專利名稱：膨脹支撐水平篩管裝置和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采油管道，特別是一種膨脹支撐水平篩管裝置和使用方法，具體是外 部有膨脹支撐罩的石油水平篩管。
背景技術(shù)：
目前水平篩管井是一種廣泛應(yīng)用和極力推廣的高產(chǎn)井型，這種多孔防砂復(fù)合管 道，跟蹤油層的走向，隨油就勢增大吸油界面，單井平均原油日產(chǎn)是普通豎井的三至五倍， 多則七至八倍，甚至十倍。但是另一方面也存在三個嚴(yán)重問題一，生產(chǎn)安全性差，由于地層坍塌或地質(zhì)應(yīng)力作用，本來低強(qiáng)度篩管容易變形或被 剪斷，某公司2008年在渤海油田，30 口膨脹篩管井由于地層坍塌，塌落砂石壓扁了管體，導(dǎo) 致工程全部失敗。二，多孔管的膨脹工藝過于復(fù)雜，現(xiàn)在國際Weatherfond公司獨(dú)有的旋轉(zhuǎn)式膨脹 工藝為彎道下井還配備了復(fù)雜滾珠滑桿；旋轉(zhuǎn)膨脹發(fā)生周期性撞擊，導(dǎo)致震動失穩(wěn)，干擾了 篩管精細(xì)結(jié)構(gòu)。三，現(xiàn)行膨脹方式，經(jīng)常遇到水層，則利用遇水遇油膨脹橡膠封隔固井，但膨脹力 有限，效果不一，特別是后期經(jīng)常發(fā)生水串影響采油。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種膨脹支撐水平篩管裝置和使用方法。本發(fā)明是在篩管外 部先借助高壓膠囊膨脹使一種帶割縫膨脹管壓向裸眼壁，以形成穩(wěn)固支撐罩，然后再下入 篩管采油。本發(fā)明技術(shù)膨脹工藝平穩(wěn)，膨脹支撐罩與裸眼壁緊密相連、支撐力度大；支撐膨 脹管吸油面積大，采油產(chǎn)量高；膨脹支撐罩及膨脹裝置初始外形尺寸小，送進(jìn)方便，下井容 易，工藝易行，便于推廣。本發(fā)明提供的膨脹支撐水平篩管裝置包括膨脹器部分，用于篩管的擴(kuò)徑膨脹；支撐儲油部分，用于吸滲原有和封隔水層以及支撐采油空間；篩管部分，用于采油通道和防砂。膨脹器部分包括內(nèi)部孔管、膨脹膠囊、通孔、膨脹接頭、螺紋頭。內(nèi)部孔管是在膨 脹膠囊之內(nèi)，內(nèi)部孔管管壁上帶有通孔。螺紋頭是內(nèi)部孔管兩端帶有螺紋的部分。膨脹接頭 處于兩個相鄰內(nèi)部孔管的螺紋頭之間，其中間膨脹接頭螺紋與螺紋頭的螺紋相互嚙合。膨 脹膠囊兩端被壓封，插在內(nèi)部孔管螺紋和膨脹接頭螺紋之間，其內(nèi)部形成密封。膨脹膠囊是 金屬絲編制的橡膠體，膨脹能承受壓力，并在壓力的作用下，開始擴(kuò)徑膨脹；同時其本身具 有傘狀結(jié)構(gòu)，在壓力下降時能自動折疊縮小直徑。支撐儲油部分包括膨脹支撐罩、裸眼壁、水層、油道、原油庫。所說的膨脹支撐罩 部分是由一系列的端部相互螺結(jié)的膨脹管連接而成。上述膨脹支撐罩部分其長度方向上 包括兩種類型的段，其中不帶割縫部分是封隔密封段，另外一種割縫部分是割縫滲透段，其割縫滲透段走向基本平行于膨脹管的周向。膨脹支撐罩外部接觸裸眼壁，裸眼壁外部穿插 分布著油道和水層。膨脹支撐罩的封隔密封能夠屏蔽水層；油道通過割縫滲透段連通膨脹 支撐罩內(nèi)部形成原油庫，油道中的原油通過割縫滲透段流入膨脹支撐罩內(nèi)部，形成儲油油 庫。而砂粒被擋于膨脹支撐罩之外。另外，水層中的地下水由于膨脹支撐罩的封隔密封段 的阻擋，則被封隔于膨脹管之外。原油庫是膨脹支撐罩以內(nèi)和篩管體以外空間范圍貯存原 油的部分。篩管部分由油管、篩管體、篩管接頭、篩管封底、油管和膨脹支架組成；油管和篩管 體通過螺紋連接。篩管體之間借助于篩管接頭螺紋互相連接，膨脹支架套在篩管體外緣的 溝槽中；篩管部分直接通過篩管左端與油管相連接并伴隨活動，篩管體外側(cè)溝槽限定了膨 脹支架的位置。膨脹支架是由遇水遇油膨脹橡膠制成，膨脹支架遇水和遇油發(fā)生膨脹，于是 增加了膨脹支架垂直的尺寸，同時也提升了篩管高度，避免被下部沉砂埋住。膨脹支撐罩的膨脹過程是膨脹器部分從內(nèi)部孔管的通孔饋給水壓，則高壓水通 過通孔充滿膨脹膠囊內(nèi)部，使其體積漲大，并且壓迫膨脹支撐罩直徑變粗，直至支撐罩外緣 抵達(dá)裸眼壁，于是膨脹支撐罩形成粗細(xì)相間類似藕狀外形。然后減壓，收縮的膨脹膠囊再后 移半個間隔距離，膨脹膠囊的評議周期長度即為間隔距離，重新饋壓補(bǔ)充膨脹，于是膨脹支 撐罩形成近等直徑的圓柱形外形。以上說明膨脹支撐罩膨脹是通過膨脹膠囊擴(kuò)徑頂壓實(shí)現(xiàn) 的，膨脹分兩步進(jìn)行首先等間隔進(jìn)行局部膨脹；其次，再使未膨脹部分補(bǔ)充膨脹，以實(shí)現(xiàn) 總體均勻膨脹。使用本發(fā)明實(shí)施工藝方法過程如下鉆取豎直裸眼孔，下垂直段套管，進(jìn)行注漿固井，定向隨鉆水平井，下膨脹支撐罩， 下膨脹器，一次加壓膨脹膠囊脹大，使膨脹支撐罩在間隔距離上擴(kuò)徑，膨脹器減壓后，膨脹 器收縮，之后后移上述一半的間隔距離，再二次加壓，膨脹膠囊擴(kuò)徑，膨脹支撐罩補(bǔ)充膨脹， 膨脹支撐罩被擴(kuò)膨脹成較為均勻直徑的形體，并與裸眼壁緊密接觸。膨脹支撐罩減壓膨脹 器收縮移出后，抽油管及篩管組合體下井進(jìn)行采油。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1)有效防止地層坍塌。本發(fā)明利用緊貼裸眼壁的靜態(tài)窯穹支撐結(jié)構(gòu)取代與裸眼 壁相互分離的懸空結(jié)構(gòu)；另外膨脹支撐罩由連續(xù)單元條梁組成，具有巨大承載力。例如厚度 6"的51/2〃割縫距10mm，每平方厘米局部可支撐徑向載荷7噸。2)本發(fā)明膨脹器送進(jìn)、下井方便，工作穩(wěn)定。目前膨脹篩管所采用的旋轉(zhuǎn)脹頭，以 及過彎道所用的滾珠鉆桿結(jié)構(gòu)都十分復(fù)雜，工具維護(hù)非常困難；同時旋轉(zhuǎn)膨脹伴隨強(qiáng)烈振 動，這樣降低了篩管的精度和防砂效果。本發(fā)明膨脹較為平穩(wěn)，能保持篩管結(jié)構(gòu)精度和良好 防砂效果。3)膨脹支撐罩吸油面積增大，原油產(chǎn)量大幅度提高，同時防砂效果好，完全杜絕了 裸眼壁與篩管間產(chǎn)生的死砂層。4)本發(fā)明可強(qiáng)力封隔水層保證了固井效果。一般的水平篩管設(shè)計(jì)多選擇不帶水層 的單一儲油層，因此限制了推廣應(yīng)用。另外對多地質(zhì)層過去主要采用遇水遇油膨脹橡膠封 隔，由于多種原因干擾，固井效果波動。本發(fā)明用膨脹支撐罩的封隔密封，通過膨脹強(qiáng)力封 隔能達(dá)到高度密封防止水竄的效果。5)本發(fā)明免除了礫石填充工序。以往為了填充裸眼壁與篩管外緣之間的空隙，耗費(fèi)了大量的資金和時間，而且效果難以評定，本發(fā)明根本沒有上述空隙，降低了施工成本。6)采用油管篩管組合裝置，進(jìn)行移動采油，機(jī)動靈活，便于清理。以前采用固定式 篩管采油，經(jīng)常遇到阻塞，需要進(jìn)行反循環(huán)清理，一般三次后失去效果難以處理。本發(fā)明裝 置可隨時取出清理和進(jìn)行更換。


圖1是膨脹器未打壓的原始狀態(tài)。圖2是油管篩管組合采油裝置下井采油。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施方案參照附圖詳細(xì)說明如下，但僅作說明而不是限制本發(fā)明。如圖所示，1內(nèi)部孔管，2膨脹膠囊，3通孔，4膨脹接頭，5螺紋頭，6油道，7水層，8 封隔密封段，9裸眼壁，10油管，11原油庫，12割縫滲透段，13膨脹支架，14篩管接頭，15篩 管體，16膨脹支撐罩，17篩管封底。本發(fā)明膨脹支撐水平篩管裝置包括膨脹器(附圖上中心部位)部分、支撐儲油部 分(附圖下的上下邊部位)和篩管部分(附圖下的中間部位)三部分組成。所說的膨脹器部分包括內(nèi)部孔管1、膨脹膠囊2、通孔3、膨脹接頭4、螺紋頭5。內(nèi) 部孔管1在膨脹膠囊2之內(nèi)，螺紋頭5是內(nèi)部孔管1兩端帶有螺紋的部分。膨脹接頭4處 于兩個相鄰內(nèi)部孔管的螺紋頭5之間，其中膨脹接頭4、螺紋與螺紋頭5螺紋相互嚙合。膨 脹膠囊2是金屬絲編制的橡膠體，膨脹能承受壓力，并在壓力的作用下，開始擴(kuò)徑膨脹，膨 脹膠囊2兩端被壓封插在內(nèi)部孔管1、螺紋和膨脹接頭4的螺紋之間。支撐儲油部分的組成膨脹支撐罩16，裸眼壁9、水層7、油道6、原油庫11。其中 膨脹支撐罩16包括兩段不帶割縫部分是封隔密封段8，另一段割縫部分是割縫滲透段12， 所說的割縫滲透段12的割縫走向基本平行于膨脹管周向。膨脹支撐罩外部接觸裸眼壁8， 外部穿插分布著油道6和水層7。膨脹支撐罩的封隔密封段9能屏蔽水層；油道6中的原 油通進(jìn)入縫滲透段12連通膨脹支撐罩16內(nèi)部積累形成原油庫11。所說的篩管部分由油管10、篩管體15、篩管接頭14、篩管封底17和膨脹支架13組 成。篩管體15之間借助于篩管接頭14螺紋互相連接，膨脹支架13是由遇水和遇油膨脹橡 膠制成的，它膨脹后增加膨脹支架垂直尺寸，提升了篩管高度，防止篩管埋入沉砂中。本發(fā)明運(yùn)行過程是所說的膨脹器部分從內(nèi)部孔管1饋給水壓，則高壓水通過通 孔3充滿膨脹膠囊2，使其體積增大，并且壓迫膨脹支撐罩，膨脹接頭4之間部分變粗，直至 支撐罩外緣抵達(dá)裸眼壁9，油道6中的原油可穿過膨脹支撐罩的割縫滲透段12進(jìn)入原油庫 11，而砂粒被擋于膨脹管支撐罩之外。另外，水層中的地下水由于膨脹支撐罩的封隔密封段 9的阻擋，則被隔離于膨脹管之外。應(yīng)用實(shí)施例本發(fā)明在臥式水平井模擬實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行實(shí)施。上述裝置的動力部分，油壓筒Φ350_，工作油壓25MPa，最大拉力1472KN。狗腿 度0.25° /m，彎道長30m;直線段長20m。模擬水層安置加壓水管。實(shí)施的Φ 110X6. 5膨 脹管的原割縫寬0. 2mm,長為0. 3mm的膨脹支撐罩沿其軸向拉開，于是其直徑減小為Φ 108。收縮狀態(tài)膨脹器外緣Φ90πιπι，總長20m，其中膨脹接頭長度30cm，膨脹膠囊部分長220cm，另 外帶有封閉無縫段，外部硫化層2mm橡膠，以鉆桿運(yùn)載順利送進(jìn)，進(jìn)入膨脹支撐罩中，打水 壓30MPa，膨脹器擴(kuò)脹，壓迫膨脹支撐罩?jǐn)U徑，壓迫其外緣與裸眼壁接觸。具有傘形結(jié)構(gòu)膨脹 膠囊，減壓后自行折疊縮徑。然后后移膨脹器12cm，再打壓到30MPa，膨脹支撐罩膨脹均勻， 最后內(nèi)腔形成Φ127均勻孔型空間，后來拆剖檢驗(yàn)，膨脹后割縫尺寸已縮小至0.15mm。利 用油管將外緣直徑Φ 120有三層組合防砂篩管順利導(dǎo)入。此項(xiàng)防砂篩管模擬是根據(jù)工程要 求，目的是防止細(xì)砂為0.04-0. IOmm范圍的細(xì)砂粒。為考查膨脹封隔固井效果，從模擬水層 的連接水管饋給水壓，至50MPa，一小時無滲漏，說明密封良好。以上試驗(yàn)實(shí)施得出以下結(jié)論—、利用橡膠復(fù)合材料膨脹膠囊實(shí)行分步擴(kuò)張膨脹支撐罩，安全可行。二、膨脹膠囊和防砂篩管外徑分別小于孔徑5_6mm的條件下直接送進(jìn)通過了 7.5°、30m 彎道。三、本發(fā)明布置的割縫管通過膨脹不但不增加割縫寬度，還可以縮小割縫管的割 縫寬度，從0. 3mm減少到0. 15mm。四、采用本發(fā)明的膨脹封隔方式可以獲得良好的固井效果，封隔密封水壓50MPa。五、模擬實(shí)驗(yàn)說明本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單易行，便于推廣。
權(quán)利要求
一種膨脹支撐水平篩管裝置，其特征在于它包括膨脹器部分，用于篩管的擴(kuò)徑膨脹；支撐儲油部分，用于吸滲原有和封隔水層以及支撐采油空間；篩管部分，用于采油通道和防砂。
2.按照權(quán)利要求1所說的膨脹支撐水平篩管裝置，其特征在于所說的膨脹器部分包 括內(nèi)部孔管、膨脹膠囊、通孔、膨脹接頭、螺紋頭；內(nèi)部孔管是在膨脹膠囊之內(nèi)，內(nèi)部孔管 管壁上帶有通孔；螺紋頭是內(nèi)部孔管兩端帶有螺紋的部分；膨脹接頭處于兩個相鄰內(nèi)部孔 管的螺紋頭之間，其中間膨脹接頭螺紋與螺紋頭的螺紋相互嚙合；膨脹膠囊兩端被壓封，插 在內(nèi)部孔管螺紋和膨脹接頭螺紋之間，其內(nèi)部形成密封。
3.按照權(quán)利要求1所說的膨脹支撐水平篩管裝置，其特征在于所說的支撐儲油部分由 膨脹支撐罩、裸眼壁、水層、油道、原油庫組成；膨脹支撐罩部分是由端部相互螺結(jié)的膨脹管 連接而成；膨脹支撐罩的長度方向上包括不帶割縫的封隔密封段與帶割縫的割縫滲透段， 其割縫滲透段走向近于與膨脹管垂直；膨脹支撐罩外部接觸裸眼壁，裸眼壁外部按層分布 著油道和水層；膨脹支撐罩的封隔密封段封隔屏蔽水層；油道通過割縫滲透段連通膨脹支 撐罩內(nèi)部形成原油庫。
4.按照權(quán)利要求1所說的膨脹支撐水平篩管裝置，其特征在于所說的篩管部分由油 管、篩管體、篩管接頭、篩管封底、油管和膨脹支架組成；油管和篩管體通過螺紋連接，篩管 體之間借助于篩管接頭螺紋互相連接，膨脹支架套在篩管體外緣的溝槽中；篩管部分直接 通過篩管左端與油管相連接并伴隨活動。
5.按照權(quán)利要求1所說的膨脹支撐水平篩管裝置，其特征在于所說的膨脹膠囊是金屬 絲編制的橡膠體，具有傘狀結(jié)構(gòu)。
6.按照權(quán)利要求4所說的膨脹支撐水平篩管裝置，其特征在于所說的膨脹支架是由膨 脹橡膠制成的。
7.權(quán)利要求1所說的膨脹支撐水平篩管裝置的實(shí)施方法，其特征在于包括的過程為 鉆取豎直裸眼孔，下垂直段套管，進(jìn)行注漿固井，定向隨鉆水平井，下膨脹管支撐罩，下膨脹 器，一次加壓膨脹膠囊脹大，使膨脹管支撐罩在間隔距離上擴(kuò)徑，膨脹器減壓后，膨脹器收 縮，之后后移間隔距離，再二次加壓，膨脹膠囊擴(kuò)徑，膨脹管支撐罩補(bǔ)充膨脹，膨脹管支撐罩 被擴(kuò)膨脹成較為均勻直徑的形體，并與裸眼壁緊密接觸。膨脹管支撐罩減壓膨脹器收縮移 出后，抽油管及篩管組合體下井進(jìn)行采油。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膨脹支撐水平篩管裝置和使用方法。裝置包括膨脹器部分、支撐儲油部分和篩管部分。本發(fā)明是在篩管外部先借助高壓膠囊膨脹使膨脹割縫管壓向裸眼壁，形成穩(wěn)固支撐罩，然后再下入篩管采油，即本發(fā)明在篩管外部設(shè)置一個圓拱形膨脹支撐罩；同時采用膠囊移位膨脹，技術(shù)膨脹工藝平穩(wěn)，支撐管與裸眼壁緊密相連；支撐力度大；膨脹支撐罩吸油面積大，輸油產(chǎn)量高；原來膨脹支撐罩及膨脹裝置外形尺寸小，送進(jìn)方便，下井容易。發(fā)明裝置可有效防止地層坍塌；并且大幅度降低成本，工藝易行，便于推廣。
文檔編號E21B43/08GK101994500SQ20101050539
公開日2011年3月30日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者劉文西, 梅華 申請人:劉文西