CN2854069Y

CN2854069Y - 欠平衡完井用的完井装置

Info

Publication number: CN2854069Y
Application number: CN 200520113354
Authority: CN
Inventors: 谢正凯; 吴仕荣; 陈刚; 伍贤柱; 王忠生; 王玉明
Original assignee: Institute Of Science And Technology China Petroleum Group; China National Petroleum Corp
Current assignee: Institute Of Science And Technology China Petroleum Group; China National Petroleum Corp
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2007-01-03
Anticipated expiration: 2015-07-13

Abstract

本实用新型公开了一种欠平衡完井用的完井装置，该装置为圆形管状，两端设置有螺纹连接段，管壁中部设置有若干轴向槽。该装置通过井下膨胀工具产生塑性变形，贴紧在井壁上。同时管壁膨胀使中部轴向槽成为通孔，使管内外贯通，起到滤筛管作用。施工过程中不需要水泥固井，所以能在欠平衡条件下进行固井操作，欠平衡下入管柱及打通储层。本装置能够实现在真正欠平衡条件下的完井，是一种适用于多种地质条件下的欠平衡完井装置。达到科学完井，保护油气层，提高油气产量的目的。

Description

欠平衡完井用的完井装置

技术领域

本实用新型涉及一种油气井完井用的井下装置，特别涉及一种欠平衡完井用的完井装置。

背景技术

在油气田的勘探和开发中，常规的钻井技术均属于过平衡钻井，既在钻井过程中特别是打开储层时，井内钻井液的压力高于储层孔隙压力，防止发生井喷。因为常规的过平衡钻井技术井底钻井液的压力高于地层孔隙压力，这样钻井液在压差的作用下进入储层，损害并污染储层。通常是堵塞储层孔隙，油气不能顺利流向井筒或流出能力降低，导致油气产量降低。如果所钻的井是勘探井，钻井的目的是了解本地区是否存在含油储层，然而储层孔隙被堵塞，不能及时发现储层，后果则是导致一个储层乃至一个地区的油藏被判断为无可采油地区，丢失宝贵油藏。

20世纪50年代，开始采用欠平衡钻井技术。欠平衡钻井技术是：在钻井过程中钻井液井底压力低于地层孔隙压力，使产层的流体在压差作用下有控制地进入井筒，并将产层的流体循环到地面的一种钻井技术。

同常规的过平衡钻井技术相比，欠平衡钻井技术有很多优点，主要表现为：(1)减少钻井液对地层的损害、提高油气产量。欠平衡钻井过程中，因井底钻井液压力低于地层孔隙压力，钻井液不能进入地层，反而地层内流体可以流入井筒。所以欠平衡钻井减少对地层的损害，能够有效地保护油气层，从而提高油气井的产量。(2)有利于发现、评价低压低渗油气层。常规过平衡钻井对产层造成伤害，堵塞储层孔隙，使本应该有油气显示的井没有显示，影响油气的勘探和开发。欠平衡钻井过程地层的流体压力高于井底钻井液的压力，地层油气能进入井筒并从井内返出地面，有利于对地层油气做出准确评价。(3)欠平衡钻井可大幅度提高机械钻速，延长钻头使用寿命。(4)由于欠平衡钻井井筒内钻井液的液柱压力低于地层孔隙压力，从而可以大大降低钻井液漏失发生的几率，减少钻井液流失，降低钻井成本。(5)欠平衡钻井过程中，可能产生油气，通过对油气进行分离作为副产品加以利用和出售。

由于油气井的地质条件比较复杂，为防止井壁坍塌造成井筒的堵塞或卡住油气井内采油设备，在完成钻井后通常需要对井筒井壁进行固井处理。目前的完井方法是：将水泥浆填充到套管与井壁之间的环形间内，水泥浆固化在套管与井壁之间。即通过水泥对井壁进行加固处理。水泥浆固化要求有一个稳定的地下环境，也就是工程技术人员通常所说的压稳原则。在井下欠平衡条件下，地层中的流体处于激活状态，储层中的油、气、水侵入水泥浆中，造成水泥浆失重。水泥浆失去稳定的地下环境难固化，固井质量得不到保证，影响层间封隔，达不到固井的目的。另外，因水泥浆液柱压力高于井底地层压力，又会造成常规过平衡钻井带来的污染损害储层效果。不过，固井过程中造成污染损害储层的是水泥浆。水泥浆对油气井储层的损害程度甚至超过过平衡钻井造成的损害。因此，在目前的欠平衡钻井完成后，不愿采用水泥浆填充套管的完井方法，普遍采用裸眼完井或筛管完井。而这两种完井方法由于没有进行固井处理，所以只能用于岩层致密、井筒稳定的地质条件，适用范围受到局限。而筛管完井同样是在过平衡条件下才能进行，筛管完井仍然不能克服水泥浆对油气井的损害。到目前，没有一种与欠平衡钻井相配套的欠平衡完井技术，使在欠平衡钻井技术下得到保护的油气层在完井过程中，继续得到保护。如果不能在钻井、测井、完井施工全过程中实现欠平衡，欠平衡钻井技术保护油气层的效果就不能充分体现，保护油气层的目的没有最终实现。

实用新型内容

针对目前欠平衡钻井技术中保护油气层的目的没有最终实现，提出了欠平衡完井技术。本实用新型的目的在于：提供一种欠平衡完井用的完井装置，这种完井装置可以实现在欠平衡条件下的完井，而不受地质条件的限制，不会污染储层。

为实现上述目的，设计新型的欠平衡完井用的完井装置。该装置是一种圆形管，圆形管的外径在127-203毫米之间，厚度在6-12毫米之间，长度在7-13米之间。圆形管两端有螺纹，圆形管中部管壁外表面均布有轴向槽，轴向槽的深度在3-11毫米之间。将圆形管下放到井下，通过井下膨胀工具使圆形管产生膨胀塑性变形。圆形管膨胀后，管壁直径增加；轴向槽成为近似菱形的通孔，管壁贴紧在井壁上实现稳定井壁的作用。完井施工过程中，不采用高压注水泥浆，井内液柱压力低于储层压力，不污染储层。

为了使圆形管之间能连接，所述的圆形管两端有螺纹连接段，圆形管一端为内螺纹，一端为外螺纹。

为了适应欠平衡完井施工操作方便，所述的圆形管两端内螺纹和外螺纹为左旋螺纹。

为了适合欠平衡完井施工中，更有利于使圆形管膨胀，所述的圆形管两端的外径大于中部管壁外径5-40毫米之间。由于轴向槽的存在使圆形管中部强度较低，相对于无轴向槽的两端更容易加工膨胀，通过设计成不同的直径，可使圆形管的管口直径与膨胀后的原形管直径基本一致，便于膨胀操作。

轴向槽有多种形状，如菱形、椭圆形、长方形、两端为圆形的长方形等，而最理想的形状是长方形轴向槽。这种轴向槽结构在膨胀时更容易均匀变形使轴向槽被扩张成菱形通孔，并且膨胀时所需要作用力小，形成的通孔的形状有规则。

轴向槽可以位于圆形管的内壁或外壁上，为了加工方便，轴向槽加工在圆形管的外壁上比较好。这样不但便于轴向槽的加工，而且圆形管内壁表面光滑，便于膨胀器对圆形管进行膨胀加工。

简述使用方法，便于理解本实用新型。将多个欠平衡完井用的完井装置螺纹连接在一起，成为带轴向槽的完井管柱。将带轴向槽的完井管柱悬挂在套管末端。带轴向槽的完井管柱下至油气井井筒内，在欠平衡条件下，采用钻井中使用的膨胀器对圆形管壁向外进行机械膨胀，圆形管内、外径同时扩大。圆形管膨胀后外表面上的轴向槽被撑开，成为近似菱形的通孔。欠平衡完井用的完井装置组成的管柱，膨胀后贴紧在井壁上。完井操作过程中，不采用高压水泥浆，实现无水泥完井。

本实用新型的有益效果是：施工过程中没有采用高压注水泥浆，所以能在欠平衡条件下进行完井操作。轴向槽膨胀后被扩张成为近似菱形的通孔，完井管柱内外贯通，使膨胀后的圆形管起到防砂、滤砂的筛管作用。另外，能在不经过射孔的情况下，实现储层与井筒贯通。减少了油井射孔环节，节约油井射孔成本，克服了射孔过程给储层带来的损害。这种欠平衡完井用的完井装置，能够实现欠平衡条件下的完井，是一种可以适用于各种地质条件下的欠平衡完井装置。总之，采用本实用新型完井，不污染油井储层，解决了多年来技术人员想解决，而未能解决的技术课题；解决了在欠平衡钻井技术下得到保护的油气层，在完井过程中继续得到保护的难题。

附图说明

附图1是本实用新型的欠平衡完井用的完井装置结构剖面示意图。

附图2是采用欠平衡完井用完井装置进行欠平衡完井操作示意图。

附图3是完成圆形管(2)膨胀后的油井纵剖面示意图。

附图4是附图1的横截面示意图。

附图5是欠平衡完井用完井装置膨胀后的横截面示意图。

图中，1.外螺纹，2.圆形管，3.内螺纹，4.轴向槽，5.套管末端，6.膨胀器，7.井壁，8.螺纹连接段。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的欠平衡完井用的完井装置作进一步说明。

如图1所示，圆形管(2)为钢管，一端有外螺纹(1)，另一端有内螺纹(3)。圆形管(2)的外径为127毫米，厚度是10毫米，长度是10米。圆形管(2)中部管壁外表面交错均布有轴向槽(4)，轴向槽(4)的深度为9毫米，轴向槽(4)的长度为300毫米。轴向槽(4)采用的是两端为圆形的长方形。轴向槽)4)位于圆形管(2)的外壁上。圆形管(2)两端部直径大于中部管直径13毫米。

如图4所示，欠平衡完井用完井装置膨胀前的轴向槽(4)结构。轴向槽(4)底部与管壁的内表面之间的距离，即壁厚最薄处强度应保证在井底欠平衡条件下能够承受管内外的压力差。在该压力差作用下圆形管(2)不会变形，并且轴向槽(4)不会因受压自动破裂。

由于钻井队现有的膨胀器(6)在工作时，旋转方向为右旋，所以圆形管(2)两端的内外螺纹(1、3)均为左旋螺纹，这样使螺纹旋转方向与膨胀器(6)转动方向相反，防止在膨胀加工时使相邻的圆形螺纹连接段(8)部脱扣。

如图2所示的是：利用井下加工膨胀器(6)，处理欠平衡完井用的完井装置，使其膨胀的过程。图3是圆形管(2)贴紧在井壁(7)上的示意图。

首先，在欠平衡的条件下，将多个欠平衡完井用的完井装置两端丝扣相连，悬挂在套管末端(5)。套管和欠平衡完井用的完井装置组成所需长度的管柱，下入井筒内。

其次，欠平衡的条件下，在套管和欠平衡完井用的完井装置组成的管柱内，下入膨胀器(6)。膨胀器(6)为圆锥形，周围有转辊。用钻机转盘带动膨胀器(6)向右旋转。利用膨胀器(6)和上部钻具的重量向下推进的膨胀器(6)。膨胀器(6)上的转辊对欠平衡完井用的完井装置圆形管(2)内壁施加径向膨胀压力。带有轴向槽(4)的圆形管(2)径向膨胀。膨胀后的圆形管(2)的管壁贴紧在井壁(7)上实现固井。同时欠平衡完井用的完井装置圆形管(2)表面的轴向槽(4)被膨胀器撑裂，轴向槽(4)被裂成菱形的通孔(4)，使圆形管(2)变成井下筛管。图5表示欠平衡完井用完井装置膨胀后的横截面，圆形管内径、外径增大，轴向槽(4)成为通孔。

最后，欠平衡的条件下，起出膨胀器(6)及其上部钻具。膨胀后的欠平衡完井用的完井装置留在井内，完成欠平衡完井的全过程。如图3所示，是一口利用本实用新型欠平衡完井用的完井装置，经过膨胀后的油井。

整个完井施工过程中，全部在欠平衡状态下完成的。因此不存在对石油储层的损害、污染。实现了在欠平衡钻井技术下得到保护的油气层，在完井过程中继续得到有效保护。本技术对油气田增产起到了推动作用。

Claims

1、一种欠平衡完井用的完井装置，装置是一种圆形管(2)，其特征在于：圆形管(2)的外径在127-203毫米之间，厚度在6-12毫米之间，长度在7-13米之间，圆形管(2)两端有螺纹连接段(8)，圆形管(2)中部管壁外表面周围均布有轴向槽(4)，轴向槽(4)的深度在3-11毫米之间。

2、如权利要求1所述的欠平衡完井用的完井装置，其特征在于：所述的圆形管(2)两端有螺纹连接段(8)，圆形管(2)一端为内螺纹(3)，一端为外螺纹(1)。

3、如权利要求2所述的欠平衡完井用的完井装置，其特征在于：所述的圆形管(2)两端内螺纹(3)和外螺纹(1)为左旋螺纹。

4、如权利要求1所述的欠平衡完井用的完井装置，其特征在于：所述的圆形管(2)两端的螺纹连接段的外径大于中部管壁外径5-40毫米之间。

5、如权利要求1、或2、或3、或4所述的欠平衡完井用的完井装置，其特征在于：所述的圆形管(2)上的轴向槽(4)为长方形。

6、如权利要求1、或2、或3、或4所述的欠平衡完井用的完井装置，其特征在于：所述的圆形管(2)上的轴向槽(4)为两端为圆形的条形。

7、如权利要求1、或2、或3、或4所述的欠平衡完井用的完井装置，其特征在于：所述的圆形管轴向槽(4)为椭圆形。

8、如权利要求1、或2、或3、或4所述的欠平衡完井用的完井装置，其特征在于：所述的圆形管轴向槽(4)为菱形。

9、如权利要求1、或2、或3、或4所述的欠平衡完井用的完井装置，其特征在于：所述的圆形管(2)中部管壁外表面周围均布的轴向槽(4)，其排列方式为交错排列。