CN209212165U - 页岩气井套变轴向补偿工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种页岩气井套变轴向补偿工具，包括：上接头；外管，上端与上接头连接，外管的下端内壁面上设置有导向槽，导向槽的延伸方向与外管的轴线方向平行；防转下接头，套设在外管的下端外，防转下接头上端外壁上设置有与导向槽配合的导向凸起；剪切销钉，穿设在外管与防转下接头的连接端处，剪切销钉能够限制外管与防转下接头的轴向相对位移。本实用新型通过剪切销钉连接防转下接头和外管，通过剪切销钉的参数的变化(直径、数量、材质等)来调整工具的动作阈值，剪切销钉可根据实际工况需要进行便捷调整。

Description

页岩气井套变轴向补偿工具

技术领域

本实用新型涉及页岩气开发技术领域，具体涉及一种页岩气井套变轴向补偿工具。

背景技术

页岩气水平井的套管变形是区域地应力强烈、钻井液密度高、压裂施工的大排量、高泵压、页岩储层致密等条件下，各种不利因素集中在一起共同作用下的一个结果。套变的主要特征表现为其发生的时间点主要集中在压裂施工之后。经过大量油套管加载试验得到，当油、套管在承受拉伸载荷时，其抗外挤强度是随之下降的。而在页岩气大排量地层压裂改造过程中，管柱在井下将承受反复的拉伸载荷，严重影响到套管的抗外挤性能从而引发套变。套变导致压裂过程中不能顺利下入桥塞、连续油管不能顺利钻磨桥塞等情况，影响了后续作业及时开展，甚至部分井段被迫放弃压裂作业，这些问题严重影响了页岩气的开发。因此，急需一种能够在页岩气井中消除轴向载荷、补偿管柱轴向伸长量的工具。

实用新型内容

本实用新型提供了一种页岩气井套变轴向补偿工具，防止页岩气井压裂及生产过程中因管柱承受拉伸载荷而对套管造成的破坏。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种页岩气井套变轴向补偿工具，包括：上接头；外管，上端与上接头连接，外管的下端内壁面上设置有导向槽，导向槽的延伸方向与外管的轴线方向平行；防转下接头，套设在外管的下端外，防转下接头上端外壁上设置有与导向槽配合的导向凸起；剪切销钉，穿设在外管与防转下接头的连接端处，剪切销钉能够限制外管与防转下接头的轴向相对位移。

进一步地，导向槽为多个，沿外管的内壁周向间隔均布，导向凸起也为多个，多个导向凸起沿防转下接头的外壁周向间隔均布，每个导向凸起均与一个导向槽配合。

进一步地，剪切销钉为多个，沿外管的外周间隔均布。

进一步地，上接头的上端连接有短套管。

进一步地，短套管的上端连接有接箍。

进一步地，外管与防转下接头之间设置有密封圈。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过剪切销钉连接防转下接头和外管，通过剪切销钉的参数的变化(直径、数量、材质等)来调整工具的动作阈值，剪切销钉可根据实际工况需要进行便捷调整。

(2)本实用新型的防转下接头和外管上设计有防转导向装置(导向槽和导向凸起)，当页岩气井套变轴向补偿工具承受轴向载荷超过设计阈值被激活后，防转下接头与外管之间只能进行轴向相对移动，降低了对管柱其他作业施工的影响。

(3)本实用新型可实现轴向±200mm的伸缩量补偿，并能够保证与原套管柱相同的通径尺寸，不影响生产后期修井或改造作业。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中外管的结构示意图；

图3为图2中A-A的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中防转下接头的结构示意图。

图中附图标记：1、接箍；2、短套管；3、上接头；4、密封圈；5、外管；6、剪切销钉；7、防转下接头。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图4所示，本实用新型实施例提供了一种页岩气井套变轴向补偿工具，页岩气井套变轴向补偿工具包括上接头3、外管5、防转下接头7和剪切销钉6。外管5的上端与上接头3连接，外管5的下端内壁面上设置有导向槽，导向槽的延伸方向与外管5的轴线方向平行。防转下接头7套设在外管5的下端外，防转下接头7上端外壁上设置有与导向槽配合的导向凸起。剪切销钉6穿设在外管5与防转下接头7的连接端处，剪切销钉6能够限制外管5与防转下接头7的轴向相对位移。

本实用新型实施例通过剪切销钉6连接防转下接头7和外管5，通过剪切销钉6的参数的变化(直径、数量、材质等)来调整工具的动作阈值，剪切销钉6可根据实际工况需要进行便捷调整。

需要说明的是，在一种实施例中剪切销钉6为多个，沿外管5的外周间隔均布。可以通过控制剪切销钉6的数量来控制剪切力大小，即调整工具的动作阈值。

本实用新型实施例可实现轴向±200mm的伸缩量补偿，并能够保证与原套管柱相同的通径尺寸，不影响生产后期修井或改造作业。

同时，本实用新型的防转下接头7上设置有导向槽和外管5上设有导向凸起(导向筋)，当页岩气井套变轴向补偿工具承受轴向载荷超过设计阈值被激活后，防转下接头7与外管5之间只能进行轴向相对移动，降低了对管柱其他作业施工的影响。

优选地，导向槽为多个，多个导向槽沿外管5的内壁周向间隔均布。导向凸起也为多个，多个导向凸起沿防转下接头7的外壁周向间隔均布，每个导向凸起均与一个导向槽配合。

如图1所示，上接头3的上端连接有短套管2。短套管2的上端连接有接箍1。外管5与防转下接头7之间设置有密封圈4。

需要说明的是，本实用新型实施例中导向槽的和导向凸起的安装位置可以互换，即在防转下接头7的外壁上设置导向槽，在外管5的内壁设置导向凸起。

具体实施时，补偿工具上、下端通过螺纹连接正常入井套管，套管柱入井过程中，由于外管5与防转下接头7之间的导向装置(导向槽和导向凸起)限制了工具内部转动、剪切销钉6连接外管5与防转下接头7限制了工具的内部轴向移动，因此管柱可顺利正常入井。套管入井完成后可按施工方案继续下一步的完井施工。

当压裂施工或其他外力原因造成管柱整体承受拉伸应力达到设计的剪切销钉6剪断阈值时，外管5与防转下接头7之间产生的剪切力剪断剪切销钉6，防转下接头7可沿导向槽方向、即轴向与外管5产生相对移动，该相对移动释放了套管柱承受的拉伸应力，并补偿了套管柱的轴向伸长距离。

当压裂施工结束或其他外力原因消失后，套管柱承受的拉伸应力随即消失，此时套管柱将发生一定程度的轴向回缩。由于补偿工具的剪切销钉6被剪断，因此外管5与防转下接头7可在轴向设计距离范围内相对移动，从而补偿套管柱的轴向回缩距离。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本实用新型通过剪切销钉连接防转下接头和外管，通过剪切销钉的参数的变化(直径、数量、材质等)来调整工具的动作阈值，剪切销钉可根据实际工况需要进行便捷调整。

(2)本实用新型的防转下接头和外管上设计有防转导向装置(导向槽和导向凸起)，当页岩气井套变轴向补偿工具承受轴向载荷超过设计阈值被激活后，防转下接头与外管之间只能进行轴向相对移动，降低了对管柱其他作业施工的影响。

(3)本实用新型可实现轴向±200mm的伸缩量补偿，并能够保证与原套管柱相同的通径尺寸，不影响生产后期修井或改造作业。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (6)

1.一种页岩气井套变轴向补偿工具，其特征在于，包括：

上接头(3)；

外管(5)，上端与上接头(3)连接，外管(5)的下端内壁面上设置有导向槽，所述导向槽的延伸方向与外管(5)的轴线方向平行；

防转下接头(7)，套设在外管(5)的下端外，防转下接头(7)上端外壁上设置有与所述导向槽配合的导向凸起；

剪切销钉(6)，穿设在外管(5)与防转下接头(7)的连接端处，剪切销钉(6)能够限制外管(5)与防转下接头(7)的轴向相对位移。

2.根据权利要求1所述的页岩气井套变轴向补偿工具，其特征在于，所述导向槽为多个，沿外管(5)的内壁周向间隔均布，所述导向凸起也为多个，多个所述导向凸起沿防转下接头(7)的外壁周向间隔均布，每个所述导向凸起均与一个所述导向槽配合。

3.根据权利要求1所述的页岩气井套变轴向补偿工具，其特征在于，剪切销钉(6)为多个，沿外管(5)的外周间隔均布。

4.根据权利要求1所述的页岩气井套变轴向补偿工具，其特征在于，上接头(3)的上端连接有短套管(2)。

5.根据权利要求4所述的页岩气井套变轴向补偿工具，其特征在于，短套管(2)的上端连接有接箍(1)。

6.根据权利要求1所述的页岩气井套变轴向补偿工具，其特征在于，外管(5)与防转下接头(7)之间设置有密封圈(4)。