本發(fā)明涉及石油、天然氣鉆完井領(lǐng)域，具體涉及油田所用的鉆井套管，尤其是一種充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層組合套管。

背景技術(shù)：

隨著頁(yè)巖氣資源開發(fā)的深入以及水力壓裂技術(shù)的廣泛應(yīng)用，頁(yè)巖氣區(qū)塊在水力壓裂時(shí)套管出現(xiàn)了不同程度的損壞，對(duì)頁(yè)巖氣資源的開發(fā)帶來(lái)很大的危害。目前大部分頁(yè)巖氣井的套管都是采用具有高強(qiáng)度的單層套管，但現(xiàn)有的套管容易發(fā)生塑性變形甚至發(fā)生破壞，最終導(dǎo)致頁(yè)巖氣儲(chǔ)層水力壓裂改造工作無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行，降低了頁(yè)巖氣儲(chǔ)層水力壓裂段數(shù)和井生產(chǎn)生命周期。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在以下問(wèn)題：頁(yè)巖氣井使用的套管水力壓裂的過(guò)程中容易發(fā)生塑性變形甚至發(fā)生破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層組合套管，以解決頁(yè)巖氣井使用的套管水力壓裂過(guò)程中容易發(fā)生塑性變形甚至發(fā)生破壞的問(wèn)題。

為此，本發(fā)明提出一種充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層組合套管，所述充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層組合套管包括：至少一節(jié)套管單元，每節(jié)套管單元包括：

鋼制的內(nèi)層套管，所述內(nèi)層套管具有上接頭和下接頭；

外層橡膠套管，套設(shè)在所述內(nèi)層套管之外；

填充高強(qiáng)度纖維的填充層，設(shè)置在所述內(nèi)層套管與所述外層橡膠套管之間，并且所述填充層設(shè)置在所述上接頭和下接頭之間；

其中，所述高強(qiáng)度纖維的抗拉強(qiáng)度是P110鋼級(jí)石油鋼管抗拉強(qiáng)度的10倍以上。

進(jìn)一步地，所述外層橡膠套管的外壁與環(huán)空的水泥環(huán)相交接。

進(jìn)一步地，所述充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層組合套管包括：多節(jié)串聯(lián)的所述套管單元。

進(jìn)一步地，相鄰的兩節(jié)所述套管單元中，上方的內(nèi)層套管的下接頭連接下方的內(nèi)層套管的上接頭。

進(jìn)一步地，每節(jié)所述套管單元中，所述內(nèi)層套管的長(zhǎng)度為9.0米至11.0米，所述外層橡膠套管的長(zhǎng)度為8.5米至10.5米。

進(jìn)一步地，所述套管單元的數(shù)目為幾十節(jié)至幾百節(jié)。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)層套管的外徑為5英寸到9.625英寸。

進(jìn)一步地，所述高強(qiáng)度纖維為芳綸纖維或高強(qiáng)度碳纖維。

本發(fā)明具有如下有益效果：將充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層組合套管下入頁(yè)巖氣儲(chǔ)層層理、裂縫和斷層發(fā)育井段中。當(dāng)水力壓裂時(shí)，若層理、裂縫和斷層發(fā)育地層發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，所產(chǎn)生的剪切力作用于充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層套管上，該剪切力可以分解為一對(duì)力偶及一對(duì)相反的拉伸力，拉伸力作用在充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層套管上，充填的高強(qiáng)度纖維抗拉強(qiáng)度較高，消耗因地層錯(cuò)動(dòng)所產(chǎn)生的拉伸力，從而保護(hù)內(nèi)層套管不受損傷。該組合套管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層套管，對(duì)內(nèi)層套管保護(hù)效果更明顯。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層套管的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1-外層橡膠套管，2-(高強(qiáng)度纖維)填充層，3-內(nèi)層套管

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說(shuō)明本發(fā)明。

申請(qǐng)人在頁(yè)巖氣井水力壓裂施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：由于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層層理、裂縫和斷層發(fā)育，在水力壓裂施工過(guò)程中會(huì)引發(fā)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層微地震事件，地層發(fā)生一定尺度的錯(cuò)動(dòng)。地層錯(cuò)動(dòng)所引起的剪切力通過(guò)水泥環(huán)間接作用在套管上，該剪切力可以分解為一對(duì)力偶及一對(duì)相反的拉伸力，在該拉伸力的作用下，套管發(fā)生塑性變形甚至發(fā)生破壞，最終導(dǎo)致頁(yè)巖氣儲(chǔ)層水力壓裂改造工作無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行，降低了頁(yè)巖氣儲(chǔ)層水力壓裂段數(shù)和井生產(chǎn)生命周期。

為此，申請(qǐng)人提出了一種充填式高強(qiáng)度纖維外層組合套管，以解決頁(yè)巖氣井筒水力壓裂時(shí)保護(hù)套管不受損害。

如圖1所示，本發(fā)明提出一種充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層組合套管，所述充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層組合套管包括：至少一節(jié)套管單元，每節(jié)套管單元包括：

鋼制的內(nèi)層套管3，例如為鋼質(zhì)的固井套管，所述內(nèi)層套管具有上接頭和下接頭；

外層橡膠套管1，套設(shè)在所述內(nèi)層套管3之外，外層橡膠套管1可以通過(guò)過(guò)盈配合與內(nèi)層套管3相連；

填充高強(qiáng)度纖維的填充層2，設(shè)置在所述內(nèi)層套管3與所述外層橡膠套管1之間，并且所述填充層2設(shè)置在所述上接頭和下接頭之間；其中，所述高強(qiáng)度纖維的抗拉強(qiáng)度是P110鋼級(jí)石油鋼管抗拉強(qiáng)度的10倍以上，高強(qiáng)度纖維可以選用具有上述較高抗拉強(qiáng)度的各種合適纖維。

進(jìn)一步地，所述高強(qiáng)度纖維的抗拉強(qiáng)度是P110鋼級(jí)石油鋼管抗拉強(qiáng)度的10倍以上，能夠更好的適應(yīng)井下環(huán)境，消耗因地層錯(cuò)動(dòng)所產(chǎn)生的拉伸力。

進(jìn)一步地，所述高強(qiáng)度纖維為芳綸纖維或高強(qiáng)度碳纖維，芳綸纖維或高強(qiáng)度碳纖維為制作防彈衣的材質(zhì)，抗拉強(qiáng)度較高，使用穩(wěn)定。

進(jìn)一步地，所述外層橡膠套管的外壁與環(huán)空的水泥環(huán)相交接。外層橡膠套管1得以固定，從而以保護(hù)內(nèi)層套管3。

進(jìn)一步地，所述充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層組合套管包括：多節(jié)串聯(lián)的所述套管單元這樣，井下的整個(gè)套管都能得到有效保護(hù)。

進(jìn)一步地，相鄰的兩節(jié)所述套管單元中，上方的內(nèi)層套管的下接頭連接下方的內(nèi)層套管的上接頭。相鄰的下接頭和上接頭通過(guò)螺紋連接，這樣能形成連續(xù)穩(wěn)定的連接。

進(jìn)一步地，每節(jié)所述套管單元中，所述內(nèi)層套管的長(zhǎng)度為9.0米至11.0米，例如為9米，所述外層橡膠套管的長(zhǎng)度為8.0米至8.5米，這樣，便于單節(jié)套管單元的制作。進(jìn)一步地，每節(jié)所述套管單元中，所述內(nèi)層套管的長(zhǎng)度為9米，所述外層橡膠套管的長(zhǎng)度為8.0米至8.5米，這樣，能夠做成與現(xiàn)有的鋼質(zhì)套管長(zhǎng)度適應(yīng)的套管單元。

進(jìn)一步地，所述套管單元的數(shù)目為幾十節(jié)至幾百節(jié)這樣，能夠連接成整個(gè)井下套管。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)層套管的外徑為5英寸到9.625英寸，即在現(xiàn)有的各種規(guī)格的鋼質(zhì)套管外都可以設(shè)置外層橡膠套管1，從而應(yīng)用廣泛。進(jìn)一步地，所述內(nèi)層套管的外徑為5英寸到9.625英寸，這樣，對(duì)于這個(gè)范圍的固井套管，都可以設(shè)置外層橡膠套管1，從而保護(hù)了內(nèi)層的固井套管。

將充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層組合套管下入頁(yè)巖氣儲(chǔ)層層理、裂縫和斷層發(fā)育井段中。如圖1所示，在固井以后，該組合套管的外層橡膠套管1外壁與水泥環(huán)相交接。當(dāng)水力壓裂時(shí)，若層理、裂縫和斷層發(fā)育地層發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，所產(chǎn)生的剪切力作用于充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層套管1上，該剪切力可以分解為一對(duì)力偶及一對(duì)相反的拉伸力，拉伸力作用在充填式高強(qiáng)度纖維橡膠外層套管1上，充填的高強(qiáng)度纖維填充層2抗拉強(qiáng)度是P110鋼級(jí)石油鋼管抗拉強(qiáng)度的10倍以上，消耗因地層錯(cuò)動(dòng)所產(chǎn)生的拉伸力，從而保護(hù)了內(nèi)層套管3。該組合套管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用纖維橡膠作為外層套管，因此對(duì)內(nèi)層套管保護(hù)效果更明顯。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。為本發(fā)明的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。