CN104695914B - 水平井管内分段高压充填防砂管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水平井管内分段高压充填防砂管柱，包括悬挂丢手装置、连接管、高压外充填单元、起压装置、液流转换装置、地层‑环空充填转换机构、底部丝堵，所述悬挂丢手装置主要包括座封丢手机构，所述座封丢手机构设置在连接管上端外侧，所述连接管后端连接液流转换装置，所述液流转换装置后端连接地层‑环空充填转换机构，所述连接管上设置有起压装置，所述高压外充填单元空套在依次相连的连接管、起压装置、液流转换装置、地层‑环空充填转换机构的外侧，所述高压外充填单元前端外侧套有前端悬挂封隔器，后端部则设置底部丝堵。本发明实现水平井精细开发，均匀产液，充分发挥水平井产能，延缓过早进入高含水期，延长防砂水平井寿命。

Description

水平井管内分段高压充填防砂管柱

技术领域

本发明涉及石油开采井下作业管柱，具体地说是水平井管内分段高压充填防砂管柱。

背景技术

随着水平井技术在疏松砂岩油藏得到大规模的应用，水平井钻遇油藏类型更为复杂，井段更长，经常在钻遇地层中出现非均值油层、泥岩、干层、气层或高含水层等，对于这类井，下套管固井，然后选择性射孔进行区别完井是最为科学的开采方式，这对水平井防砂技术要求更高。目前对于水平井防砂一般是采用笼统的挂滤砂管或全井筒笼统砾石充填工艺，没有分段封隔区别充填的技术，难以充分发挥长井段水平井开采的产量优势；即使对于较长井段的水平井均质油藏，笼统大排量填砂也只能没有控制地进入某一小段，并有挤开附近水层的风险，不能有针对性的对整个地层进行分段区别改造和防砂施工，更何况地层复杂的非均质油藏，这是疏松砂岩油藏水平井开发面临的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供水平井管内分段高压充填防砂管柱，一趟管柱完成多个层段的分段地层挤压、分段循环充填，并确保各段之间相互独立，互不干扰，从而达到最佳水平井分段防砂生产效果，实现水平井精细开发，均匀产液，充分发挥水平井产能，延缓过早进入高含水期，延长防砂水平井寿命。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，水平井管内分段高压充填防砂管柱，包括悬挂丢手装置、连接管、高压外充填单元、起压装置、液流转换装置、地层-环空充填转换机构、底部丝堵，所述悬挂丢手装置主要包括座封丢手机构，所述座封丢手机构设置在连接管上端外侧，所述连接管后端连接液流转换装置，所述液流转换装置后端连接地层-环空充填转换机构，所述连接管上且液流转换装置前方位置设置有起压装置，所述高压外充填单元空套在依次相连的连接管、起压装置、液流转换装置、地层-环空充填转换机构的外侧并相互之间形成环空，所述高压外充填单元前端外侧套有前端悬挂封隔器，后端部则设置底部丝堵，所述液流转换装置上设置与连接管连通的高压内充填口，所述高压外充填单元上设置有与高压内充填口相对应配合使用的高压外充填口。

所述高压外充填单元至少设置二套，并且单元两两之间用层间封隔器隔开，所述高压外充填单元包括高压充填外管、外充填套、单向活塞、弹簧、挡套、油层防砂管，所述高压充填外管开设所述高压外充填口并在此充填口外侧套有单向活塞，单向活塞前端外侧设置外充填套，单向活塞后方设置有套在高压充填外管上的挡套，所述单向活塞与挡套之间安装弹簧，所述挡套后方设置有套在高压充填外管上的油层防砂管。

所述高压充填外管上设有用于定位外充填套的凸台，外充填套通过螺纹连接套在高压充填外管上的外充填口外面，外充填套下端设计为斜面，单向活塞的上外面也设计为相应斜面。

所述起压装置包括密封环、剪断销钉、起压头，所述起压头通过剪断销钉固定在连接管内部，所述密封环设置在连接管外壁且密封住剪断销钉外侧位置，所述连接管底端无通孔为盲堵结构，当受到来自地面的较大液压时剪断销定被剪断，起压头落到连接管底端；所述连接管与起压装置之间设有孔并与液流转换装置的高压内充填口连通。

所述液流转换装置包括内转换管和外转换管，所述内转换管位于外转换管上端内侧，内转换管上均布2个凸条，内转换管上除凸条外其余的部分与外转换管之间形成液流槽，凸条内打有径向通孔，外转换管通过焊接方式与内转换管连接，外转换管在上述内转换管的径向通孔对应位置也开设孔，所述连接管、内转换管和外转换管上的孔相对应形成高压内充填口。

所述地层-环空充填转换机构包括循环套、滑管、皮碗、自封座,所述循环套上设有均布的2个循环口，所述滑管套在循环套的外面将2个循环口密封，所述滑管下部与自封座螺纹连接，所述皮碗设置在自封座上方的滑管外侧，自封座支撑皮碗使皮碗开口方向朝前。

所述自封座内与滑管连接的螺纹后面留有环形槽，环形槽内用于安装自锁环，循环套底部外套有挡环，所述自封座与滑管之间设置有防旋销钉。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

该管柱包括悬挂丢手装置、高压外充填单元、油层防砂管、层间封隔器、高压内充填总成、地层-环空充填转换机构组成，每增加一个分段，增加一套高压外充填单元、油层防砂管、层间封隔即可。携砂流体在管柱内，通过高压外充填单元和高压内总成的配合完成油井地层一定范围内的高压充填，然后地层-环空充填转换机构的转换作用下完成防砂管和油层套管之间的砾石充填，一趟管柱完成多个层段的分段地层挤压、分段循环充填。

本发明一趟管柱完成长井段水平井多个分段地层挤压、分段循环充填；并确保各段之间相互独立，互不干扰，从而达到最佳水平井分段防砂生产效果，实现水平井精细开发，均匀产液，充分发挥水平井产能，延缓过早进入高含水期，延长防砂水平井寿命。无需投球，完成水平段封隔器坐封，实现层间封隔、油套环空密封以及防砂管柱丢手的功能，安全可靠；高压充填单元灵活可靠，确保了各段地层挤压充填改造防砂的实施；地层-环空充填转换机构实现地层高压充填后直接进行循环充填，保证了筛套环空充填的密实程度。

附图说明

图1是本发明的水平井管内分段高压充填防砂管柱结构示意图；

图2为本发明前半段的结构示意图；

图3为本发明后半段的结构示意图。

图中：悬挂丢手装置1、座封丢手机构2、前端悬挂封隔器3、高压外充填单元4、高压充填外管5、外充填套6、单向活塞7、弹簧8、挡套9、油层防砂管10、层间封隔11、高压外充填单元12、外充填套13、密封环14、单向活塞15、起压装置16、剪断销钉17、起压头18、弹簧19、挡套20、液流转换装置21、连接管22、内转换管23、外转换管24、油层防砂管25、地层-环空充填转换机构26、循环套27、滑管28、皮碗29、自封座30、防旋销钉31、自锁环32、挡环33、底部丝堵34。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

参照附图1-3，水平井管内分段高压充填防砂管柱，主要由悬挂丢手装置1、高压外充填单元4、油层防砂管10、层间封隔器11、起压装置16、液流转换装置21、地层-环空充填转换机构26及底部丝堵34组成，每增加一个分段，增加一套高压外充填单元4、油层防砂管10、层间封隔器11即可。（下面以将长井段水平井分两段为例进行介绍）。

悬挂丢手装置1包括座封丢手机构2和前端悬挂封隔器3。座封丢手机构2与起压装置16、液流转换装置21、地层-环空充填转换机构26连接；前端悬挂封隔器3依次连接前段高压外充填单元4、前段油层防砂管10、层间封隔器11、后段高压外充填单元12、后段油层防砂管25及底部丝堵34。

座封丢手机构2通过连接管22与起压装置16和液流转换装置21相连，起压装置16包括起压头18、密封环14和剪断销钉17（4个均布），连接管22底端无通孔为盲堵结构，当受到来自地面的较大液压时剪断销定17被剪断，起压头18落到连接管22底端；连接管22底端与起压装置16之间设有均布的2个孔，与液流转换装置21配合形成高压内充填口，液流转换装置21包括内转换管23和外转换管24，内转换管23上均布2个凸条，内转换管23上除凸条外其余的部分与外转换管24之间形成液流槽，凸条内打有径向通孔，外转换管24通过焊接与内转换管23连接，并在径向通孔对应位置均布2个孔，连接管22、内转换管23和外转换管24上的孔相对应形成高压内充填口。

液流转换装置21的外转换管24底端与地层-环空充填转换机构26相连接，地层-环空充填转换机构26包括循环套27、滑管28、皮碗29、自封座30、防旋销钉31、自锁环32和挡环33,循环套27上设有均布的2个循环口，滑管28套在循环套27的外面将2个循环口密封，滑管28下部与自封座30螺纹连接，自封座30支撑皮碗29使其开口方向朝前，自封座30内与滑管28连接的螺纹后面留有环形槽，用于安装自锁环32，循环套27底部与之间挡环33螺纹连接。

前端悬挂封隔器3后端与前段高压外充填单元4相连接，其结构与后段高压外充填单元12的相同，包括高压充填外管5、外充填套6(后段高压外充填单元12中的13)、单向活塞7(后段高压外充填单元12中的15)、弹簧8(后段高压外充填单元12中的19)及挡套9(后段高压外充填单元12中的20)组成，高压充填外管上设有用于定位的凸台和4个均布的外充填口。外充填套6通过螺纹连接套在高压充填外管5上的外充填口外面，其下端设计为斜面，单向活塞7的上外面设计为相应斜面，在弹簧8的作用下顶靠于外充填套6的的斜面，弹簧8的下端设计挡套9限制其轴向的运动。

本发明在现场使用时，按如下操作程序进行：

将水平井管内分段高压充填防砂管柱按图2到图3的图示顺序连接好，下入井中设计位置，从油管打液压，使悬挂丢手装置1的前端悬挂封隔器3座封悬挂，继续升高压力，起压装置16中的剪断销钉17断开，起压头18下行落到连接管22底端，正转管柱将座封丢手机构2和前端悬挂封隔器3分开，上提座封丢手机构2及与其连接的起压装置16、液流转换装置21、地层-环空充填转换机构26，到液流转换装置21的外转换管24顶端碰到层间封隔器11的定位凸台后，继续从油管打液压，液体经过高压内充填口使层间封隔器11座封，将长井段油层前后层段封隔开。下放管柱使液流转换装置21的外转换管24顶端碰到后段高压外充填单元12中后段定位凸台，高压内充填口与后段高压外充填口对齐，从油管大排量泵入携砂流体，携砂流体到经过高压内外充填口，推动单向活塞15压缩弹簧19后行，高压充填通道完全打开，携砂流体进入地层，实施地层高压充填。

然后活动管柱，剪断地层-环空充填转换机构26中的防旋销钉31，滑管28、皮碗29和自封座30后退至挡环33的前端，循环套27上的循环口打开，上提管柱至液流转换装置21的外转换管24顶端碰到后段高压外充填单元12中后段定位凸台，高压内充填口与后段高压外充填口对齐，从油管小排量泵入携砂流体，流体进入后段油层防砂管25与油层套管形成的环形空间，充填砾石沉积在后段油层防砂管25***，液体经过防砂管进入管柱内，经过循环套27上的循环口，由于起压装置16中的起压头18在地层高压充填之前已经落到连接管22底端，返出液通过液流转换装置21上液流转换槽进入连接管22后直接返回井口，完成后段的循环充填。

同样将管柱上提至前段，完成前段的地层挤压和循环砾石充填。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (1)

1.水平井管内分段高压充填防砂管柱，其特征在于，包括悬挂丢手装置、连接管、高压外充填单元、起压装置、液流转换装置、地层-环空充填转换机构、底部丝堵，所述悬挂丢手装置主要包括座封丢手机构，所述座封丢手机构设置在连接管上端外侧，所述连接管后端连接液流转换装置，所述液流转换装置后端连接地层-环空充填转换机构，所述连接管上且液流转换装置前方位置设置有起压装置，所述高压外充填单元空套在依次相连的连接管、起压装置、液流转换装置、地层-环空充填转换机构的外侧并相互之间形成环空，所述高压外充填单元前端外侧套有前端悬挂封隔器，后端部则设置底部丝堵，所述液流转换装置上设置与连接管连通的高压内充填口，所述高压外充填单元上设置有与高压内充填口相对应配合使用的高压外充填口；

所述高压外充填单元至少设置二套，并且单元两两之间用层间封隔器隔开，所述高压外充填单元包括高压充填外管、外充填套、单向活塞、弹簧、挡套、油层防砂管，所述高压充填外管开设所述高压外充填口并在此充填口外侧套有单向活塞，单向活塞前端外侧设置外充填套，单向活塞后方设置有套在高压充填外管上的挡套，所述单向活塞与挡套之间安装弹簧，所述挡套后方设置有套在高压充填外管上的油层防砂管；所述高压充填外管上设有用于定位外充填套的凸台，外充填套通过螺纹连接套在高压充填外管上的外充填口外面，外充填套下端设计为斜面，单向活塞的上外面也设计为相应斜面；

所述起压装置包括密封环、剪断销钉、起压头，所述起压头通过剪断销钉固定在连接管内部，所述密封环设置在连接管外壁且密封住剪断销钉外侧位置，所述连接管底端无通孔为盲堵结构，当受到来自地面的较大液压时剪断销定被剪断，起压头落到连接管底端；所述连接管与起压装置之间设有孔并与液流转换装置的高压内充填口连通；所述液流转换装置包括内转换管和外转换管，所述内转换管位于外转换管上端内侧，内转换管上均布2个凸条，内转换管上除凸条外其余的部分与外转换管之间形成液流槽，凸条内打有径向通孔，外转换管通过焊接方式与内转换管连接，外转换管在上述内转换管的径向通孔对应位置也开设孔，所述连接管、内转换管和外转换管上的孔相对应形成高压内充填口；所述地层-环空充填转换机构包括循环套、滑管、皮碗、自封座,所述循环套上设有均布的2个循环口，所述滑管套在循环套的外面将2个循环口密封，所述滑管下部与自封座螺纹连接，所述皮碗设置在自封座上方的滑管外侧，自封座支撑皮碗使皮碗开口方向朝前；所述自封座内与滑管连接的螺纹后面留有环形槽，环形槽内用于安装自锁环，循环套底部外套有挡环，所述自封座与滑管之间设置有防旋销钉。