管柱及完井方法與流程

2023-05-22 02:16:21 1

本發明涉及油田開發技術領域，尤其涉及一種管柱及完井方法。

背景技術：

在油田開發過程中，需要進行完井作業，其中，完井作業既是鑽井作業的最後一道工序，又是採油作業的開始，完井作業對鑽井作業和採油作業起著承上啟下的重要作用。在完井作業過程中，通常需要進行酸壓或酸化技術來提高地層滲透率，從而達到油氣井自噴的目的，以增加油氣產量。在採油作業中，自噴井的地層具有能量能夠將油氣從油氣層舉出井口，此外，很多地層在出油的同時，還會出砂，因此還要考慮完井管柱的防砂功能。

目前，完成自噴井的完井作業的過程為：在處於壓井狀態的自噴井中下入酸壓或酸化改造管柱，其中，壓井狀態指將密度大的泥漿注入井內，以等於或微高於地層孔隙壓力。通過循環注入密度小的環空保護液將井內密度大的泥漿替出，然後坐封封隔器，再向酸壓或酸化改造管柱中的油管內高壓注入酸液，其中酸液的注入量是根據儲層特徵設定的，酸液注入完後，起出酸壓或酸化改造管柱，然後將懸掛防砂管柱下入至設計井深，坐封防砂管柱上的封隔器，使防砂管柱固定，再下入自噴井完井管柱，進行採油。

然而，完成上述作業過程中，需要分別下入酸壓或酸化改造管柱、懸掛防砂管柱和自噴完井管柱，需要三趟鑽才能實現酸壓或酸化改造功能、自噴井完井功能和防砂功能，其中一趟鑽至少需要4天時間，耗費時間長，工作效率低。

技術實現要素：

本發明提供一種管柱及完井方法，以克服現有技術的完井作業中需要 三趟鑽才能實現酸壓或酸化改造功能、自噴井完井以及防砂三種功能而導致的工作效率低的缺陷。

第一方面，本發明提供一種管柱，包括：由上至下依次設置的第一油管、封隔器、第二油管、防砂裝置；

所述第一油管的底端與所述封隔器的頂端連通；所述封隔器的底端與所述第二油管的頂端連通；

所述防砂裝置包括由上至下依次連接的防砂管、沉砂管和壓力控制開關閥；

所述防砂管的頂端與所述第二油管的底端連通，所述防砂管的底端與所述沉砂管的頂端連通，所述防砂管的側壁設有若干個供油氣進入的通孔；

所述壓力控制開關閥位於所述沉砂管的底部，且所述壓力控制開關閥可在油管內流體壓力的作用下打開或關閉。

在本發明的一實施例中，所述防砂管包括基管和套接在所述基管外的過濾管；

所述基管的側壁上設置有若干個均布的通孔；所述過濾管由多層金屬網圍繞而成。

在本發明的一實施例中，所述金屬網的網孔的孔徑大於所述基管上通孔的孔徑。

在本發明的一實施例中，所述防砂管由不鏽鋼材質製成。

在本發明的一實施例中，所述防砂管的內徑與所述沉砂管的內徑相同。

在本發明的一實施例中，所述第一油管的頂端還設有油管掛，所述油管掛用於懸掛所述第一油管。

在本發明的一實施例中，所述封隔器為液壓式坐封封隔器。

在本發明的一實施例中，所述第一油管的內徑和所述第二油管的內徑相同。

第二方面，本發明提供一種利用上述管柱進行完井的完井方法，包括：

向處於壓井狀態的自噴井內下入所述管柱；

解除壓井狀態；

坐封所述封隔器；

向所述第一油管內注入酸液，所述防砂裝置的壓力控制開關閥打開， 以使所述酸液經過所述第一油管、第二油管、防砂裝置，並從防砂裝置底部流入至油層中；

停止注入所述酸液，所述壓力控制開關閥自動關閉，進行自噴採油。

本發明管柱及完井方法，用於自噴井中，將管柱下入至處於壓井狀態的自噴井內，解除壓井狀態，然後坐封封隔器，向管柱的第一油管內注入酸液，酸液通過油管向下流入至地層，進而實現酸壓或酸化改造功能；注入完酸液後，由於自噴井的地層壓力大於油管內的液柱壓力，井內的流體會通過油管自噴至井口外，直至地層能量不足而沒有自噴能力為止，即本發明的管柱具有自噴井完井功能；同時由於管柱包括防砂裝置，因此能夠實現防砂功能，相比現有技術中需要三趟鑽才能實現酸壓或酸化改造功能、自噴井完井功能和防砂功能，本發明僅通過下入一趟管柱便能實現酸壓或酸化改造、自噴井完井和防砂三種功能，大大節省了作業時長，提高了工作效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明一實施例提供的管柱的結構示意圖；

圖2為本發明一實施例提供的完井方法的流程示意圖。

附圖標記說明：

1、第一油管；

2、封隔器；

3、第二油管；

4、防砂裝置；

41、防砂管；

42、沉砂管；

43、壓力控制開關閥；

5、油管掛。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

在油田開發過程中，需要進行完井作業，其中，完井作業既是鑽井作業的最後一道工序，又是採油作業的開始，對鑽井作業和採油作業起著承上啟下的重要作用。在完井作業過程中，通常需要進行酸壓或酸化技術來提高地層滲透率，從而達到油氣井自噴的目的，以增加油氣產量。在採油作業中，自噴井的地層具有能量能夠將油氣從油氣層舉出井口，此外，很多地層在出油的同時，還會出砂，因此還要考慮完井管柱的防砂功能。

目前，完成自噴井的完井作業的過程為：在處於壓井狀態的自噴井中下入酸壓或酸化改造管柱，其中，壓井狀態指將密度大的泥漿注入井內，以等於或微高於地層孔隙壓力。通過循環注入密度小的環空保護液將井內密度大的泥漿替出，然後坐封封隔器，再向酸壓或酸化改造管柱中的油管內注入高壓酸液，其中酸液的注入量是根據儲層特徵設定的，酸液注入完後，起出酸壓或酸化改造管柱，然後將懸掛防砂管柱下入至設計井深，坐封防砂管柱上的封隔器，使防砂管柱固定，再下入自噴井完井管柱，進行採油。

然而，完成上述作業過程中，需要分別下入酸壓或酸化改造管柱、懸掛防砂管柱和自噴完井管柱，需要三趟鑽才能實現酸壓或酸化改造功能、自噴井完井功能和防砂功能，其中一趟鑽至少需要4天時間，耗費時間長，工作效率低。

基於上述現有技術中存在的問題，本發明提供一種管柱及完井方法，以解決現有技術的完井作業中需要三趟鑽才能實現酸壓或酸化改造功能、自噴井完井以及防砂三種功能而導致的工作效率低的缺陷。

下面通過實施例對其進行詳細說明：

實施例一：

圖1為本發明一實施例提供的管柱的結構示意圖。參照附圖1所示，本實施例提供一種管柱，本實施例的管柱主要用於自噴井中。

該管柱包括：由上至下依次設置的第一油管1、封隔器2、第二油管3、防砂裝置4。

具體地，第一油管1的頂端位於井口，第一油管1的底端與封隔器2的頂端連通。即第一油管1豎向設置在井內。所述封隔器2的底端與所述第二油管3的頂端連通。可以理解為：封隔器2為中空結構，該中空結構頂部的開口端與第一油管1的底部開口匹配，以使該中空結構與第一油管1內部連通；該中空結構底部的開口端與第二油管3的頂部開口匹配，以使該中空結構與第二油管3內部連通，從而第一油管1和第二油管3亦連通。

所述防砂裝置4位於油層中，由於地層會出砂，導致油氣中會含有砂礫，該防砂裝置就是用於在採油階段中用於防止砂礫進入油管內，實現防砂功能的。也就是說，防砂裝置4可通過流體，阻擋流體中的砂礫通過，流體可通過防砂裝置4流入或流出第二油管3。

在一種實現方式中，防砂裝置可以包括：盲堵、沉砂管和防砂管(圖中未示出)，三者由下至上依次設置，即，盲堵、沉砂管和防砂管依次軸向連接。其中，防砂管的側壁上設有開孔。

在酸壓或酸化過程中，酸液從第一油管流下進入第二油管，然後從防砂管的開孔中流出至油層中。在採油過程中，盲堵堵住沉砂管的底部管口，流體只能從防砂管側壁的開孔處進入，尺寸大於防砂管側壁開孔的砂礫被阻擋在防砂管外不能進入第二油管中，但是一些尺寸小於防砂管側壁開孔的細砂可能會通過防砂管進入第二油管內，細砂沉積落入防砂管下面的沉砂管中，防止細砂沉積後堵住防砂管側壁的開孔。

然而，由於在酸壓或酸化過程中，酸液只能從防砂管的開孔中流出，而酸液注入油管內的壓力較大，加上防砂管外側壁的開孔很小，因此防砂管可能會受到過大的壓力而發生爆裂等。

為了解決上述問題，在本實施例的另一種實施方式中，所述防砂裝置4包括由上至下依次連接的防砂管41、沉砂管42和壓力控制開關閥43。

其中，防砂管41的頂端與第二油管3的底端連通，防砂管41的底端與沉砂管42的頂端連通，防砂管41的側壁上設有若干個貫穿防砂管41側 壁的通孔(圖中未示出)。較優的，防砂管41和沉砂管42的內徑相同。

壓力控制開關閥43位於沉砂管42的底部，且壓力控制開關閥43可在油管內流體壓力的作用下打開或關閉。

當向第一油管1內注入酸液時，酸液向下流動，可以將壓力控制開關閥43開啟，使酸液通過壓力控制開關閥43流入地層中。當停止注液時，壓力控制開關閥43自動關閉。在採油階段時需一直保持壓力控制開關閥43處於關閉狀態，油氣從防砂管41側壁的通孔流入至油管中。也就是說防砂裝置採用該種結構，能夠保護防砂管41不易爆裂，也利於酸壓或酸化改造的順利進行。

具體地，通過油管內的流體壓力來控制壓力控制開關閥43的開啟和關閉。當從第一油管1向下注入酸液時，油管內的壓力達到一定值時，壓力控制開關閥43開啟，酸液通過壓力控制開關閥43流出，停止注液後，油管內的壓力逐漸降低，壓力控制開關閥43自動關閉，在採油階段的過程中，壓力控制開關閥43需要保持關閉狀態，要使油管內的流體壓力小於壓力控制開關閥43的開啟壓力，一般壓力控制開關閥43的開啟壓力可以設計為約20MPa。

本實施例中的封隔器2可以為液壓式坐封封隔器。相比機械式坐封封隔器，液壓式坐封封隔器的坐封更加牢固可靠。液壓式坐封封隔器一般連接有坐封球座，通過坐封球座實現液壓式坐封封隔器的坐封。

進一步地，在本實施例中，還可以在第一油管1的上端連接油管掛5，油管掛5用於懸掛第一油管1。油管掛5即油管懸掛器，第一油管1可以依靠油管掛5固定在自噴井內。

本實施例提供的管柱用於自噴井中，下面通過管柱的完井過程對本實施例進一步說明：

將管柱下入至處於壓井狀態的自噴井內，其中壓井是指在將密度大的泥漿注入井內，以等於或微高於地層孔隙壓力。下入管柱後，通過循環注入密度小的環空保護液將井內密度大的泥漿替出，解除壓井狀態。然後再坐封封隔器2，向第一油管1內高壓注入酸液，其中，酸液的注入量是根據儲層特徵設定的。酸液注入後，油管內的壓力達到一定值，此時防砂裝置4上的壓力控制開關閥43開啟，即，酸液依次通過第一油管1、封隔器2、 第二油管3、防砂管41、沉砂管42，最終從沉砂管底部流出，然後流入地層中，用於提高地層滲透率，實現酸壓或酸化改造功能。

由於封隔器2坐封后，封隔器2與井內套管之間密封，因此酸液不能流入封隔器2上面的油套環空中，保護位於封隔器2上面的套管不被酸液腐蝕。

將酸液注入完後，油管內的壓力逐漸降低，壓力控制開關閥43自動關閉。由於自噴井的地層壓力大於油管內的液柱壓力，井內的流體會從防砂管41側壁上的通孔進入第二油管3中，然後通過第一油管1排出井口，隨著井內流體排出的增多，地層壓力逐漸下降，直至地層能量不足而沒有自噴能力為止。

本實施例提供的管柱，用於自噴井中，將管柱下入至處於壓井狀態的自噴井內，解除壓井狀態後，坐封封隔器，向油管內注入酸液，酸液通過油管流入地層，進而實現酸壓或酸化改造功能，注入完酸液後，由於自噴井的地層壓力大於油管內的液柱壓力，井內的流體會通過油管自噴至井口外，直至地層能量不足而沒有自噴能力為止，即本實施例的管柱具有自噴井完井功能。同時由於管柱包括防砂裝置，因此能夠實現防砂功能，相比現有技術中需要三趟鑽才能實現酸壓或酸化改造功能、自噴井完井功能和防砂功能，本實施例中通過下入一趟管柱便能實現酸壓或酸化改造、自噴井完井和防砂三種功能，大大節省了作業時長，提高了工作效率。

進一步地，在本發明的另一實施例中，防砂管41可具體包括：基管(圖中未示出)和套接在基管外的過濾管(圖中未示出)。

其中，基管上設置有多個均布的通孔，過濾管由多層金屬網圍繞而成。也就是說，在該實施例中，防砂管41由基管和多層金屬網圍繞而成的過濾管複合而成，即可稱為複合防砂管。優選的，所述金屬網的網孔的孔徑大於基管上通孔的孔徑。

在採油過程中，油氣依次經過金屬網、通孔，進入到第二油管3中，油氣中較大的砂礫經金屬網過濾，無法進入金屬網，顆粒較小的砂礫隨油氣從金屬網網孔進入，然後尺寸小於基管通孔的細砂可能會隨油氣進入到第二油管3中，油氣從第二油管3向上流動，油氣中的細砂沉積落入基管下面的沉砂管42中，防止細砂沉積後堵住基管的通孔。

也就是說，油氣進入第二油管3時前經過了兩層過濾，表面過濾與深層過濾結合，使得防砂效果更好。

由於油管內有酸液流通以及井內流體中可能含有腐蝕性流體，因此較為優選的，防砂管41採用不鏽鋼材質，例如304不鏽鋼或者316不鏽鋼等，使得防砂管41具有抗腐蝕性、高可靠性和高強度等。

本實施例提供的管柱，用於自噴井中，將管柱下入至處於壓井狀態的自噴井內，解除壓井狀態後，坐封封隔器，向油管內注入酸液，酸液通過油管流入地層，進而實現酸壓或酸化改造功能，注入完酸液後，由於自噴井的地層壓力大於油管內的液柱壓力，井內的流體會通過油管自噴至井口外，直至地層能量不足而沒有自噴能力為止，即本發明實施例的管柱具有自噴井完井功能，由於管柱包括防砂裝置，因此能夠實現防砂功能，相比現有技術中需要三趟鑽才能實現酸壓或酸化改造功能、自噴井完井功能和防砂功能，本發明實施例中通過下入一趟管柱便能實現酸壓或酸化改造、自噴井完井和防砂三種功能，節省作業時長，提高工作效率。而且由於本實施例中的防砂管由基管和多層金屬網圍繞而成的過濾管組成，使得油氣在進入第二油管之前進行了兩次過濾，以減少油氣中砂礫的含量，從而進一步提高了防砂效果。

進一步地，由於油氣從防砂管41的通孔中進入，依次通過第二油管3和第一油管1流出，最終噴出石油井外，為了可以減小油氣在第二油管3和第一油管1中流動的阻力，優選的，第二油管3和第一油管1的內徑相同。

本實施例中，第一油管1、第二油管3的內徑相同，這樣油氣在向上流動過程中，尤其在第二油管3和第一油管1之間的連接位置，由於沒有口徑的變化，這樣受到的阻力就很小，進而就可以提高油氣的出油效率。

實施例二：

圖2是本發明一實施例提供的完井方法的流程示意圖。參照附圖2所示，本實施例提供一種完井方法，該方法是利用實施例一提供的管柱來實現的。

一種完井方法，包括：

S101、向處於壓井狀態的自噴井內下入所述管柱。

具體地，壓井狀態是指將密度大的泥漿注入井內，以等於或微高於地層孔隙壓力，從而壓制地層能量使其不能自噴。

將管柱下入至井內，使防砂裝置位於設計井深，即防砂裝置位於油層中。

S102、解除壓井狀態。

具體地，當管柱下入後，通過向井內套管與油管之間形成的環空區域循環注入密度小的環空保護液以將井筒內密度大的泥漿替出，完成解除壓井狀態。

S103、坐封封隔器。

解除壓井狀態後，通過坐封球座實現封隔器的坐封，為酸壓或酸化改造做準備。

具體地，封隔器的作用是在進行酸壓或酸化時防止酸液流入封隔器上面的油套環空中，保護位於封隔器上面的套管不被酸液腐蝕，且在採油過程中，阻止地層腐蝕流體進入油套環空，腐蝕套管。

S104、向所述第一油管內注入酸液，所述防砂裝置的壓力控制開關閥打開，酸液流入油層中。

具體地，從第一油管的頂部開口高壓注入酸液，隨著酸液的進入，油管內的壓力達到一定值時，防砂裝置的壓力控制開關閥打開，酸液經過所述第一油管、封隔器、第二油管、防砂管、沉砂管，然後從沉砂管的底部流入至油層中，使酸液與儲層發生化學反應，以提高地層滲透率。

其中，酸液的注入量是根據儲層特徵設定的，當所設定的酸液量注入完後，執行步驟S105。

S105、停止注入酸液，壓力控制開關閥自動關閉，進行自噴採油。

具體地，當停止注入酸液時，油管的壓力逐漸降低，防砂裝置的壓力控制開關閥自動關閉。

當酸液注入完後，由於自噴井的地層壓力大於油管內的液柱壓力，井內的流體會通過油管排出井口，隨著井內流體排出的增多，地層壓力逐漸下降，直至地層能量不足而沒有自噴能力為止。

本實施例提供的完井方法，適用於自噴井中，將管柱下入至處於壓井狀態的自噴井內，解除壓井狀態後，坐封封隔器，向油管內注入酸液，酸 液通過油管流入地層，進而實現酸壓或酸化改造功能，注入完酸液後，由於自噴井的地層壓力大於油管內的液柱壓力，井內的流體會通過油管自噴至井口外，直至地層能量不足而沒有自噴能力為止，即管柱具有自噴井完井功能，由於管柱包括防砂裝置，因此能夠實現防砂功能，相比現有技術中需要三趟鑽才能實現酸壓或酸化改造功能、自噴井完井功能和防砂功能，本實施例中通過下入一趟管柱便能實現酸壓或酸化改造、自噴井完井和防砂三種功能，節省作業時長，提高工作效率。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。