CN116411809A - 一种防止膏盐岩层段套管变形的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止膏盐岩层段套管变形的方法，包括获得膏盐岩层段的扩孔段；获取扩孔段以下的第一井段、以上的第二井段、第一环空、第二环空和扩孔环空；提供第一固井分级箍和第一封隔器以及第二固井分级箍和第二封隔器；向第一环空内注入水泥浆以进行一级固井；通过第一封隔器将第一环空内的水泥浆与扩孔环空分隔；通过第一固井分级箍向扩孔环空内填充均衡承压介质；通过第二封隔器将均衡承压介质与第二环空分隔；通过第二固井分级箍向第二环空内注入水泥浆以进行二级固井；和使一级和二级固井过程中的水泥浆凝固。本发明以少量增加成本和简单易行的操作，实现了在扩孔环空内充填隔离防腐作用的均衡承压介质以达到预防套管变形和腐蚀的目的。

Description

一种防止膏盐岩层段套管变形的方法及其装置

技术领域

本发明涉及油田采油技术领域，并且更具体地，涉及一种防止膏盐岩层段套管变形的方法及其装置。

背景技术

油田钻井中，钻穿膏盐岩层段使之接触钻井泥浆，膏盐岩与钻井泥浆中的水发生溶解及水合反应，使体积变化形成不均匀应力，造成井的套管变形，使注采管柱及井下作业及修井工具难以通过，严重的甚至使井完全报废。膏盐岩造成井的套管变形，在套管变形后修复难度大，费用很高，因此主要的应对方式是在钻井、固井、完井过程中采取预防措施。

张先普等在《石油钻采工艺》1994年(第16卷)第2期的“荆丘油田套管变形机理及防治方法”一文中认为：套管外挤载荷的施加形式不同，对套管的破坏程度有明显差异。但无论哪一种载荷形式，都要解决套管抵抗外挤压力的问题。载荷的非均匀程度越大，越要设法提高套管的抗挤毁强度。其中提高套管抗挤毁压力来防治套管变形的方法主要有以下四种：

(1)选用加厚和高强度材料套管

增加套管壁厚及选用高强度材料，无疑在一定程度上可以提高套管的抗挤毁能力。据计算，每增加壁厚2mm可提高抗挤毁力15％左右。它属于强硬支撑，没有很好地利用围岩的自承能力。该种方法对均匀外载荷有明显的效果，但不能很好地解决承受较大非均匀载荷的问题。

(2)使用加强筋套管，在套管外壁对称地加焊六条8mm钢筋，计算结果表明，可以提高承载能力25％～30％。

(3)改变地层应力状态，提高围岩的自承能力

在变形井段使用扩孔钻头，钻出比其它井段直径大的孔，注入饱和盐水或水泥以及别的介质，允许岩石变形，使周壁岩石首先进入塑性，然后塑性区向外扩展，直至完成应力平衡。采用此种方法，可以在一定程度上提高围岩的自承能力，起到套管与围岩对外挤载荷的共同支护作用，缓解引起套管变形的外力。

(4)采用双层组合套管

美国AMOCO公司在苏伊士湾采用双层组合套管，非常成功地穿过了深部膏岩层段，证实这是一种切实可行、有效可靠的方法。理论分析和实验研究证明：(a)双层组合套管的抗挤毁强度至少等于各层套管抗挤毁强度之和，外力传导系数为0.4～0.6；(b)可以抵抗较大的非均匀外载荷。在双层组合套管中，管外非均匀载荷作用在外层套管上，使外层套管产生变形，中间水泥环进入塑性状态，使各向应力趋于均匀，使传入内层套管上的载荷比外层均匀，而套管能承受相当大的均匀载荷。显然，双层组合套管既能大大提高总的承载能力，也能提高抵抗非均匀载荷的能力。在现场为了节约成本，可以只在套管变形段使用双层组合套管。

董事尔等1997年11月发表在《西南石油学院学报》第19卷第4期的“双层组合套管的方案设计与性能评价”的一文中指出我国的石油套管损坏井绝大部分都集中在盐岩、泥岩、膏岩、膏盐岩等软岩地层中，并且在文中就目前我国复杂地层的套管柱设计的不合理性进行了详细的剖析。单层套管难以抵抗盐层的复杂外载，盐层套管柱是按上覆地层压力来设计的，广泛采用的是N80*9.17或P110*9.17或P110*10.54等套管，然而仍有大量套管发生变形。该文中提出了在超高压地层使用双层组合套管的设计方案，得出了使用局部双层组合套管是解决超高压地层套管变形的最佳方案的结论。对于新井来说，采用双层组合套管柱结构，能确保套管在使用期限内不发生变形。华北油田利用该套管柱设计方案已钻井32口，除两口井套管有较大变形外,其余各井都成功地抵抗住了膏盐岩层的径向超高压。

中国专利公开号CN 111691849 A公开了解决膏盐层段套管变形的工艺方法，包括如下步骤：本开次完钻后，利用扩眼器对膏盐层及其上下一定距离的井段井眼直径进行扩张；分别获取膏盐层以下井段、膏盐层以上井段与本开次套管形成的环空体积；将套管管串下入井底,管串上的分级箍和膨胀封隔器处于膏盐层以上20m；进行一级固井：对膏盐层以下井段与本开次套管形成的空间注入相应环空体积的水泥浆；进行二级固井：对膏盐层以上井段与本开次套管形成的空间注入相应环空体积的水泥浆；水泥浆凝固,膏盐层段则处于未封固状态,从而释放地层不均匀应力。该发明使不均匀应力向均匀应力转化，消除了固井时形成的不均匀水泥环造成点载荷对套管的应力集中，达到防套变效果。

董事尔提出的油田钻井在膏盐岩层段采用局部双层组合套管，华北油田应用表明，该方法套变预防效果好，但需要从地面至膏盐岩段全程加大钻井口径，双层组合套管增加套管用量、地面组装工艺复杂、大量增加钻进施工程序，使钻井总成本提高30％-50％。因此中国石油集团渤海钻探工程有限公司试验了张先普等提到的第3种方法，即中国专利公开号CN111691849A的解决膏盐层段套管变形的工艺方法：在常规钻井过程中，对膏盐岩段采用扩孔不固井的预防套管变形方式，留出膏盐岩变形空间，欲使膏盐岩不与套管接触挤压来预防套管变形，局部加大钻井口径、不增加套管用量、工艺简单、少量增加钻进施工程序，使钻井成本得到有效控制。然而，在中国专利公开号CN 111691849 A的方法中，有两方面不足：一是膏盐岩在油井完井后仍与扩孔不固井段中的水(泥浆降解产生)接触，继续发生溶解及水合反应，不均匀应力仍在变化，造成套管变形风险仍存在；二是套管外壁与膏盐岩溶解的高矿化度水接触，造成套管腐蚀，有破损和变形的风险，且套管外壁的腐蚀无法在井内采取防治措施，影响井的寿命。

因此，需要找到在油田钻井时在膏盐岩层段扩孔不固井方式中解决套管变形与外壁腐蚀风险问题的方法，以更好的预防套管变形。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的是提供一种防止膏盐岩层段套管变形的方法及其装置，本发明选择能满足性能要求的隔离防腐作用的均衡承压介质，并设计能够实现该类介质填入扩孔环空的装置，实现在膏盐岩层段扩孔不固井段的扩孔环空内，填入该隔离防腐作用的均衡承压介质，替除其中原有的泥浆，使膏盐岩不再与水接触继续发生溶解及水合反应，以使膏盐岩层段应力不再变化，从而使套管外壁不再与膏盐岩溶解的高矿化度水接触、避免腐蚀，达到预防套管变形和腐蚀目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的一方面，一种防止膏盐岩层段套管变形的方法，包括：

完成钻井并对膏盐岩层段扩孔以获得膏盐岩层段的扩孔段；

获取扩孔段以下的第一井段、扩孔段以上的第二井段、第一井段中套管外部形成的第一环空、第二井段中套管外部形成的第二环空和扩孔段中套管外部形成的扩孔环空；

在扩孔段下方提供第一固井分级箍和在套管外部的第一封隔器并在扩孔段上方提供第二固井分级箍和在套管外部的第二封隔器；

向第一环空内注入相应空间体积的水泥浆以进行一级固井；

通过第一封隔器将第一环空内的水泥浆与扩孔环空分隔；

通过第一固井分级箍向扩孔环空内填充相应空间体积的均衡承压介质；

通过第二封隔器将扩孔环空内的均衡承压介质与第二环空分隔；

通过第二固井分级箍向第二环空内注入水泥浆以进行二级固井；以及

使一级固井和二级固井过程中的水泥浆凝固。

在本发明的一个实施例中，第一封隔器在扩孔段下方5m位置处，第二封隔器在扩孔段上方5m位置处。

在本发明的一个实施例中，第一固井分级箍通过第一套管短节连接到第一封隔器上，第二固井分级箍通过第二套管短节连接到第二封隔器上。

在本发明的一个实施例中，第一封隔器打开和关闭的压力小于第二封隔器的打开和关闭的压力与在第一封隔器和第二封隔器之间的液柱压力之和。

在本发明的一个实施例中，均衡承压介质根据抗高温高压性能、抗水性能、附着性能、流变性能、均衡压力载荷的性能和产品价格来进行筛选。

在本发明的一个实施例中，均衡承压介质包括油基凝胶类材料。

在本发明的一个实施例中，均衡承压介质包括皂基稠化烃类材料。

在本发明的一个实施例中，均衡承压介质是3号锂基脂。

在本发明的一个实施例中，通过第一封隔器将第一环空内的水泥浆与扩孔环空分隔的步骤包括：

连续从井口向套管中打入顶替液，加压至第一封隔器的打开压力以使第一封隔器胶筒膨胀，然后关闭第一封隔器，从而保持第一环空内的水泥浆与扩孔环空分隔。

在本发明的一个实施例中，通过第一固井分级箍向扩孔环空内填充相应空间体积的均衡承压介质的步骤包括：

向井口投入第一固井分级箍的打开塞，井口加压至打开塞抵靠第一固井分级箍的打开滑套而打开第一固井分级箍的注入孔，从井口向井内泵入均衡承压介质，随后井口投入第一固井分级箍的关闭塞，并从井口向井内泵入顶替液，从而使第一固井分级箍的关闭塞推动均衡承压介质下行，通过第一固井分级箍的注入孔进入扩孔环空内，直至关闭塞抵靠第一固井分级箍的关闭滑套，从而关闭注入孔，以此均衡承压介质全部进入扩孔环空内。

在本发明的一个实施例中，通过第二封隔器将扩孔环空内的均衡承压介质与第二环空分隔的步骤包括：

连续从井口向套管中打入顶替液，加压至第二封隔器的打开压力，以使第二封隔器胶筒膨胀，然后关闭第二封隔器，以保持扩孔环空内的均衡承压介质与第二环空分隔。

在本发明的一个实施例中，通过第二固井分级箍向第二环空内注入水泥浆以进行二级固井的步骤包括：

向井口投入第二固井分级箍的打开塞，井口加压至打开塞抵靠第二固井分级箍的打开滑套而打开第二固井分级箍的注入孔，从井口向井内泵入水泥浆，随后井口投入第二固井分级箍的关闭塞，并从井口向井内泵入顶替液，以使第二固井分级箍的关闭塞推动水泥浆下行，通过第二固井分级箍的注入孔进入第二环空内，直至关闭塞抵靠第二固井分级箍的关闭滑套，然后关闭注入孔，以使水泥浆全部进入第二环空内。

根据本发明的另一方面，提供一种防止膏盐岩层段套管变形的装置，包括：

第一封隔器，该第一封隔器设置在膏盐岩层段的扩孔段的下方的套管外部上，第一封隔器将所述扩孔段以下的第一井段中套管形成的第一环空与扩孔段中的套管外部形成的扩孔环空分隔，第一环空内被注入相应空间体积的水泥浆以进行一级固井；

第一固井分级箍，该第一固井分级箍位于扩孔段的下方并且在第一封隔器的上方连接到第一封隔器，第一固井分级箍向扩孔环空内填充相应空间体积的均衡承压介质；

第二封隔器，该第二封隔器设置在膏盐岩层段的扩孔段的上方的套管外部上，第二封隔器将扩孔环空内的均衡承压介质与扩孔段以上的第二井段中套管外部形成的第二环空分隔；以及

第二固井分级箍，该第二封隔器设置在膏盐岩层段的扩孔段的上方并且在第二封隔器的上方连接到第二封隔器，第二固井分级箍向第二环空内注入水泥浆以进行二级固井。

在本发明的一个实施例中，第一固井分级箍通过第一套管短节连接到第一封隔器上，第二固井分级箍通过第二套管短节连接到第二封隔器上。

通过采用上述技术方案，本发明相比于现有技术具有如下优点：

本发明通过利用市场现有组件及材料的创新组合应用，以少量增加成本和简单易行的操作，实现了在膏盐岩层段扩孔不固井段的扩孔环空内充填隔离防腐作用的均衡承压介质以达到预防套管变形和腐蚀的目的。

附图说明

图1示出了本发明实施例提供的防止膏盐岩层段套管变形的方法的流程图；

图2示出了本发明实施例提供的防止膏盐岩层段套管变形的装置的示意图；

图3示出了利用图2的装置进行一级固井和向扩孔环空内注入均衡承压介质时装置的示意图；

图4是在图3装置的基础上进行二级固井时装置的示意图。

附图标记列表

S101步骤、S102步骤、S103步骤、S104步骤、S105步骤、S106步骤、S107步骤、S108步骤、S109步骤、1001钻井径段、1002膏盐岩层段的扩孔段、1003套管、1004井口装置、1005第一封隔器、1006第一固井分级箍、1007第二封隔器、1008第二固井分级箍、1009第一井段、1010第二井段、1011第一环空、1012第二环空、1013扩孔环空、1014一级固井顶塞、1015一级固井过程中的水泥浆、1016第一固井分级箍的打开塞、1017第一固井分级箍的打开滑套、1018第一固井分级箍的关闭滑套、1019第一固井分级箍的注入孔、1020均衡承压介质、1021第一固井分级箍的关闭塞、1022第二固井分级箍的打开滑套、1023第二固井分级箍的注入孔、1024第二固井分级箍的关闭滑套、1025第二固井分级箍的打开塞、1026第二固井分级箍的关闭塞、1027二级固井过程中的水泥浆。

具体实施方式

应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。

如图1-4所示，本发明提供一种防止膏盐岩层段套管变形的方法，包括：

步骤S101：完成钻井并对膏盐岩层段扩孔以获得膏盐岩层段的扩孔段1002；

步骤S102：获取扩孔段1002以下的第一井段1009、扩孔段1002以上的第二井段1010、第一井段1009中套管外部形成的第一环空1011、第二井段1010中套管外部形成的第二环空1012和扩孔段1002中套管外部形成的扩孔环空1013；

步骤S103：在扩孔段1002下方提供第一固井分级箍1006和在套管外部的第一封隔器1005并在扩孔段1002上方提供第二固井分级箍1008和在套管外部的第二封隔器1007；

步骤S104：向第一环空1011内注入相应空间体积的水泥浆1015以进行一级固井；

步骤S105：通过第一封隔器1005将第一环空1011内的水泥浆1015与扩孔环空1013分隔；

步骤S106：通过第一固井分级箍1006向扩孔环空1013内填充相应空间体积的均衡承压介质1020；

步骤S107：通过第二封隔器1007将扩孔环空1013内的均衡承压介质1020与第二环空1012分隔；

步骤S108：通过第二固井分级箍1008向第二环空1012内注入水泥浆1027以进行二级固井；以及

步骤S109：使一级固井过程中的水泥浆1015和二级固井过程中的水泥浆1027凝固。

在上述方法中，步骤S101包括：

在基础井眼完成钻井后，利用扩孔钻头对膏盐层段及其上下一定距离的井段井眼直径进行扩张，其中扩张程度根据膏盐层段中石膏成分的占比确定。

在上述方法中，步骤S101中具体为利用扩孔钻头对膏盐层段及其上下20m井段的190.5mm直径进行扩张至215.9mm直径。

在上述方法中，步骤S103中第一封隔器1005在扩孔段下方5m位置处，第二封隔器1007在扩孔段上方5m位置处。

在上述方法中，步骤S103中第一固井分级箍1006通过第一套管短节连接到第一封隔器1005上，第二固井分级箍1008通过第二套管短节连接到第二封隔器1007上。

在上述方法中，步骤S103中第一套管短节和第二套管短节的长度均为1m。

在上述方法中，第一封隔器1005打开和关闭的压力小于第二封隔器1007的打开和关闭的压力与在第一封隔器1005和第二封隔器1007之间的液柱压力之和。

在上述方法中，均衡承压介质1020根据抗高温高压性能、抗水性能、附着性能、流变性能、均衡压力载荷的性能和产品价格来进行筛选。

在上述方法中，均衡承压介质1020具有在120℃高温和35MPa高压下长期稳定的抗高温高压性能。

在上述方法中，均衡承压介质1020包括油基凝胶类材料。

在上述方法中，均衡承压介质1020包括皂基稠化烃类材料。

在上述方法中，均衡承压介质1020是3号锂基脂。

在上述方法中，步骤S105包括：

连续从井口向套管中打入顶替液，加压至第一封隔器1005的打开压力以使第一封隔器1005胶筒膨胀，然后关闭第一封隔器1005，从而保持第一环空1011内的水泥浆1015与扩孔环空1013分隔。

在上述方法中，步骤S106包括：

向井口投入第一固井分级箍的打开塞1016，井口加压至打开塞1016抵靠第一固井分级箍的打开滑套1017而打开第一固井分级箍的注入孔1019，从井口向井内泵入均衡承压介质1020，随后井口投入第一固井分级箍的关闭塞1021，并从井口向井内泵入顶替液，从而使第一固井分级箍的关闭塞1021推动均衡承压介质1020下行，通过第一固井分级箍的注入孔1019进入扩孔环空1013内，直至关闭塞1021抵靠第一固井分级箍的关闭滑套1018，从而关闭注入孔1019，以此均衡承压介质1020全部进入扩孔环空1013内。

在上述方法中，步骤S107包括：

连续从井口向套管中打入顶替液，加压至第二封隔器1007的打开压力，以使第二封隔器1007胶筒膨胀，然后关闭第二封隔器1007，以保持扩孔环空1013内的均衡承压介质1020与第二环空1012分隔。

在上述方法中，步骤S108包括：

向井口投入第二固井分级箍的打开塞1025，井口加压至打开塞抵靠第二固井分级箍的打开滑套1022而打开第二固井分级箍的注入孔1023，从井口向井内泵入水泥浆1027，随后井口投入第二固井分级箍的关闭塞1026，并从井口向井内泵入顶替液，以使第二固井分级箍的关闭塞1026推动水泥浆1027下行，通过第二固井分级箍的注入孔1023进入第二环空1012内，直至关闭塞1026抵靠第二固井分级箍的关闭滑套1024，然后关闭注入孔1023，以使水泥浆1027全部进入第二环空1012内。

在上述方法中，该方法还包括：

待一级固井过程中的水泥浆1015和二级固井过程中的水泥浆1027凝固后，在套管内下入钻具钻除第一固井分级箍的打开塞1016和关闭塞1021以及第二固井分级箍的打开塞1025和关闭塞1026，并通井至井底。

如图2-4所示，提供一种防止膏盐岩层段套管变形的装置，包括：

第一封隔器1005，该第一封隔器1005设置在膏盐岩层段的扩孔段1002的下方的套管外部上，第一封隔器1005将扩孔段1002以下的第一井段1009中套管形成的第一环空1011与扩孔段1002中的套管外部形成的扩孔环空1013分隔，第一环空1011内被注入相应空间体积的水泥浆1015以进行一级固井；

第一固井分级箍1006，该第一固井分级箍1006位于扩孔段1002的下方并且在第一封隔器1005的上方连接到第一封隔器1005，第一固井分级箍1006向扩孔环空1013内填充相应空间体积的均衡承压介质1020；

第二封隔器1007，该第二封隔器1007设置在膏盐岩层段的扩孔段1002的上方的套管外部上，第二封隔器1007将扩孔环空1013内的均衡承压介质1020与扩孔段1002以上的第二井段1010中套管外部形成的第二环空1012分隔；以及

第二固井分级箍1008，该第二封隔器1008设置在膏盐岩层段的扩孔段1002的上方并且在第二封隔器1007的上方连接到第二封隔器1007，第二固井分级箍1008向第二环空1012内注入水泥浆1027以进行二级固井。

在上述装置中，第一固井分级箍1006通过第一套管短节连接到第一封隔器1005上，第二固井分级箍1008通过第二套管短节连接到第二封隔器1007上。

在上述装置中，第一套管短节和第二套管短节的长度均为1m。

下面通过具体实施例来对本申请所述的上述技术方案进行详细地说明。

本发明从以下三个方面来对本申请进行说明：

1.选择具有隔离防腐作用的均衡承压介质1020，该均衡承压介质1020的性能要求需要满足以下几个方面：

A、具有抗高温高压性能，我国油气田的膏盐岩段地层深度较大，地层通常在温度80℃-200℃、压力20-50MPa范围内，就本应用实例而言，需要介质在120℃高温、35MPa高压下长期稳定；

B、具有抗水性能，膏盐岩段地层温度下不与任何矿化度的水相溶混；

C、具有附着性能，膏盐岩段地层温度下对套管钢材、地层膏盐岩都有良好的附着性，使膏盐岩不再与水接触，使套管外壁不再与膏盐岩溶解的高矿化度水接触的目的；

D、具有流变性能，在较高压差下具有良好的剪切变稀的流动性，以利于介质通过小孔道由套管内注入套管与地层的环空；在较小压差下黏稠度大，以利于介质在套管与地层的环空由下向上彻底的驱替其中原有的钻井泥浆；

E、具有均衡压力载荷的性能，当膏盐岩段地层发生局部应力变化产生的载荷，介质可使压力传导至整个充填空间，使套管外压强均衡，不产生形变，因此不能是固井水泥等固体材料。

F、价格合理可接受。

通过对现有可市售或基于市售材料的混配材料，按上述6种性能要求进行筛选，确定油基凝胶类材料为适用类型，尤其是皂基稠化烃类材料适用性好，并可以通过成分的调节实现不同级别的性能要求；就本应用实施例性能要求，优选用3号锂基脂，该材料在温度≤180℃、压力≤130MPa条件下，具有长期的胶体稳定性，抗水性能、附着性能、流变性能均能满足要求，能实现均衡压力载荷防止套管变形、隔离防腐的目的。

2.设计能够实现上述介质填入扩孔环空内的装置

可以设计在膏盐岩层段扩孔不固井段的扩孔环空1013内充填具有隔离防腐作用的均衡承压介质1020的器件组合，所提到的器件均为市售的技术人员行业内可用的标准组件。

器件组合形成的装置及功能如下：

如图2-4所示，该装置包括：

第一封隔器105，该第一封隔器1005设置在膏盐岩层段的扩孔段1002的下方5m位置处的套管外部上，第一封隔器1005将扩孔段1002以下的第一井段1009中套管形成的第一环空1011与扩孔段1002中的套管外部形成的扩孔环空1013分隔，第一环空1011内被注入相应空间体积的水泥浆1015以进行一级固井；

第一固井分级箍1006，该第一固井分级箍1006位于扩孔段1002的下方并且在第一封隔器1005的上方通过1m套管短节连接到第一封隔器1005，第一固井分级箍1006向扩孔环空1013内填充相应空间体积的均衡承压介质1020；

第二封隔器1007，该第二封隔器1007设置在膏盐岩层段的扩孔段1002的上方5m位置处的套管外部上，第二封隔器1007将扩孔环空1013内的均衡承压介质1020与扩孔段1002以上的第二井段1010中套管外部形成的第二环空1012分隔；以及

第二固井分级箍1008，该第二封隔器1008设置在膏盐岩层段的扩孔段1002的上方并且在第二封隔器1007的上方通过1m套管短节连接到第二封隔器1007，第二固井分级箍1008向第二环空1012内注入水泥浆1027以进行二级固井。

3.完成介质填入扩孔环空的操作步骤如下：

对于图2所示的钻井径段1001和井口装置1004构成基本钻井构架，在基础井眼完钻后，利用扩孔钻头对膏盐层及其上下20m的井段井眼直径190.5mm进行扩张以扩大至215.9mm直径而获得膏盐岩层段的扩孔段1002；

如图2所示，在完成钻井及膏盐岩层段扩孔后，下入带有上述能够实现将上述选用的介质填入扩孔环空内的装置的套管管柱组合，获取扩孔段1002以下的第一井段1009、扩孔段1002以上的第二井段1010、第一井段1009中套管外部形成的第一环空1011、第二井段1010中套管外部形成的第二环空1012和扩孔段1002中套管外部形成的扩孔环空1013，向第一环空1011内注入相应空间体积的水泥浆1015以进行一级固井；

如图3所示，在套管1003的底部设置有一级固井顶塞1014，不进行一级固井候凝，连续从井口向套管中打入顶替液，加压至第一封隔器1005的打开压力以使第一封隔器1005胶筒膨胀，然后关闭第一封隔器1005，从而保持第一环空1011内的水泥浆1015与扩孔环空1013分隔，向井口投入第一固井分级箍的打开塞1016，井口加压至打开塞1016抵靠第一固井分级箍的打开滑套1017而打开第一固井分级箍的注入孔1019，从井口向井内泵入设计量的具有隔离防腐作用的均衡承压介质1020(本实施例为3号锂基脂)，随后井口投入第一固井分级箍的关闭塞1021，随后从井口向井内泵入顶替液，顶替第一固井分级箍的关闭塞1021推动均衡承压介质1020下行，通过第一固井分级箍的注入孔1019进入扩孔环空1013内，直至关闭塞1021顶住第一固井分级箍的关闭滑套1018而关闭注入孔1019，以此上述均衡承压介质1020全部进入扩孔环空1013内；

如图4所示，连续从井口向套管中打入顶替液，加压至第二封隔器1007的打开压力，以使第二封隔器1007胶筒膨胀，关闭第二封隔器1007，保持扩孔环空1013内的均衡承压介质1020与第二环空1012分隔，由此套管与膏盐岩段地层的扩孔环空内的均衡承压介质1020与上部第二环空1012内和下部1011第一环空内的液体分隔，向井口投入第二固井分级箍的打开塞1025，井口加压至打开塞1025抵靠所述第二固井分级箍的打开滑套1022而打开第二固井分级箍的注入孔1023，从井口向井内泵入本段设计量的固井水泥浆1027，随后井口投入第二固井分级箍的关闭塞1026，并从井口向井内泵入顶替液，顶替第二固井分级箍的关闭塞1026推动固井水泥浆1027下行，通过第二固井分级箍的注入孔1023进入第二环空1012内，至关闭塞1026顶住第二固井分级箍的关闭滑套1024，然后关闭注入孔1023，使本段设计量的固井水泥浆1027全部进入第二环空1012内；

候凝，待第一环空1011内一级固井过程中的水泥浆1015和第二环空1012内二级固井过程中的水泥浆1027凝固后，在套管内下入钻具钻除第一固井分级箍的打开塞1016和关闭塞1021以及第二固井分级箍的打开塞1025和关闭塞1026，通井至井底。

综上所述，本发明通过利用市场现有组件及材料的创新组合应用，以少量增加成本和简单易行的操作，实现了在膏盐岩层段扩孔不固井段的扩孔环空内充填隔离防腐作用的均衡承压介质以达到预防套管变形和腐蚀的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (14)

1.一种防止膏盐岩层段套管变形的方法，其特征在于，包括：

完成钻井并对膏盐岩层段扩孔以获得膏盐岩层段的扩孔段；

获取所述扩孔段以下的第一井段、所述扩孔段以上的第二井段、所述第一井段中套管外部形成的第一环空、所述第二井段中套管外部形成的第二环空和所述扩孔段中套管外部形成的扩孔环空；

在所述扩孔段下方提供第一固井分级箍和在套管外部的第一封隔器并在所述扩孔段上方提供第二固井分级箍和在套管外部的第二封隔器；

向所述第一环空内注入相应空间体积的水泥浆以进行一级固井；

通过所述第一封隔器将所述第一环空内的水泥浆与所述扩孔环空分隔；

通过所述第一固井分级箍向所述扩孔环空内填充相应空间体积的均衡承压介质；

通过所述第二封隔器将所述扩孔环空内的均衡承压介质与所述第二环空分隔；

通过所述第二固井分级箍向所述第二环空内注入水泥浆以进行二级固井；以及

使所述一级固井和所述二级固井过程中的水泥浆凝固。

2.根据权利要求1所述的防止膏盐岩层段套管变形的方法，其特征在于，所述第一封隔器在所述扩孔段下方5m位置处，所述第二封隔器在所述扩孔段上方5m位置处。

3.根据权利要求2所述的防止膏盐岩层段套管变形的方法，其特征在于，所述第一固井分级箍通过第一套管短节连接到所述第一封隔器上，所述第二固井分级箍通过第二套管短节连接到所述第二封隔器上。

4.根据权利要求1所述的防止膏盐岩层段套管变形的方法，其特征在于，所述第一封隔器打开和关闭的压力小于所述第二封隔器的打开和关闭的压力与在所述第一封隔器和所述第二封隔器之间的液柱压力之和。

5.根据权利要求1所述的防止膏盐岩层段套管变形的方法，其特征在于，所述均衡承压介质根据抗高温高压性能、抗水性能、附着性能、流变性能、均衡压力载荷的性能和产品价格来进行筛选。

6.根据权利要求5所述的防止膏盐岩层段套管变形的方法，其特征在于，所述均衡承压介质包括油基凝胶类材料。

7.根据权利要求6所述的防止膏盐岩层段套管变形的方法，其特征在于，所述均衡承压介质包括皂基稠化烃类材料。

8.根据权利要求6所述的防止膏盐岩层段套管变形的方法，其特征在于，所述均衡承压介质是3号锂基脂。

9.根据权利要求1所述的防止膏盐岩层段套管变形的方法，其特征在于，通过所述第一封隔器将所述第一环空内的水泥浆与所述扩孔环空分隔的步骤包括：

连续从井口向套管中打入顶替液，加压至所述第一封隔器的打开压力以使所述第一封隔器胶筒膨胀，然后关闭所述第一封隔器，从而保持所述第一环空内的水泥浆与所述扩孔环空分隔。

10.根据权利要求1所述的防止膏盐岩层段套管变形的方法，其特征在于，通过所述第一固井分级箍向所述扩孔环空内填充相应空间体积的均衡承压介质的步骤包括：

向井口投入所述第一固井分级箍的打开塞，井口加压至打开塞抵靠所述第一固井分级箍的打开滑套而打开所述第一固井分级箍的注入孔，从井口向井内泵入均衡承压介质，随后井口投入所述第一固井分级箍的关闭塞，并从井口向井内泵入顶替液，从而使所述第一固井分级箍的关闭塞推动均衡承压介质下行，通过所述第一固井分级箍的注入孔进入所述扩孔环空内，直至关闭塞抵靠所述第一固井分级箍的关闭滑套，从而关闭注入孔，以此均衡承压介质全部进入所述扩孔环空内。

11.根据权利要求1所述的防止膏盐岩层段套管变形的方法，其特征在于，通过所述第二封隔器将所述扩孔环空内的均衡承压介质与所述第二环空分隔的步骤包括：

连续从井口向套管中打入顶替液，加压至所述第二封隔器的打开压力，以使所述第二封隔器胶筒膨胀，然后关闭所述第二封隔器，以保持所述扩孔环空内的均衡承压介质与所述第二环空分隔。

12.根据权利要求1所述的防止膏盐岩层段套管变形的方法，其特征在于，通过所述第二固井分级箍向所述第二环空内注入水泥浆以进行二级固井的步骤包括：

向井口投入所述第二固井分级箍的打开塞，井口加压至打开塞抵靠所述第二固井分级箍的打开滑套而打开所述第二固井分级箍的注入孔，从井口向井内泵入水泥浆，随后井口投入所述第二固井分级箍的关闭塞，并从井口向井内泵入顶替液，以使所述第二固井分级箍的关闭塞推动水泥浆下行，通过所述第二固井分级箍的注入孔进入所述第二环空内，直至关闭塞抵靠所述第二固井分级箍的关闭滑套，然后关闭注入孔，以使水泥浆全部进入所述第二环空内。

13.一种防止膏盐岩层段套管变形的装置，其特征在于，包括：

第一封隔器，所述第一封隔器设置在膏盐岩层段的扩孔段的下方的套管外部上，所述第一封隔器将所述扩孔段以下的第一井段中套管形成的第一环空与所述扩孔段中的套管外部形成的扩孔环空分隔，所述第一环空内被注入相应空间体积的水泥浆以进行一级固井；

第一固井分级箍，所述第一固井分级箍位于所述扩孔段的下方并且在所述第一封隔器的上方连接到所述第一封隔器，所述第一固井分级箍向所述扩孔环空内填充相应空间体积的均衡承压介质；

第二封隔器，所述第二封隔器设置在膏盐岩层段的扩孔段的上方的套管外部上，所述第二封隔器将所述扩孔环空内的均衡承压介质与所述扩孔段以上的第二井段中套管外部形成的第二环空分隔；以及

第二固井分级箍，所述第二封隔器设置在膏盐岩层段的扩孔段的上方并且在所述第二封隔器的上方连接到所述第二封隔器，所述第二固井分级箍向所述第二环空内注入水泥浆以进行二级固井。

14.根据权利要求13所述的防止膏盐岩层段套管变形的装置，其特征在于，所述第一固井分级箍通过第一套管短节连接到所述第一封隔器上，所述第二固井分级箍通过第二套管短节连接到所述第二封隔器上。

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