CN115992652A - 一种裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱及方法，包括外管柱和内管柱，所述外管柱自上而下依次设置套管、注水泥器、滤砂管、管外封隔器、盲管、管外封隔器、滤砂管、洗井阀，所述内管柱自上而下依次设置第一封隔器、注水泥外盲管、第二封隔器、注水泥外盲管、上开关、第一保护封隔器、下开关、第二保护封隔器、丝堵。该发明采用双管结构，管柱设置水泥注入口和水泥返出口，实现水泥浆的循环注入，提高水泥固井的质量；注水泥施工完后，内注入口和注水泥返液通道设有自动关闭机构，注水泥停泵后自动关闭，防止注入的水泥浆返吐。

Description

一种裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱及方法

技术领域

本发明涉及一种石油开采井裸眼水平井分段防砂完井管柱及方法，具体说是一种裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱及方法。

背景技术

目前，疏松砂岩油藏水平井的完井方式主要有裸眼筛管完井和固井射孔完井，相对于固井射孔完井，水平井裸眼筛管完井成本低、泄油面积大，产量高，对储层的伤害小，成为目前疏松砂岩油藏水平井的主要完井方式。油井生产一段时间后，随着含水的不断升高，容易发生底水或者边水锥进，由于水平井防砂井段和井眼之间没有固井，井筒与油层之间没有水泥环，一点见水以后就会导致油井含水急剧上升，全井段水淹，目前针对裸眼防砂水平井找水及堵水缺乏有效的治理手段，最终导致油井高含水停井。为了延缓底水或边水锥进，后期能够治理，目前采取的工艺是在完井阶段下入裸眼封隔器起到分段封隔的作用，虽然该工艺能够一定程度的延缓底水锥进，但是仅仅依靠封隔器2米多的胶筒，并不能够真正封隔油层，依然会发生水窜现象。尤其对于稠油油藏，注汽后裸眼封隔器胶筒易发生破损，导致分段失效。

在现有技术中，CN101532372B公开了分段式筛管完井管柱，包括套管、钻杆柱，碰压座、双层涨封工具、筛管、套管外封隔器、注水泥总成，套管安设于井筒内，其上连接有套管外封隔器，钻杆柱安设于套管中，其下顺次连接有碰压座，双层涨封工具、筛管和注水泥总成。该发明采用皮碗封隔器，皮碗方向朝上，皮碗处容易存砂。双层涨封工具密封件为皮碗，皮碗外径较大，在下井过程中容易损坏。该管柱只能胀封管外封隔器不能实现水泥封隔。

CN111535777A公开了一种防砂控水定点挤注管柱及应用方法，该管柱包括引鞋、筛管、反向单流阀、若干段挤注层、泄油器、安全接头，挤注层包括胀封封隔器、定压阀，胀封封隔器与定压阀通过油管固定连接；引鞋与筛管的一端固定连接，筛管的另一端固定连接反向单流阀进口端，反向单流阀出口端通过油管与挤注层的胀封封隔器固定连接，若干段挤注层依次连接，且相邻的挤注层之间通过油管固定连接，位于末端的挤注层的定压阀通过油管与胀封封隔器固定连接，泄油器另一端与安全接头固定连接。该管柱应用于水平井筛管完井采油过程中挤注防砂控水药剂和筛管完井管柱中实现裸眼封隔器的胀封。该管柱泵入化学药剂进行控水，高温条件下化学药剂的性能不稳定，不适合热采水平井。

CN112664148B公开了一种水平井防砂完井管柱，并公开了使用水平井防砂完井管柱的水平井快速防砂完井方法，其中水平井防砂完井管柱包括留井管柱和服务管柱，留井管柱中的温感膨胀筛管具有温度感应激发或激发剂感应激发的特性，入井后仅通过循环热流体或激发剂即可实现膨胀完井，激发温感膨胀筛管可有效节省循环洗时间。较常规砾石充填防砂节省地面泵注设备和注砂工序，节省大量作业时间。

CN113250647A公开了一种悬挂完井一体化封隔器和完井管柱，悬挂完井一体化封隔器包括同轴连接的坐封机构、回接筒、丢手机构和坐挂机构，坐封机构包括坐封中心管、坐封组件、第一坐封缸套和第一环状坐封活塞，坐挂机构包括坐挂中心管、推力套、启动剪切固定件和坐挂密封组件，丢手机构包括丢手弹锁管、丢手锁头、丢手剪切固定件和丢手组件。悬挂完井一体化封隔器还可包括回接机构，回接机构包括回接锁套和回接插管组件。本公开的悬挂封隔器坐封机构能够实现独立坐封，使裸眼分段完井管柱内其他工具的功能不受影响，并且丢手机构抗压强度较高，坐封坐挂后能够实现解封。

但上述完井管柱无法应用于通用的裸眼水平井，且结构都较复杂，操作步骤繁多，无法大范围内推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱及方法，该发明可以实现裸眼水平井分段控水防砂完井，将上下油层之间的各层之间进行水泥封隔，在水平井生产过程中发生边底水锥进后实现有效地管外封隔，并满足热采注蒸汽条件下使用，延缓底水和边水锥进，延长油井的高产、稳产期。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱包括外管柱和内管柱，外管柱自上而下依次连接套管、免钻分级注水泥器、滤砂管、管外封隔器、上部注水泥器、盲管、下部注水泥器、管外封隔器、滤砂管、洗井阀。内管柱自上而下依次连接扩张式封隔器、注水泥外盲管、扩张式封隔器、上开关、扩张式封隔器、扩张式封隔器、反洗机构、内注入口、下开关、扩张式封隔器、丝堵。该管柱可以实现裸眼水平井进行分段防砂时，将上下油层之间进行水泥封隔，在水平井生产过程中发生边底水锥进后实现有效地管外封隔，并满足热采注蒸汽条件下使用，延缓底水和边水锥进，延长油井的高产、稳产期。

该发明采用双管结构，管柱设置水泥注入口和水泥返出口，实现水泥浆的循环注入，提高水泥固井的质量；注水泥施工完后，内注入口和注水泥返液通道设有自动关闭机构，注水泥停泵后自动关闭，防止注入的水泥浆返吐；提高固井施工安全性，注水泥过程采用胶塞顶替，施工便于计量操作，注水泥结束后，可立即反循环洗井，反循环洗井通道采用单独进液通道，提高施工安全性；该发明在上油层及下油层段均设计封隔器进行保护，配合工艺管柱的双管结构，确保水泥浆不会污染油层，各级封隔器均采用扩张式封隔器，没有卡瓦，施工过程安全可靠；施工结束后，在两段筛管中间形成一段水泥固井段，通过水泥固井与套管建立第一界面，与地层建立第二界面，实现了水泥封堵油层，水泥段的长度可根据油层的物性进行调整，为后期堵水提供了有效的保障，后期含水上升，如果上段含水较高，下入机械卡封管柱，卡封上段生产下段，如果下段含水较高，卡封下段，生产上段，延长裸眼水平井整体的高产稳产期。

附图说明

附图1为裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱示意图

附图2为裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井裸眼防砂完井状态

附图3为裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井下入分段注水泥管柱内管柱状态

附图4为裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井注水泥施工状态

附图5为裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井顶替水泥施工状态

附图6为裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井反洗井施工状态

附图7为裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井施工后留井状态

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

某油田进行裸眼水平井水泥封隔，采用如本发明所述完井管柱。

参见附图1-2，完井管柱包括扩张式封隔器1、注水泥外盲管2、滤砂管3、管外封隔器4、扩张式封隔器5、传压通道6、内外转换机构7、注水泥返液通道8，上开关9、上部注水泥器10、盲管11，扩张封隔器12，内注入口13、下开关14、下部注水泥器15、管外封隔器16、滤砂管17、内外转换机构18、胶塞限位环19、反洗机构20、胶塞21、注水泥内管22、扩张式封隔器23、丝堵24。

裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱包括外管柱和内管柱，外管柱自上而下依次连接套管、免钻分级注水泥器、滤砂管3、管外封隔器4、上部注水泥器10、盲管11、下部注水泥器15、管外封隔器、滤砂管、洗井阀。内管柱自上而下依次连接扩张式封隔器1、注水泥外盲管2、扩张式封隔器、注水泥外盲管、上开关9、扩张式封隔器、扩张式封隔器12、下开关14、扩张式封隔器23、丝堵24。

裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱内管柱自上而下依次连接两套扩张封隔器，螺纹连接上开关9，上开关9上部径向均布返液孔，下部为带有台阶的卡爪。上开关下部顺次螺纹连接两套扩张封隔器，扩张式封隔器顺次螺纹连接下开关14，下开关14的上部为内外流通通道的转换机构18，下部为带有台阶的卡爪，反洗机构20封隔注水泥外盲管2与注水泥内管22环空，正向挤水泥不流通，反向洗井时将多余水泥浆洗出，与下开关14、扩张式封隔器23、丝堵24顺次螺纹连接。内管柱为注水泥外盲管2和注水泥内管22双层管结构。

实施例二：

如上所述的完井管柱有一整套与其相配合的操作方法，具体如下：

裸眼防砂完井：在裸眼防砂完井过程中，外管柱自上而下依次连接套管、免钻分级注水泥器、滤砂管3、管外封隔器4、上部注水泥器10、盲管11、下部注水泥器15、管外封隔器、滤砂管、洗井阀。下至设计深度，进行裸眼完井固井及免钻分级注水泥器打捞施工。

下入分段注水泥管柱内管柱：参见附图3，裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱内管柱自上而下依次连接钻杆，两套扩张封隔器，螺纹连接上开关9，上开关9上部径向均布返液孔，下部为带有台阶的卡爪。上开关下部顺次螺纹连接两套扩张封隔器，扩张式封隔器顺次螺纹连接下开关14，下开关14的上部为内外流通通道的转换机构18，下部为带有台阶的卡爪，反洗机构20封隔注水泥外盲管2与注水泥内管22环空，正向挤水泥不流通，反向洗井时将多余水泥浆洗出，与下开关12顺次螺纹连接扩张式封隔器，丝堵。内管柱为注水泥外盲管2和注水泥内管22双层管结构。

注水泥施工：参见附图4，裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱内管柱下至设计深度后，上开关9的卡爪与上部注水泥器10的滑套相接触，下开关14的卡爪与下部注水泥器15的滑套相接触，缓慢加压剪断上部注水泥器10和下部注水泥器15自锁销钉，打开上部注水泥器10和下部注水泥器15的通道，先进行正循环洗井，测试通道流通情况，为固井做准备，循环正常后开始循环固井，水泥浆通过钻杆到达注水泥内管22，达到注水泥内管22后通过压力顶开内注入口13的自关闭装置，通过下部注水泥器15的出液口进入地层，水泥浆经过盲管11和地层的环空达到上部注水泥器10的进液口，打开注水泥返液通道8的自关闭通道进入注水泥外盲管2和注水泥内管22的环空，最终返到钻杆和套管的环空。

顶替水泥施工：参见附图5，在钻杆内投入胶塞21，投塞后使用水泥车进行顶替将水泥浆全部顶入地层环空，最后进行碰压施工。胶塞21到达胶塞限位环19说明顶替完成。停泵后注水泥返液通道8和内注入口13自关闭装置关闭，防止水泥浆返吐。

反洗井施工：参见附图6，反循环洗井，液体经由钻杆和套管环空进入注水泥外盲管2和注水泥内管22的环空，到达反洗机构20，液体顶开反洗机构20进入注水泥内管22中，钻杆和套管环空、注水泥外盲管2和注水泥内管22环空以及注水泥内管22的多余的水泥浆反洗出。

起出内管柱：上部注水泥器10和下部注水泥器15的关闭机构在上开关9和下开关14的作用下强制关闭，并进行自锁最终完成裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井施工，参见附图7。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱，其特征在于：包括外管柱和内管柱，

所述外管柱自上而下依次设置套管、注水泥器、滤砂管、管外封隔器、盲管、管外封隔器、滤砂管、洗井阀，

所述内管柱自上而下依次设置第一封隔器、注水泥外盲管、第二封隔器、注水泥外盲管、上开关、第一保护封隔器、下开关、第二保护封隔器、丝堵。

2.如权利要求1所述的裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱，其特征在于：所述第一封隔器和第二封隔器为扩张式封隔器。

3.如权利要求1或2所述的裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱，其特征在于：所述注水泥器为免钻分级注水泥器。

4.如权利要求1所述的裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱，其特征在于：在所述外管柱的所述盲管上下，分别设置上部注水泥器和下部注水泥器。

5.如权利要求1所述的裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱，其特征在于：还包括转换机构。

6.如权利要求1-5任一所述的裸眼水平井水泥封隔分段控水防砂完井管柱的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

裸眼防砂完井，

下入分段注水泥管柱内管柱；

注水泥施工；

顶替水泥施工；

反洗井施工；

起出内管柱。

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