CN212671582U

CN212671582U - 用于油气储层压裂的组合套管

Info

Publication number: CN212671582U
Application number: CN202020693822.3U
Authority: CN
Inventors: 项德贵; 陈朝伟; 王倩; 赵庆; 房超; 王思敏; 谭鹏
Original assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Priority date: 2020-04-29
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2021-03-09
Anticipated expiration: 2030-04-29

Abstract

本实用新型公开了一种用于油气储层压裂的组合套管，包括：油层套管和套设在所述油层套管外的膨胀橡胶套管，所述膨胀橡胶套管能吸收固井水泥浆中的水而膨胀形成膨胀后橡胶套管；其中，所述膨胀后橡胶套管的厚度大于地层裂缝滑动处或断层滑动处的滑动量。本实用新型的用于油气储层压裂的组合套管，在固井过程中膨胀橡胶套管的管厚膨胀至大于地层裂缝滑动处或断层滑动处的滑动量，避免水力压裂时，由于地层中的风险裂缝滑动处或断层滑动处的滑动而产生的载荷直接作用在油层套管上，而对油层套管造成变形与破坏，从而起到缓冲效果，并保证油层套管不受损伤，此外该用于油气储层压裂的的组合套管的结构简单、组装方便。

Description

用于油气储层压裂的组合套管

技术领域

本实用新型涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种用于油气储层压裂的组合套管。

背景技术

近几年来，我国在油田页岩油开发过程中，常在水力压裂时出现油层套管不同程度的损坏，导致压裂施工成本和难度增加，降低压裂段数，造成单井产量低、井生命周期短等问题。多年来，工程技术人员希望通过对页岩气和页岩油储层压裂时油层套管损害的原因进行分析，并有针对性提出防治压裂时油层套管损害技术对策，来指导施工人员对页岩气和页岩油进行更加合理的压裂施工，以降低油层套管损害发生的机率。

在实际应用过程中，有些工程技术人员通过井眼轨迹优化设计，建立油层套管抗外挤强度和抗内压强度的失效风险评价方法，提高油层套管的强度和固井质量等技术措施防止油层套管损害；有些工程技术人员在压裂时通过降低注入排量，以防止油层套管损害等多种方法，但都未取得实质性的效果。目前页岩气和页岩油储层压裂时油层套管损害是阻碍页岩气和页岩油储层规模开发的头等技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于油气储层压裂的组合套管，用以解决页岩气或页岩油压裂时油层套管变形、损害的难题。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种用于油气储层压裂的组合套管，包括：油层套管和套设在所述油层套管外的膨胀橡胶套管，所述膨胀橡胶套管能吸收固井水泥浆中的水而膨胀形成膨胀后橡胶套管；其中，所述膨胀后橡胶套管的厚度大于地层裂缝滑动处或断层滑动处的滑动量。

优选的，其中，所述膨胀后橡胶套管的厚度为所述膨胀橡胶套管的厚度的1.5倍。

优选的，其中，所述膨胀橡胶套管过盈配合套接在所述油层套管上。

优选的，其中，所述膨胀橡胶套管硫化套接在所述油层套管上。

优选的，其中，所述膨胀橡胶套管螺纹套接在所述油层套管上。

优选的，其中，所述油层套管的两端分别连接有接头套管。

优选的，其中，所述油层套管的长度大于或等于所述膨胀橡胶套管的长度。

优选的，其中，所述油层套管的长度为20米至40米。

优选的，其中，在井眼直径为215.9毫米的状态下，所述油层套管的直径为139.7毫米，且所述膨胀后橡胶套管的厚度与所述膨胀橡胶套管的厚度之差，不小于40毫米。

优选的，其中，所述膨胀后橡胶套管的厚度大于所述固井水泥浆凝固后形成的固井水泥环的厚度。

本实用新型的特点及优点是：

本实用新型的用于油气储层压裂的组合套管，在固井过程中膨胀橡胶套管的管厚膨胀至大于地层裂缝滑动处或断层滑动处的滑动量，避免水力压裂时，由于地层中的风险裂缝滑动处或断层滑动处的滑动而产生的载荷直接作用在油层套管上，而对油层套管造成变形与破坏，从而起到缓冲效果，并保证油层套管不受损伤，此外该用于油气储层压裂的组合套管的结构简单、组装方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型用于油气储层压裂的组合套管的结构示意图；

图2为本实用新型用于油气储层压裂的组合套管位于井下的初始状态图；

图3为本实用新型用于油气储层压裂的组合套管位于井下的初始状态剖面图；

图4为本实用新型用于油气储层压裂的组合套管位于井下的使用状态图；

图5为本实用新型用于油气储层压裂的组合套管位于井下的使用状态剖面图。

附图标记与说明：

100、用于油气储层压裂的组合套管；10、油层套管；20、膨胀橡胶套管；30、水泥环空；31、固井水泥浆；32、固井水泥环；40、膨胀后橡胶套管；50、接头套管；200、井眼的井壁；T1、厚度；T2、厚度；T3、厚度；L1、长度；L2、长度；D1、井眼直径；D2、直径。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种用于油气储层压裂的组合套管100，请参见图1至图5，包括：油层套管10和套设在油层套管10外的膨胀橡胶套管20，膨胀橡胶套管20能吸收固井水泥浆31中的水而膨胀形成膨胀后橡胶套管40；其中，膨胀后橡胶套管40的厚度T1大于地层裂缝滑动处或断层滑动处的滑动量。

本实用新型的用于油气储层压裂的组合套管100，在固井过程中膨胀橡胶套管20的管厚膨胀至大于地层裂缝滑动处或断层滑动处的滑动量，避免水力压裂时，由于地层中的风险裂缝滑动处或断层滑动处的滑动而产生的载荷直接作用在油层套管10上，而对油层套管10造成变形与破坏，从而起到缓冲效果，并保证油层套管10不受损伤，此外该用于油气储层压裂的组合套管100的结构简单、组装方便。

在一些实施例中，请参见图2至图5，膨胀后橡胶套管40的厚度T1为膨胀橡胶套管20的厚度T3的1.5倍。该膨胀橡胶套管20具有该种膨胀比例，能够保证膨胀后橡胶套管40紧密夹设在油层套管10和固井水泥环32之间，从而保证水力压裂时，由于地层中的裂缝滑动处或断层滑动处的滑动而产生的载荷能够直接快速地传递至膨胀后橡胶套管40上并能被膨胀后橡胶套管40快速有效的吸收，进而避免载荷对油层套管10造成破坏，导致油层套管10变形。在一些优选的实施例中，膨胀橡胶套管20为遇水膨胀橡胶制成的套管。

下面对本实用新型的用于油气储层压裂的组合套管100的工作过程进行介绍：

在初始状态下，请参见图2和图3，将用于油气储层压裂的组合套管100下入到地层中风险较大的裂缝或断层滑动处，此时用于油气储层压裂的组合套管100和井眼的井壁200之间形成水泥环空30。当进行固井时，向水泥环空30中注入固井水泥浆31，此时套设在油层套管10外的膨胀橡胶套管20沉浸在固井水泥浆31中。在固井水泥浆31稠化之前，膨胀橡胶套管20吸收固井水泥浆31中的水从而发生膨胀并形成膨胀后橡胶套管40，直至膨胀后橡胶套管40与固井水泥浆31凝固后形成的固井水泥环32充满油层套管10与井眼的井壁200之间的环空，如图4和图5所示，此时，用于油气储层压裂的组合套管100处于使用状态。

当压裂时，油气储层中的裂缝或断层处发生滑动，而产生一定的位移滑动量。由于膨胀橡胶套管20的弹性大(即抗压强度低)，且裂缝或断层处的滑动量较小，利用膨胀橡胶套管20吸水膨胀后形成的膨胀后橡胶套管40，相对增加了油层套管10与固井水泥环32之间的环空厚度，且该环空厚度足以大于裂缝或断层处的滑动量，因此能够利用膨胀后橡胶套管40的压缩量吸收裂缝滑动处或断层滑动处的滑动量。

在一些实施例中，请参见图4和图5，膨胀后橡胶套管40的厚度T1大于固井水泥浆31凝固后形成的固井水泥环32的厚度T2。也即，相对于常规设计，膨胀后橡胶套管40占据了更多的环空体积，固井水泥环32的体积占比降低，膨胀后橡胶套管40可压缩性提高，所以裂缝或断层处的滑动量(也即，地层移动量)就由膨胀后橡胶套管40的压缩量吸收，从而避免由于裂缝或断层处的滑动而产生的作用力作用到油层套管10上，进而保护了油层套管10，降低了裂缝或断层处的滑动对油层套管10造成的损坏概率。

在一些实施例中，请参见图1，膨胀橡胶套管20过盈配合套接在油层套管10上。采用该种连接方式，膨胀橡胶套管20的内表面和油层套管10的外表面之间产生弹性压力，从而能够保证两者之间的紧固连接，进而使得用于油气储层压裂的组合套管100能承受较大的轴向力、扭矩及动载荷，而且其结构简单，同轴性好。

在另一些实施例中，膨胀橡胶套管20硫化套接在油层套管10上。采用该种连接方式，能够改善膨胀橡胶套管20的物理性能和力学性能，即增高其强度、弹性、拉伸模量的同时能够减少其塑性变形。

为了能够快速将膨胀橡胶套管20套接在油层套管10上，在一些实施例中，膨胀橡胶套管20螺纹套接在油层套管10上，本实施例采用该种连接方式，结构简单、易加工且成本低廉。优选的，膨胀橡胶套管20通过矩形螺纹套接在油层套管10上，因此膨胀橡胶套管20和油层套管10之间的传动效率更高。

在一些实施例中，请参见图1，油层套管10的两端分别连接有接头套管50，因此能利用该些接头套管50与其他结构稳定连接，其连接更加方便与快速，且传递载荷稳定。

在一些实施例中，请参见图1，油层套管10的长度L1大于或等于膨胀橡胶套管20的长度L2。优选的，油层套管10的长度L1为20米至40米。因此，能够适用不同井深，扩大其应用范围。当然，在其他的实施例中，油层套管10也可以通过多根短管依次连接形成，在此不做限制。

在一些优选的实施例中，在井眼直径D1为215.9毫米的状态下，油层套管10的直径D2为139.7毫米，且膨胀后橡胶套管40的厚度T1与膨胀橡胶套管20的厚度T3之差，不小于40毫米。本实施例中，通过具体的尺寸限制，能够最大程度的利用膨胀后橡胶套管40吸收地层移动时产生的载荷，从而保证传递至油层套管10的载荷处于合理范围，进而保证油层套管10的正常使用。

以上仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims

1.一种用于油气储层压裂的组合套管，其特征在于，包括：

油层套管和套设在所述油层套管外的膨胀橡胶套管，所述膨胀橡胶套管能吸收固井水泥浆中的水而膨胀形成膨胀后橡胶套管；

其中，所述膨胀后橡胶套管的厚度大于地层裂缝滑动处或断层滑动处的滑动量。

2.根据权利要求1所述的用于油气储层压裂的组合套管，其特征在于，

所述膨胀后橡胶套管的厚度为所述膨胀橡胶套管的厚度的1.5倍。

3.根据权利要求1所述的用于油气储层压裂的组合套管，其特征在于，

所述膨胀橡胶套管过盈配合套接在所述油层套管上。

4.根据权利要求1所述的用于油气储层压裂的组合套管，其特征在于，

所述膨胀橡胶套管硫化套接在所述油层套管上。

5.根据权利要求1所述的用于油气储层压裂的组合套管，其特征在于，

所述膨胀橡胶套管螺纹套接在所述油层套管上。

6.根据权利要求1所述的用于油气储层压裂的组合套管，其特征在于，所述油层套管的两端分别连接有接头套管。

7.根据权利要求1所述的用于油气储层压裂的组合套管，其特征在于，所述油层套管的长度大于或等于所述膨胀橡胶套管的长度。

8.根据权利要求1或7所述的用于油气储层压裂的组合套管，其特征在于，

所述油层套管的长度为20米至40米。

9.根据权利要求1所述的用于油气储层压裂的组合套管，其特征在于，

在井眼直径为215.9毫米的状态下，所述油层套管的直径为139.7毫米，且所述膨胀后橡胶套管的厚度与所述膨胀橡胶套管的厚度之差，不小于40毫米。

10.根据权利要求1所述的用于油气储层压裂的组合套管，其特征在于，

所述膨胀后橡胶套管的厚度大于所述固井水泥浆凝固后形成的固井水泥环的厚度。