一種水平井的採油管柱的製作方法

2023-06-03 20:13:11 4

本實用新型涉及石油開採領域，具體是指一種水平井的採油管柱。

背景技術：

大位移水平井完井的特點是大斜度、長裸眼、穩斜井段長，在井斜角較高的情況下，套管柱緊貼下井壁，進入水平段後套管柱會完全貼在下井壁上，此時套管柱與地層的接觸段很長，套管柱則負重躺在水平段井壁上，地層對套管柱的摩擦阻力相當大，甚至不能靠自重下到井底，需要加壓才能向下滑動，並且很容易導致套管柱屈曲，甚至也可能因套管剛性很大而致使套管柱卡在井眼的彎曲段而無法下入。套管柱由於受到的摩阻大，套管柱往往不能順利下到預定位置，延誤施工進度，影響後續採油效果，甚至造成井眼報廢的嚴重後果。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種水平井的採油管柱，方能夠使篩管柱順利下放到設計位置，減小套管在水平移動過程的磨損。

本實用新型的目的通過下述技術方案實現：

一種水平井的採油管柱，包括置於井眼內的套管，在所述套管的水平段上設置有兩個漂浮接箍，所述漂浮接箍包括殼體、固定套筒、上滑套和下滑套，固定套筒固定在殼體內壁上段，上滑套由相互連接的連通部和外徑與殼體內徑相同的剪切部組成，剪切部通過上剪切釘設置在固定套筒上段內壁上，下滑套通過下剪切釘支撐在固定套筒內壁下段，所述連通部置於下滑套內，且在連通部上開有洩流孔，當上剪切釘未被剪斷時，下滑套將洩流孔密封，當上剪切釘剪斷時，上滑套沿殼體軸線方向移動，直至上滑套上部空間與下滑套下部空間連通；在所述剪切部上端面開有環形的穩流槽，所述穩流槽的槽底向下凹陷呈弧形狀，且穩流槽的槽寬沿剪切部的軸向向上遞減，還包括多個滾珠，在所述下滑套下段開有環向槽，多個滾珠轉動設置在所述環形槽的外壁上，且所述滾珠與殼體內壁接觸。

針對現有技術中，在大位移的水平井完井的管柱下方工藝中容易導致套管柱屈曲，甚至也可能因套管剛性很大而致使套管柱卡在井眼的彎曲段而無法下入，發明人通過在套管上加設多個漂浮接箍，使得兩個漂浮接箍之間的套管不灌鑽井液，保持充滿空氣，漂浮接箍以上的套管內灌滿鑽井液，由於位於漂浮接箍以下的套管內充滿空氣，這段套管進入水平井段後，作用在水平井壁的重力減輕，套管與井壁之間的摩擦力隨之減小，推動套管前行的推力也減小，從而有助提高水平段固井質量，有利於套管下到設計位置；套管下到設計位置後，當需要注水泥時，只需要從井口向套管內憋壓到設計值，固定固定套筒內壁上的上剪切釘被剪斷，上滑套下行，洩流孔移動下滑套的內下部，這時漂浮接箍以上的套管內的液體從洩流孔進入到下套管內，從而實現整個套管柱內通道流體的自由流動。

其中上滑套由剪切部與連通部組成，剪切部安裝在固定套筒的上段內壁上，而固定套筒固定在殼體內壁上，在鑽井液由上段套管直接衝擊至剪切部時，剪切部上端面受到的瞬時衝量的影響較大，並且該瞬時衝量產生的作用應力分布不均，即容易導致剪切部上端面出現局部應力集中，而上剪切釘在因受力不均而剪斷後會出現較為明顯的毛刺，該毛刺會隨上滑套移動時會對殼體內壁造成嚴重的劃痕，進而減弱漂浮接箍對套管的密閉性能，致使套管內的空氣洩漏，無法滿足套管柱在下方過程中減輕自重的功能；本實用新型通過在殼體內壁上通過上剪切釘設置有固定套筒，避免了在殼體上開設剪切釘的安裝孔，保持了殼體的密封完整性，同時在剪切部的上端面上開有環形穩流槽，且穩流槽的槽底向下凹陷呈弧形狀，且穩流槽的槽寬沿剪切部的軸向向上遞減，使得鑽井液在通過上套管進入到上滑套內時，直接作用到剪切部端面上的鑽井液會沿環形的穩流槽流通，將剪切部上端面上局部受到最強衝擊而產生的作用應力分攤至整個端面，使得剪切部在與殼體內部分離時形成規則的斷面，不會產生明顯的毛刺和卷邊，減小後期上滑套與下滑套一併移動時對套管內壁所產生的磨損；並且，在鑽井液流入穩流槽後，經過穩流槽底部圓弧形的凹陷對其改向後，鑽井液開始向上移動，而穩流槽的兩側壁之間的垂直間距沿剪切部的軸向向上遞減，即反向移動的鑽井液會在穩流槽側壁上進行不斷的反彈，同時在剪切部的徑向上產生一定的作用應力，且該作用應力對上剪切釘的影響可忽略不計。

而當上滑套與下滑套均被剪切後隨鑽井液一起在套管內移動時，起到導引作用的下滑套一旦與套管內壁發生接觸時，並且環向槽的外徑小於殼體內徑，滾珠與殼體內壁接觸，下滑套與殼體內壁以及套管內壁之間的移動產生的摩擦類型由滑動摩擦變為滾動摩擦，大大降低了兩者的相互磨損，同時還能避免套管內下滑套在移動過程中發生徑向的偏差，保證下滑套與上滑套在套管內的自由移動。

在所述上滑套下段的側壁上設置有密封圈，所述密封圈實現對上滑套下段與下滑套下段內壁之間的密封。安裝的密封圈可保證在套管柱的下方過程中相鄰的兩個漂浮接箍之間的空間無縫隙，利用空氣與井眼內液體之間的密度差，實現減輕套管柱自重的目的，以方便套管柱在水平井段上的移動。

所述下滑套下段外徑與殼體下段內壁之間留有間隙。在套管柱內憋壓後，鑽進液帶動膠塞迫使上滑套與下滑套一起在套管內移動，為進一步降低上滑套與下滑套在套管內壁上的磨損，在下滑套下段外徑與殼體下段內壁之間設有間隙，同時下滑套的下段在套管內起到導引作用，殼體的兩端設置外螺紋並且與套管螺紋連接，此時，下滑套下段外壁與套管內壁之間環空，即下滑套與上滑套即使在套管內的移動發生一定的徑向偏差，也不會導致其端部與套管內壁之間形成嚴重的磨損，保證下滑套與上滑套在膠塞的推動下順利前移。

所述穩流槽的槽深為所述剪切部軸線長度的0.7~0.8倍。設置在剪切部上端面上的穩流槽不僅能夠平衡鑽井液對剪切部上端面上各點的衝擊效果，還能削弱剪切部的斷裂強度，即在憋壓達到標準值後能夠快速實現剪切；作為優選，將穩流槽的槽深設為剪切部軸線長度的0.7~0.8倍，使得剪切部在保證其對連通部穩定支撐的前提下，同時降低剪切部的斷裂強度，方便上滑套的快速剪切。

本實用新型與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

1、本實用新型中套管下到設計位置後，當需要注水泥時，只需要從井口向套管內憋壓到設計值，固定殼體內壁上的上剪切釘被剪斷，上滑套下行，洩流孔移動下滑套的內下部，這時漂浮接箍以上的套管內的液體從洩流孔進入到下套管內，從而實現整個套管串內通道流體的自由流動；

2、本實用新型在剪切部的上端面上開有環形穩流槽，且穩流槽的槽底向下凹陷呈弧形狀，且穩流槽的槽寬沿剪切部的軸向向上遞減，使得鑽井液在通過上套管進入到上滑套內時，直接作用到剪切部端面上的鑽井液會沿環形的穩流槽流通，將剪切部上端面上局部受到最強衝擊而產生的作用應力分攤至整個端面，使得剪切部在與殼體內部分離時形成規則的斷面，不會產生明顯的毛刺和卷邊，減小後期上滑套與下滑套一併移動時對套管內壁所產生的磨損；

3、本實用新型在下滑套下段外徑與殼體下段內壁之間設有間隙，同時下滑套的下段在套管內起到導引作用，殼體的兩端設置外螺紋並且與套管螺紋連接，此時，下滑套下段外壁與套管內壁之間環空，即下滑套與上滑套即使在套管內的移動發生一定的徑向偏差，也不會導致其端部與套管內壁之間形成嚴重的磨損，保證下滑套與上滑套在膠塞的推動下順利前移。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本實用新型實施例的限定。在附圖中：

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖2為漂浮接箍的結構示意圖。

附圖中標記及相應的零部件名稱：

1-套管、2-井眼、3-漂浮接箍、31-殼體、32-上滑套、33-穩流槽、34-上剪切釘、35-洩流孔、36-密封圈、37-下剪切釘、38-下滑套、39-環向槽、310-滾珠、311-固定套筒。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，本實用新型的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本實用新型，並不作為對本實用新型的限定。

實施例1

如圖1和圖2所示，本實施例包括置於井眼2內的套管1，在所述套管1的水平段上設置有兩個漂浮接箍3，所述漂浮接箍3包括殼體31、固定套筒311、上滑套32和下滑套38，固定套筒311通過上剪切釘34固定在殼體31內壁上段，上滑套32由相互連接的連通部和外徑與殼體1內徑相同的剪切部組成，剪切部設置在固定套筒311上段內壁上，下滑套38通過下剪切釘37支撐在固定套筒311內壁下段，下滑套38通過下剪切釘37支撐在殼體31內壁下段，所述連通部置於下滑套38內，且在連通部上開有洩流孔35，當上剪切釘34未被剪斷時，下滑套38將洩流孔35密封，當上剪切釘34剪斷時，上滑套32沿殼體31軸線方向移動，直至上滑套32上部空間與下滑套38下部空間連通；在所述剪切部上端面開有環形的穩流槽33，所述穩流槽33的槽底向下凹陷呈弧形狀，且穩流槽33的槽寬沿剪切部的軸向向上遞減，還包括多個滾珠310，在所述下滑套38下段開有環向槽39，多個滾珠310轉動設置在所述環向槽39的外壁上，且所述滾珠310與殼體31內壁接觸。

針對現有技術中，在大位移的水平井完井的管柱下方工藝中容易導致套管1柱屈曲，甚至也可能因套管1剛性很大而致使套管1柱卡在井眼2的彎曲段而無法下入，發明人通過在套管1上加設多個漂浮接箍3，使得兩個漂浮接箍3之間的套管1不灌鑽井液，保持充滿空氣，漂浮接箍3以上的套管1內灌滿鑽井液，由於位於漂浮接箍3以下的套管1內充滿空氣，這段套管1進入水平井段後，作用在水平井壁的重力減輕，套管1與井壁之間的摩擦力隨之減小，推動套管1前行的推力也減小，從而有助提高水平段固井質量，有利於套管1下到設計位置；套管1下到設計位置後，當需要注水泥時，只需要從井口向套管1內憋壓到設計值，固定殼體31內壁上的上剪切釘34被剪斷，上滑套32下行，洩流孔35移動下滑套38的內下部，這時漂浮接箍3以上的套管1內的液體從洩流孔35進入到下套管1內，從而實現整個套管1柱內通道流體的自由流動。

其中上滑套32由剪切部與連通部組成，剪切部通過上剪切釘34與殼體31內壁連接，在鑽井液由上段套管1直接衝擊至剪切部時，剪切部上端面受到的瞬時衝量的影響較大，並且該瞬時衝量產生的作用應力分布不均，即容易導致剪切部上端面出現局部應力集中，而上剪切釘34在因受力不均而剪斷後會出現較為明顯的毛刺，該毛刺會隨上滑套32移動時會對殼體31內壁造成嚴重的劃痕，進而減弱漂浮接箍3對套管1的密閉性能，致使套管1內的空氣洩漏，無法滿足套管1柱在下方過程中減輕自重的功能；本實施例通過在殼體31內壁上通過上剪切釘34設置有固定套筒311，避免了在殼體31上開設剪切釘的安裝孔，保持了殼體31的密封完整性，同時在剪切部的上端面上開有環形穩流槽33，且穩流槽33的槽底向下凹陷呈弧形狀，且穩流槽33的槽寬沿剪切部的軸向向上遞減，使得鑽井液在通過上套管1進入到上滑套32內時，直接作用到剪切部端面上的鑽井液會沿環形的穩流槽33流通，將剪切部上端面上局部受到最強衝擊而產生的作用應力分攤至整個端面，使得剪切部在與殼體31內部分離時形成規則的斷面，不會產生明顯的毛刺和卷邊，減小後期上滑套32與下滑套38一併移動時對套管1內壁所產生的磨損；並且，在鑽井液流入穩流槽33後，經過穩流槽33底部圓弧形的凹陷對其改向後，鑽井液開始向上移動，而穩流槽33的兩側壁之間的垂直間距沿剪切部的軸向向上遞減，即反向移動的鑽井液會在穩流槽33側壁上進行不斷的反彈，同時在剪切部的徑向上產生一定的作用應力，且該作用應力對上剪切釘34的影響可忽略不計。通過設置的固定套筒311，上剪切釘34與下剪切釘38在殼體34內部的移動，均不會對殼體31內壁造成劃傷，延長了漂浮接箍3的使用壽命。

而當上滑套32與下滑套38均被剪切後隨鑽井液一起在套管1內移動時，起到導引作用的下滑套38一旦與套管1內壁發生接觸時，並且環向槽39的外徑小於殼體31內徑，滾珠310與殼體31內壁接觸，下滑套38與殼體31內壁以及套管1內壁之間的移動產生的摩擦類型由滑動摩擦變為滾動摩擦，大大降低了兩者的相互磨損，同時還能避免套管1內下滑套38在移動過程中發生徑向的偏差，保證下滑套38與上滑套32在套管內的自由移動。

在所述上滑套32下段的側壁上設置有密封圈36，所述密封圈36實現對上滑套32下段與下滑套38下段內壁之間的密封。安裝的密封圈36可保證在套管1柱的下方過程中相鄰的兩個漂浮接箍3之間的空間無縫隙，利用空氣與井眼2內液體之間的密度差，實現減輕套管1柱自重的目的，以方便套管1柱在水平井段上的移動。

在本實施例中，在套管1柱內憋壓後，鑽進液帶動膠塞迫使上滑套32與下滑套38一起在套管1內移動，為進一步降低上滑套32與下滑套38在套管1內壁上的磨損，在下滑套38下段外徑與殼體31下段內壁之間設有間隙，同時下滑套38的下段在套管1內起到導引作用，殼體31的兩端設置外螺紋並且與套管1螺紋連接，此時，下滑套38下段外壁與套管1內壁之間環空，即下滑套38與上滑套32即使在套管1內的移動發生一定的徑向偏差，也不會導致其端部與套管1內壁之間形成嚴重的磨損，保證下滑套38與上滑套32在膠塞的推動下順利前移。而設置在剪切部上端面上的穩流槽33不僅能夠平衡鑽井液對剪切部上端面上各點的衝擊效果，還能削弱剪切部的斷裂強度，即在憋壓達到標準值後能夠快速實現剪切；作為優選，將穩流槽33的槽深設為剪切部軸線長度的0.7~0.8倍，使得剪切部在保證其對連通部穩定支撐的前提下，同時降低剪切部的斷裂強度，方便上滑套32的快速剪切。

以上所述的具體實施方式，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式而已，並不用於限定本實用新型的保護範圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。