CN211692340U - 一种高温高压油气井清洁完井管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温高压油气井清洁完井管柱，其装置包括自上而下依次连接的油管、封隔器、球座、压裂滑套、高强度暂堵筛管、打孔筛管、引鞋；在封隔器以下的高强度暂堵筛管中，每间隔一段安装有高压密封安全接头；高强度暂堵筛管由基管和复合孔塞组成，基管在其管体上均匀设有多个孔眼，复合孔塞安装在孔眼中；高压密封安全接头包括上接头、下接头，上接头和下接头连接在一起。本实用新型对装置的结构进行了改进，采用本实用新型能更好地解决深层、超深层高压超高压油气井替浆和后期快速修井问题。

Description

一种高温高压油气井清洁完井管柱

技术领域

本实用新型涉及完井工程技术领域，特别涉及完井管柱技术领域，具体是一种高温高压油气井清洁完井管柱。

背景技术

深层、超深层高压(超高压)油气井由于地层压力系数高，在钻井工程中，为了保证井控安全，需要采用重泥浆平衡地层压力(部分重浆密度高达2.5g/cm³以上)。国内目前采用的重泥浆体系，其固相含量非常高(个别井加重固相高达60％)，如果在完井工程中，不能充分替出井筒中的重泥浆，将会造成严重的储层污染和井筒堵塞问题，严重影响油气井产量，只能被迫大修，重新起出完井管柱、补孔、解除储层污染，耗时费力。在国内油田，这种问题普遍存在。

目前，解决该问题的常用方法是将完井管柱直接下到产层底部，完井前用无固相将储层段的重浆替出，然后完井投产。但是，由于完井管柱直接下到产层底部，在后期油气井生产过程中，地层中的砂、蜡、垢将伴随着油气进入井筒，将掩埋完井管柱，一旦后期井需要大修，打捞管柱难度相当巨大，特别是高温高压小井眼深井打捞，目前是世界级难题。为了克服现有方法的不足，国内外研究机构对此进行过一些常识，如中国专利CN110242232A公开了一种用于高温高压油气井清洁完井的管柱及施工工艺，该专利在完井管柱上配置了可溶筛管和丢手短接，来解决高压(超高压)油气井替浆、管柱砂埋和管柱打捞的问题。尽管该专利技术在实际应用过程中取得了一定效果，但是，仍然存在以下几个方面的问题：

(1)可溶筛管采用普通螺纹+盘根密封方式，承压能力低，无法满足在下可溶筛管过程中，一旦发生井控问题时，该管柱无法实现安全关井。具体讲：在下筛管过程中，如果可溶筛管或丢手短接正处于井口位置时发生了溢流，关闭防喷器后，高压油气会从可溶筛管内部顶破孔塞(因承压能力低)，或者从丢手短接处刺漏，引起井喷失控事故。

(2)丢手短接没有密封结构，不密封，替浆过程中存在完井液从丢手短接处刺漏风险，无固相完井液“短路”循环(不能从井底循环)，导致替浆效果不理想(无固相不能完全将重浆替出，无法实现井筒清洁)。

(3)丢手接头仅用可溶销钉连接，连接强度低，若在下钻过程中管柱遇阻、遇卡，不能通过活动管柱来处理复杂事故，管柱没有任何应对阻、卡的能力，施工风险大。

(4)由于只是用可溶销钉连接，丢手短节下入井筒后，可溶销钉在井筒流体介质中溶解，筛管之间相互独立，这就导致在后期修井过程中，不能进行整体打捞，即使管柱没有砂埋，也需要多趟打捞筛管管柱进行打捞，一段一段进行打捞，施工周期长，作业费用高，效率低。

(5)丢手短接采用可溶销钉连接，销钉腐蚀溶解后，在井内生产气体动态流动的作用下，下部管柱发生震动，丢手短接会发生断脱，导致井内出现多段断脱的筛管管柱，甚至错扣，保证不了管柱通径，不利于油气生产以及连续油管作业。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种高温高压油气井清洁完井管柱，能更好地解决深层、超深层高压超高压油气井替浆和后期快速修井问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种高温高压油气井清洁完井管柱，包括自上而下依次连接的油管、封隔器、球座、压裂滑套、高强度暂堵筛管、打孔筛管、引鞋；在封隔器以下的高强度暂堵筛管中，每间隔一段安装有高压密封安全接头；

高强度暂堵筛管由基管和复合孔塞组成，基管在其管体上均匀设有多个孔眼，复合孔塞安装在孔眼中；

高压密封安全接头包括上接头、下接头，上接头和下接头连接在一起。

进一步的，孔眼内壁设置有内螺纹，复合孔塞包括塞座和可溶塞，塞座外壁设置外螺纹，并通过螺纹连接在孔眼内，可溶塞连接在塞座内，复合孔塞将基管的孔眼封闭；

进一步的，塞座内侧为通孔，可溶塞为圆锥体结构，通过过盈配合固定在塞座孔内，组成复合孔塞；复合孔塞通过螺纹固定安装在基管孔眼中，且可溶塞的下部位于基管内侧，可溶塞上部位于基管外侧；可溶孔塞能够在酸液液体或电解质液体中溶解掉或腐蚀掉。

进一步的，高压密封安全接头还包括密封圈、可溶销钉；上接头和下接头之间采用卡扣式连接方式。

进一步的，上接头的外侧分为上下两段，其下段外径小于上段，中间设有台阶；下接头的内侧分为上下两段，其上段内径大于下段外径，中间设有台阶；上接头的下段伸入下接头的上段，并与下接头的上段的内径相配合，在上接头的下段外壁上设置有多个卡块，下接头的上段内壁设置有与卡块相匹配的卡槽；在连接稳定的状态下，卡块固定在卡槽中，使上接头和下接头连接在一起，上接头与下接头之间放置密封圈，对上接头和下接头之间的间隙进行密封。

进一步的，下接头卡槽的轴向平面投影为L型或倒T型；

当卡槽投影为L型，其L边的朝向为左侧或右侧；

当卡槽投影为倒T型时，其水平方向左右两边的卡槽高度不同，且T型的横边的高度一致，在横边形成一个小台阶；上接头和下接头上都设有销钉孔，其中下接头的销钉孔为通孔，上接头的销钉孔为沉孔，下接头的通孔设置于从接头卡槽的放置卡块侧的垂直边向另一垂直边方向延伸一个卡块宽度的位置，当上接头和下接头连接到位后，上接头和下接头的销钉孔同轴，在内部放入可溶销钉，进一步将上接头和下接头固定，此时可溶销钉插入，并与卡块边缘接触，使卡块沿周向固定；可溶销钉能够在酸液液体或电解质液体中溶解掉或腐蚀掉。

进一步的，所述卡槽内设有沿周向方向的弹簧。

进一步的，所述弹簧的前端设有弹簧块，弹簧块的高度与卡槽横边的高度相同，弹簧块的厚度与卡块的厚度相同。

一种高温高压油气井清洁完井工艺，包括以下步骤：

(1)将组装好的清洁完井管柱往井筒中下入，如果在下入筛管的过程中，发生了溢流，则立即关闭防喷器，按照井控实施细则，进行井控安全处理；

(2)在下入管柱过程中，如果出现遇阻、遇卡事故，则大排量正循环或反循环冲洗，同时缓慢上提下放管柱，直至完井管柱解卡；

(3)管柱下到位后，调整管柱深度，打孔筛管位于产层底界、压裂滑套位于产层顶界、高强度暂堵筛管正对产层；

(4)从油套环空中反向替入无固相完井液，驱替井筒中的重泥浆从底部打孔筛管中进入油管，并从油管中返出地面；

(5)投入与球座相匹配的压裂球，从地面向下打压，实现坐封封隔器，然后继续打压，通过切断球座的剪切销钉，让球座落入管柱底部；

(6)投入与压裂滑套相匹配的压裂球，地面打压，打开压裂滑套喷砂孔，进行压裂施工；

(7)压裂施工结束后，挤注酸液，将可溶孔塞溶解；

(8)放喷测试，投产，施工完毕；

(9)后期修井工程中，套铣打捞出封隔器后，下入打捞工具，先上提管柱，尝试将管柱整体打捞出来；如上提打捞不成功，则正转管柱使高压密封安全接头断脱，再逐级打捞出封隔器下部管柱。

本实用新型的有益之处在于：

(1)上接头和下接头采用卡扣式连接，旋转角度极小，旋转力大幅减小，容易脱落，只需较小的转动力及转动角度就可以断开，更有利于安全接头的丢手断脱。

(2)卡槽采用L和T两种形状，并且L型配套有两种朝向，能够更好地适应井下不同作业情况的需要，满足正反转的需要。

(3)采用密封圈和卡口配合使用，具有密封作用，能够承受一定的压力，防止了液体从安全接头处渗流，保证了液体施工压力能够达到设定值，从而确保压裂施工或投球打压作业顺利。

(4)上接头和下接头采用卡扣式连接，既保证了高强度连接，同时也便于安装。

(5)采用弹簧的方式，能够减少或不用正反转，提高解卡效率，并且能让卡块和卡槽以及可溶销钉抵紧。

(6)高压暂堵筛管的可溶塞采用锥形结构，并且与塞座的锥面过盈配合，通过管内压力助封，可溶塞锥体与塞座锥面越压越紧，从而大幅度提高了可溶暂堵打孔筛管的抗内压强度。可溶塞锥体+塞座锥面+塞座与基管螺纹密封三项技术从根本上解决了实现可溶暂堵打孔筛管高抗内压强度问题。

(7)高压暂堵筛管和高压密封安全接头都具有很高的抗内压强度，管柱承压能力高，下筛管过程中，一旦出现溢流情况，可以立即关闭防喷器，高压暂堵筛管和高压密封安全接头采用和防喷器内径匹配的尺寸，可以实现在高压暂堵筛管和高压密封安全接头的任何位置开井，缩短关井时间，确保井控安全和安全生产。本实用新型所提供的管柱设计首次实现了下筛管过程中的井控安全方案。

(8)高压暂堵筛管和高压密封接头都具有很高的抗内压强度，管柱承压能力高，避免了替浆过程中因管柱内外压差造成的管柱刺漏，导致完井液不能循环到井底的问题，充分保证了替浆效果。

附图说明

图1为实施例提供的一种高温高压油气井清洁完井管柱结构示意图；

图2为实施例提供的一种高强度暂堵筛管结构示意图，其中J区域为其放大结构示意图；

图3为实施例提供的一种高压密封安全接头结构示意图；

图4为实施例提供的高压密封安全接头的上接头结构示意图，a相比于b沿着轴线旋转 90度；

图5为实施例提供的L型高压密封安全接头的下接头结构示意图；

图6为图5的相反方向的L型卡槽结构示意图；

图7为实施例提供的T型高压密封安全接头的下接头结构示意图；

图8为图5中A区域内安装弹簧后的结构示意图。

图中：

1油管、2封隔器、3压裂滑套、4球座、5高强度暂堵筛管、6高强度安全接头、7打孔筛管、8引鞋、

401基管、402复合孔塞、4021塞座、4022可溶塞、

501上接头、502下接头、503密封圈、

5011卡块、

5021卡槽、5022销钉孔、5023密封圈槽、5024弹簧块、5025弹簧。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进一步说明。

实施例

如图1所示，一种高温高压油气井安全可靠多功能清洁完井管柱自上而下依次连接：油管1、封隔器2、球座4、压裂滑套3、高强度暂堵筛管5、打孔筛管7、引鞋8。封隔器2以下的管柱每间隔3-5根高强度暂堵筛管5安装1个高压密封安全接头。暂堵筛管位于产层段，压裂滑套3位于产层上界，打孔筛管7位于产层下界。

如图2所示，高强度暂堵筛管5由基管401和复合孔塞402组成，基管401采用API标准油管1加工，在其管体上均匀设有多个孔眼，孔眼内壁设置内螺纹，在孔眼内安装有复合孔塞402，复合孔塞402将基管401的孔眼封闭，塞座4021外壁设置外螺纹，并与复合孔塞402相配合；复合孔塞402由塞座4021和可溶塞4022组成，塞座4021内侧为通孔，可溶塞4022为圆锥体结构，通过过盈配合固定在塞座4021孔内，组成复合孔塞402。复合孔塞402通过螺纹固定安装在基管401孔眼中，且可溶塞4022的下部位于基管401内侧，可溶塞4022上部位于基管401外侧。可溶孔塞能够在酸液液体或电解质液体中溶解掉或腐蚀掉。复合孔塞402与基管401孔眼之间的螺纹可以涂抹纳米密封剂，提高密封效果。高压暂堵筛管的可溶塞采用锥形结构，并且与塞座的锥面过盈配合，在井下能通过管内压力助封，可溶塞锥体与塞座锥面越压越紧，从而大幅度提高了可溶暂堵打孔筛管的抗内压强度。

如图2-图7所示，高压密封安全接头采用卡扣式连接方式，包括上接头501、下接头502、密封圈503、可溶销钉。上接头501设置多只对称且均布的卡块5011，下接头502设置有与卡块5011相匹配的卡槽5021；在连接稳定的状态下，卡块5011固定在卡槽5021中，使上接头501和下接头502连接在一起，上接头501与下接头502之间放置密封圈503，密封圈 503放置于设置在下接头上段的密封圈槽5023内，对上接头501和下接头502之间的间隙进行密封。下接头502卡槽5021的轴向平面投影为L型或倒T型，当卡槽5021投影为倒L型时，其L型的朝向可以是朝左或朝右，满足正反装两种解卡方式的需要，以适应更多方向的卡扣，如果采用的是反向卡扣接头，则从井口反转管柱使安全接头脱扣；如果采用的是正向卡扣接头，则从井口正转管柱使安全接头脱扣；当卡槽5021投影为倒T型时，其水平方向左右两边的卡槽5021的高度位置不同，以至于上接头501卡块5011只能进入其中一边，可以确保不会在正反转的时候都能有对应的卡槽5021放入卡块5011，T型能直接适应正向卡扣和反向卡扣的接头。上接头501和下接头502上都设有销钉孔5022，其中下接头502的销钉孔 5022为通孔，上接头501的销钉孔5022为沉孔(上接头501也可以不设置销钉孔5022，完全依靠抵紧上接头501外壁的可溶销钉进行对卡块5011的限位)，下接头502的通孔设置于从接头卡槽5021的放置卡块5011侧的垂直边向另一垂直边方向延伸一个卡块5011宽度的位置，当上接头501和下接头502连接到位后，上接头501和下接头502的销钉孔5022同轴，在内部放入可溶销钉，进一步将上接头501和下接头502固定，此时可溶销钉插入，并与卡块5011边缘接触，使卡块5011沿周向固定。可溶销钉能够在酸液液体或电解质液体中溶解掉或腐蚀掉。

如图8所示，所述卡槽5021内设有沿周向方向的弹簧5025，所述弹簧5025的前端设有弹簧块5024，弹簧块5024的高度与卡槽5021横边的高度相同，弹簧块5024的厚度与卡块5011的厚度相同，当上接头501和下接头502连接后，弹簧块5024被压紧，此时安装可溶销钉后，弹簧块5024将卡块5011抵紧在可溶销钉上，当需要解卡的时候，可溶销钉溶解到一定程度，无需主动正转或反转，或者只需要提供很小的正转或反转力量，弹簧5025恢复弹力能提供另一部分的辅助力，帮助卡块5011离开卡槽5021。

一种高温高压油气井安全可靠多功能清洁完井工艺以及处理方法，包括以下步骤：

(1)将组装好的清洁完井管柱往井筒中下入，如果发生了溢流，则立即关闭防喷器，按照井控实施细则，进行井控安全处理；

(2)在下入管柱过程中，如果出现遇阻、遇卡事故，则大排量正循环或反循环冲洗，同时缓慢上提下放管柱，直至完井管柱解卡；

(3)管柱下到位后，调整管柱深度，打孔筛管7位于产层下界、压裂滑套3位于产层上界、高强度暂堵筛管5正对产层；

(4)从油套环空中反向替入密度1.20g/cm³的无固相甲酸盐完井液，驱替井筒中的重泥浆从底部打孔筛管7中进入油管1，并从油管1中返出地面；

(5)投入与球座4相匹配的压裂球，地面打压30MPa，坐封封隔器2，继续打压，打掉球座4，球座4落入管柱底部；

(6)投入与压裂滑套3相匹配的压裂球，地面打压20MPa，打开压裂滑套3喷砂孔，进行压裂施工；

(7)压裂施工结束后，挤注浓度为10％-30％的酸液，关井24-72h，将可溶孔塞溶解；

(8)放喷测试，投产，施工完毕，地层流体通过筛管孔眼和压裂滑套3喷砂孔进入油管 1，进行生产；

(9)后期修井工程中，套铣打捞出封隔器2后，下入打捞工具，先上提管柱，尝试将管柱整体打捞出来；如上提打捞不成功，则正转管柱使高压密封安全接头断脱，再逐级打捞出封隔器2下部管柱。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的改进。

Claims (8)

1.一种高温高压油气井清洁完井管柱，包括自上而下依次连接的油管、封隔器、球座、压裂滑套、高强度暂堵筛管、打孔筛管、引鞋；其特征在于，在封隔器以下的高强度暂堵筛管中，每间隔一段安装有高压密封安全接头；

高强度暂堵筛管由基管和复合孔塞组成，基管在其管体上均匀设有多个孔眼，复合孔塞安装在孔眼中；

高压密封安全接头包括上接头、下接头，上接头和下接头连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种高温高压油气井清洁完井管柱，其特征在于，孔眼内壁设置有内螺纹，复合孔塞包括塞座和可溶塞，塞座外壁设置外螺纹，并通过螺纹连接在孔眼内，可溶塞连接在塞座内，复合孔塞将基管的孔眼封闭。

3.根据权利要求2所述的一种高温高压油气井清洁完井管柱，其特征在于，塞座内侧为通孔，可溶塞为圆锥体结构，通过过盈配合固定在塞座孔内，组成复合孔塞；复合孔塞通过螺纹固定安装在基管孔眼中，且可溶塞的下部位于基管内侧，可溶塞上部位于基管外侧；可溶孔塞能够在酸液液体或电解质液体中溶解掉或腐蚀掉。

4.根据权利要求1或3所述的一种高温高压油气井清洁完井管柱，其特征在于，高压密封安全接头还包括密封圈、可溶销钉；上接头和下接头之间采用卡扣式结构连接。

5.根据权利要求4所述的一种高温高压油气井清洁完井管柱，其特征在于，上接头的外侧分为上下两段，其下段外径小于上段，中间设有台阶；下接头的内侧分为上下两段，其上段内径大于下段外径，中间设有台阶；上接头的下段伸入下接头的上段，并与下接头的上段的内径相配合，在上接头的下段外壁上设置有多个卡块，下接头的上段内壁设置有与卡块相匹配的卡槽；在连接稳定的状态下，卡块固定在卡槽中，使上接头和下接头连接在一起，上接头与下接头之间放置密封圈，对上接头和下接头之间的间隙进行密封。

6.根据权利要求5所述的一种高温高压油气井清洁完井管柱，其特征在于，下接头卡槽的轴向平面投影为L型或倒T型；

当卡槽投影为L型，其L边的朝向为左侧或右侧；

当卡槽投影为倒T型时，其水平方向左右两边的卡槽高度不同，且T型的横边的高度一致，在横边形成一个小台阶；上接头和下接头上都设有销钉孔，其中下接头的销钉孔为通孔，上接头的销钉孔为沉孔，下接头的通孔设置于从接头卡槽的放置卡块侧的垂直边向另一垂直边方向延伸一个卡块宽度的位置，当上接头和下接头连接到位后，上接头和下接头的销钉孔同轴，在内部放入可溶销钉，进一步将上接头和下接头固定，此时可溶销钉插入，并与卡块边缘接触，使卡块沿周向固定；可溶销钉能够在酸液液体或电解质液体中溶解掉或腐蚀掉。

7.根据权利要求6所述的一种高温高压油气井清洁完井管柱，其特征在于，所述卡槽内设有沿周向方向的弹簧。

8.根据权利要求7所述的一种高温高压油气井清洁完井管柱，其特征在于，所述弹簧的前端设有弹簧块，弹簧块的高度与卡槽横边的高度相同，弹簧块的厚度与卡块的厚度相同。

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