一種用於油氣井開採的易拔井下過濾器及其實現方法
2023-04-30 02:43:21 2
一種用於油氣井開採的易拔井下過濾器及其實現方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於油氣田開採的易拔井下過濾器及其實現方法，所述井下過濾器包括基管和套裝於基管上的過濾套；整個井下過濾器為等外徑結構。本發明消除了井下過濾器管柱上的臺階，減少了井下過濾器管柱起出時的上提力。通過在等徑填補外套內側焊接支撐體，使得等徑填補外套抗擠壓能力大大提高，完全能承受卡瓦、液壓動力鉗的夾緊力而不變形。上提井下過濾器管柱時，上提力降低，避免了使用大噸位的修井機和套銑工藝，節省打撈成本。
【專利說明】—種用於油氣井開採的易拔井下過濾器及其實現方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種用於油氣井開採的易拔井下過濾器及其實現方法，適用於易出砂的疏鬆砂巖油藏的油氣井和井下過濾器管柱外需要充填顆粒的井，上述油氣井包括直井、斜井、水平井、注入井和生產井，屬於石油天然氣開採【技術領域】。
【背景技術】
[0003]井下過濾器包括井下防砂過濾器和具有控流功能的井下過濾器。其中井下防砂過濾器也稱防砂管或防砂篩管，具有控流功能的井下過濾器也稱控流過濾器或控流篩管。[0004]井下過濾器管柱有時是由一根井下過濾器組成，很多情況是由多根井下過濾器連接組成。
[0005]—方面，全球油氣田存在大量易出砂的疏鬆砂巖油藏，對於疏鬆砂巖油藏的油氣井，無論是直井，斜井還是水平井，油井出砂是油田開發經常遇見的問題之一。油井出砂的危害比較大，會造成油井產量大減，作業成本激增，經濟損失嚴重。因而，防止井下地層出砂是極為重要的。
[0006]目前，油氣井常用的機械防砂技術有三種:
1、在油氣井中下入過濾器管柱防砂；
2、礫石充填防砂:首先下入過濾器管柱，然後在過濾器管柱和井壁的環空充填礫石，利用礫石層阻擋地層砂進入井筒。
[0007]3、連續封隔體分段控流油氣井:另一方面，油氣田也存在大量需要在管外充填顆粒的油氣井，比如一種實施連續封隔體分段控流的油氣井。這類油氣井既有出砂井，也有不出砂井，包括直井、斜井和水平井，其所實施的連續封隔體分段控流技術是向油氣井中下入控流過濾器管柱，然後再向控流過濾器管柱和井壁環空充入具有軸向防竄流的封隔體，該封隔體由防竄流顆粒組成。這類井簡稱為連續封隔體分段控流油氣井。
[0008]採用上述三種完井方式的油氣井，由於多種原因，往往需要拔出井下過濾器管柱，譬如:
1、井下過濾器管柱堵塞，需要清洗重新下入或下入新的過濾器管柱；
2、射孔孔眼被堵塞，需要拔出井下過濾器管柱，清洗射孔孔眼；
3、井下過濾器管柱損壞，需要拔出後下入新的井下過濾器管柱；
4、對油氣井進行其它作業，需要拔出井下過濾器管柱。
[0009]對於在油氣井中直接下入井下過濾器管柱防砂的油氣井由於地層大量出砂，地層砂填滿了井下過濾器管柱與井壁之間的環空、緊緊包住了井下過濾器管柱；對於礫石充填井或連續封隔體分段控流油氣井，充填的礫石層或防竄流顆粒也緊緊包住了井下過濾器管柱。對於上述地層砂、礫石和防竄流顆粒，以下統稱管外顆粒。
[0010]當進行拔管作業時，管外顆粒與其緊抱住的井下過濾器管柱會產生巨大的摩擦阻力，一般能達到I噸/米以上，而井下過濾器管柱長度很多都在上百米，那麼上提力就需要上百噸，一般的修井作業設備根本無法提供如此高的上提力，而且井下過濾器管柱的連接強度也無法承受如此高的拉力，很多情況下，即使十幾米井下過濾器管柱，上百噸拔力也難拔出。同時，上提時由於摩擦阻力的作用，管外顆粒和井下過濾器管柱之間還有可能發生自鎖，更加難以拔出井下過濾器管柱。因此，如果不採取其它措施，利用直接上提的方式很多井無法拔出井下過濾器管柱。
[0011]對於無法拔出井下過濾器管柱的油氣井，油田一般採用的解決措施是套銑作業。套銑作業是在井下過濾器管柱和井壁的環空內下入一個套銑管套於井下過濾器管柱外，邊旋轉邊循環衝洗而清除掉包圍在井下過濾器管柱周圍的地層砂或礫石，使井下過濾器管柱易於拔出，套銑作業每套銑完一根井下過濾器，就需要分別將套銑管和過濾器從井下起出地面，然後再將套銑管柱下入井下，套銑下一根井下過濾器，一般從地面到井下作業位置有上千米距離，因此整個作業周期很長，成本很高。而且套銑作業對於井下過濾器管柱和井壁間隙的寬度尺寸有要求，如果尺寸較小，工具無法下入，該油氣井就無法採用套銑作業進行拔管，甚至造成該油氣井的報廢。
[0012]因而，亟需開發出一種用於從出砂井或充填連續封隔體的油氣井中易拔出的井下過濾器管柱。
[0013]考慮到管柱下井、起出的工藝、效率以及成本因素，油田普遍使用含有接箍的基管，在管柱連接過程中，需要給吊卡、卡瓦、液壓動力鉗預留一些位置，過濾段是不允許受力的，接箍兩端必須留有一些盲段，因此，如圖1所示，一般井下過濾器管柱上會形成兩種臺階:一、接箍的外徑比基管外徑大，管柱連接時，接箍與基管會形成一個臺階1-1 ;二、防砂過濾套與基管之間形成臺階1-2。如2-7/8控水井下過濾器管柱中，基管直徑073毫米，接箍直徑089毫米，控水過濾套直徑0102毫米，這樣接箍與基管單邊形成8毫米外徑差的臺階，控水過濾套與基管單邊形成14.5毫米外徑差的臺階。
[0014]為了研究拔管阻力產生的原因，我們建立了拔管模擬實驗裝置進行了一系列拔管實驗。實驗表明，在一段2米長的井下過濾器拔管過程中，如果使用規格為2-7/8的普通井下過濾器管柱，其基管直徑073毫米，接箍直徑089毫米，控水過濾套直徑0102毫米，這樣接箍與基管單邊形成8毫米外徑差的臺階，控水過濾套與基管單邊形成14.5毫米外徑差的臺階，拔管阻力是1000kg-5000kg以上，同等條件下，如果井下過濾器管柱上沒有臺階，拔管阻力僅為100kg-500kg。即拔出沒有臺階的井下過濾器管柱所需上提力，大約是拔出有臺階的普通井下過濾器管柱所需上提力的十分之一，甚至更少。
[0015]實驗結果表明，在拔出井下過濾器管柱過程中，對上提力影響較大的一個因素是管柱上的臺階，因此必須消除井下過濾器管柱上的所有臺階。。
【發明內容】
[0016]本發明需要解決的技術問題就在於克服現有技術的缺陷，提供一種用於油氣井開採的易拔井下過濾器管柱及其實現方法，本發明採用等外徑井下過濾器結構，消除現有井下過濾器管柱上外包裹管外顆粒區段或其它的所有臺階，有利於在管柱上提時，減少管柱與管外顆粒之間的巨大阻力，便於管柱從井筒中拔出。
[0017]為解決上述問題，本發明採用如下技術方案: 本發明提供了一種用於油氣井開採的易拔井下過濾器，所述井下過濾器包括基管和設置於基管上的過濾套；整個井下過濾器為等外徑結構。
[0018]本發明同時提供了一種用於油氣井開採的易拔井下過濾器的實現方法，所述井下過濾器包括基管和設置於基管上的過濾套，所述基管採用等直徑圓管，管一端有外螺紋，另一端有內螺紋，在等直徑圓管的中間部位先加工一環形凹段，在環形凹段的位置設置過濾套及其它部件，整個井下過濾器為等外徑結構。
[0019]本發明還提供了另外一種用於油氣井開採的易拔井下過濾器的實現方法，所述井下過濾器包括基管和設置於基管上的過濾套，所述基管一端有外螺紋，一端安裝接箍形成內螺紋，在基管上組裝、焊接過濾套形成井下過濾器，基管上沒有設置過濾套的部位稱為盲管，以過濾套外徑為整個井下過濾器管柱的外徑，在盲管段和接箍位置安裝和過濾套外徑相同的等徑填補外套，使整個井下過濾器為等外徑結構。
[0020]優選地，等徑填補外套選用圓管，壁厚適中。
[0021]優選地，等徑填補外套內側可安裝支撐體，先將支撐體焊接在基管上，再將等徑填補外套與支撐體焊接成一體。
[0022]優選地，所述支撐體可以是圓環狀，也可以是塊狀。
[0023]部分易拔井下過濾器在生產完成後，後期仍需要安裝部件，譬如安裝了控流裝置的易拔控流井下過濾器，為了便於操作和特定要求，其等徑填補外套上可加工一個或多個通孔，或者開槽。
[0024]我們在實驗室做了大量上提力測試實驗。在一段2米長的井下過濾器拔管過程中，如果使用規格為2-7/8的普通井下過濾器管柱，其基管直徑073毫米，接箍直徑089毫米，控水過濾套直徑0102毫米，這樣接箍與基管單邊形成8毫米外徑差的臺階，控水過濾套與基管單邊形成14.5毫米外徑差的臺階，拔管阻力是1000kg-5000kg以上，同等條件下，如果井下過濾器管柱上沒有臺階，拔管阻力僅為100kg-500kg。實驗數據表明，拔出沒有臺階的井下過濾器管柱所需上提力，大約是拔出有臺階的普通井下過濾器管柱所需上提力的十分之一，甚至更少。因而，本發明的有益效果是:本發明消除了井下過濾器管柱上對應生產段上的所有臺階，在管柱上提時，有利於減少管柱與管外顆粒之間的巨大阻力，便於管柱從井筒中拔出。避免了使用大噸位的修井機，降低拔管時間和成本，避免了油氣井的報廢。
[0025]本發明易拔井下過濾器按過濾形式可分為:繞絲式，單層、雙層和多層篩網式、膠結成型的濾砂管式和衝縫套式等形式。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明【背景技術】部分所述帶臺階的井下過濾器管柱結構示意圖，圖中表示兩根普通井下過濾器連接組成的井下過濾器管柱。
[0027]圖2.1是本發明實施例1所述的易拔井下過濾器所用的基管。
[0028]圖2.2為本發明實施例1所述的易拔井下過濾器結構示意圖。
[0029]圖3.1是本發明實施例2所述的等直徑圓管類易拔井下過濾器所用的基管，其外壁上已加工一個環形凹段和過流孔。
[0030]圖3.2為本發明實施例2所述的等直徑圓管類易拔井下過濾器結構示意圖。
[0031]圖4.1是本發明實施例3所述的易拔井下控流過濾器所用的基管。[0032]圖4.2為本發明實施例3所述的易拔井下控流過濾器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]實施例1易拔井下過濾器
為使本發明的目的、技術實施例和優點更加清楚，下面將結合附圖2.1和2.2對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0034]如圖2.1所示，基管選用帶接箍的基管，如圖2.2所示，可以直接在基管上卷過濾套也可以單獨製作過濾套2-1。第一步先製作成單層、雙層或多層篩網式井下過濾器，第二步給井下過濾器兩端焊接等徑填補外套2-2、2-3，等徑填補外套選用厚壁管，由於接箍外徑比基管外徑大，等徑填補外套2-3 —端內孔孔徑也相應加大，再剖切成兩半，與過濾套焊接時，先焊接環縫，再焊接直縫。用這種井下過濾器連接成的管柱沒有臺階，能極大地減少井下過濾器管柱起出油井時的上提力。
[0035]實施例2等直徑圓管類井下過濾器
如圖3.1和圖3.2所示，基管選用等直徑圓管3-1，管一端有外螺紋，一端有內螺紋，在等直徑圓管外壁上加工一個環形凹段3-2，給基管環形凹段加工過流孔，卷上過濾網，並焊接外保護套3-3，保證外保護套外徑與整體式基管外徑相等。用這種井下過濾器連接成的管串沒有臺階，能極大地減少井下過濾器管柱起出油井時的上提力。
[0036]實施例3井下控流過濾器
如圖4.1和圖4.2所示，基管選用普通帶接箍的基管，可以直接在基管上卷過濾套也可以單獨製作過濾套4-3。第一步先製作成安裝了控流裝置的單層、雙層或多層篩網式井下控流過濾器，第二步給井下控流過濾器管柱兩端焊接等徑填補外套4-2、4-4，等徑填補外套4-2、4-4與基管之間安裝支撐體，等徑填補外套4-2通過支撐體4-1與基管焊接成一體，並與過濾套4-3端環環縫焊接。等徑填補外套4-4通過支撐體4-5與基管焊接成一體，並與過濾套4-3端環焊接，支撐體可以是圓環狀，也可以是塊狀。
[0037]用這種井下過濾器管柱連接成的管串沒有臺階，能極大地減少井下過濾器管串起出油井時的上提力。
[0038]最後應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。
【權利要求】
1.一種用於油氣井開採的易拔井下過濾器，所述井下過濾器包括基管和設置於基管上的過濾套；其特徵在於:整個井下過濾器為等外徑結構。
2.一種用於油氣井開採的易拔井下過濾器的實現方法，其特徵在於:所述井下過濾器包括基管和設置於基管上的過濾套，所述基管採用整體式基管，管的一端為外螺紋，另一端為內螺紋，在基管的中間部位先加工一環形凹段，在環形凹段的位置設置過濾套及其它部件，使整個井下過濾器為等外徑結構。
3.一種用於油氣井開採的易拔井下過濾器的實現方法，其特徵在於:所述井下過濾器包括基管和設置於基管上的過濾套，所述基管裝有接箍，在基管上組裝、焊接過濾套形成井下過濾器，基管上沒有設置過濾套的部位稱為盲管，以過濾套外徑為整個井下過濾器的外徑，在盲管和接箍位置安裝和過濾套外徑相同的等徑填補外套，使整個井下過濾器為等外徑結構。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於:等徑填補外套選用適用於油氣井下的管材。
5.如權利要求3所述的方法，其特徵在於:等徑填補外套與盲管之間可安裝支撐體。
【文檔編號】E21B43/34GK103883292SQ201310688227
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月16日 優先權日:2013年12月16日
【發明者】裴柏林, 馮國江, 吳建昌 申請人:安東柏林石油科技（北京）有限公司