一種免鑽式分級箍及工藝的製作方法

2023-12-10 03:35:06

專利名稱：一種免鑽式分級箍及工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於固井井下工具，特別是一種免鑽式分級箍及工藝。
背景技術：
長慶油田油井最大鑽探井深達到3100米，最大垂深達到2900米，油層段(從延安 組到延長組)跨度達900米，由於洛河組漏失嚴重，地層水對套管腐蝕嚴重，油田公司要求水 泥漿返至地面300 500米。為了節省費用縮短建井周期，油層套管固井全部採用一次上 返固井工藝。因固井時經常發生漏失，輕則水泥返高不夠，重則上部油層出現未封的質量事 故。因此，一次上返固井工藝已不能滿足固井要求。由於長慶油田公司開發方案要求垂深 超過2500米的油井必須使用分級固井工藝技術。若採用現有的分級箍固井技術則需要下 小鑽具鑽水泥塞，耗費大量時間，同時成本也將相應上升。

發明內容
本發明的目的是提供一種成本低、工藝性好、時間快的一種免鑽式分級箍及工藝， 以便為鑽井提速工作提供有力的技術支撐。本發明的目的是這樣實現的，一種免鑽式分級箍，其特徵是它包括外套、重力塞 座、上接頭、下滑套、關閉套和膠塞套，重力塞座下端為座體，上端為筒體，上端筒體連接膠 塞套形成一體，重力塞座與外套之間通過下滑套和關閉套相隔開，下滑套在下，關閉套在 上，通過第三銷釘組和第四銷釘組將重力塞座筒體與下滑套和關閉套連接，通過第一銷釘 組和第二銷釘組將下滑套和關閉套與外套相連接，外套頂埠連接上接頭。所述第一銷釘組和第二銷釘組之間，由外套向下滑套壁形成循環孔。所述第一銷釘組在第二銷釘組的下端，第四銷釘組在第三銷釘組的下端。—種免鑽式分級箍工藝，其工藝特徵是按照固井程序進行一級注水泥作業，第一 級固井碰壓結束後，投入重力塞；待重力塞到達分級箍重力塞座位置時，通過井口加壓，剪 斷開孔第一銷釘組，使重力塞座與下滑套同步下行，打開循環孔建立二級循環，然後實施第 二級注水泥作業；二級注水泥結束後，壓二級膠塞替漿，當二級膠塞行至分級箍膠塞套時， 完成碰壓；蹩壓剪斷關閉套和第二銷釘組，推動關閉套及膠塞套同步下行，關閉循環孔，然 後繼續加壓，剪斷下滑套之間的第四銷釘組和第三銷釘組後，控制壓力變化使重力塞座、重 力塞、膠塞套、二級膠塞連為一體落入井底，完成二級注水泥作業。本發明的優點是
1.分級箍工具在使用中打開、關閉正常，能滿足試壓20MPa的要求；
2.要求水泥漿體系失水<80毫升；稠化時間滿足安全要求，^ 100分鐘可調；水泥石 強度達到18MPa以上；
3.免鑽分級箍在油井固井中試驗2—3口井，免鑽式分級箍試驗成功率95%以上。下免鑽分級箍固井技術應用與固井工程後，其經濟效益十分顯著，主要有以下幾 個方面
1.應用免鑽分級箍固井，可避免井隊鑽分級箍水泥塞作業程序，至少節約2天建井周 期，依據井隊日費開資4. 5萬元/日計算(400-500型鑽機)，每口井可節約鑽井隊日費開支 =2X4.5=9 (萬元)。2009年共固井120 口，計算累計節約日費開支=9X120=1080 (萬元)·』
2.每口井井深平均按2600米計算，一口井使用31/2"鑽杆274根，每根日租賃費16 元/根，平均每口井小鑽杆租賃費=274X16X2=8768元；2009年固井120 口，累計節約使用 小鑽杆費用=8768 X 120=105. 22萬元；
3.其中9口出現鑽水泥塞等問題，實際支出費用48萬元；
4.計算累計節約1080+105.22—48=1137. 22 萬元；
5.社會效益應用免鑽分級箍固井後井隊可節約建井周期2天時間(48小時)，具有十 分顯著的提速效果。同時由於固井質量的提高，相對減小了套管腐蝕，延長了油井壽命，減少了擠水泥 封竄作業費用及對油層的損害，提高了油井原油採收率，因此，具有明顯的社會效益。


下面結合實施例附圖對本發明作進一步說明 圖1是本發明實施例結構示意圖2是免鑽分級箍的工作流程示意圖； 圖3是免鑽分級箍的工作流程示意圖； 圖4是免鑽分級箍的工作流程示意圖； 圖5是免鑽分級箍的工作流程示意圖； 圖6是免鑽分級箍的工作流程示意圖； 圖7是免鑽分級箍的工作流程示意圖。圖中1.重力塞座；2.第一銷釘組；3.第四銷釘組；4.下滑套；5.循環孔；6.關閉 套；7.膠塞套；8.第二銷釘組；9.第三銷釘組；10.外套；11.上接頭。
具體實施例方式如圖1所示，免鑽分級箍包括外套10、重力塞座1、上接頭11、下滑套4和關閉套 6和膠塞套7，重力塞座1下端為座體，上端為筒體，上端筒體連接膠塞套7形成一體，重力 塞座1與外套10之間通過下滑套4和關閉套6相隔開，下滑套4在下，關閉套6在上，通過 第三銷釘組9和第四銷釘組3將重力塞座1筒體與下滑套4和關閉套6連接，通過第一銷 釘組2和第二銷釘組8將下滑套4和關閉套6與外套10相連接，外套10頂埠連接上接 頭11。在第一銷釘組2和第二銷釘組8之間，由外套10向下滑套4壁形成循環孔5。第一銷釘組2在第二銷釘組8的下端，第四銷釘組3在第三銷釘組9的下端。本發明的工作流程通過圖2至圖7進行說明 圖2是第一級注水泥作業；
圖3投入重力塞，重力塞到達分級箍重力塞座位置；
圖4通過井口加壓，剪斷開孔銷釘組，使重力塞座與下滑套同步下行；
圖5第二級注水泥作業，二級注水泥結束，壓二級膠塞替漿，當二級膠塞行至分級箍膠塞套時，完成碰壓；
圖6蹩壓剪斷關閉套銷釘組，推動關閉套及膠塞套同步下行，關閉循環孔； 圖7然後繼續加壓，剪斷下滑套之間的銷釘組後，控制壓力變化使重力塞座、重力塞、 膠塞套、二級膠塞連為一體落入井底。確切講工作流程是按照固井程序進行一級注水泥作業，第一級固井碰壓結束後， 投入重力塞。待重力塞到達分級箍重力塞座1位置時，通過井口加壓，剪斷開孔第一銷釘 組 2，使重力塞座1與下滑套4同步下行，打開循環孔5建立二級循環，然後實施第二級注水泥 作業；二級注水泥結束後，壓二級膠塞替漿，當二級膠塞行至分級箍膠塞套7時，完成碰壓。 蹩壓剪斷關閉套6和第二銷釘組8，推動關閉套6及膠塞套7同步下行，關閉循環孔5，然後 繼續加壓，剪斷下滑套4之間的第四銷釘組3和第三銷釘組9後，控制壓力變化使重力塞座 1、重力塞、膠塞套7、二級膠塞連為一體落入井底，完成二級注水泥作業。為了保證免鑽分級箍試驗順利進行，本發明在工藝上需要注意如下技術措施。1)免鑽分級箍套管串的選型
免鑽分級箍在套管串的選型上要比常規分級箍要求嚴格。要求碰壓座以上必須清潔， 無落物及其它堵塞物，以防二級膠塞套被卡不能及時到位。碰壓座以下單流閥體工作正常， 以保證在一級固井碰壓後密封良好。所以在套管串結構選擇上一般採用以下組合方式比較 合理
浮鞋+1根套管+浮箍+1根短套管+碰壓座+套管串+分級箍+套管串。2)免鑽分級箍的選擇
應根據套管串最大壁厚套管、扣型、下入深度選擇分級箍的型號，確保套管不影響分級 箍內套正常下落。該工具內外皆塗有防腐層，本體材料為35GrMo，本身也具有防腐性能，因 此該工具連接在洛河底部的套管串上，完全能滿足防腐需求。根據套管的材質選擇分級箍 本體、內套及密封件的材質，以便在施工過程中與所處的壓力等級和井筒工況相匹配，避免 出現應力集中和密封失效現象。該工具內套內徑為121mm，，脫落後滿足井下通井工具的通 過要求。(長慶井下通徑規外徑有兩種118mm和116mm)該工具技術指標能夠滿足長慶區域 現場施工要求。3)免鑽分級箍下入深度及地層位置的確定
分級箍安放位置一般應選擇在地層較為穩定、井眼規則，巖性狀況較好的井段。井斜不 宜過大，分級箍處最大井斜不超過30°，井底最大井斜達到50°。以免影響滑套等脫落物 的順利落入井底。因此，分級箍主要安放在井深1500——1800米，較穩定的安定組和直羅 組地層。套管串入井時要求分級箍上下五根套管之間必須加裝套管扶正器，以便於分級箍 的居中。4)免鑽分級箍入井前的檢查及下套管注意事項
分級箍入井前要詳細檢查型號、扣型和外觀的良好程度，丈量各部尺寸與標準是否相 符，並畫草圖標註尺寸。分級箍入井時，密封脂應按標準塗抹使用，扭矩應適中，上扣應規範 符合上扣質量要求，以防套管扣變形，出現連接或密封失效，確保入井分級箍良好可靠。認 真做好套管通徑工作，堅決杜絕將變形或碰扁的套管下入井內。下套管時防止井下落物，影 響正常碰壓。5)內置液的應用壓塞液利用多元共聚物具有一定的粘度、切力和抗高溫穩定的特性，懸浮能力強、對水 泥漿具有超緩凝能力，與鑽井液、水泥漿有很好的相容性。避免頂替液中的雜質和套管內壁 未刮剔乾淨的水泥顆粒脫落和聚集。因此在一級和二級固井時各使用濃度5%的超緩凝壓 塞液2方進行壓膠塞作業，以防止一、二級頂替過程中出現水泥漿竄至膠塞上部形成混漿 或水泥塞。6)施工中的壓力控制
在二級替漿碰壓前，應適當減小排量降低井口壓力，以求平穩碰壓。碰壓時，連續加壓， 其壓力值P關閉=P靜壓差+P關閉銷釘，繼續加壓至脫落壓力，P脫落=P靜壓差+P脫落銷 釘，壓力值達到20-25MPa之間，形成施工最大井口壓力，其壓力值應在注水泥井口工作允 許範圍之內。如果碰壓過程中壓力顯示不明顯，將壓力控制在額定壓力範圍內，繼續加壓， 直到壓力顯示明顯為止。7)排量控制 施工時對頂替過程中的排量要求在一級膠塞下行至分級箍以上IOOm時，應降低排 量，實行單車頂替，防止一級膠塞到位過速撞壞分級箍內部結構。在二級固井施工時，當二 級膠塞下行至距分級箍位置100-200m時，降低排量至500L/min以下，緩慢求碰，觀察明顯 的碰壓動作和關閉塞脫掉時壓降變化情況，詳細記錄關閉塞脫掉時壓力下降值，以判斷滑 套是否工作正常。8)頂替技術要求
由於分級箍脫落部分與套管之間間隙小，因此對替入分級箍下部的液體(一級固井替 入的液體)要求清潔，在條件允許的情況下最好替清水，如果施工壓力高，清水不能滿足施 工壓力要求時，則應替入性能比較好的輕質泥漿，漿體清潔無絮狀物及雜物，以保證脫落部 分順利下落。一級碰壓結束後，應密切觀察斷流情況，防止水泥漿回流形成水泥塞。打開分 級箍後，調整井隊柴油機排量，循環出多餘水泥漿後繼續循環，杜絕循環過程中停泵或放回 水，導致雜質堵塞分級箍循環孔，無法進行二級固井。9)加大扶正器使用數量強化施工技術措施
為保證免鑽分級箍固井質量，一般在井深小於2600米，每口井加扶正器35-40隻；井深 超過2600米，每口井加45-50隻，充分保證套管居中。為及時衝管線、壓膠塞，要求每口雙 級固井時使用2臺性能好的40-17型水泥車，注純水泥時拉開時間，做到施工連續，實現紊 流頂替，避免施工中停造成的壓力升高、蹩泵及壓力激動造成蹩漏地層等不良影響。
權利要求
一種免鑽式分級箍，其特徵是它包括外套(10)、重力塞座(1)、上接頭(11)、下滑套(4)和關閉套(6)和膠塞套(7)，重力塞座(1)下端為座體，上端為筒體，上端筒體連接膠塞套(7)形成一體，重力塞座(1)與外套(10)之間通過下滑套(4)和關閉套(6)相隔開，下滑套(4)在下，關閉套(6)在上；通過第三銷釘組(9)和第四銷釘組(3)將重力塞座(1)筒體與下滑套(4)和關閉套(6)連接，通過第一銷釘組(2)和第二銷釘組(8)將下滑套(4)和關閉套(6)與外套(10)相連接，外套(10)頂埠連接上接頭(11)。
2.根據權利要求1所述的一種免鑽式分級箍，其特徵是所述第一銷釘組(2)和第二銷 釘組(8)之間，由外套(10)向下滑套(4)壁形成循環孔(5)。
3.根據權利要求1所述的一種免鑽式分級箍，其特徵是所述第一銷釘組(2)在第二銷 釘組(8)的下端，第四銷釘組(3)在第三銷釘組(9)的下端。
4.一種免鑽式分級箍工藝，其工藝特徵是按照固井程序進行一級注水泥作業，第一 級固井碰壓結束後，投入重力塞；待重力塞到達分級箍重力塞座(1)位置時，通過井口加 壓，剪斷開孔第一銷釘組(2)，使重力塞座(1)與下滑套(4)同步下行，打開循環孔(5)建立 二級循環，然後實施第二級注水泥作業；二級注水泥結束後，壓二級膠塞替漿，當二級膠塞 行至分級箍膠塞套(7)時，完成碰壓；蹩壓剪斷關閉套(6)和第二銷釘組(8)，推動關閉套 (6)及膠塞套(7)同步下行，關閉循環孔(5)，然後繼續加壓，剪斷下滑套(4)之間的第四銷 釘組(3)和第三銷釘組(9)後，控制壓力變化使重力塞座(1)、重力塞、膠塞套(7)、二級膠塞 連為一體落入井底，完成二級注水泥作業。
全文摘要
本發明屬於固井井下工具，特別是一種免鑽式分級箍及工藝，一種免鑽式分級箍它包括外套、重力塞座、上接頭、下滑套、關閉套和膠塞套，其工藝特徵是按照固井程序進行一級注水泥作業，第一級固井碰壓結束後，投入重力塞；使重力塞座與下滑套同步下行，打開循環孔建立二級循環，然後實施第二級注水泥作業；二級注水泥結束後，當二級膠塞行至分級箍膠塞套時，完成碰壓；蹩壓剪斷關閉套和第二銷釘組，推動關閉套及膠塞套同步下行，關閉循環孔，然後繼續加壓，控制壓力變化使重力塞座、重力塞、膠塞套、二級膠塞連為一體落入井底，完成二級注水泥作業。它提供了一種成本低、工藝性好、時間快的免鑽式分級箍及工藝。
文檔編號E21B33/13GK101864925SQ201010221230
公開日2010年10月20日 申請日期2010年7月8日 優先權日2010年7月8日
發明者周興春, 彭國榮, 李宏峰, 王大權, 竇虎清, 賈芝 申請人:中國石油集團川慶鑽探工程有限公司長慶固井公司