CN114427386A - 一种无限级分段防砂控水完井管柱及方法 - Google Patents
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Abstract
根据本发明，提供了一种无限级分段防砂控水完井管柱，包括：用于下方到水平井筒段的形状记忆筛管管串，形状记忆筛管管串包括多个具有不同渗透率的形状记忆筛管，多个具有不同渗透率的形状记忆筛管依次自由拼接形成形状记忆筛管管串；连接在形状记忆筛管管串的末端丝堵；其中，无限级分段防砂控水完井管柱通过油管或钻杆下放到井筒中的目标层位，形状记忆筛管管串在地层温度的作用下达到预定温度后径向膨胀，从而对井筒环空形成充填和封隔，将无限级分段防砂控水完井管柱坐封在井壁上，进而通过膨胀后的形状记忆筛管管串能够进行防砂控水作业。本发明还提供了一种无限级分段防砂控水完井方法。
Description
技术领域
本发明属于石油勘探开发过程中的完井及生产技术领域，具体涉及一种无限级分段防砂控水完井管柱。本发明还涉及一种无限级分段防砂控水完井方法。
背景技术
近年来，随着油田的不断开采，我国疏松砂岩油藏普遍进入高含水期，且普遍含水90％以上，这极大限制了石油勘探开发的经济效益。现有的防砂完井管柱和完井工艺普遍不具有分段控水功能。现有技术中完井管柱采用多种方式实现防砂，例如有机械防砂、化学防砂、砾石充填防砂三大类。其中，机械防砂对井壁无支撑，有效期短。化学防砂包括树脂固砂、人工井壁固砂、有机物固砂、原油固砂等，但是化学防砂风险大、成本高、且有效期短。砾石充填防砂包括绕丝筛管砾石充填防砂、激光割缝筛管砾石充填防砂、压裂充填防砂等，虽然砾石充填防砂有效期长，但仍然存在一些问题，例如其工序复杂、所需设备多、作业风险大、充填长度受限、无法确保水平段充填密实。同时，这些防砂方式都无法实现堵水或控水功能。
目前，现有的完井管柱为实现防砂控水一体化功能，通常采用在砾石充填防砂筛管的基础上增加节流、增阻的器件或工具，或改变充填材料的表面性质，组合成防砂控水一体化管柱。例如，中国专利文献CN201810562380.6公开了一种能够实施轻质颗粒填充及防砂控水生产的管柱，其通过在自适应调流控水筛管上增加充填转换工具，实现轻质颗粒充填防砂。中国专利文献CN201611033465.2公开了智能防砂控水筛管，在防砂筛管的基管内安装一个自调节流动控制阀进行控水。中国专利文献CN201721064012.6公开了一种预充填筛管，其通过预充填表面镀有亲油去水特性涂层的陶粒实现防砂控水功能。这些防砂控水管柱均通过砾石或轻质颗粒充填层实现防砂功能，需要泵送砂浆、携砂充填作业，因此，存在砾石充填防砂的共性问题，其施工工序复杂、充填长度受限、密实充填难。此外，这些完井管柱在进行水平井分段控水完井过程中，受限于封隔器数量，导致其分段数量有限，从而影响控水效果。
发明内容
针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种无限级分段防砂控水完井管柱，该无限级分段防砂控水完井管柱能够通过一趟管柱实现长水平井无限级分段防砂、控水功能，且能够有效增强防砂效果，降低油井含水率上升速度。
本发明还提出一种无限级分段防砂控水完井方法。
为此，根据本发明的第一方面，提供了一种无限级分段防砂控水完井管柱，包括：用于下放到水平井筒段的形状记忆筛管管串，所述形状记忆筛管管串包括多个具有不同渗透率的形状记忆筛管，多个具有不同渗透率的所述形状记忆筛管依次自由拼接形成所述形状记忆筛管管串；连接在所述形状记忆筛管管串的末端的丝堵；其中，所述无限级分段防砂控水完井管柱通过油管或钻杆下放到井筒中的目标层位，所述形状记忆筛管管串在地层温度的作用下达到预定温度后径向膨胀，从而对井筒环空形成填充和分段，将所述管柱坐封或悬挂在井壁上进而通过膨胀后的所述形状记忆筛管管串能够进行防砂控水作业。
在一个的实施例中，所述形状记忆筛管包括打孔基管、套设在所述打孔基管上的形状记忆材料主体，以及设置在所述打孔基管和所述形状记忆材料主体之间的侧流保护套，
所述形状记忆材料主体采用形状记忆硬质聚氨酯泡沫组合物材料制成，所述形状记忆材料主体能够在地层温度的作用下径向膨胀。
在一个的实施例中，所述侧流保护套为桥式过滤网，所述桥式过滤网采用不锈钢材料316L和镍合金材料以编织方式形成。
在一个的实施例中，所述形状记忆筛管的径向渗透率为0.001mD～50D。
在一个的实施例中，所述形状记忆筛管的挡砂精度为0.061mm。
在一个的实施例中，所述形状记忆筛管能够降低特高含水井的含水率至少3％。
在一个的实施例中，所述丝堵通过连接扣与所述形状记忆筛管管串固定连接。
在一个的实施例中，所述无限级分段防砂控水完井管柱还包括用于与所述油管或钻杆连接的悬挂连接装置。
根据本发明的第二方面，提出了一种无限级分段防砂控水完井方法，包括以下步骤：
提供如上所述的无限级分段防砂控水完井管柱；
通过油管或钻杆将所述无限级分段防砂控水完井管柱从井口下放到井筒中，直至下放到目标层位；
所述无限级分段防砂控水完井管柱的形状记忆筛管管串在地层温度作用下径向膨胀，直至支撑井壁而完成环空充填和分段；
坐封、丢手并起出所述油管或钻杆；
通过所述形状记忆筛管管串进行防砂和分段控水作业；
其中，所述形状记忆筛管管串通过拼装连接多个具有不同渗透率的形状记忆筛管，能够通过一趟管柱进行无限级分段控水完井作业。
在一个的实施例中，所述无限级分段防砂控水完井管柱通过悬挂封隔器或丢手与所述油管或钻杆连接。
在一个的实施例中，所述无限级分段防砂控水完井方法用于套管井和裸眼井。
与现有技术相比，本申请的优点之处在于：
根据本发明的无限级分段防砂控水完井管柱能够通过一趟管柱连接多个不同渗透率的形状记忆筛管，形状记忆筛管膨胀后具有宽渗透域、高挡砂精度，在轴向上具有强封隔能力，能够实现长水平井无限级分段防砂、控水功能，从而能够实现一趟管柱水平井无限级分段控水完井。并且，形状记忆筛管能够有效增强无限级分段防砂控水完井管柱的防砂效果，降低油井含水率上升速度。此外，无限级分段防砂控水完井管柱安全性高，其能够有效保证油井长期安全生产。根据本发明的无限级分段防砂控水完井管柱和方法仅需一趟下入作业，无需泵送砂浆，无需封隔器分段，即可完成无限级分段防砂控水完井，这大幅度节约了作业时间、减少了作业设备，降低了完井成本，实现高精度挡砂和精细控水，大幅度降低了边底水油藏水平井含水率，大大提高了采收率。根据本发明的无限级分段防砂控水完井管柱和方法适用性强，其能够应用于套管井和裸眼井，非常有利于提高完井效率。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1显示了根据本发明的无限级分段防砂控水完井管柱膨胀前的状态。
图2显示了根据本发明的无限级分段防砂控水完井管柱膨胀后的状态。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
图1显示了根据本发明的无限级分段防砂控水完井管柱100膨胀前的状态。如图1所示，无限级分段防砂控水完井管柱100包括形状记忆筛管管串10和丝堵20，丝堵20连接在形状记忆筛管管串10的末端。形状记忆筛管管串10用于下放到水平井筒段以进行防砂控水完井作业。
根据本发明，形状记忆筛管管串10包括多个具有不同渗透率的形状记忆筛管11。多个具有不同渗透率的形状记忆筛管11依次自由拼接。根据地层实际工况，在高出水段配置低渗透率筛管，在低含水段配置高渗透率筛管，从而形成形状记忆筛管管串10。多个形状记忆筛管11拼装连接后形成的外径相同，且小于井眼内径。在无限级分段防砂控水完井管柱100下放到地层中后，形状记忆筛管11在地层温度的作用下达到预定温度时能够径向膨胀，并充填井筒环空，直至形状记忆筛管11抵靠支撑井壁，从而将无限级分段防砂控水完井管柱100坐封或悬挂在井壁上。图2显示了无限级分段防砂控水完井管柱100处于膨胀后的状态。膨胀后的形状记忆筛管11在轴向上具有强封隔能力，其通过一趟管柱能够实现水平井无限级分段控水完井，这大幅度减少了完井工序和所需设备，大大缩短了完井周期，显著降低了完井成本。
根据本发明，形状记忆筛管11包括打孔基管、套设在打孔基管上的形状记忆材料主体，以及设置在打孔基管和形状记忆材料主体之间的侧流保护套。打孔基管例如可以为31/2"打孔基管。打孔基管的侧壁上设有多个圆孔，多个圆孔沿打孔基管呈螺旋形分布，这样能够避免圆孔集中，从而保证打孔基管的刚度性能。
在一个实施例中，侧流保护套为桥式过滤网，优选采用桥式金属过滤网。桥式过滤网采用不锈钢材料316L和镍合金材料以编织方式形成。侧流保护套为桥式过滤网能够有效过滤砂粒，具有良好的防砂堵塞功能，从而能够对打孔基管和形状记忆材料主体形成有效保护。
根据本发明，形状记忆材料主体采用形状记忆硬质聚氨酯泡沫组合物、聚合物多元醇等材料制成，形状记忆材料主体能够在地层温度的刺激作用下径向膨胀，直至形状记忆材料主体的外周表面完全贴合井壁，并支撑井壁而完成环空充填和分段，进而能够实现防砂控水功能。形状记忆材料主体的体积膨胀率能够达到3～5倍。例如，在一个实施例中，形状记忆筛管11的初始外径为133mm，在地层温度的作用下膨胀后，形状记忆筛管11的外径能够达到190mm。形状记忆材料主体能够有效提高无限级分段防砂控水完井管柱100的防砂性能，降低油井含水率的上升速度，显著增强油井开发效果。
根据本发明，形状记忆筛管11的径向渗透率处于0.001mD～50D的范围内。通过改变打孔基管的孔径、孔密和形状记忆材料主体配方，得到宽径向渗透率域的形状记忆筛管11。并且，形状记忆筛管11的挡砂精度为0.061mm。形状记忆筛管11能够显著增强无限级分段防砂控水完井管柱100的防砂性能，有效降低油井含水率上升速度，非常有利于提高完井效率和增强完井效果。
在一个实施例中，形状记忆筛管管串10包括10根形状记忆筛管11依次拼接。相邻的形状记忆筛管11可以采用基管扣形成连接。每根形状记忆筛管11的长为3米，打孔基管的外径为3 1/2”。形状记忆筛管管串10依靠井下温度激发膨胀后能够完全贴合井壁，完全充填井筒环空，并形成强封隔能力，从而实现防砂控水功能。根据地层的实际工况，形状记忆筛管管串10能够连接无限根形状记忆筛管11，从能够实现长水平井无限级分段防砂、控水功能。由此，通过一趟管柱下井作业，并且无需封隔器就能够实现井筒无限级分段。这大幅度减少了完井工序和所需设备，大大缩短了完井周期，非常有利于提高完井作业效率，且显著降低了完井作业成本。
根据本发明，无限级分段防砂控水完井管柱100在下入井筒的过程中，管柱底部的丝堵可有效避免井筒中的杂物进入管串。在一个实施例中，丝堵20通过连接扣固定连接在形状记忆筛管管串的末端。
根据本发明，无限级分段防砂控水完井管柱100还包括悬挂连接装置40，悬挂连接装置40用于与油管30或钻杆连接，从而将无限级分段防砂控水完井管柱100连接在油管或钻杆的下方。油管30或钻杆通过悬挂连接装置40连接无限级分段防砂控水完井管柱100从井口50下放至垂直段的套管51内，进而下放到水平井筒段的目标层位。悬挂连接装置40可以为悬挂封隔器或丢手，通过坐封悬挂封隔器或丢手后能够起出油管30或钻杆。悬挂封隔器或丢手连接稳定，便于丢手，非常有利于提高无限级分段防砂控水完井管柱100的下放和起出效率。
在一个实施例中，可采用3 1/2”油管将无限级分段防砂控水完井管柱100下放到井筒中的目标层位。也可以采用钻杆将无限级分段防砂控水完井管柱100下放到井筒中的目标层位。
根据本发明的无限级分段防砂控水完井管柱100能够应用于井眼为130～245mm的套管井和裸眼井，其能够实现高精度挡砂和精细控水，非常有利于提高完井效率，能够大大降低边底水油藏水平井含水率，显著提高采收率。
下面介绍根据本发明的无限级分段防砂控水完井方法。该无限级分段防砂控水完井方法使用根据本发明的无限级分段防砂控水完井管柱100。
首先，根据实际需要采用油管或30钻杆连接无限级分段防砂控水完井管柱100。具体为，将无限级分段防砂控水完井管柱100通过悬挂连接装置40固定连接到油管30或钻杆的下端。
之后，通过油管30或钻杆将无限级分段防砂控水完井管柱100从井口下放到井眼中，直至下方到水平井筒段的目标层段。
之后，在地层温度的作用下，无限级分段防砂控水完井管柱100的形状记忆筛管管串10受地层温度刺激而径向膨胀，并充填井筒环空，直至形状记忆筛管11抵靠支撑井壁。此时，形状记忆筛管11完全贴合井壁，以将无限级分段防砂控水完井管柱100坐封在井壁上，从而完成环空充填和分段。膨胀后的形状记忆筛管11在轴向上具有强封隔能力，非常有利于分段控水完井。
之后，通过悬挂连接装置40丢手并起出油管30或钻杆。例如，通过坐封悬挂封隔器，或通过丢手完成丢手后，进而起出油管30或钻杆。
之后，通过形状记忆筛管管串10进行防砂和分段控水作业，从而投入生产。由此，实现了通过一趟管柱进行无限级分段控水完井作业。该无限级分段防砂控水完井方法无需泵送砂浆，无需封隔器分段，即可完成无限级分段防砂控水完井，这不仅能够大幅度节约作业时间、减少作业设备，而且能够实现高精度挡砂和精细控水，从而大大降低边底水油藏水平井含水率，提高油井采收率。
根据本发明的无限级分段防砂控水完井管柱能够通过一趟管柱连接多个不同渗透率的形状记忆筛管，形状记忆筛管膨胀后具有宽渗透域、高挡砂精度，在轴向上具有强封隔能力，能够实现长水平井无限级分段防砂、控水功能，从而能够实现一趟管柱水平井无限级分段控水完井。并且，形状记忆筛管能够有效增强无限级分段防砂控水完井管柱的防砂效果，降低油井含水率上升速度。此外，无限级分段防砂控水完井管柱安全性高，其能够有效保证油井长期安全生产。根据本发明的无限级分段防砂控水完井管柱和方法仅需一趟下入作业，无需泵送砂浆，无需封隔器分段，即可完成无限级分段防砂控水完井，这大幅度节约了作业时间、减少了作业设备，降低了完井作业成本，实现高精度挡砂和精细控水，大幅度降低了边底水油藏水平井含水率，从而大大提高了采收率。根据本发明的无限级分段防砂控水完井管柱和方法适用性强，其能够应用于套管井和裸眼井，非常有利于提高完井效率。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无限级分段防砂控水完井管柱，包括：
用于下放到水平井筒段的形状记忆筛管管串(10)，所述形状记忆筛管管串包括多个具有不同渗透率的形状记忆筛管(11)，多个具有不同渗透率的所述形状记忆筛管依次自由拼接形成所述形状记忆筛管管串；
连接在所述形状记忆筛管管串的末端的丝堵(20)；
其中，所述无限级分段防砂控水完井管柱通过油管(30)或钻杆下放到井筒中的目标层位，所述形状记忆筛管管串在地层温度的作用下达到预定温度后径向膨胀，从而对井筒环空形成填充和分段，将膨胀后的所述无限级分段防砂控水完井管柱坐封或悬挂在井壁上进行分段防砂控水作业。
2.根据权利要求1所述的无限级分段防砂控水完井管柱，其特征在于，所述形状记忆筛管包括打孔基管、套设在所述打孔基管上的形状记忆材料主体，以及设置在所述打孔基管和所述形状记忆材料主体之间的侧流保护套，
所述形状记忆材料主体采用形状记忆硬质聚氨酯泡沫组合物材料制成，所述形状记忆材料主体能够在地层温度的作用下径向膨胀。
3.根据权利要求2所述的无限级分段防砂控水完井管柱，其特征在于，所述侧流保护套为桥式过滤网，所述桥式过滤网采用不锈钢材料316L和镍合金材料以编织方式形成。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的无限级分段防砂控水完井管柱，其特征在于，所述形状记忆筛管的径向渗透率为0.001mD～50D。
5.根据权利要求1到3中任一项所述的无限级分段防砂控水完井管柱，其特征在于，所述形状记忆筛管的挡砂精度为0.061mm。
6.根据权利要求1到3中任一项所述的无限级分段防砂控水完井管柱，其特征在于，所述形状记忆筛管能够降低特高含水井的含水率至少3％。
7.根据权利要求1所述的无限级分段防砂控水完井管柱，其特征在于，所述丝堵通过连接扣与所述形状记忆筛管管串固定连接。
8.根据权利要求7所述的无限级分段防砂控水完井管柱，其特征在于，所述无限级分段防砂控水完井管柱还包括用于与所述油管或钻杆连接的悬挂连接装置(40)。
9.一种无限级分段防砂控水完井方法，包括以下步骤：
提供根据权利要求1到8中任一项所述的无限级分段防砂控水完井管柱；
通过油管或钻杆将所述无限级分段防砂控水完井管柱从井口下放到井筒中，直至下放到目标层位；
所述无限级分段防砂控水完井管柱的形状记忆筛管管串在地层温度作用下径向膨胀，直至支撑井壁而完成环空充填和分段；
坐封悬挂连接装置或丢手，并起出所述油管或钻杆；
通过所述形状记忆筛管管串进行防砂和分段控水作业；
其中，所述形状记忆筛管管串通过基管扣连接多个具有不同渗透率的形状记忆筛管，能够通过一趟管柱进行无限级分段控水完井作业。
10.根据权利要求8或9所述的无限级分段防砂控水完井方法，其特征在于，所述无限级分段防砂控水完井方法用于套管井和裸眼井。
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