CN110905477B - 一种具有双重完井管柱的油井结构及其完井方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有双重完井管柱的油井结构及其完井方法，包括：安装平台、多层套管结构、完井外管结构，以及完井内管结构，完井内管结构套设在完井外管结构内，完井外管结构套设在多层套管结构内，多层套管结构、完井外管结构、完井内管结构均分别与安装平台连接；完井外管结构的上端与安装平台连接，第一油管与多层套管结构之间设有生产封隔器；完井套管与第一油管通过变径接头首尾相连；化学药剂注入装置安装在所述第一油管上；所述井下安全阀用于关闭或打开所述第一油管的通道；所述完井内管结构包括第二油管和电潜泵，所述第二油管套设在所述完井套管内并与所述安装平台连接；所述电潜泵位于所述第二油管的底部，从而形成一种便于修井和更换电潜泵的油井结构和完井方法。

Description

一种具有双重完井管柱的油井结构及其完井方法

技术领域

本发明属于石油完井技术领域，尤其涉及一种具有双重完井管柱的油井结构及其完井方法。

背景技术

当前普遍的油井完井方案由井下安全阀、封隔器和电潜泵组成，且采用单层完井管柱送入模式，修井或更换电潜泵作业时，需要将其全部取出，时常出现封隔器解封困难甚至拉断油管的井下事故。而且在起下完井管柱的过程中，井下没有任何封隔油气的井控机械装置，使得油气溢流风险增加，唯一的方法是通过压井液来控制地层压力，且时常导致大量压井液漏失到油层，对油藏造成伤害。

按照常规完井方法，在油田生产需要关停期间，需要向油管内挤入大量柴油使油管内的原油被强行挤回地层以避免油管内上部原油由于静止和低温产生结蜡进而堵塞油管；挤入柴油的方法不仅成本高而且增加风险。

因此，需要一种新型的油井完井结构和完井方法来解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种具有双重完井管柱的油井结构及其完井方法，从而解决修井或更换电潜泵作业时，需要将井下安全阀、封隔器和电潜泵全部取出，而且容易拉断油管的问题。

本发明为解决以上存在的问题，一方面提供一种具有双重完井管柱的油井结构包括：安装平台、多层套管结构、完井外管结构，以及完井内管结构，所述完井内管结构套设在所述完井外管结构内，所述完井外管结构套设在所述多层套管结构内，所述多层套管结构、所述完井外管结构、所述完井内管结构均分别与所述安装平台连接；

所述完井外管结构包括完井套管、变径接头、第一油管、化学药剂注入装置、井下安全阀，以及生产封隔器，所述完井外管结构的上端与所述安装平台连接，所述第一油管与所述多层套管结构之间设有生产封隔器；所述完井套管与所述第一油管通过所述变径接头首尾相连；所述化学药剂注入装置安装在所述第一油管上，且位于所述井下安全阀的上部；所述井下安全阀用于关闭或打开所述第一油管的通道；

所述完井内管结构包括第二油管和电潜泵，所述第二油管套设在所述完井套管内并与所述安装平台连接；所述电潜泵位于所述第二油管的底部。

作为上述方案的改进，所述多层套管结构从外向内依次设有隔水导管、第一套管和第二套管或尾管，所述隔水套管与所述第一套管均延伸至所述油井的井口；所述第二套管通过尾管挂套设在所述第一套管内，所述完井套管位于所述第一套管内并与所述第一油管通过变径接头相连，所述第一油管与所述多层套管结构位于所述第二套管内，所述第一油管与所述第二套管之间设有生产封隔器。

作为上述方案的改进，所述第一套管的直径为a，所述完井套管的直径为b，所述第二油管的直径为c，且满足下列关系式：a＞b＞c。

作为上述方案的进一步改进，所述第一油管与所述第二套管之间设置的生产封隔器为多孔穿越分隔器或无穿越孔封隔器。

作为上述方案的改进，还包括地面控制终端、液压控制管线、化学注入管线、井下温度和压力数据线，以及电缆，所述化学注入管线与所述化学药剂注入装置相连、所述液压控制管线与井下安全阀相连、所述电缆与所述电潜泵相连接，所述液压控制管线、所述化学注入管线、所述井下温度和压力数据线、所述电缆还分别与所述地面控制终端连接。

作为上述方案的改进，所述第一油管带有多个生产封隔器、每个所述生产封隔器设置在两个分支井眼之间且每个生产封隔器下装有一个流量控制阀，所述流量控制阀用于控制对应分支井眼的产液量，，所述流量控制阀均与所述第一油管相连并通过液压控制管线与地面控制终端相连接。

作为上述方案的改进，在所述隔水导管与所述第一套管之间有1至2层延伸至井口的第三套管。

作为上述方案的改进，所述第二套管引出有多条分支井，所述分支井的尾管末端通过油层段完井筛管顶部封隔器相连接。

作为上述方案的改进，所述分支井的尾端为水平井裸眼段或水平井防砂段。

本发明另一方面提供一种具有双重完井管柱的油井完井方法，主要包括如下步骤：

预制一口油井，以及多层套管结构、完井外管结构、完井内管结构；

将多层套管结构内的隔水导管、第一套管从外向内依次下入所述油井并用水泥固井，将第二套管通过尾管悬挂器坐挂并固井在第一套管内；

将完井外管结构内的完井套管、变径接头、第一油管、化学药剂注入装置、井下安全阀、生产封隔器依次连接并下入第一套管和第二套管内；下至设计深度后安装完井套管悬挂器于井口内并坐封生产封隔器，使得第一油管与第二套管之间形成环空封闭结构，同时也在第一油管内与其上下之间形成封隔；

将完井内管结构内的电潜泵和第二油管一体的送入完井套管内，第二油管上部与井口和采油树相连，电潜泵通过电缆与地面电源连接。

本发明的有益技术效果是：

1.电潜泵通过双管柱完井模式实现了起下电潜泵无需解封生产封隔器，消除了油管拔断风险，减少了起下井下生产封隔器，井下安全阀，化学药剂注入装置及其所连接的控制管线，大幅节约作业时间和大大降低井下完井设备由于多次起下产生的疲劳损坏。

2.修井或关井前，只需顶替盐水或海水到井下安全阀以下，通过井下安全阀控制管线关闭井下安全阀，即可安全更换电潜泵，避免传统的压井方式导致压井液的大量漏失及压死油藏情形的发生。

3.台风或者长期关停期间，无需挤柴油便可关停生产，节约大量作业成本。

4.对于多分枝智能完井，避免了使用传统湿接头的复杂连接装置，进而节省安装和操作费用。

5.本发明设计简便易行，与传统完井方法相比，无需增加额外费用。

6.油井后期需要开窗侧钻时无需切割内层套管，起出完井外管柱即可。

附图说明

为了更清楚的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做简单说明。

图1为本发明具有双重完井管柱的油井结构第一种实施方式的剖视图；

图2为本发明具有双重完井管柱的油井结构第二种实施方式的剖视图；

图3为本发明具有双重完井管柱的油井完井方法的流程图。

图中：10-安装平台；20-多层套管结构；21-隔水导管；22-第一套管；23-第二套管；24-尾管挂；30-完井外管结构；31-完井套管；32-变径接头；33-第一油管；34-化学药剂注入装置；35-井下安全阀；36-生产封隔器；40-完井内管结构；41-第二油管；42-电潜泵；51-液压控制管线；52-化学注入管线；53-电缆；54-流量控制阀；60-尾管；61-顶部封隔器；62-筛管；70-分支井。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。此外本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对图中本发明各组成部分相互位置关系来说的。

图1为本发明具有双重完井管柱的油井结构第一种实施方式的剖视图，参考图1，一种具有双重完井管柱的油井结构，包括安装平台10、多层套管结构20、完井外管结构30，以及完井内管结构40，完井内管结构40套设在完井外管结构30内，完井外管结构30套设在多层套管结构20内。本发明实施例中所指安装平台10是指井口和采油树。多层套管结构20、完井外管结构30、完井内管结构40分别与安装平台10连接，用于定位或辅助固定多层套管结构20、完井外管结构30、完井内管结构40。

多层套管结构20从外向内依次设有隔水导管21、第一套管22和第二套管23，隔水导管21与第一套管22均延伸至油井的井口并与安装平台10连接，第一套管22与隔水导管21固接，第二套管23通过尾管挂24套设在第一套管22内，第一套管22、第二套管23和隔水导管21均与安装平台10连接，在实际使用过程中隔水导管21起到隔离海水和承担轴向载荷的功能。尾管挂24为本领域的常用部件在此不做过多介绍。

完井外管结构30包括完井套管31、变径接头32、第一油管33、化学药剂注入装置34，以及井下安全阀35，完井套管31的一端与安装平台10连接，用于固定完井套管31。第一油管33与第二套管23之间设有生产封隔器36，使得第一油管33与第二套管23之间的部分生产封隔器36的上部空间和下部空间相互隔离，彼此之间不受影响。完井套管31与第一油管33通过变径接头32首尾相连，使得第一油管33与完井套管31相互连通。此处需要说明变径接头32为一种变径管接头，用于连通两种不同直径的管件。在第一油管33上安装着化学药剂注入装置34，用于将化学药剂注入第一油管33内。井下安全阀35设置在第一油管33上并位于化学药剂注入装置34的下部。井下安全阀35用于关闭或打开第一油管33。

完井内管结构40包括第二油管41和电潜泵42，第二油管41套设在完井套管31内并与安装平台10连接；电潜泵42固接于第二油管41的底部，电潜泵42用于将第一油管33内的油液通过第二油管41送出至地面生产处理设施。

第一套管的直径为a，完井套管的直径为b，第二油管的直径为c，且满足下列条件式：a＞b＞c，其中a，b，c的单位为英寸。

第一套管的直径a、完井套管的直径b、第二油管的直径c的取值如表1所示：

表1

需要说明，以上列出的仅为部分实施，本发明的实施例不限制第一套管的直径a、完井套管的直径b、第二油管的直径c的取值，在具体的应用过程中只要能够实现本发明的功能均应认为属于本发明的保护范围。

优选地，在第一油管33与第二套管23之间设置的生产封隔器36按照生产需要可以是多孔穿越分隔器，也可以是穿越孔封隔器，在具体的应用场景下根据需要进行选用即可。

优选地，还包括地面控制终端，液压控制管线51、化学注入管线52、电缆53，以及井下温度和压力数据线，化学注入管线52与化学药剂注入装置34连接，液压控制管线51与井下安全阀35相连，电缆53与电潜泵42相连接，液压控制管线51、化学注入管线52、电缆53，以及井下温度和压力数据线还分别与地面控制终端连接，通过地面控制终端使得油井各个零部件之间相互协同工作。

优选地，在隔水导管21与第一套管22之间可以根据实际需要设置1至2层延伸至井口的第三套管，提高油井结构隔离海水和承担轴向载荷的性能。

在第二套管23的尾端连接有尾管60，尾管60包括顶部封隔器61和筛管62，通过顶部封隔器61将筛管62与第二套管23封闭连接，筛管62用于过滤油层中的杂质。

在一个实施例中尾管60还可将筛管62倾斜设置，其他结构与第一种实施方式相同，在此不做更多叙述。

图2为本发明具有双重完井管柱的油井结构第二种实施方式的剖视图，第二种实施方式与第一种实施方式的区别在于，在第二套管23处连接有多个分支井70，并在每个分支井70上设置有流量控制阀54，流量控制阀54与第一油管33相连并通过液压控制管线51与地面控制终端相连接，通过控制终端调节井眼的产液量，其他结构与第一种实施方式相同，在此不做赘述。

图3为本发明具有双重完井管柱的油井完井方法的流程图，参考图3，包括如下步骤

S10：预制一油井，以及多层套管结构、完井外管结构、完井内管结构。

S20：将多层套管结构内的隔水导管、第一套管从外向内依次下入所述油井并用水泥固井，将第二套管通过尾管悬挂器坐挂并固井在第一套管内。

S30：将完井外管结构内的完井套管、变径接头、第一油管、化学药剂注入装置、井下安全阀、生产封隔器依次连接并下入第一套管和第二套管内；下至设计深度后安装完井套管悬挂器于井口内并坐封生产封隔器，使得第一油管与第二套管之间形成环空封闭结构，同时也在第一油管内与其上下之间形成封隔。

S40：将完井内管结构内的电潜泵和第二油管一体的送入完井套管内，第二油管上部与井口和采油树相连，电潜泵通过电缆与地面电源连接。

由上述可知，本发明的实施例至少具有以下一种有益效果：电潜泵通过双管柱完井模式运作，起下电潜泵无需解封封隔器，消除了油管拔断风险，减少了起下井下生产封隔器，井下安全阀，化学药剂注入装置等，大幅节约作业时间；修井或关井前，只需顶替盐水或海水到井下安全阀以下，通过井下安全阀控制管线关闭井下安全阀，即可安全更换电潜泵，避免传统的压井方式导致压井液的大量漏失及压死油藏情形的发生；台风或者长期关停期间，无需挤柴油便可关停生产，节约大量作业成本；对于多分枝智能完井，避免了使用传统湿接头的复杂连接装置，进而节省安装和操作费用；后期油井侧钻无需切割内层套管即可实现，本发明设计简便易行，与传统完井方法相比，无需增加额外费用。

更多的，还需要说明，本发明的实施例不仅适用于海上油井，还适用于陆地油井。尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所述权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有双重完井管柱的油井结构，其特征在于，包括：安装平台、多层套管结构、完井外管结构，以及完井内管结构，所述完井内管结构套设在所述完井外管结构内，所述完井外管结构套设在所述多层套管结构内，所述多层套管结构、所述完井外管结构、所述完井内管结构均分别与所述安装平台连接；

所述完井外管结构包括完井套管、变径接头、第一油管、化学药剂注入装置、井下安全阀，以及生产封隔器，所述完井外管结构的上端与所述安装平台连接，所述第一油管与所述多层套管结构之间设有生产封隔器；所述完井套管与所述第一油管通过所述变径接头首尾相连；所述化学药剂注入装置安装在所述第一油管上，且位于所述井下安全阀的上部；所述井下安全阀用于关闭或打开所述第一油管的通道；

所述完井内管结构包括第二油管和电潜泵，所述第二油管套设在所述第一油管上部的完井套管内并与所述安装平台连接；所述电潜泵位于所述第二油管的底部；

所述多层套管结构从外向内依次设有隔水导管、第一套管和第二套管或尾管，所述隔水导 管与所述第一套管均延伸至所述油井的井口；所述第二套管通过尾管挂套设在所述第一套管内。

2.根据权利要求1所述的具有双重完井管柱的油井结构，其特征在于，所述完井套管位于所述第一套管内，所述第一油管位于所述第二套管内，所述第一油管与所述第二套管之间设有所述生产封隔器。

3.根据权利要求2所述的具有双重完井管柱的油井结构，其特征在于，所述第一套管的直径为a，所述完井套管的直径为b，所述第二油管的直径为c，且满足下列关系式：a＞b＞c。

4.根据权利要求 2所述的具有双重完井管柱的油井结构，其特征在于，所述第一油管与所述第二套管之间设置的生产封隔器为多孔穿越分隔器或无穿越孔封隔器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的具有双重完井管柱的油井结构，其特征在于，还包括地面控制终端、液压控制管线、化学注入管线、井下温度和压力数据线，以及电缆，所述化学注入管线与所述化学药剂注入装置相连、所述液压控制管线与井下安全阀相连、所述电缆与所述电潜泵相连接，所述液压控制管线、所述化学注入管线、所述井下温度和压力数据线、所述电缆还分别与所述地面控制终端连接。

6.根据权利要求5所述的具有双重完井管柱的油井结构，其特征在于，所述第一油管带有多个生产封隔器、每个所述生产封隔器设置在两个分支井眼之间且每个生产封隔器下装有一个流量控制阀，所述流量控制阀用于控制对应分支井眼的产液量，所述流量控制阀均与所述第一油管相连并通过液压控制管线与地面控制终端相连接。

7.根据权利要求2所述的具有双重完井管柱的油井结构，其特征在于，在所述隔水导管与所述第一套管之间设有1至2层延伸至井口的第三套管。

8.根据权利要求2所述的具有双重完井管柱的油井结构，其特征在于，所述第二套管引出有多条分支井，所述分支井的尾管末端通过油层段完井筛管顶部封隔器相连接。

9.根据权利要求8所述的具有双重 完井管柱的油井结构，其特征在于，所述分支井的尾端为水平井裸眼段或水平井防砂段。

10.一种具有双重完井管柱的油井完井方法，主要包括如下步骤：

预制一口油井，以及多层套管结构、完井外管结构、完井内管结构；

将多层套管结构内的隔水导管、第一套管从外向内依次下入所述油井并用水泥固井，将第二套管通过尾管悬挂器坐挂并固井在第一套管内；

将完井外管结构内的完井套管、变径接头、第一油管、化学药剂注入装置、井下安全阀、生产封隔器依次连接并下入第一套管和第二套管内；下至设计深度后安装完井套管悬挂器于井口内并坐封生产封隔器，使得第一油管与第二套管之间形成环空封闭结构，同时也在第一油管内通过井下安全阀与其上下之间形成封隔；

将完井内管结构内的电潜泵和第二油管一体的送入完井套管内，第二油管上部与井口和采油树相连，电潜泵通过电缆与地面电源连接。

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