压紧实现锁紧卡瓦的轴向限位，但装配好后，锁紧卡瓦4能够有一定的轴向位移。所述锁紧卡瓦4的外径小于上接头1的外径；在所述倒扣承载套5的下端设有多组密封硫化基环6，在本体9的下端也设有多组密封硫化基环6，插头插入到回接筒后，本体9上的硫化基环的外层硫化橡胶与回接筒的内壁贴合。

图2是带有自锁母扣回接筒603、待回接的尾管悬挂器605的结构示意图，主要有回接筒11，密封盒12及尾管悬挂器单元13组成。回接筒11，密封盒12及尾管悬挂器单元13通过API圆螺纹连接；

图3是防退卡瓦示意图，它沿圆周方向均匀铣出八个宽为9-11mm的槽，这样就相当于八个简支梁结构。锁紧卡瓦4的外圆是一种自锁公螺纹，即自锁公扣，回接筒上端是与其配合的自锁母扣，由于锁紧卡瓦4铣槽的存在，使得锁紧卡瓦4与回接筒11上部的锁紧螺纹可以不用旋转对扣，而是直接下压使锁紧卡瓦4的自锁公扣与回接筒上端自锁母扣配合，实现锁紧。在回接插头插入回接筒时，锁紧卡瓦4类似于一个简支梁，可以直接下压，实现锁紧卡瓦4的外层锁紧公螺纹与回接筒上端锁紧母螺纹连接，实现螺纹锁紧，但实际上锁紧卡瓦4与回接筒之间是靠螺纹来实现锁定的；两者之间的螺纹连接是一个反向螺纹，正转是实现螺纹之间的松开，完成压裂之后的作业。

图4是尾管悬挂器液缸处高承压密封形式，主要是在原来单纯O型密封圈15的左右两侧增加两个格莱圈14，这样O型密封圈15在高压作用下，就不会挤入液缸和本体之间的密封间隙，造成密封失效的问题，解决了压裂过程中液缸的高承压技术难题。

图5是回接插头上的密封硫化基环结构示意图，它是在基环17外圆上硫化两个橡胶密封圈16来进行环空密封的，该密封形式较常规V型圈密封形式密封压力高，可承压70MPa，且不易损坏，多次插拔回接筒后，仍可继续使用，节约成本；图5中的18为O型密封圈，实现倒扣承载套5、本体9与密封硫化基环6之间的间隙密封。图6是回接后的高承压井筒示意图，其在保证回接管串大通径的前提下，还可以实现70MPa以上的密封效果，为后期的压裂作业提供了优异的条件。

本发明尾管固井后回接管串高承压井筒的工作原理如下：现场尾管悬挂器坐挂、验挂、替浆、取出中心管，等水泥凝固后，再进行尾管回接射孔压裂。首先将回接插头与套管串相连，下放到设计位置后，下压管串，锁紧卡瓦4的简支梁结构在外力作用下就会插入回接筒11相应的自锁母螺纹中，将上部管串与下层尾管悬挂器13锁紧，这时候密封硫化基环6与回接筒11内壁贴合，形成密封，具体实施时，所述自锁母螺纹可以采用锥度为1:10-1:16的锥度马牙扣；此时进行井口试压35MPa，稳压1小时，无压降且回接管串无上窜，说明锁定及密封正常，由于回接套管与悬挂器及插头之间可以做到相同的内径，这样就提供了一个大通径、高承压的井筒，方便后期的压裂作业。压裂作业结束后，由于锁紧卡瓦4与回接筒11之间的锁紧螺纹是反向螺纹连接，因此，需要上提正转管串，这样，回接插头就可以与下层尾管脱离开来，上提管串就可以取出回接插头，压裂作业结束。

传统水平井尾管回接压裂工艺，管串结构复杂，回接时工具较多，操作复杂，风险较大，且成本较高，不符合目前低成本开采的理念。因此本发明通过固完井工具一体化设计思路，研发了自锁并可回收的尾管悬挂器及回接装置技术，解决尾管固井后回接管串结构复杂、密封性及可靠性差等技术难题。实现尾管固井回接后，形成回接管柱与尾管管柱密封锚定一体化的高承压井筒。同时，回接管柱在压裂后可回收重复利用，提高资源利用率，节约成本；回接管串结构简单，只有回接插头与套管串，可以保证回接管串与尾管串的全通径，满足后续生产大通径需求，具有良好的经济与社会效益。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (8)

1.一种锚定可取式回接压裂井筒，其特征在于：所述锚定可取式回接压裂井筒包括回接套管串、回接插头、回接筒、密封盒和尾管悬挂器；

在所述尾管悬挂器的液缸两端的每个O型密封圈的两侧分别安装有格莱圈；

在所述回接插头上设有自锁公扣和简支梁结构、在所述回接筒上设有自锁母扣；

所述回接插头插入到回接筒后，通过回接插头上的自锁公扣与回接筒上的自锁母扣实现回接插头与回接筒之间的锁紧；

所述回接插头包括：上接头、锁紧卡瓦、倒扣承载套、本体和马蹄导向头；

所述上接头的下端与倒扣承载套的上端连接，所述倒扣承载套的下端与本体的上端连接，所述本体的下端与马蹄导向头连接；

所述锁紧卡瓦套装在所述倒扣承载套上，其一端位于上接头的内壁与倒扣承载套的外壁之间，另一端为所述简支梁结构；

在所述锁紧卡瓦的外壁上设有所述自锁公扣；

该锚定可取式回接压裂井筒用于回接压裂方法中，该方法包括：

（1）将尾管悬挂器的上端与密封盒的下端连接、将密封盒的上端与回接筒的下端连接好后下入到井内；

（2）利用尾管悬挂器固井，待水泥凝固后，将回接插头与回接套管串连接，将回接插头朝下，下放到设定位置；

（3）下压回接套管串使回接插头插入到回接筒内，将上部管串与下层的尾管悬挂器锁紧；

（4）进行井口试压，稳压一段时间，如果无压降且回接套管串无上窜，说明锁紧及密封正常；

（5）开始压裂作业；

（6）压裂作业结束后，上提正转回接套管串，回接插头从回接筒中脱离出来，上提回接套管串取出回接插头，压裂作业结束。

2.根据权利要求1所述的锚定可取式回接压裂井筒，其特征在于：在所述锁紧卡瓦上铣有多个槽，所有槽的一端为封闭端、另一端为开口端，相邻两个槽之间的锁紧卡瓦的壁形成所述简支梁结构；

所述锁紧卡瓦上的简支梁结构的外径小于所述上接头的外径；

每个所述槽的封闭端均位于所述上接头的内壁与倒扣承载套的外壁之间。

3.根据权利要求2所述的锚定可取式回接压裂井筒，其特征在于：在所述倒扣承载套的上部设有多个肋，每个肋均位于所述上接头的内壁与倒扣承载套的外壁之间；

每个肋均插入到所述锁紧卡瓦上对应的一个槽中，对锁紧卡瓦进行圆周方向限位；

在所述肋的下方的倒扣承载套的外壁上设有端面为斜面的台阶，在所述锁紧卡瓦的中部内壁上设有端面为斜面的台阶，两个台阶接触压紧实现锁紧卡瓦的轴向限位。

4.根据权利要求3所述的锚定可取式回接压裂井筒，其特征在于：在所述锁紧卡瓦上铣有8个宽为9-11mm的槽，形成8个简支梁结构。

5.根据权利要求4所述的锚定可取式回接压裂井筒，其特征在于：在所述倒扣承载套的下部的外壁上设有多组密封硫化基环；

在所述本体的下部也设有多组密封硫化基环；

所述回接插头插入到回接筒后，所述倒扣承载套上的密封硫化基环、本体上的密封硫化基环分别与回接筒的内壁贴合；

每组所述密封硫化基环均包括基环和至少两个橡胶密封圈；

所述橡胶密封圈硫化在基环两端的外壁上。

6.根据权利要求5所述的锚定可取式回接压裂井筒，其特征在于：在所述上接头与倒扣承载套的接触处设有O型密封圈和紧定螺钉，所述O型密封圈、紧定螺钉位于所述槽的封闭端的上方；

在所述倒扣承载套与本体的接触处设有O型密封圈和紧定螺钉；

在所述本体与马蹄导向头的接触处设有紧定螺钉。

7.根据权利要求6所述的锚定可取式回接压裂井筒，其特征在于：所述回接筒的上端设有与锁紧卡瓦上的自锁公扣配合的自锁母扣，下端通过密封盒与尾管悬挂器连接；

所述自锁公扣与自锁母扣形成反向螺纹连接；

所述自锁母扣采用锥度为1:10-1:16的锥度马牙扣；

所述回接筒与密封盒、密封盒与尾管悬挂器分别通过API圆螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的锚定可取式回接压裂井筒，其特征在于：步骤（4）中井口试压的压力范围为30-35MPa；

所述步骤（4）中稳压一段时间的时间为60-65min。

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