專利名稱：一種組合膨脹套管及膨脹篩管的尾管完井方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油鉆井完井技術(shù)領(lǐng)域中的一種組合膨脹套管及膨脹篩管的尾管完井方法。
背景技術(shù)：
膨脹管技術(shù)就是將管柱下到井內(nèi)，以機(jī)械或液壓的方法，使管柱發(fā)生永久性塑性變形，使井眼或生產(chǎn)管柱的內(nèi)徑擴(kuò)大。該技術(shù)能夠增加套管層次，簡(jiǎn)化井身結(jié)構(gòu)，節(jié)約鉆井成本，提供一種更靈活的完井方式和全新的修井方法。，膨脹管主要包括膨脹套管和膨脹篩管兩大類。目前，我國(guó)疏松砂巖油藏分布范圍較廣、儲(chǔ)量大，產(chǎn)量占有重要的地位，油井出砂是這類油藏開采的主要矛盾。從國(guó)外應(yīng)用來(lái)看，與其他防砂措施相比，膨脹篩管技術(shù)能節(jié)省費(fèi)用30%，提高產(chǎn)能70%。盡管膨脹篩管能夠適合各種套管完井井眼，以及井壁規(guī)則的裸眼井眼，但是在封堵水層和漏失層等技術(shù)難題上存在缺陷；同時(shí)膨脹篩管回接至技術(shù)套管時(shí)，一般在膨脹篩管和大通徑懸掛器之間仍需連接一段普通的無(wú)節(jié)箍套管，而無(wú)節(jié)箍套管不發(fā)生膨脹，由此在管柱內(nèi)形成多個(gè)臺(tái)階，不利于后期生產(chǎn)及作業(yè)方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種可以兼顧膨脹套管和膨脹篩管的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，克服膨脹篩管對(duì)水層的敏感性，以及回接套管內(nèi)徑受限的缺陷，有效增大整體生產(chǎn)管柱的內(nèi)徑，在增加防砂效果和生產(chǎn)能力的同時(shí)，也對(duì)水層加以封隔的組合膨脹套管及膨脹篩管的尾管完井方法。本發(fā)明技術(shù)方案包括:
(一)完井管柱的裝配:在膨脹套管I下端部預(yù)先擴(kuò)徑后插入啟動(dòng)裝置6，中心管9穿過(guò)膨脹套管I與啟動(dòng)裝置6相連，膨脹套管I底端通過(guò)轉(zhuǎn)換接頭3和膨脹篩管2相連，在膨脹篩管2的底部連接引鞋12 ;其中，膨脹套管I外壁上間隔設(shè)置著多段橡膠環(huán)5，啟動(dòng)裝置6與膨脹套管I內(nèi)壁形成滑動(dòng)膨脹配合，啟動(dòng)裝置6最大外徑與膨脹套管I的壁厚之和略小于技術(shù)套管4的內(nèi)徑，啟動(dòng)裝置6最大外徑與橡膠環(huán)5和膨脹套管I的壁厚之和略大于技術(shù)套管4的內(nèi)徑。(二)其施工過(guò)程是:首先，鉆井井眼11完成后，采用啟動(dòng)裝置6懸掛和中心管9伴送，將完井管柱中的啟動(dòng)裝置6下入到井下技術(shù)套管4的底部位置；第二步，開啟啟動(dòng)裝置6，啟動(dòng)裝置6沿膨脹套管I底部上行，使膨脹套管I發(fā)生徑向塑性擴(kuò)徑膨脹后，膨脹套管I外壁上間隔設(shè)置的多段橡膠環(huán)5與井眼11和技術(shù)套管4結(jié)合，實(shí)現(xiàn)完井管柱的擴(kuò)徑和懸掛；第三步，起出啟動(dòng)裝置6及中心管9，再下入變徑膨脹工具10至膨脹篩管2頂部；第四步，通過(guò)液壓使變徑膨脹工具10實(shí)現(xiàn)變徑，同時(shí)采用機(jī)械加壓方式對(duì)膨脹篩管2進(jìn)行從上而下膨脹，膨脹后膨脹篩管2緊貼于井眼11 ;最后起出變徑膨脹工具10，完成完井管柱的膨脹作業(yè)。
所述的啟動(dòng)裝置6是在中心管9的下部連接密封堵頭8，密封堵頭8向上間隔設(shè)置膨脹錐7后形成膨脹腔16，其間隔處設(shè)置與中心管9內(nèi)部貫通的徑向?qū)Я鞴?7，膨脹錐7為上窄下寬的錐體通孔結(jié)構(gòu)，密封堵頭8底部設(shè)置與金屬球配合的球座通孔，膨脹錐7和密封堵頭8分別與膨脹套管I形成密封配合。根據(jù)前述啟動(dòng)裝置的施工過(guò)程是:將完井管柱中的啟動(dòng)裝置6下入到井下技術(shù)套管4的底部位置后，從井口通過(guò)中心管9內(nèi)投入一金屬球，坐封到安裝在啟動(dòng)裝置6內(nèi)的密封堵頭8上的球座后，形成密封腔；然后從井口通過(guò)中心管9泵入流體，流體經(jīng)過(guò)中心管9上的徑向?qū)Я鞴?7進(jìn)入膨脹腔16，隨著流體的泵入，膨脹腔16內(nèi)的壓力升高，當(dāng)壓力達(dá)到膨脹套管I的額定膨脹壓力時(shí)，推動(dòng)膨脹錐7沿著中心管9向上做軸向滑動(dòng)，膨脹錐7將膨脹套管I及橡膠環(huán)5徑向膨脹，使膨脹套管I產(chǎn)生徑向永久性塑性變形，使硫化在膨脹套管I上的多段橡膠環(huán)5被壓縮在膨脹套管I外的環(huán)空內(nèi)。上述方案中，所述的橡膠環(huán)5采用遇油遇水自膨脹橡膠；所述的膨脹篩管2包括膨脹基管13、過(guò)濾篩網(wǎng)14和保護(hù)外罩15三層結(jié)構(gòu)，膨脹基管13上均勻加工有縫槽，過(guò)濾篩網(wǎng)14彼此部分重疊，夾在膨脹基管13和保護(hù)外罩15中間，其過(guò)濾孔徑在膨脹篩管2膨脹過(guò)程中保持不變。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、膨脹套管膨脹后可增大回接套管內(nèi)徑，便于后期采油與作業(yè)；
2、膨脹套管上的橡膠環(huán)采用遇水自膨脹橡膠，膨脹后保證橡膠環(huán)與技術(shù)套管和井眼緊密接觸，從而起到封隔復(fù)雜層和尾管頭防竄的目的；
3、膨脹篩管采用變徑膨脹工具，膨脹后其外壁可以緊貼于井眼，消除了篩管與井壁的環(huán)形空間，具有較大的通徑尺寸，增大油流面積，增加濾砂面積，提高篩管防砂效果；
4、膨脹篩管具有最大的內(nèi)外徑比和較強(qiáng)的彎曲能力，適用于各種裸眼井眼的防砂，結(jié)合膨脹套管，更好地保護(hù)油氣藏、提高產(chǎn)能和采收率的開發(fā)效果。


圖1是本發(fā)明一種應(yīng)用實(shí)施例在膨脹前完井管柱示意圖 圖2是膨脹套管膨脹坐掛部分局部放大示意圖
圖3是膨脹套管膨脹后管柱示意圖 圖4是膨脹篩管膨脹過(guò)程中示意圖 圖5是本發(fā)明完成膨脹后管柱示意圖
圖6是膨脹篩管膨脹前后截面對(duì)比圖，左圖為膨脹前截面圖，右圖為膨脹后截面圖。1.膨脹套管2.膨脹篩管3.轉(zhuǎn)換接頭4.技術(shù)套管5.橡膠環(huán)6.啟動(dòng)裝置7.膨脹錐8.密封堵頭9.中心管10.變徑膨脹工具11.井眼 12.引鞋13.膨脹基管14.過(guò)濾篩網(wǎng)15.保護(hù)外罩16.膨脹腔 17.徑向?qū)Я鞴堋?br> 具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合說(shuō)明書附圖1-6對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例1:
完井管柱的裝配:在膨脹套管I下端部預(yù)先擴(kuò)徑后插入啟動(dòng)裝置6，中心管9穿過(guò)膨脹套管I與啟動(dòng)裝置6相連，膨脹套管I底端通過(guò)轉(zhuǎn)換接頭3和膨脹篩管2相連，在膨脹篩管2的底部連接引鞋12 ;其中，膨脹套管I外壁上間隔設(shè)置著多段橡膠環(huán)5，啟動(dòng)裝置6與膨脹套管I內(nèi)壁形成滑動(dòng)膨脹配合，啟動(dòng)裝置6最大外徑與膨脹套管I的壁厚之和略小于技術(shù)套管4的內(nèi)徑，啟動(dòng)裝置6最大外徑與橡膠環(huán)5和膨脹套管I的壁厚之和略大于技術(shù)套管4的內(nèi)徑。其施工過(guò)程是:首先，鉆井井眼11完成后，采用啟動(dòng)裝置6懸掛和中心管9伴送，將完井管柱中的啟動(dòng)裝置6下入到井下技術(shù)套管4的底部位置；第二步，開啟啟動(dòng)裝置6(即直接提拉中心管9)，啟動(dòng)裝置6沿膨脹套管I底部上行，使膨脹套管I發(fā)生徑向塑性擴(kuò)徑膨脹后，膨脹套管I外壁上間隔設(shè)置的多段橡膠環(huán)5與井眼11和技術(shù)套管4結(jié)合，實(shí)現(xiàn)完井管柱的擴(kuò)徑和懸掛；第三步，起出啟動(dòng)裝置6及中心管9，再下入變徑膨脹工具10至膨脹篩管2頂部；第四步，通過(guò)液壓使變徑膨脹工具10實(shí)現(xiàn)變徑，同時(shí)采用機(jī)械加壓方式對(duì)膨脹篩管2進(jìn)行從上而下膨脹，膨脹后膨脹篩管2緊貼于井眼11 ;最后起出變徑膨脹工具10，完成完井管柱的膨脹作業(yè)。實(shí)施例2:在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，所述的啟動(dòng)裝置6是在中心管9的下部連接密封堵頭8，密封堵頭8向上間隔設(shè)置膨脹錐7后形成膨脹腔16，其間隔處設(shè)置與中心管9內(nèi)部貫通的徑向?qū)Я鞴?7，膨脹錐7為上窄下寬的錐體通孔結(jié)構(gòu)，密封堵頭8底部設(shè)置與金屬球配合的球座通孔，膨脹錐7和密封堵頭8分別與膨脹套管I形成密封配合。按照前述啟動(dòng)裝置的施工過(guò)程是:將完井管柱中的啟動(dòng)裝置6下入到井下技術(shù)套管4的底部位置后，從井口通過(guò)中心管9內(nèi)投入一金屬球，坐封到安裝在啟動(dòng)裝置6內(nèi)的密封堵頭8上的球座后，形成密封腔；然后從井口通過(guò)中心管9泵入流體，流體經(jīng)過(guò)中心管9上的徑向?qū)Я鞴?7進(jìn)入膨脹腔16，隨著流體的泵入，膨脹腔16內(nèi)的壓力升高，當(dāng)壓力達(dá)到膨脹套管I的額定膨脹壓力時(shí)，推動(dòng)膨脹錐7沿著中心管9向上做軸向滑動(dòng)，膨脹錐7將膨脹套管I及橡膠環(huán)5徑向膨脹，使膨脹套管I產(chǎn)生徑向永久性塑性變形，使硫化在膨脹套管I上的多段橡膠環(huán)5被壓縮在膨脹套管I外的環(huán)空內(nèi)。其他過(guò)程與實(shí)施例1相同。上述實(shí)施例中的橡膠環(huán)5采用遇油遇水自膨脹橡膠。膨脹篩管2包括膨脹基管13、過(guò)濾篩網(wǎng)14和保護(hù)外罩15三層結(jié)構(gòu)，膨脹基管13上均勻加工有縫槽，過(guò)濾篩網(wǎng)14彼此部分重疊，夾在膨脹基管13和保護(hù)外罩15中間，其過(guò)濾孔徑在膨脹篩管2膨脹過(guò)程中保持不變。變徑膨脹工具10可參見專利號(hào)為ZL200820018906.6的專利(用于膨脹篩管的可變徑膨脹工具)。本發(fā)明方法是這樣實(shí)施的。如圖f圖3所示，首先提供膨脹套管I和膨脹篩管2等尾管及其下入和膨脹所需工具；待鉆井井眼11完成后，采用膨脹錐7懸掛和中心管9伴送，按設(shè)計(jì)要求下入完井管柱。完井管柱下到預(yù)定位置后，開泵循環(huán)，采取措施依靠起壓裝置8使膨脹套管I內(nèi)形成一個(gè)密閉的壓力腔，當(dāng)壓力達(dá)到額定值時(shí)，推動(dòng)預(yù)置在位于膨脹套管I下部啟動(dòng)裝置6內(nèi)的膨脹錐7動(dòng)作。膨脹錐7在液壓作用下，沿中心管9上行，使膨脹套管I發(fā)生徑向塑性變形，實(shí)現(xiàn)管體膨脹，膨脹套管I膨脹后，其管體上的橡膠環(huán)5緊貼于技術(shù)套管4或井眼11內(nèi)，起到懸掛尾管和密封的雙重作用，同時(shí)也對(duì)裸眼井眼11進(jìn)行封堵。如圖3飛所示，起出膨脹錐7及內(nèi)管柱，再下入變徑膨脹工具10 ;變徑膨脹工具10上加工有可在壓力作用下可以自由伸縮且呈螺旋狀均勻分布的滾輪結(jié)構(gòu)。待變徑膨脹工具10下至膨脹篩管2頂部，通過(guò)液壓使變徑膨脹工具10實(shí)現(xiàn)變徑，使其滾輪伸出，從而增大變徑膨脹工具10的外徑，同時(shí)采用機(jī)械加壓方式對(duì)膨脹篩管2進(jìn)行從上而下膨脹，膨脹后膨脹篩管[2]緊貼于井眼11 ;起出可變徑膨脹工具9，進(jìn)行下一步生產(chǎn)作業(yè)。膨脹施工完成后，大大增大了膨脹套管I的內(nèi)徑，便于后期采油及增產(chǎn)措施的實(shí)施；膨脹篩管2緊貼于井眼11，消除了膨脹篩管2與井眼11的環(huán)形空間，可增加濾砂面積，提高膨脹篩管2防砂效果，延長(zhǎng)膨脹篩管2的防砂壽命，從而降低鉆井作業(yè)費(fèi)用和油井生產(chǎn)成本。。
權(quán)利要求
1.一種組合膨脹套管及膨脹篩管的尾管完井方法，其特征是該方法包括: (一)完井管柱的裝配:在膨脹套管[I]下端部預(yù)先擴(kuò)徑后插入啟動(dòng)裝置[6]，中心管[9]穿過(guò)膨脹套管[I]與啟動(dòng)裝置[6]相連，膨脹套管[I]底端通過(guò)轉(zhuǎn)換接頭[3]和膨脹篩管[2]相連，在膨脹篩管[2]的底部連接引鞋[12];其中，膨脹套管[I]外壁上間隔設(shè)置著多段橡膠環(huán)[5]，啟動(dòng)裝置[6]與膨脹套管[I]內(nèi)壁形成滑動(dòng)膨脹配合，啟動(dòng)裝置[6]最大外徑與膨脹套管[I]的壁厚之和略小于技術(shù)套管[4]的內(nèi)徑，啟動(dòng)裝置[6]最大外徑與橡膠環(huán)[5]和膨脹套管[I]的壁厚之和略大于技術(shù)套管[4]的內(nèi)徑；(二)其施工過(guò)程是:首先，鉆井井眼[11]完成后，采用啟動(dòng)裝置[6]懸掛和中心管[9]伴送，將完井管柱中的啟動(dòng)裝置[6]下入到井下技術(shù)套管[4]的底部位置；第二步，開啟啟動(dòng)裝置[6]，啟動(dòng)裝置[6]沿膨脹套管[I]底部上行，使膨脹套管[I]發(fā)生徑向塑性擴(kuò)徑膨脹后，膨脹套管[I]外壁上間隔設(shè)置的多段橡膠環(huán)[5]與井眼[11]和技術(shù)套管[4]結(jié)合，實(shí)現(xiàn)完井管柱的擴(kuò)徑和懸掛；第三步，起出啟動(dòng)裝置[6]及中心管[9]，再下入變徑膨脹工具[10]至膨脹篩管[2]頂部；第四步，通過(guò)液壓使變徑膨脹工具[10]實(shí)現(xiàn)變徑，同時(shí)采用機(jī)械加壓方式對(duì)膨脹篩管[2]進(jìn)行從上而下膨脹，膨脹后膨脹篩管[2]緊貼于井眼[11];最后起出變徑膨脹工具[10]，完成完井管柱的膨脹作業(yè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合膨脹套管及膨脹篩管的尾管完井方法，其特征是:所述的啟動(dòng)裝置[6]是在中心管[9]的下部連接密封堵頭[8]，密封堵頭[8]向上間隔設(shè)置膨脹錐[7]后形成膨脹腔[16]，其間隔處設(shè)置與中心管[9]內(nèi)部貫通的徑向?qū)Я鞴躘17]，膨脹錐[7]為上窄下寬的錐體通孔結(jié)構(gòu)，密封堵頭[8]底部設(shè)置與金屬球配合的球座通孔，膨脹錐[7]和密封堵頭[8]分別與膨脹套管[I]形成密封配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合膨脹套管及膨脹篩管的尾管完井方法，其特征是施工過(guò)程中還包括:將完井管柱中的啟動(dòng)裝置[6]下入到井下技術(shù)套管[4]的底部位置后，從井口通過(guò)中心管[9]內(nèi)投入一金屬球，坐封到安裝在啟動(dòng)裝置[6]內(nèi)的密封堵頭[8]上的球座后，形成密封腔；然后從井口通過(guò)中心管[9]泵入流體，流體經(jīng)過(guò)中心管[9]上的徑向?qū)Я鞴躘17]進(jìn)入膨脹腔[16]，隨著流體的泵入，膨脹腔[16]內(nèi)的壓力升高，當(dāng)壓力達(dá)到膨脹套管[I]的額定膨脹壓力時(shí)，推動(dòng)膨脹錐[7]沿著中心管[9]向上做軸向滑動(dòng)，膨脹錐[7]將膨脹套管[I]及橡膠環(huán)[5]徑向膨脹，使膨脹套管[I]產(chǎn)生徑向永久性塑性變形，使硫化在膨脹套管[I]上的多段橡膠環(huán)[5]被壓縮在膨脹套管[I]外的環(huán)空內(nèi)。
4.按權(quán)利要求1或2、3所述的篩管頂部膨脹套管封堵的尾管完井的方法，其特征是:所述的橡膠環(huán)[5]采用遇油遇水自膨脹橡膠；所述的膨脹篩管[2]包括膨脹基管[13]、過(guò)濾篩網(wǎng)[14]和保護(hù)外罩[15]三層結(jié)構(gòu)，膨脹基管[13]上均勻加工有縫槽，過(guò)濾篩網(wǎng)[14彼此部分重疊，夾在膨脹基管[13]和保護(hù)外罩[15]中間，其過(guò)濾孔徑在膨脹篩管[2]膨脹過(guò)程中保持不變。
全文摘要
本發(fā)明為一種組合膨脹套管及膨脹篩管的尾管完井方法，尾管管柱上組合有膨脹套管和膨脹篩管，先后采用膨脹錐和變徑膨脹工具對(duì)膨脹套管和膨脹篩管進(jìn)行膨脹。實(shí)施方法是將組合膨脹套管及膨脹篩管的尾管管柱下入井內(nèi)至預(yù)定位置，在液壓作用下，先采用膨脹錐使膨脹套管實(shí)現(xiàn)膨脹，并通過(guò)橡膠環(huán)緊貼于技術(shù)套管和井眼內(nèi)，對(duì)完井管柱提供懸掛密封；再采用變徑膨脹工具對(duì)膨脹篩管進(jìn)行膨脹至緊貼于井眼，消除了篩管與井壁的環(huán)形空間。優(yōu)點(diǎn)在于膨脹套管膨脹后可增大回接套管內(nèi)徑，便于后期采油與作業(yè)，膨脹篩管膨脹后其外壁可以緊貼于井眼，增加濾砂面積，提高篩管防砂效果，提高產(chǎn)能和采收率的開發(fā)效果。
文檔編號(hào)E21B43/10GK103089182SQ20111033568
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者沈琛, 唐明, 唐成磊, 朱海波, 馬建忠, 彭志剛, 寧學(xué)濤, 吳柳根, 朱萬(wàn)勝, 滕照正, 蔡鵬 , 沈?qū)W祥 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院