CN117552731A - 一种连续管注气完井管柱及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续管注气完井管柱及使用方法，管柱包括大通径锚封器、连续管和连接器，大通径锚封器设于井口，连续管下端通过连接器依次连接有双保险剪切接头、气密封封隔器、坐封球座和反向封堵滑套。采用连续管作为完井油管，最大程度减少了泄漏点，提升了管柱的气密封性能，反向封堵滑套满足了带压下钻的功能，坐封球座通过投球剪切滑套实现坐封封隔器，气密封封隔器满足了气密封性能，双保险剪切接头设计了投球液压剪切、上提载荷剪切两种方式，为处理事故提供了双保险，大通径锚封器保证了大直径封隔工具的下入，并兼顾悬挂及密封性能，同时，连续管本体采用耐腐蚀性能良好的材质加工而成，预计能够将井下服役期限提升至8年以上。

Description

一种连续管注气完井管柱及使用方法

技术领域

本发明属于油田提高采收率技术领域，具体涉及一种连续管注气完井管柱及使用方法，适用于油田实施CO₂驱、泡沫辅助减氧空气驱、烃类气驱等注气开发油藏，需要对注气井实施完井作业的情形。

背景技术

气驱作为提高采收率的关键技术之一，近年来得到越来越广泛的应用。前期气驱试验过程中，注入井完井作业多采用常规气密封油管或普通油管实施完井，以气密封油管为例，管柱结构一般由喇叭口、筛管、剪切滑套、堵塞器工作筒、气密封封隔器、气密封油管、油管挂、注气井口组成，环空加注防腐保护液。从已实施完井作业的注入井来看，由于油管丝扣多，渗漏几率大，同时在油管上扣时多采用气密封检测装置进行每一道扣的密封检测，实施费用高，完井周期也长，此外，在重新完井或维修作业时，由于井筒带压，泄压困难，需要引入气井带压作业机，费用高昂，安全风险大。

国内外的调研结果显示，连续管可广泛应用于油气工业的钻井、完井、采油、修井等多个技术作业领域，具有作业周期短、事故率低、地层伤害小和重入性好等优点，但在注气驱的应用鲜有报道，原因是由于井下配套有大直径的封隔工具，连续管的力学性能较常规油管相比又会呈现一定的劣势，因此，将连续管引入气驱注入井完井作业需要突破现有的技术障碍，才能扬长避短，发挥其最大优势，满足现场的技术需求。

国家知识产权局于2016年12月21日公开的公布号为CN106246148A，专利名称为一种采用连续管向水平井注空气的采油方法的发明专利，该专利向水平井中依次下入剪切球阀、分段封隔器、投球滑套、分段封隔器，并在直井段下入永久式封隔器、滑套、活动短节、井下安全阀进行高压注气完井，但该专利没有考虑到连续管的屈服强度受限，当封隔器解封时需要的上提吨位超过连续管强度时会造成管体拉断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续管注气完井管柱，克服现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的另一个目的在于提供一种连续管注气完井管柱的使用方法，为管柱起钻过程中出现意外情况时处理事故提供了技术保障。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种连续管注气完井管柱，包括大通径锚封器、连续管和连接器，所述大通径锚封器设于井口且套设在连续管上，所述连续管下端通过连接器依次连接有双保险剪切接头、气密封封隔器、坐封球座和反向封堵滑套。

所述反向封堵滑套包括本体一、滑套芯一和剪钉，所述滑套芯一通过剪钉固设在本体一内，所述滑套芯一与本体一之间通过密封圈一密封，所述本体一内上部设有台阶，所述滑套芯一位于台阶下方。

所述双保险剪切接头包括上接头和本体二，所述上接头与本体二通过剪切结构一连接，所述本体二上设有剪切结构二，所述剪切结构一和剪切结构二均在外力的作用下剪断。

所述大通径锚封器包括壳体、螺纹顶杆、锥体卡瓦，所述壳体内下部结构与锥体卡瓦匹配，所述壳体内设有连续管通道，所述锥体卡瓦设于壳体内且位于连续管通道的周向，所述螺纹顶杆斜下端插入壳体内且与壳体通过螺纹连接，所述螺纹顶杆斜下端与锥体卡瓦连接，所述锥体卡瓦的底端设有金属密封件。

所述本体二内设有滑套芯二，所述剪切结构一包括剪切销钉和弹性爪，所述弹性爪设于上接头的下部，所述弹性爪内侧通过密封圈二与滑套芯二密封连接，所述弹性爪外侧通过剪切销钉与本体二固连；

所述剪切结构二包括坐封剪钉，所述滑套芯二与本体二通过坐封剪钉固连。

一种连续管注气完井管柱的使用方法，当管柱不能顺利起钻时，上提管柱，超过一定载荷时剪断剪切销钉，使上接头二与本体二脱离，实现丢手。

当无法通过上提管柱实现丢手时，先投入坐封球，坐入滑套芯二，再通过油管打压，剪断坐封剪钉，使坐封球带动滑套芯二一起下行，让出空间，使弹性爪在弹性作用下向内收缩，剪切销钉失去固定，使上接头与本体二脱离，实现丢手。

当环空加注保护液时，投入坐封球，油管内打压，气密封封隔器完成密封和坐封，之后注入保护液。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种连续管注气完井管柱，采用连续管作为完井油管，最大程度减少了泄漏点，提升了管柱的气密封性能，为保证注入井井筒安全、实现全生命周期注气提供了关键技术支持。

该管柱通过设置的反向封堵滑套，可以在下入管柱时，地层压力无法进入油管，实现了油管的有效封堵，保证了管柱的正常下入，待管柱到位后，需要解除封堵时，从油管打压可实现解除，满足了带压下钻，充分发挥连续管实施带压作业的优势，能够实现注入井完井作业全程带压下管和起管作业，操作简单，大大缩短了施工周期，节省了施工费用。

本发明采用大通径锚封器，保证了大直径封隔工具的下入，并兼顾悬挂及密封性能，解决了连续油管在气驱完井作业应用的技术障碍，发挥连续管的最大优势。

本发明在考虑连续管的屈服强度受限的情况下，通过采用双保险剪切接头，可以通过投球液压剪切、上提载荷剪切两种方式实现丢手，避免采用上提管柱解封时上提吨位超过连续管强度时，会造成管体拉断的问题，解决了连续管注气管柱中封隔工具起钻的技术难题。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式结构示意图；

图2是反向封堵滑套的一种实施方式结构示意图；

图3是双保险剪切接头的一种实施方式结构示意图；

图4是大通径锚封器的使用结构示意图；

图5是大通径锚封器连续管通道打开状态示意图；

图6是大通径锚封器连续管通道关闭状态示意图。

图中：1、连续管；2、连接器；3、大通径锚封器；4、双保险剪切接头；5、气密封封隔器；6、坐封球座；7、反向封堵滑套；8、1#阀；9、2#阀；10、本体一；11、滑套芯一；12、剪钉；13、密封圈一；14、上接头；15、本体二；16、滑套芯二；17、剪切销钉；18、弹性爪；19、密封圈二；20、壳体；21、螺纹顶杆；22、锥体卡瓦；23、金属密封件；24、连续管通道；25、坐封剪钉；26、坐封球。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种连续管注气完井管柱，如图1所示，包括大通径锚封器3、连续管1和连接器2，所述大通径锚封器3设于井口且套设在连续管1上，所述连续管1下端通过连接器2依次连接有双保险剪切接头4、气密封封隔器5、坐封球座6和反向封堵滑套7。

其中，连接器2用以连接上端连续管1及下端配套工具；气密封封隔器5用以密封油套环空，加注环空保护液；坐封球座6为配合液压坐封封隔器的常规工具，通过该工具，投入坐封球26，通过油管打压即可实现封隔器的有效坐封，继续提高压力剪掉滑套芯，实现油管畅通。

本发明管柱采用连续管1作为完井油管，最大程度减少了泄漏点，提升了管柱的气密封性能，为保证注入井井筒安全、实现全生命周期注气提供了关键技术支持。反向封堵滑套7满足了带压下钻的功能，坐封球座6通过投球剪切滑套，实现气密封封隔器5坐封；气密封封隔器5满足了气密封性能，双保险剪切接头4设计了投球液压剪切、上提载荷剪切两种方式，为处理事故提供了双保险；大通径锚封器3保证了大直径封隔工具的下入，并兼顾悬挂及密封性能，同时，连续管1本体采用耐腐蚀性能良好的2205不锈钢材质加工而成，预计能够将井下服役期限提升至8年以上。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种连续管注气完井管柱，如图2所示，所述反向封堵滑套7包括本体一10、滑套芯一11和剪钉12，所述滑套芯一11通过剪钉12固设在本体一10内，所述滑套芯一11与本体一10之间通过密封圈一13密封，所述本体一10内上部设有台阶，所述滑套芯一11位于台阶下方。

滑套芯一11与本体一10之间设有台阶，滑套芯一11不能上行，地层压力无法进入油管，实现了油管的有效封堵，保证了管柱的正常下入，待管柱到位后，需要解除封堵时，从油管打压，剪断销钉，滑套芯一11与本体一10脱离，即可实现解除。

该管柱通过设置的反向封堵滑套7，可以在下入管柱时，地层压力无法进入油管，实现了油管的有效封堵，保证了管柱的正常下入，待管柱到位后，需要解除封堵时，从油管打压可实现解除，满足了带压下钻，充分发挥连续管1实施带压作业的优势，能够实现注入井完井作业全程带压下管和起管作业，操作简单，大大缩短了施工周期，节省了施工费用。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种连续管注气完井管柱，所述双保险剪切接头4包括上接头14和本体二15，所述上接头14与本体二15通过剪切结构一连接，所述本体二15上设有剪切结构二，所述剪切结构一和剪切结构二均在外力的作用下剪断。

由于连续管1的屈服强度受限，设计了双保险剪切接头4，气密封封隔器5一般为上提管柱解封方式，当上提吨位超过连续管1强度时，会造成管体拉断，双保险剪切接头4设计了投球液压剪切、上提载荷剪切两种方式，当封隔器解封出现超载现象、无法起出管柱时，可以提前剪切，将上部管柱先起出，再处理下部工具，解决了连续管1注气管柱中封隔工具起钻的技术难题。

实施例4：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种连续管注气完井管柱，如图4所示，所述大通径锚封器3包括壳体20、螺纹顶杆21、锥体卡瓦22，所述壳体20内下部结构与锥体卡瓦22匹配，所述壳体20内设有连续管通道24，所述锥体卡瓦22设于壳体20内且位于连续管通道24的周向，所述螺纹顶杆21斜下端插入壳体20内且与壳体20通过螺纹连接，所述螺纹顶杆21斜下端与锥体卡瓦22连接，所述锥体卡瓦22的底端设有金属密封件23。

图4为大通径锚封器3的最终工作状态。大通径锚封器3为大直径封隔工具的通过提供了便利，并兼顾了连续管1注气管柱的悬挂及密封性能。如图1所示，大通径锚封器3位于井口位置，具体位于1#阀8和2#阀9之间，为丝扣连接。

如图5所示，螺纹顶杆21处于回缩预置状态，其通过螺纹与壳体20暂时相对固定，此时壳体20中心孔道（连续管通道24）处于打开状态，满足了气密封封隔器5等大直径工具的正常下入，此时，锥体卡瓦22、金属密封件23处于不工作状态。

当连续管1注气管柱下入预定位置后，如图6所示，将螺纹顶杆21通过与壳体20的连接螺纹旋入，螺纹顶杆21连同锥体卡瓦22、金属密封件23进入壳体20内部空间，在锥体倾斜角度的作用下，实现与连续管1的咬合，随着连续管1悬重的释放，实现了锥体卡瓦22与连续管1的悬挂，同时在锥体倾斜角度的近一步作用下，金属密封件23被压缩，最终实现与连续管1的密封。

实施例5：

在实施例3的基础上，本实施例提供了一种连续管注气完井管柱，如图3所示，所述本体二15内设有滑套芯二16，所述剪切结构一包括剪切销钉17和弹性爪18，所述弹性爪18设于上接头14的下部，所述弹性爪18内侧通过密封圈二19与滑套芯二16密封连接，所述弹性爪18外侧通过剪切销钉17与本体二15固连；

所述剪切结构二包括坐封剪钉25，所述滑套芯二16与本体二15通过坐封剪钉25固连。

当下部气密封封隔器5解封出现超载现象无法起出管柱时，可以通过双保险剪切接头4提前剪切，将上部管柱先起出，再处理下部工具，具体过程如下：

上提管柱，当超过一定载荷时，剪断剪切销钉17，上接头14与本体二15脱离，实现丢手；也可通过投入坐封球26，座入滑套芯二16，油管打压，剪断坐封剪钉25，坐封球26滑套芯二16一起下行，让出空间，弹性爪18在弹性作用下向内收缩，与剪切销钉17失去固定，上接头14与本体二15脱离，从而实现丢手。

实施例6：

本实施例提供了一种连续管注气完井管柱的使用方法，当管柱不能顺利起钻时，上提管柱，超过一定载荷时剪断剪切销钉17，使上接头14二与本体二15脱离，实现丢手。

气密封封隔器5一般为上提管柱解封方式，当气密封封隔器5解封出现超载现象无法起出管柱时，可以通过双保险剪切接头4提前剪切，即上提管柱剪断剪切销钉17，使上接头14二与本体二15脱离，将上部管柱先起出。

实施例7：

在实施例6的基础上，本实施例提供了一种连续管注气完井管柱的使用方法，当无法通过上提管柱实现丢手时，先投入坐封球26，坐入滑套芯二16，再通过油管打压，剪断坐封剪钉25，使坐封球26带动滑套芯二16一起下行，让出空间，使弹性爪18在弹性作用下向内收缩，剪切销钉17失去固定，使上接头14与本体二15脱离，实现丢手。

本发明考虑到连续管1的屈服强度受限，采用双保险剪切接头4实现剪切将上部管柱先起出，当上提管柱解封气密封封隔器5的吨位超过连续管1强度时，会造成管体拉断，因此当封隔器解封出现超载现象，且无法起出管柱时，可以不上体管柱，而是采用投入坐封球26，坐入滑套芯二16，再通过油管打压，剪断坐封剪钉25，使坐封球26带动滑套芯二16一起下行，让出空间，使弹性爪18在弹性作用下向内收缩，剪切销钉17失去固定，使上接头14与本体二15脱离。

当环空加注保护液时，投入坐封球26，油管内打压，气密封封隔器5完成密封和坐封，之后注入保护液。实现油套环空密封。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种连续管注气完井管柱，其特征在于：包括大通径锚封器、连续管和连接器，所述大通径锚封器设于井口且套设在连续管上，所述连续管下端通过连接器依次连接有双保险剪切接头、气密封封隔器、坐封球座和反向封堵滑套。

2.根据权利要求1所述的一种连续管注气完井管柱，其特征在于：所述反向封堵滑套包括本体一、滑套芯一和剪钉，所述滑套芯一通过剪钉固设在本体一内，所述滑套芯一与本体一之间通过密封圈一密封，所述本体一内上部设有台阶，所述滑套芯一位于台阶下方。

3.根据权利要求1所述的一种连续管注气完井管柱，其特征在于：所述双保险剪切接头包括上接头和本体二，所述上接头与本体二通过剪切结构一连接，所述本体二上设有剪切结构二，所述剪切结构一和剪切结构二均在外力的作用下剪断。

4.根据权利要求1所述的一种连续管注气完井管柱，其特征在于：所述大通径锚封器包括壳体、螺纹顶杆、锥体卡瓦，所述壳体内下部结构与锥体卡瓦匹配，所述壳体内设有连续管通道，所述锥体卡瓦设于壳体内且位于连续管通道的周向，所述螺纹顶杆斜下端插入壳体内且与壳体通过螺纹连接，所述螺纹顶杆斜下端与锥体卡瓦连接，所述锥体卡瓦的底端设有金属密封件。

5.根据权利要求3所述的一种连续管注气完井管柱，其特征在于：所述本体二内设有滑套芯二，所述剪切结构一包括剪切销钉和弹性爪，所述弹性爪设于上接头的下部，所述弹性爪内侧通过密封圈二与滑套芯二密封连接，所述弹性爪外侧通过剪切销钉与本体二固连；

所述剪切结构二包括坐封剪钉，所述滑套芯二与本体二通过坐封剪钉固连。

6.根据权利要求5所述的一种连续管注气完井管柱的使用方法，其特征在于：当管柱不能顺利起钻时，上提管柱，超过一定载荷时剪断剪切销钉，使上接头二与本体二脱离，实现丢手。

7.根据权利要求6所述的一种连续管注气完井管柱的使用方法，其特征在于：当无法通过上提管柱实现丢手时，先投入坐封球，坐入滑套芯二，再通过油管打压，剪断坐封剪钉，使坐封球带动滑套芯二一起下行，让出空间，使弹性爪在弹性作用下向内收缩，剪切销钉失去固定，使上接头与本体二脱离，实现丢手。

8.根据权利要求6所述的一种连续管注气完井管柱的使用方法，其特征在于：当环空加注保护液时，投入坐封球，油管内打压，气密封封隔器完成密封和坐封，之后注入保护液。