CN117166957B - 延迟胀封防砂封堵工具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油天然气完井防砂领域，尤其涉及一种延迟胀封防砂封堵工具及其使用方法，旨在解决现有常规封隔器封隔效果不理想、自膨胀封隔器膨胀时间不可控以及两种封隔器胶筒易磨损的技术问题。该延迟胀封防砂封堵工具包括基管、护肩套、膨胀胶筒和可溶保护套；护肩套设有两个，并对称套设于基管；膨胀胶筒套设于基管，并处于两个护肩套之间，且其两端分别与两个护肩套接触；可溶保护套套设于膨胀胶筒，其两端分别与两个护肩套固定连接。采用该延迟胀封防砂封堵工具，可以实现对膨胀胶筒的有效保护，同时，还可控制膨胀胶筒的膨胀时间，使膨胀延后，保证酸洗施工的顺利进行。

Description

延迟胀封防砂封堵工具及其使用方法

技术领域

本发明涉及石油天然气完井防砂领域，尤其涉及一种延迟胀封防砂封堵工具及其使用方法。

背景技术

巴彦油田的多口井在优质储层夹杂泥岩，导致后期开采这些泥岩段时出砂严重，从而影响产油质量。对此，采用封隔器进行储层防砂是目前看来行之有效的手段。

封隔器分为两种，一种是常规封隔器，另一种是自膨胀封隔器，前者在使用时需要后期专门管串胀封，施工难度及风险大，同时考虑到这些井段的井眼普遍扩径率大，导致封隔效果不理想；后者具有膨胀率大的特点，在使用时可以有效封堵产层中的泥岩段，但其膨胀周期难以控制，如果提前膨胀，将导致后期难以有效开展酸洗施工；另外，两者在入井过程中均存在磨损胶筒的问题，从而影响封隔效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种延迟胀封防砂封堵工具及其使用方法，以解决现有常规封隔器封隔效果不理想、自膨胀封隔器膨胀时间不可控以及两种封隔器胶筒易磨损的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

本发明提供的延迟胀封防砂封堵工具包括：基管、护肩套、膨胀胶筒和可溶保护套；

所述护肩套设有两个，并对称套设于所述基管；

所述膨胀胶筒套设于所述基管，并处于两个所述护肩套之间，且其两端分别与两个所述护肩套接触；

所述可溶保护套套设于所述膨胀胶筒，其两端分别与两个所述护肩套固定连接。

进一步的，所述护肩套与所述基管滑动配合；

所述延迟胀封防砂封堵工具还包括两组挤压缓冲机构，两组所述挤压缓冲机构对称设置于所述基管，并配置成在膨胀工况下使两个所述护肩套具有相向滑动的趋势。

进一步的，所述挤压缓冲机构包括限位套、可溶挡环和弹性件；

所述限位套处于所述护肩套远离所述膨胀胶筒的一端，并套设于所述基管，且与所述基管固定连接；

所述可溶挡环套设于所述基管，并处于所述限位套内，且与所述限位套固定连接；

所述弹性件处于所述限位套内，并抵接于所述限位套与所述可溶挡环之间，所述弹性件能够于所述可溶挡环溶解后使所述护肩套具有向远离所述限位套方向滑动的趋势。

进一步的，所述弹性件包括多个碟簧，多个所述碟簧相互交错，并套设于所述基管。

进一步的，所述挤压缓冲机构还包括隔环，所述隔环套设于所述基管，其两相对端面分别与所述弹性件和所述可溶挡环抵接。

进一步的，所述限位套包括连接段和容纳段，其中，所述连接段与所述基管螺纹连接并焊接，所述容纳段与所述连接段一体成型，且其内径大于所述连接段的内径；

所述可溶挡环处于所述隔环、所述护肩套外壁以及所述容纳段内壁三者围设形成的容纳空间内，并与所述容纳段螺纹连接，且所述可溶挡环上设有第一密封圈和第二密封圈，其中，所述第一密封圈抵接于所述可溶挡环与所述容纳段之间，所述第二密封圈抵接于所述可溶挡环与所述护肩套之间。

进一步的，所述护肩套远离所述膨胀胶筒的端部包括密封段和第一限位段；

其中，所述密封段处于所述可溶挡环与所述基管之间，所述第二密封圈套设于所述密封段；

所述第一限位段与所述密封段一体成型，且其外径大于所述密封段的外径。

进一步的，所述护肩套还包括第二限位段，所述第二限位段固定连接于所述第一限位段远离所述密封段的一端；

所述膨胀胶筒与所述第二限位段的端面接触，且其端部处于所述第二限位段与所述基管之间；

所述可溶保护套套设于所述第二限位段，并与所述第二限位段螺纹连接。

进一步的，所述第二限位段外套设有第三密封圈，所述第三密封圈抵接于所述第二限位段与所述可溶保护套之间。

本发明提供的延迟胀封防砂封堵工具使用方法采用上述延迟胀封防砂封堵工具，包括以下步骤：

组串：选取长度长于待封堵井段的套管，将所述套管连接于两个所述延迟胀封防砂封堵工具之间，组成封堵管串，所述封堵管串的数量与待封堵井段数一致；

下井：所述封堵管串随防砂筛管串按照设计位置下至目的层位；

溶解：酸洗完成后，在顶替液中加入溶解剂。

综合上述技术方案，本发明提供的延迟胀封防砂封堵工具所能实现的技术效果在于：

本发明提供的延迟胀封防砂封堵工具包括基管、护肩套、膨胀胶筒和可溶保护套；护肩套设有两个，并对称套设于基管；膨胀胶筒套设于基管，并处于两个护肩套之间，且其两端分别与两个护肩套接触；可溶保护套套设于膨胀胶筒，其两端分别与两个护肩套固定连接。

在该延迟胀封防砂封堵工具中，可溶保护套的两端分别与两个护肩套连接，对套设于基管并处于两个护肩套之间的膨胀胶筒实现保护，由此该工具在入井过程中，可溶保护套可避免膨胀胶筒受到磨损；在酸洗前，可溶保护套与泥浆接触，其表面发生轻微溶解，防止膨胀胶筒膨胀，从而保证了该工具与井眼间环空的酸洗通道畅通，酸洗完成后，通过在顶替液中加入一定比例的溶解剂，具体如较高浓度的NaCl等溶液，可溶保护套可加速溶解，溶解完成后，膨胀胶筒与泥浆接触，开始膨胀并逐步与地层接触挤压，实现封堵。

可以看出，相较于现有技术，采用该延迟胀封防砂封堵工具，可以实现对膨胀胶筒的有效保护，同时，还可控制膨胀胶筒的膨胀时间，使膨胀延后，保证酸洗施工的顺利进行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的延迟胀封防砂封堵工具的半剖视图。

图标：1-基管；2-护肩套；3-膨胀胶筒；4-可溶保护套；5-限位套；6-可溶挡环；7-弹性件；8-隔环；9-第一密封圈；10-第二密封圈；11-第三密封圈；12-接箍。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

通过封隔器进行储层防砂时，常规封隔器封隔效果不理想，自膨胀封隔器膨胀时间不可控，另外这两种封隔器的胶筒在入井时均容易磨损。

有鉴于此，本发明提供了一种延迟胀封防砂封堵工具，包括基管1、护肩套2、膨胀胶筒3和可溶保护套4；护肩套2设有两个，并对称套设于基管1；膨胀胶筒3套设于基管1，并处于两个护肩套2之间，且其两端分别与两个护肩套2接触；可溶保护套4套设于膨胀胶筒3，其两端分别与两个护肩套2固定连接。

在该延迟胀封防砂封堵工具中，可溶保护套4的两端分别与两个护肩套2连接，对套设于基管1并处于两个护肩套2之间的膨胀胶筒3实现保护，由此该工具在入井过程中，可溶保护套4可避免膨胀胶筒3受到磨损；在酸洗前，可溶保护套4与泥浆接触，其表面发生轻微溶解，防止膨胀胶筒3膨胀，从而保证了该工具与井眼间环空的酸洗通道畅通，酸洗完成后，通过在顶替液中加入一定比例的溶解剂，具体如较高浓度的NaCl等溶液，可溶保护套4可加速溶解，溶解完成后，膨胀胶筒3与泥浆接触，开始膨胀并逐步与地层接触挤压，实现封堵。

可以看出，相较于现有技术，采用该延迟胀封防砂封堵工具，可以实现对膨胀胶筒3的有效保护，同时，还可控制膨胀胶筒3的膨胀时间，使膨胀延后，保证酸洗施工的顺利进行，另外，还可以最大程度封隔出砂层段，节约一趟胀封封堵器管柱及相关费用。

在这里需要补充的是，膨胀胶筒3为遇油或遇水可发生自膨胀的胶筒；基管1的端部螺纹连接有接箍12，以便于与套管连接。

以下结合图1对本实施例提供的延迟胀封防砂封堵工具的结构和形状进行详细说明：

进一步的，参考图1，护肩套2与基管1滑动配合；延迟胀封防砂封堵工具还包括两组挤压缓冲机构，两组挤压缓冲机构对称设置于基管1，并配置成在膨胀工况下使两个护肩套2具有相向滑动的趋势。

继续参考图1，两组挤压缓冲机构分设于上方护肩套2的上端，下方护肩套2的下端，可溶保护套4溶解后，膨胀胶筒3开始膨胀，并逐步与地层接触挤压；而由于与地层挤压空间受限，膨胀胶筒3则将压力传递给基管1，又由于此时挤压缓冲机构对护肩套2施以复位力，使得膨胀胶筒3对基管1的挤压力转而作用于挤压缓冲机构，从而产生柔性挤压，实现对基管1的保护；膨胀胶筒3到达膨胀极限后，完成封隔；在开发后期，因地应力变化，膨胀胶筒3与地层之间形成微间隙，此时在挤压缓冲机构的复位力下，膨胀胶筒3两端受压扩张，从而再次与地层贴合，形成二次密封。

关于挤压缓冲机构，具体而言：

参考图1，挤压缓冲机构包括限位套5、可溶挡环6和弹性件7；限位套5处于护肩套2远离膨胀胶筒3的一端，并套设于基管1，且与基管1固定连接；可溶挡环6套设于基管1，并处于限位套5内，且与限位套5固定连接；弹性件7处于限位套5内，并抵接于限位套5与可溶挡环6之间，弹性件7能够于可溶挡环6溶解后使护肩套2具有向远离限位套5方向滑动的趋势。

具体的，下面以处于上方的挤压缓冲机构为例，在该挤压缓冲机构中，限位套5包括连接段和容纳段，其中，连接段与基管1螺纹连接并焊接，容纳段与连接段一体成型，且其内径大于连接段的内径，可溶挡环6与弹性件7均处于容纳段与基管1形成的环空内，且可溶挡环6与容纳段螺纹连接；弹性件7包括多个碟簧，多个碟簧相互交错，套设于基管1，并抵接于限位套5的连接段与可溶挡环6之间。

在初始状态下，即膨胀胶筒3未膨胀时，可溶挡环6阻断碟簧的恢复力，使护肩套2不受挤压；可溶挡环6与可溶保护套4采用同一金属材质，在特定溶解剂下溶解后，膨胀胶筒3膨胀，并逐步与地层接触挤压，碟簧解锁，并对护肩套2施以与滑动方向相反的作用力，从而使膨胀胶筒3对基管1的挤压力转而作用于碟簧，产生柔性挤压，保护基管1；在开发后期，碟簧为膨胀胶筒3提供二次膨胀动力，使膨胀胶筒3再次扩张，实现与地层的二次密封。

继续参考图1，挤压缓冲机构还包括隔环8，隔环8套设于基管1，其两相对端面分别与弹性件7和可溶挡环6抵接。可溶挡环6与限位套5连接旋紧时，隔环8与限位套5配合，压缩碟簧，实现对碟簧的限位，隔环8还起到阻隔作用，即阻止泥浆等进入限位套5而充填于碟簧的各间隙之间，从而保证了碟簧的正常使用。

请继续参考图1，可溶挡环6处于隔环8、护肩套2外壁以及容纳段内壁三者围设形成的容纳空间内，且可溶挡环6上设有第一密封圈9和第二密封圈10，其中，第一密封圈9抵接于可溶挡环6与容纳段之间，第二密封圈10抵接于可溶挡环6与护肩套2之间。该设计中的第一密封圈9、第二密封圈10与限位套5的焊接相配合，使得隔环8、碟簧处于由限位套5、可溶挡环6、护肩套2三者围设形成的密封空间内，从而实现对隔环8、碟簧的保护，使二者在膨胀工况下的伸缩不受阻。

进一步的，如图1所示，护肩套2远离膨胀胶筒3的端部包括密封段和第一限位段；其中，密封段处于可溶挡环6与基管1之间，第二密封圈10套设于密封段；第一限位段与密封段一体成型，且其外径大于密封段的外径。

具体的，密封段与第一限位段的连接处采用圆弧过渡，可溶挡环6与第一限位段之间具有间隙，并与连接处接触。溶解前，第一密封圈9、第二密封圈10配合实现对可溶挡环6的连接密封，防止泥浆等作用于隔环8；在顶替液中加入溶解剂后，溶解剂可流入间隙，溶解可溶挡环6，从而解锁碟簧，使碟簧对膨胀胶筒3施以作用力。

进一步的，如图1所示，护肩套2还包括第二限位段，第二限位段固定连接于第一限位段远离密封段的一端；膨胀胶筒3与第二限位段的端面接触，且其端部处于第二限位段与基管1之间；可溶保护套4套设于第二限位段，并与第二限位段螺纹连接。

具体的，第二限位段与基管1之间形成环空，膨胀胶筒3的端部呈台阶状，插设于该环空，台阶面与第二限位段接触；第二限位段外套设有第三密封圈11，第三密封圈11抵接于第二限位段与可溶保护套4之间。如此设计，实现了对膨胀胶筒3的限位，防止了膨胀胶筒3在可溶保护套4溶解前与油或水接触。

本发明还提供了一种延迟胀封防砂封堵工具使用方法，该方法的实施基于上述的延迟胀封防砂封堵工具，包括以下步骤：

组串：选取长度长于待封堵井段的套管，将套管连接于两个延迟胀封防砂封堵工具之间，组成封堵管串，封堵管串的数量与待封堵井段数一致；下井：封堵管串随防砂筛管串按照设计位置下至目的层位；溶解：酸洗完成后，在顶替液中加入溶解剂。

具体的，由于可溶保护套4及可溶挡环6二者均采用在特定溶解剂中可以完全溶解的同一金属材质，因此在酸洗前，二者只表面发生轻微溶解，因此膨胀胶筒3不膨胀，使得封堵工具与井眼间环空的酸洗通道畅通。酸洗后，在顶替液中加入一定比例的溶解剂，如较高浓度的NaCl等溶液，可溶保护套4、可溶挡环6即开始加速溶解；溶解完成后，膨胀胶筒3与泥浆接触，开始膨胀并逐步与地层接触挤压，同时，碟簧得到释放，其复位力作用于护肩套2端面；膨胀胶筒3进一步膨胀，而由于与地层挤压空间受限，膨胀胶筒3开始将挤压力传递给基管1，而由于碟簧已解锁，因此膨胀胶筒3对基管1的挤压力转而作用于碟簧，产生柔性挤压，使基管1得到保护；膨胀胶筒3到达膨胀极限，即完成封堵。在开发后期，在地应力变化下，膨胀胶筒3与地层之间形成微间隙，此时在碟簧复位力下，膨胀胶筒3端面受到挤压，从而再次扩张，与地层贴合，形成二次密封。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种延迟胀封防砂封堵工具，其特征在于，包括：基管（1）、护肩套（2）、膨胀胶筒（3）和可溶保护套（4）；

所述护肩套（2）设有两个，并对称套设于所述基管（1）；

所述膨胀胶筒（3）套设于所述基管（1），并处于两个所述护肩套（2）之间，且其两端分别与两个所述护肩套（2）接触；

所述可溶保护套（4）套设于所述膨胀胶筒（3），其两端分别与两个所述护肩套（2）固定连接；

所述护肩套（2）与所述基管（1）滑动配合；

所述延迟胀封防砂封堵工具还包括两组挤压缓冲机构，两组所述挤压缓冲机构对称设置于所述基管（1），并配置成在膨胀工况下使两个所述护肩套（2）具有相向滑动的趋势。

2.根据权利要求1所述的延迟胀封防砂封堵工具，其特征在于，所述挤压缓冲机构包括限位套（5）、可溶挡环（6）和弹性件（7）；

所述限位套（5）处于所述护肩套（2）远离所述膨胀胶筒（3）的一端，并套设于所述基管（1），且与所述基管（1）固定连接；

所述可溶挡环（6）套设于所述基管（1），并处于所述限位套（5）内，且与所述限位套（5）固定连接；

所述弹性件（7）处于所述限位套（5）内，并抵接于所述限位套（5）与所述可溶挡环（6）之间，所述弹性件（7）能够于所述可溶挡环（6）溶解后使所述护肩套（2）具有向远离所述限位套（5）方向滑动的趋势。

3.根据权利要求2所述的延迟胀封防砂封堵工具，其特征在于，所述弹性件（7）包括多个碟簧，多个所述碟簧相互交错，并套设于所述基管（1）。

4.根据权利要求2所述的延迟胀封防砂封堵工具，其特征在于，所述挤压缓冲机构还包括隔环（8），所述隔环（8）套设于所述基管（1），其两相对端面分别与所述弹性件（7）和所述可溶挡环（6）抵接。

5.根据权利要求4所述的延迟胀封防砂封堵工具，其特征在于，所述限位套（5）包括连接段和容纳段，其中，所述连接段与所述基管（1）螺纹连接并焊接，所述容纳段与所述连接段一体成型，且其内径大于所述连接段的内径；

所述可溶挡环（6）处于所述隔环（8）、所述护肩套（2）外壁以及所述容纳段内壁三者围设形成的容纳空间内，并与所述容纳段螺纹连接，且所述可溶挡环（6）上设有第一密封圈（9）和第二密封圈（10），其中，所述第一密封圈（9）抵接于所述可溶挡环（6）与所述容纳段之间，所述第二密封圈（10）抵接于所述可溶挡环（6）与所述护肩套（2）之间。

6.根据权利要求5所述的延迟胀封防砂封堵工具，其特征在于，所述护肩套（2）远离所述膨胀胶筒（3）的端部包括密封段和第一限位段；

其中，所述密封段处于所述可溶挡环（6）与所述基管（1）之间，所述第二密封圈（10）套设于所述密封段；

所述第一限位段与所述密封段一体成型，且其外径大于所述密封段的外径。

7.根据权利要求6所述的延迟胀封防砂封堵工具，其特征在于，所述护肩套（2）还包括第二限位段，所述第二限位段固定连接于所述第一限位段远离所述密封段的一端；

所述膨胀胶筒（3）与所述第二限位段的端面接触，且其端部处于所述第二限位段与所述基管（1）之间；

所述可溶保护套（4）套设于所述第二限位段，并与所述第二限位段螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的延迟胀封防砂封堵工具，其特征在于，所述第二限位段外套设有第三密封圈（11），所述第三密封圈（11）抵接于所述第二限位段与所述可溶保护套（4）之间。

9.一种延迟胀封防砂封堵工具使用方法，其特征在于，采用如权利要求1至8任一项所述的延迟胀封防砂封堵工具，包括以下步骤：

组串：选取长度长于待封堵井段的套管，将所述套管连接于两个所述延迟胀封防砂封堵工具之间，组成封堵管串，所述封堵管串的数量与待封堵井段数一致；

下井：所述封堵管串随防砂筛管串按照设计位置下至目的层位；

溶解：酸洗完成后，在顶替液中加入溶解剂。