CN204040992U - 水平井用的管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水平井用的管柱，它包括油管、以及依次套设在所述油管上的第一扶正器、第一封隔器、定压阀、第二扶正器、用于堵住所述油管的球座，第一封隔器包括与油管相连通的第一中心管、第一胶筒，第一中心管上开设有用于对第一胶筒施压的第一导流孔，定压阀的入口端与所述油管相连通，第一封隔器的第一胶筒的内径为58-62毫米，长度为950-1200毫米。该管柱采用的第一封隔器，在对油管内加压后，使第一封隔器座封，可以有效的将出水层段和油层段分隔开，然后打开定压阀，实现化学堵剂的定向注入，封堵出水层段。该实用新型能够进行找水作业，并能够有效分隔出水层和油层段，减轻了化学堵剂对油层的影响，达到水平井控水増油的目的。

Description

水平井用的管柱

技术领域

本实用新型涉及了一种油田采油技术领域的管柱，特别涉及一种水平井用的管柱。

背景技术

水平井开发技术是油田开发中的一项重要且复杂的技术，其已经被广泛用于国内外各大油田中。水平井开发技术在老区挖潜、动用边部储量、开发薄层、底水油藏等方面比直井开发技术具有明显的优越性。但是水平井存在井透水段和水层有交大接触面积的特点，水平井内会出现出水层，在开采中，很可能会出现同层出油出水的现象，这大大影响了产油效率和质量。由于缺乏有效的水平井堵水技术，众多水平井在出现恶性产水后无奈被迫间歇生产或者关停，该问题已经成为水平井正常生产和可持续开发中需要迫切解决的问题。

针对水平井堵水这一问题，国内研究中大多采用机械堵水管柱的方法。例如，中国实用新型专利GAU12CN0982M提供了一种机械堵水管柱，其能够对水平井多点出水或任意点出水进行有效机械封堵，以提高水平井开发效率。中国实用新型专利CN201269077提供的可捞可钻水平井堵水工艺管柱以及中国实用新型专利CN201321833提供的套管射孔完井水平井机械分层找堵水复合管柱等均采用机械堵水管柱方法以封堵出水部位。但由于机械堵水管柱直径大、结构复杂和封堵距离短，在操作过程中会出现卡管、解封困难、无法精确的对水平井的出水层实施长距离封堵、容易失效等问题。并且机械堵水管柱只能对油井内的一段长度进行全部封堵，对于同一地点同时出水出油的现象毫无办法，只能将同一地点的出水出油孔一起封堵，无法单独只对出水孔进行封堵。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种水平井用的管柱，其能够进行堵水作业，操作中不易发生卡管，能够实现水平井出水层精准、长距离的有效封堵。

本实用新型的具体技术方案是：

一种水平井用的管柱，其特征在于，它包括：油管、以及依次套设在所述油管上的第一扶正器、第一封隔器、定压阀、第二扶正器、用于堵住所述油管的球座，所述第一封隔器包括与所述油管相连通的第一中心管、套设在所述第一中心管外的第一胶筒，所述第一中心管上开设有用于对所述第一胶筒施压的第一导流孔，所述定压阀的入口端与所述油管相连通，所述第一封隔器的第一胶筒的内径为58-62毫米，所述第一封隔器的第一胶筒的有效密封长度为950-1200毫米。

优选地，第一封隔器为扩张式封隔器，所述第一封隔器的第一胶筒的有效密封长度为1000毫米、内径为62mm。

优选地，所述第一封隔器为K344型封隔器，其承压差为15MPa、耐温120℃。

优选地，所述油管包括沿纵向延伸的垂直段、沿水平方向延伸的水平段以及用于连接所述垂直段和所述水平段的安全接头，所述第一扶正器、所述封隔器、所述定压阀、所述第二扶正器、所述球座沿着逐渐远离垂直段的方向上依次套设所述水平段上。

优选地，所述水平井用的管柱还包括一位于所述定压阀以及所述第二扶正器之间且设置在所述油管上的第二封隔器，所述第二封隔器包括与所述油管相连通的第二中心管、套设在所述第二中心管外的第二胶筒，所述第二中心管上开设有用于对所述第二胶筒施压的第二导流孔，所述第二封隔器的第二胶筒的内径为58-62毫米，所述第二封隔器的第二胶筒的有效密封长度为950-1200毫米。

优选地，所述第二封隔器为扩张式封隔器，所述第二封隔器的第二胶筒的有效密封长度为1000毫米，内径为62毫米。

优选地，所述第二封隔器为K344型封隔器，其承压差为15MPa、耐温120℃。

优选地，所述定压阀的开启压力为0.8-1.2Mpa，其耐温120℃、承压差为15MPa。

优选地，所述水平井用的管柱还包括位于所述第一封隔器与所述第二封隔器之间的温度和压力测试仪器。

本实用新型采用以上结构，具有的优点为：

1、通过第一封隔器与第二封隔器将井下套管空间中的出水层和油层段有效的分隔开来，利用化学堵剂对水平井定点出水层进行有效封堵，避免了化学堵剂影响主力油层段的产能，减轻了化学堵剂对油层段的伤害，达到控水増油的效果。

2、第一封隔器和第二封隔器相对于普通封隔器来讲，由于外部为第一胶筒，具有直径小，，胶筒分隔距离长两大优点，第一封隔器直径小的结构可以有效的避免工具在水平井中起下过程中出现的卡管现象，同时第一封隔器的胶筒结构可以避免管柱蠕动造成的水平井段堵水管柱密封不严和失效的情况，有效的提高了堵水的成功率和作业效率。

3、本实用新型采用的第一封隔器和第二封隔器，在井内坐封方式简单，只需用液压直接坐封，减少了坐封工具的使用，避免了因坐封工具失效而导致的停产。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型水平井用的管柱的脚尖出水实施例的结构示意图。

图2为本实用新型水平井用的管柱的另一实施例的结构示意图。

图3为第一封隔器的结构示意图。

图4为第二封隔器的结构示意图。

图5为本实用新型水平井用的管柱的找水作业的结构示意图。

以上附图标记的标记说明：

1、油管；2、套管；3、安全接头；4、第一扶正器；5、第一封隔器；6、定压阀；7、第二封隔器；8、第二扶正器；9、球座；10、第一出水层；11、第二出水层；12、第一胶筒；13、第一导流孔；14、第一中心管；15、第二胶筒；16、第二导流孔；17、第二中心管；18、温度和压力测试仪器。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

参考图1，为本实用新型水平井用的管柱的脚尖出水实施例的结构示意图。在该实施例中，本实用新型提出的水平井用的管柱的结构包括油管1、安全接头3、第一扶正器4、第一封隔器5、定压阀6、第二扶正器8和球座9。参考图3，第一封隔器5包括与油管1相连通的第一中心管14、套设在第一中心管14外的第一胶筒12，并开设有对第一胶筒12施压的第一导流孔13。球座9设置于整根管柱远离井口的末端，在球座9的靠近井口的前部通过油管1连接第二扶正器8，第二扶正器8的前部通过油管1连接定压阀6，定压阀6的入口端与油管1相连通，定压阀6的前部通过油管1连接第一封隔器5的第一中心管14，第一封隔器5的第一中心管14前部通过油管1连接第一扶正器4，第一扶正器4的前部通过油管1连接安全接头3，最后在安全接头3前部通过油管1连接至地面。

第一封隔器5的第一胶筒12的内径为58-62毫米，第一封隔器5的第一胶筒12的有效密封长度为950-1200毫米。作为优选地，第一封隔器5为扩张式K344封隔器。K344是一种水力扩张式封隔器，其采用悬挂式固定、液压坐封、液压解封。从K344封隔器的坐封与解封方式来说，工作过程中，无需机械运动，因此K344封隔器在水平井和斜井中作业具有优势。第一封隔器5的第一胶筒12的有效密封长度为1000毫米、内径为62mm，其承压差为15MPa、耐温120℃。

定压阀6的开启压力可以为0.8-1.2Mpa，其耐温为120℃、承压差为15MPa。

在整个管柱中，自安全接头3至球座9之间的部分均处于油井的水平段，各部分之间连接的油管1长度可根据实际情况中第一出水层10的位置以及长度决定。

该实施例中，本实用新型的工作原理如下：

实际使用中，首先对水平井进行找水测试，根据水平井找水测试结果，准确分析出水平井内部的第一出水层10，当第一出水层10为水平井的脚尖部分出水时，按照水平井第一出水层10位置选择相对应的水平井用的管柱，按照设计方案连接配套工具：球座9设置于油管1的末端，在球座9前部通过油管1连接第二扶正器8，第二扶正器8前部通过油管1连接定压阀6，定压阀6前部通过油管1连接第一封隔器5，第一封隔器5前部通过油管1连接第一扶正器4，在第一扶正器4前部通过油管1连接安全接头3，最后在安全接头3前部连接油管1。通过各部件之间油管1长度的调节，使从第一封隔器5至水平井口之间的距离略小于水平井脚尖出水处第一出水层10至水平井井口的距离，保证配套工具下入到水平井中时，第一封隔器5的位置处于第一出水层10靠近水平井井口的前方。

连接好配套工具之后，将其下降至水平井内套管2中的预定位置，即第一封隔器5的位置处于第一出水层10靠近水平井井口的前方。在将连接好的配套工具下降至水平井内的整个过程中，该水平井用的管柱采用的第一封隔器5的内径为62mm，内径较小，所以整个配套工具在水平井内部中移动方便，不易发生卡管现象。

在配套工具下入到水平井预定位置后，在地面上从水平井井口对油管1内打入加压液以进行加压，不断进入油管1中的加压液使得整个管内压力会升高，当压力到达一定程度时，油管1内外形成一定压差。加压液经第一封隔器5的第一导流孔13对第一胶筒12产生压力并使得第一胶筒12逐渐膨胀。当第一胶筒12紧贴在管柱壁上时，第一封隔器5变为坐封状态，将水平井内的第一出水层10与其它油层段通过第一封隔器5分隔开。第一封隔器5中的第一胶筒12，它是一种扩张式的胶筒，在受压后的坐封状态，胶筒与管柱壁紧密贴合，其次第一胶筒12的有效封隔长度长，达到为1000毫米，两者能够保证坐封状态下的封隔效果，不会出现封隔不严的现象。

在地面水平井井口继续对油管1内加压，管内压力继续升高，当压力达到定压阀6的开启压力时，定压阀6在油管1内外压差的作用下自动打开，使得第一封隔器5后部的油管1内外都呈加压状态，然后在地面水平井井口向油管1内注入化学堵剂，化学堵剂从油管1口流入水平井水平段的油管1处，通过打开的定压阀6流进油管1外部的第一出水层10。由于第一封隔器5精确的将第一出水层10和油层分隔开来，因而在第一封隔器5的阻挡下，化学堵剂只能充满油管1外的第一出水层10，无法流到其它油层。当化学堵剂充满第一出水层10后，由于化学堵剂本身的性质，它只会封堵第一出水层10中的出水孔，不会封堵第一出水层10中的出油孔，所以被第一封隔器5分隔的第一出水层10中的出水孔被化学堵剂一一封堵而第一出水层10中的出油孔不会受到任何影响，这样就减小了对第一出水层10中油层的影响，达到了水平井内控水増油的目的。另外化学堵剂自身呈液态，可以自由充满分隔区间内的所有空间，无论第一出水层10的距离有多长，它都能够将第一出水层10内的出水孔进行封堵。因此本申请中的水平井用的管柱不受长度的限制，其可封堵距离长。

当化学堵剂封堵完成后，停止地面水平井井口对油管1内的加压，油管1内部压力恢复至外界常压状态，油管1内外部不存在压差，第一封隔器5的第一胶筒12收缩，转变成解封状态。由于第一封隔器5采用的是扩张式胶筒，该解封过程轻松简单，不会出现解封困难的情况。同样的在上提水平井用的管柱时，由于整个配套工具在水平井内部中移动方便，不会出现卡管现象，最后能够轻松上提水平井用的管柱。

参考图2，为本实用新型水平井用的管柱的另一种实施例的结构示意图。在该实施例中，本实用新型提出的水平井用的管柱的结构包括油管1、安全接头3、第一扶正器4、第一封隔器5、定压阀6、第二封隔器7、第二扶正器8和球座9。参考图3和图4，第一封隔器5包括与油管1相连通的第一中心管14、套设在第一中心管14外的第一胶筒12，并开设用于对第一胶筒12施压的第一导流孔13，第二封隔器7包括与油管1相连通的第二中心管17、套设在第二中心管17外的第二胶筒15，并开设用于对第二胶筒15施压的第二导流孔16。其中，球座9设置于整根管柱远离井口的末端，在球座9的靠近井口的前部通过油管1连接第二扶正器8，第二扶正器8的前部通过油管1连接第二封隔器7的第二中心管17，第二封隔器7的第二中心管17的前部通过油管1连接定压阀6，定压阀6的入口端与油管1相连通，定压阀6的前部通过油管1连接第一封隔器5的第一中心管14，第一封隔器5的第一中心管14的前部通过油管1连接第一扶正器4，在第一扶正器4的前部通过油管1连接安全接头3，最后在安全接头3前部通过油管1连接至地面。

在整个管柱中，自安全接头3至球座9之间的部分均处于油井的水平段，各部分之间连接的油管1长度可根据实际情况中第二出水层11的位置以及长度决定。

在一个优选的实施方式中，参考图5，在水平井用的管柱内的第一封隔器5以及第二封隔器7内可以设置温度和压力测试仪器18，通过分别连接地面温度和压力传感器以自动做出水平段温度、压力变化曲线，从而找出水并进行堵水作业。

第一封隔器5的第一胶筒12的内径为58-62毫米，第一封隔器5的第一胶筒12的有效密封长度为950-1200毫米。第二封隔器7的第二胶筒15的内径在58-62毫米，长度为950-1200毫米。作为优选地，第一封隔器5为扩张式K344封隔器，第一封隔器5的第一胶筒12的有效密封长度为1000毫米、内径为62mm，其承压差为15MPa、耐温120℃。第二封隔器7为扩张式K344封隔器，第二封隔器7的第二胶筒15的有效密封长度为1000毫米、内径为62mm，其承压差为15MPa、耐温120℃。

定压阀6的开启压力为0.8-1.2Mpa，其耐温为120℃、承压差为15MPa。

该实施例中，本实用新型的工作原理如下：

在实际使用中，可利用本实用新型水平井用的管柱进行水平井找水，按照图5结构示意图连接配套工具：球座9设置于油管1的末端，在球座9前部通过油管1连接第二扶正器8，第二扶正器8前部通过油管1连接温度和压力测试仪器18，温度和压力测试仪器18前部通过油管1连接第一封隔器5，第一封隔器5前部通过油管1连接第一扶正器4，在第一扶正器4前部通过油管1连接安全接头3，最后在安全接头3前部连接油管1。将连接完成的管柱下入至水平井内进行找水作业。

在管柱下入到水平井内套管2中后，在地面上从水平井井口对油管1内打入加压液以进行加压，不断进入油管1中的加压液使得整个管内压力升高，当压力到达一定程度时，油管1内外形成一定压差。加压液经第一封隔器5的第一导流孔13和第二封隔器7的第二导流孔16传递到第一胶筒12和第二胶筒15，第一胶筒12和第二胶筒15发生膨胀，使得连接配套成的水平井用的管柱中的第一封隔器5和第二封隔器7受压差影响变为坐封状态，待温度和压力测试仪器18测得有效数据后，从地面对油管进行泄压，第一封隔器5的第一胶筒12和第二封隔器7的第二胶筒15收缩，第一封隔器5和第二封隔器7解封。再通过地面调节油管1的长度依次对水平井内不同位置进行测试，最终通过温度和压力测试仪器18连接到地面的温度和压力传感器自动做出水平段温度、压力变化曲线，分析得到出水部位位置，从而指导下步堵水作业。

对水平井进行找水测试后，根据水平井找水测试结果，准确分析出水平井内部第二出水层11，当第二出水层11位为水平井的脚跟或中间部位出水时，按照水平井第二出水层11选择相对应的水平井用的管柱，按照设计方案连接配套工具：球座9设置于油管1的末端，在球座9前部通过油管1连接第二扶正器8，第二扶正器8前部通过油管1连接第二封隔器7，第二封隔器7前部通过油管1连接定压阀6。定压阀6前部通过油管1连接第一封隔器5，第一封隔器5前部通过油管1连接第一扶正器4，在第一扶正器4前部通过油管1连接安全接头3，最后在安全接头3前部连接油管1。通过各部件之间油管1长度的调节，使第一封隔器5至第二封隔器7之间的距离略大于第二出水层11的长度，保证水平井用的管柱下入到水平井中时，第二出水层11位于第一封隔器5与第二封隔器7之间。

连接完整个配套工具后，将其下降至水平井内预定位置，第二出水层11位于第一封隔器5与第二封隔器7之间。在将连接好的配套工具下降至水平井内的整个过程中，因为该水平井用的管柱采用的第一封隔器5的内径为62mm，第二封隔器7的内径为62mm，两者的内径都较小，所以整个配套工具在水平井内部中移动方便，不易发生卡管现象。

在配套工具下入到水平井内套管2中预定位置后，在地面上从水平井井口对油管1内打入加压液以进行加压，不断进入油管1中的加压液使得整个管内压力升高，当压力到达一定程度时，油管1内外形成一定压差。加压液经第一封隔器5的第一导流孔13和第二封隔器7的第二导流孔16传递到第一胶筒12和第二胶筒15，第一胶筒12和第二胶筒15发生膨胀，使得连接配套成的水平井用的管柱中的第一封隔器5和第二封隔器7受压差影响变为坐封状态，使油管1外部被分隔成三个部分，即第一封隔器5前端部分，第一封隔器5与第二封隔器7之间的第二出水层11以及第二封隔器7后端部分，将第二出水层11与油层段分隔开来。第一封隔器5中的第一胶筒12和第二封隔器7中的第二胶筒15，都是一种扩张式的胶筒，在受压后的坐封状态，胶筒与管柱壁紧密贴合，其次第一胶筒12和第二胶筒15的有效封隔长度长，达到为1000毫米，两者能够保证坐封状态下的封隔效果，不会出现泄露。

在地面水平井井口继续对油管1内加压，管内压力继续升高，当压力达到定压阀6的开启压力时，定压阀6在油管1内外压差的作用下自动打开，在第一封隔器5与第二封隔器7的油管1内外都呈加压状态。然后在地面水平井井口向油管1内注入化学堵剂，化学堵剂从油管1口流入水平井水平段的油管1处，通过打开的定压阀6流进油管1外部的第二出水层11段。当注入一定量的化学堵剂后，化学堵剂充满油管1外的第二出水层11，开始封堵第二出水层11的出水孔。

由于第一封隔器5和第二封隔器7精确的将第二出水层11和前后端油层分隔开来，在第一封隔器5和第二封隔器7的封隔下，化学堵剂只能充满油管1外的第二出水层11，无法流到其它油层。当化学堵剂充满第二出水层11后，由于化学堵剂本身的性质，它只会封堵第二出水层11中的出水孔，不会封堵第二出水层11中的出油孔，所以被第一封隔器5和第二封隔器7封隔的第二出水层11中的出水孔被化学堵剂一一封堵，而第二出水层11中的出油孔不会受到任何影响，这样就减小了对第二出水层11中油层的影响，达到了水平井内控水増油的目的。同样的，化学堵剂自身呈液态，可以自由充满分隔区间内的所有空间，无论第二出水层11的距离有多长，它都能够将第二出水层11内的出水孔进行封堵，具有封堵距离长的效果。

当化学堵剂封堵完成后，停止地面水平井井口对油管1内的加压，油管1内部压力恢复至外界常压状态，油管1内外部不存在压差，第一封隔器5第一胶筒12与第二封隔器7的第二胶筒15转变成解封状态。由于第一封隔器5和第二封隔器7都采用的是扩张式胶筒，该解封过程简单，不会出现解封困难的情况。同样的在上提水平井用的管柱时，由于第一封隔器5和第二封隔器7直径小的特点，整个配套工具在水平井内部移动方便，不会出现卡管现象，最后能够轻松上提水平井用的管柱。

同时目前国内外油田为了避免因井底出砂导致停泵，降低生产效率等情况，广泛使用筛管完井方式，由于割缝筛管与岩石壁面之间无隔挡，筛管完井后井内边水或底水在进入井筒存在横向流和径向流两种方式，以径向流为主。因此，现有技术中的水平井管柱无法对筛管完井的水平井进行找水作业。而采用本实用新型中的水平井用的管柱可以不仅适用于裸眼完井，还适用于筛管完井。本实用新型中水平井用管柱主要是利用其较以往胶筒更长的特点，尽可能准确的确定出水层位。

此外，本实用新型的水平井用的管柱的坐封较为简单，即减少了坐封工具的使用，可以直接利用液压进行坐封，而不像现有技术中的管柱不仅需要借助坐封工具，还可能由于井下状况复杂造成工具失效，进而导致停产。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水平井用的管柱，其特征在于，它包括：油管、以及依次套设在所述油管上的第一扶正器、第一封隔器、定压阀、第二扶正器、用于堵住所述油管的球座，所述第一封隔器包括与所述油管相连通的第一中心管、套设在所述第一中心管外的第一胶筒，所述第一中心管上开设有用于对所述第一胶筒施压的第一导流孔，所述定压阀的入口端与所述油管相连通，所述第一封隔器的第一胶筒的内径为58-62毫米，所述第一封隔器的第一胶筒的有效密封长度为950-1200毫米。

2.根据权利要求1所述的水平井用的管柱，其特征在于：所述第一封隔器为扩张式封隔器，所述第一封隔器的第一胶筒的有效密封长度为1000毫米、内径为62mm。

3.根据权利要求1所述的水平井用的管柱，其特征在于：所述第一封隔器为K344型封隔器，其承压差为15MPa、耐温120℃。

4.根据权利要求1所述的水平井用的管柱，其特征在于：所述油管包括沿纵向延伸的垂直段、沿水平方向延伸的水平段以及用于连接所述垂直段和所述水平段的安全接头，所述第一扶正器、所述封隔器、所述定压阀、所述第二扶正器、所述球座沿着逐渐远离垂直段的方向上依次套设在所述水平段上。

5.根据权利要求1所述的水平井用的管柱，其特征在于：所述水平井用的管柱还包括一位于所述定压阀以及所述第二扶正器之间且设置在所述油管上的第二封隔器，所述第二封隔器包括与所述油管相连通的第二中心管、套设在所述第二中心管外的第二胶筒，所述第二中心管上开设有用于对所述第二胶筒施压的第二导流孔，所述第二封隔器的第二胶筒的内径为58-62毫米，所述第二封隔器的第二胶筒的有效密封长度为950-1200毫米。

6.根据权利要求5所述的水平井用的管柱，其特征在于：所述第二封隔器为扩张式封隔器，所述第二封隔器的第二胶筒的有效密封长度为1000毫米，内径为62毫米。

7.根据权利要求5所述的水平井用的管柱，其特征在于：所述第二封隔器为K344型封隔器，其承压差为15MPa、耐温120℃。

8.根据权利要求1所述的水平井用的管柱，其特征在于：所述定压阀的开启压力为0.8-1.2Mpa，其耐温120℃、承压差为15MPa。

9.根据权利要求5所述的水平井用的管柱，其特征在于：所述水平井用的管柱还包括位于所述第一封隔器与所述第二封隔器之间的温度和压力测试仪器。