一種完井防砂工藝及其防砂管柱的製作方法
2023-10-04 02:51:34 1
一種完井防砂工藝及其防砂管柱的製作方法
【專利摘要】一種完井防砂工藝及其防砂管柱，該工藝包括如下步驟：組裝該內管柱及外管柱；安裝該液動旋轉裝置；連接該頂部封隔器及坐封工具；進行功能測試；下鑽至設定位置；替完井液、替破膠液、破膠、洗井；投球、坐封頂部封隔器、驗封；起出該送入鑽具及內管柱。該防砂管柱包括外管柱和內管柱，該內管柱設置於該外管柱的管腔內，該內管柱包括插入密封、定位頭和衝管，該外管柱包括密封筒、篩管和盲管，該盲管和該衝管的頂部分別與頂部封隔器連接，該頂部封隔器通過坐封工具與送入鑽具連接，該外管柱的底部還設置有液動旋轉裝置，該內管柱的內部設置有用於該液動旋轉裝置的驅動液通過的液路，該液動旋轉裝置通過該液路與地面泵連接。
【專利說明】一種完井防砂工藝及其防砂管柱
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油開採中的一種完井工藝，特別是一種完井防砂工藝及其防砂管柱。
【背景技術】
[0002]現有技術中完井防砂工藝的防砂管柱依靠管柱的自身重力克服浮力及套管和裸眼內的摩擦阻力而下入。參見圖1，圖1為現有技術的防砂管柱結構示意圖。現有技術的防砂管柱底部為一帶圓頭的浮鞋10，外管柱主要有浮鞋10、洗井密封筒20、篩管30、盲管40等，起到防砂和封隔作用；內管柱主要有插入密封50、定位頭60、衝管70等，建立循環通道；頂部封隔器80用於懸掛密封防砂外管柱，坐封工具90連接在頂部封隔器上部，用於頂部封隔器的送入和坐封；作業結束後，外管及頂部封隔器80柱留在井內，坐封工具90及內管柱隨送入鑽具100起出井筒。現有技術的完井防砂工藝作業流程如下:
[0003]a)組裝外管柱；
[0004]b)組裝內管柱；
[0005]c)探底配管；
[0006]d)連接頂部封隔器總成及坐封工具；
[0007]e)測上提、下放懸重；
[0008]f)循環功能測試；
[0009]g)下鑽至設計位置，如中途遇阻或遇卡，可通過上提、下放活動管柱，必要時可採用小排量循環來解除；
[0010]h)替完井液、替破膠液、破膠、洗井；
[0011]i)投球、坐封頂部封隔器、驗封；
[0012]j)起出送入鑽具及內管柱。
[0013]可見，現有技術的完井防砂工藝及其防砂管柱主要存在以下問題:
[0014]a)防砂管柱在下鑽至設計位置前，如遇複雜情況，處理措施單一，只能採取上提、下放活動管柱、小排量循環來解除，由於坐封工具不允許承受扭矩，或僅能承受也是非常有限的扭矩，無法處理複雜情況，且效果不理想。
[0015]b)作業風險大，一次成功率低，一旦出現返工或事故，嚴重影響作業進度，必定造成巨大的經濟損失。
【發明內容】
[0016]本發明所要解決的技術問題是提供一種滿足完井防砂工藝要求、成功率高且實施方便的完井防砂工藝及其防砂管柱。
[0017]為了實現上述目的，本發明提供了一種用於完井防砂工藝的防砂管柱，包括外管柱和內管柱，所述內管柱位於所述外管柱的管腔中且與所述外管柱同軸設置，所述內管柱包括自下而上順次連接的插入密封、定位頭和衝管，所述外管柱包括自下而上順次連接的密封筒、篩管和盲管，所述盲管和所述衝管的頂部分別與頂部封隔器連接，所述頂部封隔器通過坐封工具與送入鑽具連接，其中，所述外管柱的底部還設置有液動旋轉裝置，以保證所述防砂管柱順利通過複雜井段，所述內管柱的內部設置有用於所述液動旋轉裝置的驅動液通過的液路，所述液動旋轉裝置通過所述液路與地面泵連接。
[0018]上述的防砂管柱，其中，所述液動旋轉裝置包括連接管、液壓馬達和鑽頭，所述連接管的上端通過一浮箍與所述密封筒連接，所述連接管的下端與所述液壓馬達的定子連接，所述鑽頭與所述液壓馬達的轉子連接，所述定子與所述轉子同軸設置且通過軸承連接，所述連接管內部設置有用於驅動液通過的通孔，所述通孔與所述液路連通。
[0019]上述的防砂管柱，其中，所述浮箍為一單向閥。
[0020]上述的防砂管柱，其中，所述連接管與所述定子為焊接、螺紋連接或一體結構件，所述鑽頭與所述轉子為焊接、螺紋連接或一體結構件。
[0021]上述的防砂管柱，其中，所述定子與所述轉子之間還設置有密封結構。
[0022]為了更好地實現上述目的，本發明還提供了一種完井防砂工藝，採用上述的防砂管柱，其中，包括如下步驟:
[0023]a、組裝所述內管柱及外管柱，順序連接插入密封筒、定位頭和衝管以組裝所述內管柱，順序連接密封筒、篩管和盲管以組裝所述外管柱；
[0024]b、安裝所述液動旋轉裝置，將所述液動旋轉裝置的上端通過浮箍與所述密封筒連接；
[0025]C、連接所述頂部封隔器及坐封工具，將所述盲管和所述衝管的頂部分別與頂部封隔器連接，再將所述頂部封隔器與坐封工具連接；
[0026]d、進行功能測試；
[0027]e、下鑽至設定位置，連接送入鑽具與所述坐封工具，並將所述防砂管柱通過送入鑽具送入設定位置；
[0028]f、替完井液、替破膠液、破膠、洗井；
[0029]g、投球、坐封頂部封隔器、驗封；
[0030]h、起出所述送入鑽具及內管柱。
[0031]上述的完井防砂工藝，其特徵在於，在步驟e中，還包括:
[0032]el、判斷送入過程是否遇阻，如無遇阻，則繼續將所述防砂管柱通過送入鑽具送入設定位置，如遇阻，則進行步驟e2 ；
[0033]e2、啟動地面泵，驅動所述液動旋轉裝置，直至修復井壁、清除井筒內的砂橋，保證所述防砂管柱順利入井。
[0034]上述的完井防砂工藝，其特徵在於，所述步驟e2之前，還可包括:
[0035]ell、上提、下放所述防砂管柱以使所述防砂管柱順利入井。
[0036]上述的完井防砂工藝，其特徵在於，在步驟ell之後，還可包括:
[0037]el2、採用小排量循環方法以解除受阻。
[0038]本發明的技術效果在於:
[0039]a)防砂管柱底部具有旋轉功能，適合於大位移水平井、井眼軌跡差、易塌井、易縮徑的井，利於鑽具順利通過複雜井段；
[0040]b)處理措施齊全，大大降低了作業風險，作業一次成功率高；[0041]c)滿足防砂工藝要求，管柱結構簡單，實施方便；
[0042]d)井下液動可旋轉裝置費用較低，整體經濟效益好。
[0043]以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。【專利附圖】
【附圖說明】
[0044]圖1為現有技術的防砂管柱結構示意圖；
[0045]圖2為本發明一實施例的防砂管柱結構示意圖；
[0046]圖3為本發明一實施例的液動旋轉裝置結構示意圖；
[0047]圖4為本發明的完井防砂工藝流程圖。
[0048]其中，附圖標記
現有技術
[0049]10 浮鞋
[0050]20洗井密封筒
[0051]3O 篩管
[0052]40 盲管
[0053]50插入密封
[0054]60定位頭
[0055]70 衝管
[0056]80頂部封隔器
[0057]90坐封工具
[0058]100送入鑽具
[0059]本發明
[0060]I外管柱
[0061]11密封筒
[0062]12 篩管
[0063]13 盲管
[0064]14液動旋轉裝置
[0065]141連接管
[0066]1411 通孔
[0067]142液壓馬達
[0068]1421 定子
[0069]1422 轉子
[0070]1423 軸承
[0071]1424密封結構
[0072]143 鑽頭
[0073]15 浮箍
[0074]2內管柱
[0075]21插入密封筒[0076]22定位頭
[0077]23 衝管
[0078]24 液路
[0079]3頂部封隔器
[0080]4坐封工具
[0081]5送入鑽具
[0082]a?h步驟
【具體實施方式】
[0083]下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述:
[0084]參見圖2，圖2為本發明一實施例的防砂管柱結構示意圖。本發明的用於完井防砂工藝的防砂管柱，包括外管柱I和內管柱2，所述內管柱2位於所述外管柱I的管腔中且與所述外管柱I同軸設置，所述內管柱2包括自下而上順次連接的插入密封筒21、定位頭22和衝管23，所述外管柱I包括自下而上順次連接的密封筒11、篩管12和盲管13，所述盲管13和所述衝管23的頂部分別與頂部封隔器3連接，所述頂部封隔器3通過坐封工具4與送入鑽具5連接，所述外管柱I的底部還設置有液動旋轉裝置14，以保證所述防砂管柱順利通過複雜井段，所述內管柱2的內部設置有用於所述液動旋轉裝置14的驅動液通過的液路24，所述液動旋轉裝置14通過所述液路24與地面泵(圖未示)連接。
[0085]參見圖3，圖3為本發明一實施例的液動旋轉裝置結構示意圖。本實施例中，所述液動旋轉裝置14包括連接管141、液壓馬達142和鑽頭143，所述連接管141的上端通過一浮箍15與所述密封筒11連接，所述連接管141的下端與所述液壓馬達142的定子1421連接，所述鑽頭143與所述液壓馬達142的轉子1422連接，所述定子1421與所述轉子1422同軸設置且通過軸承1423連接，所述連接管141內部設置有用於驅動液通過的通孔1411，所述通孔1411與所述液路24連通。所述浮箍15優選為一單向閥。所述連接管141與所述定子1421可為焊接、螺紋連接或一體結構件，優選為螺紋連接，所述鑽頭143與所述轉子1422可為焊接、螺紋連接或一體結構件，優選為螺紋連接。所述定子1421與所述轉子1422之間還優選設置有密封結構1424，該密封結構1424例如為密封圈。
[0086]參見圖4，圖4為本發明的完井防砂工藝流程圖。本發明的完井防砂工藝，採用如上述的防砂管柱，包括如下步驟:
[0087]a、組裝所述內管柱2及外管柱I，順序連接插入密封筒21、定位頭22和衝管23以組裝所述內管柱2，順序連接密封筒11、篩管12和盲管13以組裝所述外管柱I ;
[0088]外管柱入井連接順序:
[0089]洗井密封筒一篩管(或篩管和盲管交替組合)一盲管。最後一根盲管下完後，座卡瓦將盲管懸掛在轉盤上，盲管高出轉盤面一定高度，然後下內管柱。
[0090]內管柱入井連接順序:
[0091]插入密封一定位頭一衝管。下鑽至最後一根衝管時，測並記錄上提、下放懸重。緩慢下放管柱，下壓I噸將插入密封插入洗井密封筒內。核對衝管下入數量與設計吻合，重複下壓操作二次，確認插入到位。按照要求配管，確保雙插入密封插入到位。
[0092]b、安裝所述液動旋轉裝置14，將所述液動旋轉裝置14的上端通過浮箍15與所述密封筒11連接；
[0093]要求液動旋轉裝置內沒有異物，轉子轉動靈活，與鑽頭和浮箍的連接絲扣無損傷並按規定的扭矩上緊。另外，浮箍也可以設計為雙向洗井總成結構，即依靠內管柱底部的插入密封，插入到位打開球閥，提出插入密封后球閥關閉。
[0094]C、連接所述頂部封隔器3及坐封工具4，將所述盲管13和所述衝管23的頂部分別與頂部封隔器3連接，再將所述頂部封隔器3與坐封工具4連接；
[0095]將坐封工具插入頂部封隔器內，反轉使坐封工具的反扣螺紋與封隔器上的扣連接到位並用防轉銷釘固定。
[0096]d、進行功能測試，將鑽杆連接至地面泵組，啟泵小排量循環，觀察泵壓及排量變化，確認鑽具內腔-鑽頭-環空-井口循環通道暢通。
[0097]e、下鑽至設定位置，連接送入鑽具5與所述坐封工具4，將所述防砂管柱通過送入鑽具5送入設定位置；
[0098]送入鑽具連接在坐封工具上部的鑽杆短節，然後按設計下入順序依次下入鑽具，若管柱沒有自動灌漿功能，需要定深灌漿，保持管柱內外壓力平衡。
[0099]f、替完井液、替破膠液、破膠、洗井(；
[0100]安裝循環洗井接頭，再連接至地面泵，啟泵，向井內泵入完井液替出井筒內的鑽井液(一般多採用正循環方式)，替入破膠液和頂替液，準確計量使破膠液充滿整個裸眼井壁與防砂外管柱的環空，停泵進行破膠反應，破膠結束後泵入完井液將破膠產生的物質徹底洗出井筒，直至返出的完井液指標符合質量標準要求。
[0101]g、投球、坐封頂部封隔器3、驗封，將用於封隔器坐封的專用鋼球投入鑽杆內腔，等候下落，必要時也可以啟泵用小排量送坐封球，以便順利到達坐封工具的坐封球座內，坐封球與球座形成密封，按坐封程序繼續泵入完井液，使封隔器卡瓦固定在套管內壁上，同時膠筒壓縮封住套管內壁與封隔器之間的環空，完成坐封程序。環空泵入完井液使泵壓達到設計驗封壓力，停泵觀察壓力變化，確認驗封合格，洩掉環空壓力。脫手方式分液壓(細分為內壓和外壓)和機械，按照不同的脫手方式進行操作，使坐封工具與封隔器脫開，上提一定高度。從鑽杆內憋液壓剪掉球座。
[0102]h、起出所述送入鑽具5及內管柱2，依次起出送入鑽具、坐封工具、衝管及插入密封定位頭。
[0103]其中，在步驟e中，還可包括:
[0104]el、判斷送入過程是否遇阻，如無遇阻，則繼續將所述防砂管柱通過送入鑽具5送入設定位置，如遇阻，則進行步驟e2 ；
[0105]e2、啟動地面泵，驅動所述液動旋轉裝置14，直至修復井壁、清除井筒內的砂橋，保證所述防砂管柱順利入井。
[0106]其中，所述步驟e2之前，還可包括:
[0107]ell、上提、下放所述防砂管柱以使所述防砂管柱順利入井，先緩慢上提管柱一定高度後，再下放管柱，可重複操作幾次。注意觀察大鉤懸重變化情況，判斷遇阻位置有何變化。
[0108]其中，在步驟ell之後，還可包括:
[0109]el2、採用小排量循環方法以解除受阻，將防砂管柱提離遇阻位置適當距離停止下放，緩慢啟泵循環鑽井液，待泵壓穩定和返出口出液正常後緩慢下放管柱，若仍遇阻，在不停泵的情況下可嘗試上提、下放管柱，直至通過遇阻位置。通過遇阻位置後，停泵繼續下入。
[0110]本發明在常規的防砂管柱底部採用了井下液動可旋轉裝置，作為處理複雜情況的備用手段，如防砂管柱遇複雜情況時，除了採用上提、下放、循環措施外，增加了底部鑽具旋轉功能。如需旋轉，可通過地面泵組循環鑽/完井液來驅動該裝置旋轉，以修復井壁、清除井筒內的砂橋，保證防砂管柱順利入井；在整個過程井下液動旋轉裝置14以上的外管柱I不承受扭矩，作業結束後，外管柱I和井下液動旋轉裝置14留在井內。
[0111]與現有技術相比，本發明具有如下優點:
[0112]a)防砂管柱底部具有旋轉功能，適合於大位移水平井、井眼軌跡差、易塌井、易縮徑的井，利於鑽具順利通過複雜井段。
[0113]b)處理措施齊全，大大降低了作業風險，作業一次成功率高。
[0114]c)滿足防砂工藝要求，管柱結構簡單，實施方便。
[0115]d)井下液動可旋轉裝置費用較低，整體經濟效益好。
[0116]當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種用於完井防砂工藝的防砂管柱，包括外管柱和內管柱，所述內管柱位於所述外管柱的管腔中且與所述外管柱同軸設置，所述內管柱包括自下而上順序連接的插入密封筒、定位頭和衝管，所述外管柱包括自下而上順序連接的密封筒、篩管和盲管，所述盲管和所述衝管的頂部分別與頂部封隔器連接，所述頂部封隔器通過坐封工具與送入鑽具連接，其特徵在於，所述外管柱的底部還設置有液動旋轉裝置，以保證所述防砂管柱順利通過複雜井段，所述內管柱的內腔設置有用於所述液動旋轉裝置的驅動液通過的液路，所述液動旋轉裝置通過所述液路與地面泵連接。
2.如權利要求1所述的防砂管柱，其特徵在於，所述液動旋轉裝置包括連接管、液壓馬達和鑽頭，所述連接管的上端通過一浮箍與所述密封筒連接，所述連接管的下端與所述液壓馬達的定子連接，所述鑽頭與所述液壓馬達的轉子連接，所述定子與所述轉子同軸設置且通過軸承連接，所述連接管內部設置有用於驅動液通過的通孔，所述通孔與所述液路連通。
3.如權利要求2所述的防砂管柱，其特徵在於，所述浮箍為一單向閥。
4.如權利要求2或3所述的防砂管柱，其特徵在於，所述連接管與所述定子為焊接、螺紋連接或一體結構件，所述鑽頭與所述轉子為焊接、螺紋連接或一體結構件。
5.如權利要求4所述的防砂管柱，其特徵在於，所述定子與所述轉子之間還設置有密封結構。
6.一種完井防砂工藝，採用如上述權利要求1、2、3或5所述的防砂管柱，其特徵在於，包括如下步驟: a、組裝所述內管柱及外管柱，順序連接插入密封筒、定位頭和衝管以組裝所述內管柱，順序連接密封筒、篩管和盲管以組裝所述外管柱； b、安裝所述液動旋轉裝置，將所述液動旋轉裝置的上端通過浮箍與所述密封筒連接； C、連接所述頂部封隔器及坐封工具，將所述盲管和所述衝管的頂部分別與頂部封隔器連接，再將所述頂部封隔器與坐封工具連接； d、進行功能測試，將鑽杆連接至地面泵組，啟泵小排量循環，觀察泵壓及排量變化，確認鑽具內腔-鑽頭-環空-井口循環通道暢通； e、下鑽至設定位置，連接送入鑽具與所述坐封工具，並將所述防砂管柱通過送入鑽具送入設定位置； f、替完井液、替破膠液、破膠、洗井； g、投球、坐封頂部封隔器、驗封； h、起出所述送入鑽具及內管柱。
7.如權利要求6所述的完井防砂工藝，其特徵在於，在步驟e中，還包括: el、判斷送入過程是否遇阻，如無遇阻，則繼續將所述防砂管柱通過送入鑽具送入設定位置，如遇阻，則進行步驟e2; e2、啟動地面泵，驅動所述液動旋轉裝置，直至修復井壁、清除井筒內的砂橋，保證所述防砂管柱順利入井。
8.如權利要求7所 述的完井防砂工藝，其特徵在於，所述步驟e2之前，還可包括: ell、上提、下放所述防砂管柱以使所述防砂管柱順利入井。
9.如權利要求8所述的完井防砂工藝，其特徵在於，在步驟ell之後，還可包括:el2、採用小排量循環方法以解除受阻，將防砂管柱提離遇阻位置適當距離停止下放，緩慢啟泵循環鑽井液，待泵壓穩定和返出口出液正常後緩慢下放管柱，若仍遇阻，在不停泵的情況下可嘗試上提、下放管·柱，直至通過遇阻位置。通過遇阻位置後，停泵繼續下入。
【文檔編號】E21B43/02GK103573226SQ201210258566
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月24日 優先權日:2012年7月24日
【發明者】易會安, 範白濤, 溫幹亮, 陳善飲, 馬自江, 丁柏松, 昝志恩, 李文飛, 謝紅英, 陳光利 申請人:思達斯易能源技術(集團)有限公司, 易會安