一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱及其操作方法與流程

2023-11-01 06:24:27 2

本發明是關於一種油氣井跨隔射孔、測試聯作管柱及其操作方法，尤其是指一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱及其操作方法。

背景技術：

在油氣井跨隔射孔-測試聯作技術方面，與本發明最接近的試油工藝有「油氣井跨隔射孔-測試聯作施工管柱裝置」和「跨隔射孔-測試聯作施工管柱」

「油氣井跨隔射孔-測試聯作施工管柱裝置」(專利申請號97229886.X)是採用兩級封隔器之間夾射孔槍的管柱結構，實現用單趟下井管柱就能實現先跨隔封隔目的層，然後對目的層進行射孔與測試的一體化作業方式。

「跨隔射孔-測試聯作施工管柱」(專利申請號ZL 200520106208.8)提供一種既能實現跨隔層射孔測試聯作、又能有效防止射孔彈在爆炸瞬間產生爆轟波對電子壓力計破壞的跨隔射孔-測試聯作施工管柱。

上述兩項技術都無需下橋塞或注水泥塞封堵任何已射孔的井段，節約了試油成本，加快了試油工作進程。但兩者都存在以下不足：一趟管柱只能對兩封隔器之間的地層進行射孔、測試聯作，不能實現一趟管柱先對下封隔器下方的已射開層進行測試後，再對兩級封隔器之間的未射孔層進行跨隔射孔-測試聯作施工。

技術實現要素：

針對背景技術中存在的「不能實現一趟管柱先對下封隔器下方的已射開層進行測試後，再對兩級封隔器之間的未射孔層進行跨隔射孔-測試聯作施工」的問題，本發明的目的在於提供一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱，不僅可解決背景技術中存在的問題，還能使第一層測試的終關井時間不再單獨佔用作業機時間，達到縮短試油周期、節省作業機佔用時間、節省成本、減少井控風險、減少儲層汙染等目的。

該目的是由以下的技術方案所實現的：

一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱，包括油管一、校深短節、油管二、循環閥、油管三、測試閥總成、壓力計託筒二、傳壓接頭、跨隔封隔器、篩管接頭、間隔管、導壓接頭、點火頭、射孔槍、壓力釋放裝置、封層關井閥、卡瓦封隔器、油管四、減震壓力計託筒、篩管一、內傳壓管和外傳壓管，所述測試閥總成、壓力計託筒二位於循環閥和傳壓接頭之間，所述傳壓接頭位於跨隔封隔器的上方，所述跨隔封隔器和卡瓦封隔器組成兩級封隔器，所述射孔槍位於兩級封隔器之間，所述篩管一位於卡瓦封隔器的下方，所述篩管接頭位於跨隔封 隔器和射孔槍之間，所述封層關井閥位於射孔槍和卡瓦封隔器之間，所述減震壓力計託筒位於封層關井閥的下方，所述內傳壓管穿越跨隔封隔器與篩管接頭密封配合，所述外傳壓管的兩端分別連接到導壓接頭和封層關井閥的外傳壓管進口。

所述封層關井閥為一多層的管狀體，沿徑向具有外層、中間層和內層，所述外層沿軸向自上而下連接有上接頭、空氣腔接頭、球閥外筒、放樣閥接頭和下接頭，空氣腔接頭外壁上設有外傳壓管進口；所述中間層具有可滑動地設置於所述外層內側的心軸，心軸通過剪銷固定於上接頭，所述中間層在心軸下端沿心軸的軸線延長線方向還依序設有連接爪、連接短節、上座圈和下座圈，上座圈側壁上開設有兩個平行凹槽，兩個長條形的操作臂分別嵌設於所述兩個平行凹槽內，操作臂的頂端與連接短節的底端扣接；所述內層在上、下座圈內設有上球座、下球座及結合於兩球座中的球閥，球閥與上球座間設有座彈簧，而球閥與操作臂的凸起操作端配合；所述上接頭設有外循環孔，所述心軸在所述外循環孔的內側還設有內循環孔。

藉此，入井前，上述封層關井閥的外循環孔與內循環孔處於軸向對齊的位置，且球閥處於直通位置，封層關井閥的生產通道處於打開狀態；當需要封層時，從油套環空泵入操作壓力(p1)，與靜液柱壓力一起，從傳壓接頭進入內傳壓管，到達導壓接頭，再通過外傳壓管、外傳壓管進口進入封層關井閥，作用在心軸上，剪斷剪銷，推動心軸下行使球閥關閉，並將心軸進一步向下推抵，使內循環孔向下錯開，直至內、外循環孔處於關閉位置，關閉生產通道，完成封層和第一層關井，此時球閥上方圈閉部分地層流體樣品，完成第一層的井下取樣。

較佳地，上述封層關井閥的空氣腔的軸向長度大於球閥關閉的軸向行程，也大於內、外循環孔到達關閉位置的軸向行程。

較佳地，上述封層關井閥的的上接頭是盲的，放樣閥接頭外壁上安裝有放樣閥總成及絲堵，用於地面放樣。

較佳地，上述封層關井閥的所述球閥上設有兩個凹洞，分別與各操作臂的凸起操作端相卡合；而所述連接短節下端具有一凹槽，所述操作臂的上端具有凸起，該凸起與連接短節下端的凹槽扣合。

較佳地，上述封層關井閥的所述心軸的外壁與上接頭內壁配合處，在其內循環孔上部設有不少於兩組密封圈組，內循環孔與剪銷之間設有不少於一組密封圈組；上述封層關井閥的所述心軸的外壁與空氣腔接頭配合處，剪銷與空氣腔之間設有不少於一組密封圈組，空氣腔下方設有不少於一組密封圈組。

較佳地，上述封層關井閥的所述連接爪的上部利用彈力卡在所述心軸的下端。

上述管柱中，所述跨隔封隔器及卡瓦封隔器都是壓重坐封式封隔器。

本發明還提供上述一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱的操作方法，包括如下步 驟：

第一步校深、坐封、第一層測試(不含第一層的終關井)：將一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱下入井內設計深度，校深、調整管柱、坐封封隔器後，按照測試閥總成的操作要領進行多次開關井，完成進行第一層測試(不含該層的終關井)；

第二步第一層封層(包含第一層的終關井)：通過油套環空泵入操作壓力(p1)關閉封層關井閥，完成第一層封層及終關井(封層的同時，自動完成第一層的井下取樣，並進入第一層的終關井)；

第三步洗井、造負壓：完成第一層封層後，根據施工設計要求，如需洗井、造負壓，則打開循環閥進行洗井、造負壓後再關閉循環閥；否則，跳過第三步，進入第四步；

第四步第二層射孔：通過油套環空泵入操作壓力(p2)引爆射孔槍，完成第二層射孔；

第五步第二層測試：第二層射孔後，按照測試閥總成的操作要領進行多次開關井，完成進行第二層測試；

第六步壓井、解封、起管柱：完成全部層測試後，打開循環閥，進行洗井、壓井作業；壓井結束後，拆井口，直接上提管柱，依次解封全部封隔器，將一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱全部起出。

如上所述的一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱的操作方法，其中：所述操作壓力(p1)＜操作壓力(p2)。

藉此，當油套環空泵入操作壓力(p1)，使封層關井閥的剪銷剪斷，關閉封層關井閥，實現第一層封層的同時，進入第一層的終關井；進一步地，當油套環空泵入操作壓力(p2)，使點火頭的剪銷剪斷(此前封層關井閥已動作完畢，此時自動作為堵頭使用)，使點火頭實現點火。

藉此，通過對壓力計託筒和減震壓力計託筒所攜帶的壓力計錄取的封層後壓力數據是否一致進行對比分析，判斷卡瓦封隔器17在測試期間的密封性。

藉由以上技術方案，本發明的優點在於：

(1)可以和MFE、APR等測試閥配套，一趟管柱實現先測下層的跨隔射孔-測試聯作，提高了資料錄取質量，並可對卡瓦封隔器驗封。

(2)採用對油套環空施加不同泵壓的方式，分別完成第一層封層及關井、第二層射孔。

(3)通過設置封層關井閥以及在封層關井閥下方設置減震壓力計託筒(攜帶壓力計)的方式，在進行第一層終關井期間，可進行第二層射孔、測試，使第一層的終關井不需要單獨佔用作業機時間，優化了作業時間，實現了試油提速提效。

(4)該工藝本身還可減少起下管柱、壓井次數，達到縮短試油周期、節省作業機佔用時 間，達到節省成本、減少井控風險、減少儲層汙染等目的。

附圖說明

附圖1為本發明一種可先測下層的跨隔射孔一測試聯作管柱的示意圖；

附圖2為本發明的封層關井閥的半剖視圖；

附圖3為本發明的封層關井閥在空氣腔部分的剖視圖；

附圖4為本發明的封層關井閥在放樣閥部分的剖視圖；

附圖5為本發明的封層關井閥的在球閥總成部分的局部半剖視圖。

附圖1中：1油管一，1a油管二，1b油管三，1c油管四，2校深短節，3循環閥，4測試閥總成，5壓力計託筒，6傳壓接頭，7跨隔封隔器，8篩管接頭，9內傳壓管，10間隔管，11導壓接頭，12點火頭，13射孔槍，14外傳壓管，15壓力釋放裝置，16封層關井閥，17卡瓦封隔器，18減震壓力計託筒，19篩管一，29第二層，30第一層，31套管，32油套環空；

附圖2-4中：101上接頭，101a外旁通孔，102心軸，102a內旁通孔，103剪銷，104外傳壓管進口，106空氣腔接頭，106a空氣腔，107連接爪，108球閥外筒，109連接短節，110操作臂，111上座圈，112座彈簧，113上球座，114球閥，115下球座，116下座圈，117放樣閥接頭，118下接頭，119放樣閥總成，120絲堵，131密封圈組，131a密封圈組，131b密封圈組，131c密封圈組，132頂絲，133密封圈組，134密封圈組，135減震墊，136頂絲，137密封圈組，138支撐環，139支撐環，140密封圈組，141密封圈組，142密封圈組，143頂絲，144密封圈組，145密封圈組，146密封圈組，147頂絲，148密封圈組，149密封圈組；

附圖5中：109a凹槽，110a凸起操作端，110b凸起，114a凹洞。

具體實施方式

為令本發明的目的、技術手段及技術效果有更完整及清楚的揭露，以下進行詳細說明，並請一併參閱附圖及部件標號。

本發明提供一種結構合理而緊湊的封層關井閥，如圖2所示。下面請一併參閱圖2-4，本發明的封層關井閥16可連接到所述兩層分層射孔-分層測試聯作管柱上，為一多層的管狀體，該封層關井閥沿徑向具有外層、中間層和內層，所述外層沿軸向自上而下連接有上接頭101、空氣腔接頭106、球閥外筒108、放樣閥接頭117和下接頭118，空氣腔接頭106外壁上設有外傳壓管進口104；所述中間層具有可滑動地設置於所述外層內側的心軸102，心軸102通過剪銷103固定於上接頭101，所述中間層在心軸102下端沿心軸102的軸線延長線方向還依序設有連接爪107、連接短節109、上座圈111和下座圈116，上座圈111側壁上開設有兩個平行凹槽，兩個長條形的操作臂110分別嵌設於所述兩個平行凹槽內，操作臂110的頂端與連接短節109的底端扣接；所述內層在上座圈111、下座圈116內設有上球座113、下 球座115及結合於兩球座中的球閥114，球閥114與上球座間113設有座彈簧112，而球閥114與操作臂110的凸起操作端110a配合；所述上接頭101設有外循環孔101a，所述心軸102在所述外循環孔101a的內側還設有內循環孔102a。

進一步地，請再參閱圖2，上述封層關井閥16的空氣腔106a的軸向長度是心軸102下行的最大軸向距離，大於球閥114關閉的軸向行程，也大於內循環孔102a、外循環孔101a到達關閉位置的軸向行程。

進一步地，請再參閱圖2-5，上述封層關井閥的的上接頭101是盲的，以便封層和關井時圈閉部分第一層30的流體樣品；放樣閥接頭117外壁上安裝有放樣閥總成119及絲堵120，以便地面放樣。

進一步地，請再參閱圖2-5，上述封層關井閥16的所述球閥114上設有兩個凹洞114a，分別與各操作臂110的凸起操作端110a相卡合，以實現心軸102軸向移動向球閥114轉動的運動轉換；而所述連接短節109下端具有一凹槽109a，所述操作臂110的上端具有凸起110b，該凸起110b與連接短節109下端的凹槽109a扣合，藉由嵌卡設計能使心軸102的軸向下沉運動的傳遞更為穩定可靠。

進一步地，上述封層關井閥16中，在所述心軸102外壁上靠近上端面處設有一組密封圈組131，該外壁上內循環孔102a上部、靠近內循環孔102a處設有二組密封圈組131a；上述心軸102外壁上位於內循環孔102a與剪銷103之間、靠近內循環孔102a處設有二組密封圈組131b；所述心軸102與空氣腔接頭106配合的外壁上，位於空氣腔106a上方、靠近空氣腔106a的心軸102外壁上設有一組密封圈組134，在空氣腔106a下方的心軸102外壁設有一組密封圈組131c。利用以上結構，阻止流體從縫隙通過。

進一步地，所述連接爪107的上部利用彈力卡在所述心軸102的下端。

上述本發明的封層關井閥，其工作原理如下：

請再參閱圖1-2，入井前，上述封層關井閥16的外循環孔101a與內循環孔102a處於軸向對齊的位置，且球閥114處於直通位置，封層關井閥16的生產通道處於打開狀態。封層關井閥16處於打開狀態入井。其工作原理是：當需要封層時，從油套環空32泵入操作壓力(p1)，與靜液柱壓力一起，從傳壓接頭7進入內傳壓管9，到達導壓接頭11，再通過外傳壓管14、外傳壓管進口104進入封層關井閥16，作用在心軸102上，剪斷剪銷103，推動心軸102下行使球閥114關閉，並將心軸102進一步向下推抵，使內循環孔102a向下錯開，直至內、外循環孔102a處於關閉位置，關閉生產通道，完成封層114和第一層30關井，此時球閥114上方圈閉部分地層流體樣品，完成第一層30的井下取樣。

本發明還提供一種一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱，包括油管一1、校深短節 2、油管二1a、循環閥3、油管三1b、測試閥總成4、壓力計託筒二5、傳壓接頭6、跨隔封隔器7、篩管接頭8、間隔管10、導壓接頭11、點火頭12、射孔槍13、壓力釋放裝置15、封層關井閥16、卡瓦封隔器17、油管四1c、減震壓力計託筒18、篩管一19、內傳壓管9和外傳壓管14，所述測試閥總成4、壓力計託筒二5位於循環閥3和傳壓接頭6之間，所述傳壓接頭6位於跨隔封隔器7的上方，所述跨隔封隔器7和卡瓦封隔器17組成兩級封隔器，所述射孔槍13位於兩級封隔器之間，所述篩管一19位於卡瓦封隔器17的下方，所述篩管接頭8位於跨隔封隔器7和射孔槍13之間，所述封層關井閥16位於射孔槍13和卡瓦封隔器17之間，所述內傳壓管9穿越跨隔封隔器7與篩管接頭8密封配合，所述外傳壓管14的兩端分別連接到導壓接頭11和封層關井閥16的外傳壓管進口104，壓力計託筒二5和減震壓力計託筒18安裝有壓力計。

進一步地，所述跨隔封隔器7及卡瓦封隔器17都是壓重坐封式封隔器，用以封隔油套環空32、第二層29、第一層30。

進一步地，所述減震壓力計託筒18位於封層關井閥16的下方，封層關井閥16關閉後，可實現測第一層30終關井壓力、第一層30終關井不再單獨佔用作業機時間以及對卡瓦封隔器17驗封的目的。

進一步地，所述外傳壓管14兩端分別連接到導壓接頭11和封層關井閥16的外傳壓管進口104。

將所述工具按照說明書附圖1所示的位置組裝成後一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱下井。

本發明還提供上述一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱的操作方法，包括如下步驟：

第一步校深、坐封、第一層30測試(不含第一層的終關井)：將一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱下入井內設計深度，校深、調整管柱、坐封封隔器後，按照測試閥總成4的操作要領進行多次開關井，完成進行第一層測試(不含該層的終關井)；

第二步第一層30封層(包含第一層的終關井)：通過油套環空泵入操作壓力(p1)關閉封層關井閥16，完成第一層30封層及終關井(封層的同時，自動完成第一層的井下取樣，並進入第一層的終關井)；

第三步洗井、造負壓：完成第一層30封層後，根據施工設計要求，如需洗井、造負壓，則打開循環閥進行洗井、造負壓後再關閉循環閥；否則，跳過第三步，進入第四步；

第四步第二層29射孔：通過油套環空泵入操作壓力(p2)引爆射孔槍，完成第二層29射孔；

第五步第二層29測試：第二層29射孔後，按照測試閥總成4的操作要領進行多次開關井，完成進行第二層測試；

第六步壓井、解封、起管柱：完成全部層測試後，打開循環閥3，進行洗井、壓井作業；壓井結束後，拆井口，直接上提管柱，依次解封全部封隔器，將一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱全部起出。

如上所述的一種可先測下層的跨隔射孔-測試聯作管柱的操作方法，其中：所述操作壓力(p1)＜操作壓力(p2)。

藉此，當油套環空32泵入操作壓力(p1)，使封層關井閥16的剪銷103剪斷，關閉封層關井閥16，實現第一層30封層的同時，進入第一層30的終關井；進一步地，當油套環空32泵入操作壓力(p2)，使點火頭的剪銷剪斷(此前封層關井閥16已動作完畢，此時自動作為堵頭使用)，使點火頭12實現點火。

藉此，通過對壓力計託筒二5和減震壓力計託筒18所攜帶的壓力計錄取的封層後壓力數據是否一致進行對比分析，判斷卡瓦封隔器17在測試期間的密封性。

在上述操作方法中，每一層油氣層在終關井前，如果需要，還可以進行增產改造作業。

以上所舉僅為本發明示意性的部分實施例，並非用以限制本發明的範圍，任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應包括在本專利保護範圍之內。