CN115324483A - 一种全过程密封控压下套管方法 - Google Patents

一种全过程密封控压下套管方法 Download PDF

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周文兵
李婧
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赵恒�
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Abstract

本发明公开了一种全过程密封控压下套管方法，属于油气固井技术领域。包括在井口设计一套密封装置，该密封装置包括与井口连通的管节、设置在管节内的上密封结构和下密封结构；下带扶正器的套管时，打开上密封结构，采用下密封结构封闭环空，正常下入套管；当套管扶正器下入上密封结构与下密封结构之间的腔体时，关闭上密封结构；上密封结构完成腔体封闭时，打开下密封结构，继续进行下套管作业，将套管扶正器整体下入井筒后，再次关闭下密封结构；使用泄压阀泄流腔体内的带压钻井液。本发明可以实现快速安全下套管作业，提高钻完井施工效率和安全性，为后期压裂改造打好基础。

Description

一种全过程密封控压下套管方法
技术领域
本发明涉及油气固井领域，具体涉及一种全过程密封控压下套管方法。
背景技术
目前，高作业风险井必须在压稳地层、不漏不溢的情况下测量安全周期大于下套管作业时间后方可下套管作业，此方式关键措施如下：
1）下套管不加扶正器段，可用旋转控制头密封井口，确保下套管作业安全；
2）准备装有旋转控制头总成的防喷套管和循环接头，当下套管过程中存在溢流井控风险时，抢接带旋转总成的防喷套管和循环接头，坐好旋转总成密封井口后，循环压井，同时可以活动套管，避免套管卡阻复杂，循环压稳地层后方可继续下套管作业。此方法需要有足够的安全时间完成抢接旋转控制头、连接套管、循环接头等工具，对于突发性溢流的井无法实现。
由于高井控风险井、特殊工艺井、超前高压注水区域井、异常压力储层井等井钻完井作业时易出现溢流出水、气侵、漏溢同存等井控及复杂风险，严重影响钻完井安全，如果控制不及时可能发生井喷等事故。目前，可以利用旋转控制头、节流控压装置等控压装备及配套工艺，实现钻进、起下钻和固井注水泥等作业过程的井口密封和井底压力动态平衡，钻完井安全作业能力明显提高。但由于国内外暂未有与下套管作业匹配的全过程密封和控压技术，无法实现一种井筒压力异常条件下的下套管作业全过程密封及控压，致使高井控及作业风险井实施下套管作业时易发生溢流、又漏又溢等复杂情况，并存在诱发溢流井喷的井控事故，造成巨大的损失和影响，且影响固井质量及井的使用寿命，甚至会对人员生命与财产安全造成极大威胁。因此，在漏喷转换风险井、高压高含硫井、特殊工艺作业井（全过程欠平衡井、全过程控压钻井、气体钻井等）等需要密封或控压下套管的高作业风险井，急需解决安全下套管技术问题，以进一步提高钻完井安全作业能力。
根据检索公开专利情况表明，目前尚无针对井筒压力异常条件下的套管及套管扶正器等完井管串的全过程密封下入方法。因此，亟待提出一种井筒压力异常条件下的全过程密封控压下套管方法，有效解决解决高井控风险井、特殊工艺井、超前高压注水区域井、异常压力储层井等井固井下套管过程中存在的溢流、又漏又溢等难题。
发明内容
为了解决现有装备及工艺无法实现带扶正器套管全过程密封控压下入的问题，本发明提供了一种能够实现井筒压力异常条件下的全过程密封控压下套管方法，可以实现下套管过程中全过程密封、井口控压、随时循环、气测等作业，提高下套管作业安全和施工效率。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种全过程密封控压下套管方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在井口设计一套密封装置，该密封装置包括与井口连通的管节、设置在管节内的上密封结构和下密封结构；
步骤二、下带扶正器的套管时，打开上密封结构，采用下密封结构封闭环空，正常下入套管；
步骤三、当套管扶正器下入上密封结构与下密封结构之间的腔体时，关闭上密封结构；
步骤四、上密封结构完成腔体封闭时，打开下密封结构，继续进行下套管作业，
步骤五、将套管扶正器整体下入井筒后，再次关闭下密封结构；
步骤六、使用泄压阀泄流腔体内的带压钻井液。
在某一实施例中，还包括步骤七、当腔体内的压力释放完毕后，打开上密封结构，循环步骤一至步骤六的操作，继续下套管作业，准备通过下一个套管扶正器。
在某一实施例中，在下套管过程中的每个步骤，使用压力表和流量计分别测量井筒环空压力与返出钻井液的流量，实时对比出入流量。
在某一实施例中，在下套管过程中，使用控压节流阀调节井口回压。
在某一实施例中，步骤三中，使用定位器检测套管扶正器的到位情况，并在套管扶正器处于腔体内的正确位置后报警提示。
在某一实施例中，步骤四中，下密封结构打开后，井筒内的钻井液进入腔体内，待腔体与环空压力达到平衡后，再继续进行下套管作业。
在某一实施例中，所述定位器采用红外传感器。
在某一实施例中，所述控压节流阀安装在下密封结构与井口之间的腔体上。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明采用上下密封结构，带压安全下入通径较大的套管扶正器部件，实现环空密封下套管。在下套管过程中，通过压力表和流量计实时监测井筒环空压力与返出钻井液的流量，对比出入流量，通过井口控压节流阀，调节井口回压，完成控压下套管，并且在任意工序节点能根据需要建立循环，达到钻完井周期内全过程控压，动态平衡井筒压力的目的；
2.本发明具有以下3点技术优势：①实现了下套管及套管扶正器过程中密封井口；②通过压力表和流量计实时监测溢流、漏失、出水、气侵等井下复杂，根据井下地层条件确定及时控压；③通过调节井口控压节流阀实现下套管过程中的循环控压，适合储层压力异常井安全钻完井配套技术，实现快速安全下套管作业，提高钻完井施工效率和安全性，为后期压裂改造打好基础。可在长庆地区注水区域推广使用，具有良好应用前景及经济效益。
3.本发明利用全过程密封控压下套管技术，可消除高井控风险井、特殊工艺井等井固井下套管过程中井口不封密的薄弱环节，确保固井安全，提高固井质量。
附图说明
图1为本发明实施例全过程密封控压下套管的第一步的示意图；
图2为本发明实施例全过程密封控压下套管第二步的示意图；
图3为本发明实施例全过程密封控压下套管第三步的示意图；
图4为本发明实施例全过程密封控压下套管第四步的示意图；
图5为本发明实施例全过程密封控压下套管第五步的示意图；
图6为本发明实施例全过程密封控压下套管第六步的示意图；
图7为本发明实施例全过程密封控压下套管第七步的示意图；
图中，
1、套管，2、扶正器，3、上密封结构，4、下密封结构，5、定位器，6、压力计，7、泄压阀，8、压力表、流量计，9、控压节流阀，10、井口装置，11、井筒。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
为了解决带扶正器的套管安全下入问题，实现下套管过程中全过程密封、井口控压、随时循环、气测等作业，本发明提供了一种全过程密封控压下套管方法。本发明方法的具体设计技术思路如下：采用上下两个密封结构，分步密封的方法，在保证环空密封状态下，安全通过套管扶正器。
在下套管过程中的每个节点都可通过压力表和流量计测量出井筒环空压力与返出钻井液的流量，在中途灌浆循环过程中实时对比出入流量，在下套管过程中实时对比钻井液返出量与套管体积，通过下套管全过程的对比判断实时监测井下是否存在溢流、漏失、出水、气侵等井下复杂情况。通过控压节流阀，调节井口回压，实现井筒异常压力条件下的全过程密封控压下套管。
具体的，通过以下步骤简述本发明实施：
首先在井口装置10上方设计一套密封装置，该密封装置包括与井口连通的管节、设置在管节内的上密封结构3和下密封结构4，上密封结构3和下密封结构4能够实现管节横截面上的密封，在上密封结构3和下密封结构4之间的腔体内设置泄压阀7和压力计6。在下密封结构4和井口装置10之间设置控压节流阀9用于调节井口回压，设置压力表8和流量计用于测量井筒11环空压力与返出钻井液的流量，并在中途灌浆循环过程中实时对比出入流量，在下套管1过程中实时对比钻井液返出量与套管1体积，通过下套管1全过程的对比判断实时监测井下是否存在溢流、漏失、出水、气侵等井下复杂情况。
第一步、带扶正器2的套管1下放过程中，打开密封装置的上密封结构3，此时下密封结构4处于关闭状态，依靠下密封结构4封闭井筒11环空，控制井口压力，确保压力平衡。如图1所示。
第二步、下套管1时，将套管1扶正器2部分安全下入上密封结构3和下密封结构4之间的腔体内，使用定位器5检测套管1扶正器2的到位情况并报警提示，以保障套管1扶正器2处于正确位置，停止套管1下放。如图2所示，定位器5可以采用红外传感器。
第三步、套管1扶正器2到位后，关闭上密封结构3，此时上密封结构3与下密封结构4之间的腔体封密，泄压阀7也处于关闭状态，压力计6数值为零，如图3所示。
第四步、缓慢打开下密封结构4，腔体打开；套筒扶正器2处于井筒11环空之中，井筒11与腔体连通，井筒11内的钻井液进入腔体内，腔体与井筒11环空压力达到平衡，压力表8数值升高，如图4所示。
第五步、下密封结构4已经打开，上下密封结构4之间的腔体与井筒11环空压力建立平衡，压力表8数值与井筒11环空压力相等，继续下套管1，带扶正器2的套管1继续下入井筒11，如图5所示。
第六步、套筒扶正器2通过下密封结构4进入井筒11环空后，检测到扶正器2进入井筒11环空后，关闭下密封结构4，分隔井筒11环空与上下密封结构4之间的腔体，然后打开泄压阀7，将上下密封结构4之间腔体内的钻井液泄流，压力计6数值降低，直到压力为零，压力释放如图6所示。
第七步、当上密封结构3和下密封结构4之间的腔体压力释放后，打开上密封结构3，继续下套管1作业，准备通过第二个扶正器2部件，循环至第一步操作。
本发明采用上下密封结构，带压安全下入通径较大的套管扶正器部件，实现环空密封下套管。在下套管过程中，通过压力表和流量计实时监测井筒环空压力与返出钻井液的流量，对比出入流量，通过井口控压节流阀，调节井口回压，完成控压下套管，并且在任意工序节点能根据需要建立循环，达到钻完井周期内全过程控压，动态平衡井筒压力的目的。
本发明中，上密封结构和下密封结构可以采用现有技术来实现，本发明的重点在于提供一种全过程密封控压下套管的方法。
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种全过程密封控压下套管方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在井口设计一套密封装置，该密封装置包括与井口连通的管节、设置在管节内的上密封结构（3）和下密封结构（4）；
步骤二、下带扶正器（2）的套管（1）时，打开上密封结构（3），采用下密封结构（4）封闭环空，正常下入套管（1）；
步骤三、当套管（1）扶正器（2）下入上密封结构（3）与下密封结构（4）之间的腔体时，关闭上密封结构（3）；
步骤四、上密封结构（3）完成腔体封闭时，打开下密封结构（4），继续进行下套管（1）作业，
步骤五、将套管（1）扶正器（2）整体下入井筒（11）后，再次关闭下密封结构（4）；
步骤六、使用泄压阀（7）泄流腔体内的带压钻井液。
2.根据权利要求1所述的一种全过程密封控压下套管方法，其特征在于，还包括步骤七、当腔体内的压力释放完毕后，打开上密封结构（3），循环步骤一至步骤六的操作，继续下套管（1）作业，准备通过下一个套管（1）扶正器（2）。
3.根据权利要求1所述的一种全过程密封控压下套管方法，其特征在于，在下套管（1）过程中的每个步骤，使用压力表（8）和流量计分别测量井筒（11）环空压力与返出钻井液的流量，实时对比出入流量。
4.根据权利要求1所述的一种全过程密封控压下套管方法，其特征在于，在下套管（1）过程中，使用控压节流阀（9）调节井口回压。
5.根据权利要求1所述的一种全过程密封控压下套管方法，其特征在于，步骤三中，使用定位器（5）检测套管（1）扶正器（2）的到位情况，并在套管（1）扶正器（2）处于腔体内的正确位置后报警提示。
6.根据权利要求1所述的一种全过程密封控压下套管方法，其特征在于，步骤四中，下密封结构（4）打开后，井筒（11）内的钻井液进入腔体内，待腔体与环空压力达到平衡后，再继续进行下套管（1）作业。
7.根据权利要求5所述的一种全过程密封控压下套管方法，其特征在于，所述定位器（5）采用红外传感器。
8.根据权利要求3所述的一种全过程密封控压下套管方法，其特征在于，所述控压节流阀（9）安装在下密封结构（4）与井口之间的腔体上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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