CN113803016A - 固井分段改造管柱和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种固井分段改造管柱和方法，管柱包括浮箍、设置在浮箍的上端的趾端滑套和设置在趾端滑套上方的至少一个压裂滑套，其中，在固井阶段，水泥浆通过浮箍进入到管柱与井眼之间的环空内形成水泥环，水泥环间隔了趾端滑套和与趾端滑套临近的压裂滑套，当压裂滑套为多个时，水泥环还间隔了互相临近的压裂滑套，使用该管柱可以完成固井完井一体化操作。

Description

固井分段改造管柱和方法

技术领域

本发明属于油气田生产技术领域，具体涉及一种固井分段改造管柱和方法。

背景技术

现有的油气藏，尤其是致密油气藏，通常采用分段改造工艺建井。例如，开发模式为长水平段分段压裂，对应的完井方式主要有套管射孔分段完井以及裸眼分段完井。

套管射孔分段完井相关工序为：完钻后下钻通井、套管固井、测声幅、通井、射孔、刮管、下分段完井管柱、替浆、座封封隔器、分段压裂、压后排液求产、投产。

裸眼分段完井相关工序为：完钻后水平段模拟通井、钻杆送放裸眼分段管柱、水平段替浆、投球座封封隔器、丢手、直井段替浆、提送放管柱、下回插管柱、分段压裂、压后排液求产、投产。

上述的常规分段完井工艺工序多、作业周期长、使用物资设备多、费用高，导致致密油气藏建井成本高，开发效益低，常规完井工艺已难以满足生产需要。

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，本发明提出了一种固井分段改造管柱和方法。该固井分段改造管柱被下入到井眼后，能实现固井和压裂完井，工序少、周期短，并可广泛应用于不同类型油气藏、不同井型。

根据本发明的一方面，提出了一种固井分段改造管柱，包括：

浮箍，

设置在浮箍的上端的趾端滑套，

设置在趾端滑套上方的至少一个压裂滑套，

其中，在固井阶段，水泥浆通过浮箍进入到管柱与井眼之间的环空内形成水泥环，水泥环间隔了趾端滑套和与趾端滑套临近的压裂滑套，当压裂滑套为多个时，水泥环还间隔了互相临近的压裂滑套。

在一个实施例中，在浮箍的下端还设置有浮鞋，

或/和所浮箍为两个并上下方向间隔式设置，

或/和压裂滑套构造为全通径滑套。

在一个实施例中，还包括多个轴向上依次设置的扶正器，其中相临近的扶正器之间间隔20-40m，且最下端的扶正器设置在浮箍与浮鞋之间。

根据本发明的另一方面，提供一种利用上述管柱进行固井分段改造的方法，包括：

步骤一，在最后一开钻井完钻并对井眼进行第一通井操作后，向井眼中下入管柱，

步骤二，进行固井操作，使得泵送到管柱的内腔中的水泥浆通过浮箍进入到管柱与井眼之间的环空并形成水泥环，水泥环间隔了趾端滑套和与趾端滑套临近的压裂滑套，当压裂滑套为多个时，水泥环还间隔了互相临近的压裂滑套，

步骤三，进行第二通井作业，用于确保管柱的最少一个趾端滑套露出，

步骤四，进行管柱试压，

步骤五，试压合格后，进行分段压裂施工。

在一个实施例中，在步骤二中，包括：

第一分步，向管柱内泵送前置液，前置液通过浮箍进入管柱与井眼之间的环空以进行清洗，

第二分步，泵送水泥浆，水泥浆通过浮箍进入到管柱与井眼之间的环空内，

第三分步，投入胶塞并泵送顶替液，促动胶塞下移直至与浮箍碰压，

第四分步，关井憋压进行水泥浆的侯凝。

在一个实施例中，在第一分步中，前置液泵送的量为使得在井眼与所述管柱的环空内形成200-300米的液段，

和/或，在第二分步中，水泥浆泵送的量使得水泥浆返高位于最上端的压裂滑套之上至少200m，

和/或，在第四分步中，在液柱压差值基础上增加3-5MPa进行关井憋压。

在一个实施例中，在步骤三中，先进行探塞操作，如果探塞操作的结果表示趾端滑套在水泥浆形成的人工井底之下，则需要进行扫塞操作以达到趾端滑套之下10-20m。

在一个实施例中，在探塞操作过程中，采用连续油管通径管串进行，其中，连续油管以10-20m/min的速度下入，直至遇堵，再加压3-6T复探位置不变时，可以判定遇阻位置为塞面位置。

在一个实施例中，在步骤四中，通过阶梯式加压方式进行加压直到预定极限强度值。

在一个实施例中，在步骤五中，先向管柱内注入压力液，以用于打开趾端滑套以及相应位置处的水泥环，建立了管柱和地层的流动通道，然后按照设计进行第一段压裂操作，

从下到上方向上，依次地，打开压裂滑套以及相应外部的水泥环，建立相应位置的管柱和地层的流动通道并用于进行相应段的压裂操作。

与现有技术相比，本发明至少具有下列优点中的一个，将该固井分段改造管柱下入到井眼后，能实现固井和压裂完井，不需要多次下入不同的管柱，从而避免了工序多周期长的问题，使得固完井操作简单，节约了劳动成本；另外，在固完井过程中，所用的管柱结构自身结构简单，更是不需要使用射孔枪、封隔器等部件，大大降低了建井成本。

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固井分段改造管柱；

图2显示了根据本发明的另一个实施例的固井分段改造管柱。

在附图中，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和图2均显示了根据本发明的管柱100。如图1和2所示，管柱100包括浮鞋1、浮箍2、趾端滑套3和压裂滑套4。其中，浮鞋1设置在管柱的末端，用于方便管柱100顺利下入到井眼中。浮箍2设置在浮鞋1的上端，用于管柱100的顺利下入。同时，浮箍2用于在固井过程中，连通管柱100的内腔以及井眼之间的通道，以及用于承接后期下入到管柱100内腔中的胶塞。趾端滑套3设置在浮箍2的上端，用于在固井完成后进行第一段的压裂操作。压裂滑套4设置在趾端滑套3的上端，用于在固井完成后进行其它段的压裂操作。

根据本发明，管柱100包括上下间隔设置的两个浮箍2，以用于提高使用安全性，保证固井等操作的顺利进行。趾端滑套3为压差式滑套，通过压力差打开。例如，趾端滑套3的数量可以为两个，并上下间隔式设置。再例如，该趾端滑套3可以为中国专利CN201910721253.0或CN201821782468.0中所公开的滑套。本申请包括多个上下间隔式设置的压裂滑套4，其中压裂滑套4为全通径滑套，以实现无极操作。例如，压裂滑套4为中国专利申请CN201320720100.2中所公开的滑套。滑套3、4的内径与管柱100的油管5的内径一直，用于保证后续胶塞的顺利通过。

管柱100还包括扶正器6(只在图1中示出)。该扶正器6用于起到扶正作用，并减小管柱100的下入摩擦阻力，保证管柱100的顺利下入。具体地，在管柱100的轴向上，可以依次设置多个扶正器6。最下端的扶正器6位于浮鞋1和浮箍2之间。优选地，相邻的扶正器6之间的距离可以为20-40m。

下面根据图1-2详述利用管柱100进行固井分段改造的方法。

在最后一开钻井完钻后，采用通井管柱通井到井眼的井底以进行第一通井操作，用于使得井眼能满足管柱100的下入要求。

向井眼中下入根据本申请的管柱100。管柱100的上端与井口装置固定连接。

进行固井操作。在该操作中，先将水泥车连接到井口固井装置，试压合格后，按照设计的固井泵注程序，向管柱100内泵送相应的液体。

具体地，先向管柱内泵送前置液，前置液通过浮箍进入管柱与井眼之间的环空以进行清洗。例如，该前置液为包括冲洗液和用于隔离的液体。冲洗液泵送目的是为了冲洗井壁上的泥饼，使得钻井液容易流动、泵送的隔离的液体目的是隔离开前期泵送的冲洗液和后泵送的水泥浆，使得水泥浆不会与前端的冲洗液与泥饼形成的泥浆混合，影响水泥的胶结质量。在泵送过程中。优选地，所泵送的前置液要使得井眼内形成200-300m的液段。

泵送前置液后泵送水泥浆，其中，所泵送的水泥浆为水泥、水和添加剂所形成的液体流体。在泵送过程中，直至泵送的量达到预算的量后，再向管柱100内下入胶塞。

再向管柱100内泵送顶替液，以促动胶塞下移，以将管柱100的内腔中的水泥浆挤入环空中。直至胶塞碰压，坐在浮箍2上之后，进行关井侯凝。其中，关井憋压的压力依据液柱压差值选择，需要比液柱压差值大3-5MPa，以有效防止水泥浆回退。侯凝期间，管柱200外部的水泥浆逐渐凝固，在管柱100外壁和地层井壁之间形成水泥环。该水泥环位于相邻的滑套3、4之间，起到了分段封隔效果。

在固井过程中，水泥浆返高根据具体井况进行设计，但必须高于最上部压裂滑套4至少200m。

进行第二通井，以保证管柱100内的通井。在通井过程中，先进行探塞操作，如果探塞操作的结果表示趾端滑套3在水泥浆形成的人工井底之下，则需要进行扫塞操作以露出趾端滑套3。例如，扫塞可以钻除到趾端滑套3之下10-20m。其中，在探塞操作过程中，采用连续油管通径管串进行，其中，连续油管以10-20m/min的速度下入，直至遇堵，再加压3-6T复探位置不变时，可以判定遇阻位置为塞面位置。如果还要进行扫塞操作，采用连油带钻头/磨鞋等扫水泥塞工具，要求扫水泥塞工具具有防止磨损管柱内壁的功能，如外径上无镶嵌合金齿等。进行钻扫管柱内的水泥塞，直至露出趾端滑套3。需要说明的是，该方法不仅可以应用于水平井，还可以应用于直井。但是当井眼为直井是，还可以采用钢丝连接通井规的方式进行通井，相比连续油管进行通井效率更高。

进行全井筒试压操作。利用泵车，从井口采气树向管柱100内注入例如清水，进行全井筒试压。可以采用阶梯加压方式进行，直至加压到预定极限强度值。例如，管柱强度值为100MPa，而该操作过程中的预定极限强度值经过计算为80MPa。在试压过程中，最初泵送30MPa的压力液，通过阶梯式加压，比如，依次为40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、75Mpa、78Mpa、80MPa进行泵送。

进行分段压裂施工。先利用泵车加压至设计压力值，向管柱100的内腔中泵送压力液，以打开压差开启式趾端滑套3。在打开相应的趾端滑套3后，压力液促动其位置处的水泥环破裂，从而在该处建立管柱100和地层的流动通道。再依据压裂设计进行该第一段的压裂施工。然后根据压裂滑套4的结构，进行投钥匙操作。将投入的钥匙泵送到位，憋压开启最下端的压裂滑套4并击碎该处水泥环。之后进行第二段压裂施工。根据上述的第二段压裂的方式，依次实现后续所有段的压裂施工

压裂施工结束后，压裂设备撤出井场，开井进行压后排液，测试求产。最后，该管柱100可以作为投产管柱直接进行投产。

在本申请中，下入一趟固井分段改造管柱100便可以进行固井和完井操作。而固井过程中产生的水泥环，可以起到间隔的作用，以为后续完井起到分段改造的功能。采用固井分段改造管柱100，固井后即可实施分段压裂施工，简化了现有技术中的固井、完井操作，提高了工作效率。在结构上，管柱100结构简单，根本不需要例如射孔枪、封隔器等便能完成固井、完井操作，节省了物资，有效降低了建井成本。

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)

1.一种固井分段改造管柱，其特征在于，包括：

浮箍，

设置在所述浮箍的上端的趾端滑套，

设置在所述趾端滑套上方的至少一个压裂滑套，

其中，在固井阶段，水泥浆通过所述浮箍进入到所述管柱与井眼之间的环空内形成水泥环，所述水泥环间隔了所述趾端滑套和与所述趾端滑套临近的所述压裂滑套，当所述压裂滑套为多个时，所述水泥环还间隔了互相临近的所述压裂滑套。

2.根据权利要求1所述的管柱，其特征在于，在所述浮箍的下端还设置有浮鞋，

或/和所述浮箍为两个并上下方向间隔式设置，

或/和所述压裂滑套构造为全通径滑套。

3.根据权利要求2所述的管柱，其特征在于，还包括多个轴向上依次设置的扶正器，其中相临近的所述扶正器之间间隔20-40m，且最下端的所述扶正器设置在所述浮箍与所述浮鞋之间。

4.一种利用根据权利要求1到3中任一项所述的管柱进行固井分段改造的方法，其特征在于，包括：

步骤一，在最后一开钻井完钻并对井眼进行第一通井操作后，向井眼中下入所述管柱，

步骤二，进行固井操作，使得泵送到所述管柱的内腔中的水泥浆通过所述浮箍进入到所述管柱与井眼之间的环空并形成水泥环，所述水泥环间隔了所述趾端滑套和与所述趾端滑套临近的所述压裂滑套，当所述压裂滑套为多个时，所述水泥环还间隔了互相临近的所述压裂滑套，

步骤三，进行第二通井作业，用于确保所述管柱的最少一个趾端滑套露出，

步骤四，进行管柱试压，

步骤五，试压合格后，进行分段压裂施工。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤二中，包括：

第一分步，向所述管柱内泵送前置液，前置液通过所述浮箍进入所述管柱与井眼之间的环空以进行清洗，

第二分步，泵送水泥浆，水泥浆通过所述浮箍进入到所述管柱与井眼之间的环空内，

第三分步，投入胶塞并泵送顶替液，促动所述胶塞下移直至与所述浮箍碰压，

第四分步，关井憋压进行水泥浆的侯凝。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在第一分步中，前置液泵送的量使得在井眼与所述管柱的环空内形成200-300米的液段，

和/或，在第二分步中，水泥浆泵送的量使得水泥浆返高位于最上端的所述压裂滑套之上至少200m，

和/或，在第四分步中，在液柱压差值基础上增加3-5MPa进行关井憋压。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤三中，先进行探塞操作，如果探塞操作的结果表示所述趾端滑套在水泥浆形成的人工井底之下，则需要进行扫塞操作以达到所述趾端滑套之下10-20m。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在探塞操作过程中，采用连续油管通径管串进行，其中，所述连续油管以10-20m/min的速度下入，直至遇堵，再加压3-6T复探位置不变时，可以判定遇阻位置为塞面位置。

9.根据权利要求4到8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤四中，通过阶梯式加压方式进行加压直到预定极限强度值。

10.根据权利要求5到8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤五中，先向所述管柱内注入压力液，以用于打开所述趾端滑套以及相应位置处的水泥环，建立了所述管柱和地层的流动通道，然后按照设计进行第一段压裂操作，

从下到上方向上，依次地，打开所述压裂滑套以及相应外部的水泥环，建立相应位置的所述管柱和地层的流动通道并用于进行相应段的压裂操作。

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