CN112780221B - 储层无污染免射孔固井工具装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种储层无污染免射孔固井工具装置及方法。其技术方案是：包括内管、外管、与内管相配合的密封挡套、储层封隔密封装置和下接头；所述的内管与外管的上端通过螺纹连接，下端设有下接头，且内管与外管之间形成固井循环通道，所述的密封挡套镶在内管的内部并装配有剪切销钉，所述的外管的外壁设有两组储层封隔密封装置，将储层的上下两侧隔离密封，并且在两组储层封隔密封装置之间的外管分布有多组油气通道，油气通道的内端连通到内管，并通过密封挡套密封。有益效果是：结构设计合理、现场操作零活，有效保护储层不被固井水泥浆的固相颗粒污染和伤害；避免了射孔作业时对井筒震击造成水泥环裂纹产生的窜槽问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油、天然气井固井领域所用的固井工具及方法，特别涉及一种储层无污染免射孔固井工具装置及方法。
背景技术
目前，国内开发油田的油藏大多数是非均质疏松的砂岩裂缝油藏，裂缝即油气运移通道或注水开发时的水窜路径,也是在钻井过程时钻井液易漏失层、井涌或油气显示等现象的原始动力层。钻井完成后的下一道工序就是固井，目前国内固井基本采用笼统固井，即从地面将水泥浆通过套管柱注入到井眼与套管柱之间的环形空间，水泥浆将套管柱和井壁岩石进行有效封固。固井时水泥浆的固相颗粒容易侵入储层，堵塞油气孔隙通道，导致储层渗透率降低；水泥浆中的添加液与地层液体发生物理化学反应产生化学沉淀，生成的化学沉淀堵塞储层通道，导致储层渗透率降低，不利于对储层保护。
固井完成后为了建立井筒与储层的油气通道就要射孔，即利用射孔枪弹的聚能爆炸作用产生的射流波撞击由套管、水泥环、岩石井壁的复合体，套管、水泥环、岩石井壁的复合体被这种射流波粉碎击穿形成炮眼并延伸到储层。在射孔弹聚能爆炸过程中孔眼周围近井地带胶结的水泥环也由于震击作用在轴向上产生裂纹，并上下延伸，在后续的生产过程中会出现窜槽现象，严重时只出水不出油，给生产管理带来许多问题，造成很大的经济损失。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种储层无污染免射孔固井工具装置及方法，该工具装置结构设计合理、现场操作灵活，不改变常规固井工艺流程，有效保护储层不被固井水泥浆的固相颗粒污染和伤害，也避免了射孔作业时对井筒震击造成水泥环裂纹产生的窜槽问题。
本发明提到的一种储层无污染免射孔固井工具装置，其技术方案是：包括内管（1）、外管（2）、与内管（1）相配合的密封挡套（6）、储层封隔密封装置和下接头（15）；所述的内管（1）与外管（2）的上端通过螺纹连接，下端设有下接头（15），且内管（1）与外管（2）之间形成固井循环通道（7），上侧设有循环通道出口，下侧设有循环通道入口；所述的密封挡套（6）镶在内管（1）的内部并装配有剪切销钉（9），所述的外管（2）的外壁设有两组储层封隔密封装置，将储层的上下两侧隔离密封，并且在两组储层封隔密封装置之间的外管（2）分布有多组油气通道（8），油气通道（8）的内端连通到内管（1），并通过密封挡套（6）密封。
优选的，上述的储层封隔密封装置包括上胶筒座（3）、密封胶筒（4）、下胶筒座（5）、锁簧（11），所述的密封胶筒（4）的上侧设有上胶筒座（3），下侧设有下胶筒座（5），在上胶筒座（3）的内侧设有锁簧（11）。
优选的，上述的锁簧（11）上分布有锯齿单向螺纹，外管（2）外面加工有与锁簧（11）相配套的锯齿单向螺纹。
优选的，上述的外管（2）的外部设置成台阶结构，用于安装储层封隔密封装置。
优选的，上述的内管（1）内部设有台阶机构，与密封挡套（6）装配时靠台阶定位；两者之间设有密封圈及剪切销钉（9）。
优选的，上述的油气通道（8）采用多个小管道，小管道的内端连通到内管（1）的内壁，外端连通到外管（2）外壁。
优选的，上述的外管（2）上的循环通道入口和循环通道出口为长条状循环孔。
优选的，上述的内管（1）、外管（2）之间还设置有使胶筒坐封的传压孔（13），在传压孔（13）内端连通到内管（1）的内壁，外端连通到外管（2）外壁，在外管（2）外壁外设有活塞（12）和液缸（14），活塞（12）位于液缸（14）内腔。
本发明提到的储层无污染免射孔固井工具装置的使用方法，包括以下过程：
首先，将内管（1）连接在入井套管上，下至储层位置，之后在地面开泵坐封密封胶筒（4），在液压作用下活塞推动上胶筒座压实密封胶筒（4），及在单向锁簧（11）的作用下使之牢牢坐封在裸眼井壁上，在外管（2）的作用下封隔储层；
然后，在地面向套管内注入水泥固井，水泥浆通过套管、储层无污染免射孔固井工具装置内管（1）的内部经底部附件循环返至套管外部与裸眼井壁形成的环形空间，并向上流动，由于密封胶筒（4）的上下坐封作用，水泥浆只能从内管（1）与外管（2）形成的圆环形循环通道（7）进行循环返至地面，而不再流经储层，使储层不受水泥浆污染，完成固井；
最后，在后期油井作业时，下入对扣捞矛插入密封挡套（6）的内部进行对扣打捞，上提作业管柱剪断剪切销钉（9），把密封挡套（6）带出地面，在油气通道（8）的作用下实现井筒与储层连通，不再采用射孔枪弹对井筒套管、水泥环、岩石井壁进行聚能爆炸射孔穿击，有效保护水泥环不受破坏，延长油井寿命。
与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：
本发明采用内管、外管组合，外管上套有密封胶筒及上、下胶筒座，并在内管里面设置密封挡套，密封胶筒坐封后能在固井作业时保护储层、及在后期生产过程中保护水泥环不会被伤害；本发明的结构设计合理、现场操作零活，不改变常规固井工艺流程，有效保护储层不被固井水泥浆的固相颗粒污染和伤害；同时固井完成后,由采油队下入对扣工具捞出密封档套,打开储层与井筒油气通道,实现油气井正常生产,避免了射孔作业时对井筒震击造成水泥环裂纹产生的窜槽问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是外管上加工锯齿单向螺纹放大示意图；
图3是锁簧的结构示意图；
上图中：内管1、外管2、上胶筒座3、密封胶筒4、下胶筒座5、密封挡套6、固井循环通道7、油气通道8、剪切销钉9、密封圈10、锁簧11、活塞12、传压孔13、液缸14、下接头15，循环通道出口2.1、循环通道入口2.2。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，本发明提到的一种储层无污染免射孔固井工具装置，包括内管1、外管2、与内管1相配合的密封挡套6、储层封隔密封装置和下接头15；所述的内管1与外管2的上端通过螺纹连接，下端设有下接头15，且内管1与外管2之间形成固井循环通道7，上侧设有循环通道出口2.1，下侧设有循环通道入口2.2；所述的密封挡套6镶在内管1的内部并装配有剪切销钉9，所述的外管2的外壁设有两组储层分隔密封装置，将储层的上下两侧隔离密封，并且在两组储层分隔密封装置之间的外管2分布有多组油气通道8，油气通道8的内端连通到内管1，并通过密封挡套6密封。
另外，储层分隔密封装置包括上胶筒座3、密封胶筒4、下胶筒座5、锁簧11，所述的密封胶筒4的上侧设有上胶筒座3，下侧设有下胶筒座5，在上胶筒座3的外侧设有锁簧11，其中，上侧的储层分隔密封装置的锁簧11位于上胶筒座3的上侧；下侧的储层分隔密封装置的锁簧11位于下胶筒座5的下侧。
其中，上述的锁簧11上分布有锯齿单向螺纹，外管2外面加工有与锁簧11相配套的锯齿单向螺纹。
优选的，上述的外管2的外侧设有两组凹下的密封槽，用于安装储层分隔密封装置。
优选的，上述的内管1内部设有台阶机构，与密封挡套6装配时靠台阶定位；两者之间设有密封圈及剪切销钉9。
优选的，上述的油气通道8采用多个小管道，小管道的内端连通到内管1的内壁，外端连通到外管2外壁，当密封挡套6被提出后，就可以使内管与储层之间建立采油的通道了，不再采用射孔枪弹对井筒套管、水泥环、岩石井壁进行聚能爆炸射孔穿击，有效保护水泥环不受破坏，延长油井寿命。
优选的，上述的外管2上的循环通道入口和循环通道出口为长条状循环孔，外管2上设计有一圈的长条状循环孔，可以使水泥浆顺畅的流入流出。
优选的，上述的内管1、外管2之间还设置有使胶筒坐封的传压孔13，在传压孔13内端连通到内管1的内壁，外端连通到外管2外壁，在外管2外壁外设有活塞12和液缸14，活塞12位于液缸14内腔；另外，上侧的储层分隔密封装置的压力作用于上胶筒座上侧的锁簧，使上胶筒座3压实密封胶筒4；下侧储层分隔密封装置的压力作用于下胶筒座下侧的锁簧，使下胶筒座压实密封胶筒，从而将储层分隔密封。
本发明提到的储层无污染免射孔固井工具装置的使用方法，包括以下过程：
首先，将内管1连接在入井套管上，下至储层位置，之后在地面开泵坐封密封胶筒4，在液压作用下活塞推动上胶筒座3压实密封胶筒4，在单向锁簧11的作用下使之牢牢坐封在裸眼井壁上，在外管2的作用下封隔储层；
然后，在地面向套管内注入水泥固井，水泥浆通过套管、内管1的底部流至裸眼井壁向上流动，由于密封胶筒4的上下坐封作用，水泥浆只能从内管1与外管2形成的圆环形循环通道7进行循环至地面，而不再流经储层，使储层不受水泥浆污染，完成固井；
最后，在后期油井作业时，下入对扣捞矛插入密封挡套6的内部进行对扣打捞，上提作业管柱剪断剪切销钉9，把密封挡套6带出地面，在油气通道8的作用下实现井筒与储层连通，不再采用射孔枪弹对井筒套管、水泥环、岩石井壁进行聚能爆炸射孔穿击，有效保护水泥环不受破坏，延长油井寿命。
实施例2，本发明提到的一种储层无污染免射孔固井工具装置，包括内管1、外管2、与内管1相配合的密封挡套6、多组储层分隔密封装置和下接头15；所述的内管1与外管2的上端通过螺纹连接，下端设有下接头15，且内管1与外管2之间形成固井循环通道7，上侧设有循环通道出口2.1，下侧设有循环通道入口2.2；所述的密封挡套6镶在内管1的内部并装配有剪切销钉9，所述的外管2的外壁设有两组储层封隔密封装置，并且在两组储层封隔密封装置之间的外管2分布有多组油气通道8，油气通道8的内端连通到内管1，并通过密封挡套6密封。
本实施例通过管柱串联可以实现多个储层的固井施工，提高了效率。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的相应简单修改或等同变换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种储层无污染免射孔固井工具装置，其特征是：包括内管（1）、外管（2）、与内管（1）相配合的密封挡套（6）、储层封隔密封装置和下接头（15）；所述的内管（1）与外管（2）的上端通过螺纹连接，下端设有下接头（15），且内管（1）与外管（2）之间形成固井循环通道（7），上侧设有循环通道出口，下侧设有循环通道入口；所述的密封挡套（6）镶在内管（1）的内部并装配有剪切销钉（9），所述的外管（2）的外壁设有两组储层封隔密封装置，将储层的上下两侧隔离密封，并且在两组储层封隔密封装置之间的外管（2）分布有多组油气通道（8），油气通道（8）的内端连通到内管（1），并通过密封挡套（6）密封。
2.根据权利要求1所述的储层无污染免射孔固井工具装置，其特征是：所述的储层封隔密封装置包括上胶筒座（3）、密封胶筒（4）、下胶筒座（5）、锁簧（11）、活塞（12）、液缸（14），所述的密封胶筒（4）的上侧设有上胶筒座（3），下侧设有下胶筒座（5），在上胶筒座（3）、下胶筒座（5）的内侧均设有锁簧（11）。
3.根据权利要求2所述的储层无污染免射孔固井工具装置，其特征是：所述的锁簧（11）上分布有锯齿单向螺纹，外管（2）外面加工有与锁簧（11）相配套的锯齿单向螺纹。
4.根据权利要求1所述的储层无污染免射孔固井工具装置，其特征是：所述的外管（2）的外部，设置成台阶结构，用于安装储层封隔密封装置。
5.根据权利要求1所述的储层无污染免射孔固井工具装置，其特征是：所述的内管（1）内部设有台阶机构，与密封挡套（6）装配时靠台阶定位；两者之间设有密封圈及剪切销钉（9）。
6.根据权利要求1所述的储层无污染免射孔固井工具装置，其特征是：所述的油气通道（8）采用多个小管道，小管道的内端连通到内管（1）的内壁，外端连通到外管（2）外壁。
7.根据权利要求1所述的储层无污染免射孔固井工具装置，其特征是：所述的外管（2）上的循环通道入口和循环通道出口为长条状循环孔。
8.根据权利要求1所述的储层无污染免射孔固井工具装置，其特征是：所述的内管（1）、外管（2）之间还设置有使胶筒坐封的传压孔（13），在传压孔（13）内端连通到内管（1）的内壁，外端连通到外管（2）外壁，在外管（2）外壁外设有活塞（12）和液缸（14），活塞（12）位于液缸（14）内腔。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的储层无污染免射孔固井工具装置的使用方法，其特征是包括以下过程：
首先，将储层无污染免射孔固井工具装置通过内管（1）顶部螺纹连接在入井套管上，下至储层位置，根据设计将其他固井附件一起下至井底，之后在地面开泵坐封密封胶筒（4），在液压作用下活塞推动上胶筒座（3）压实密封胶筒（4），在单向锁簧（11）的作用下使之牢牢坐封在裸眼井壁上，在外管（2）的作用下封隔储层；
然后，在地面向套管内注入水泥固井，水泥浆通过套管、储层无污染免射孔固井工具装置内管（1）的内部经底部附件循环返至套管外部与裸眼井壁形成的环形空间，并向上流动，由于密封胶筒（4）的上下坐封作用，水泥浆只能从内管（1）与外管（2）形成的圆环形循环通道（7）进行循环至地面，而不再流经储层，使储层不受水泥浆污染，完成固井；
最后，在后期油井作业时，下入对扣捞矛插入密封挡套（6）的内部进行对扣打捞，上提作业管柱剪断剪切销钉（9），把密封挡套（6）带出地面，在油气通道（8）的作用下实现井筒与储层连通，不再采用射孔枪弹对井筒套管、水泥环、岩石井壁进行聚能爆炸射孔穿击，有效保护水泥环不受破坏，延长油井寿命。
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