CN108625830B - 投球式分层防砂工艺管柱及其方法 - Google Patents
投球式分层防砂工艺管柱及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108625830B CN108625830B CN201710177398.XA CN201710177398A CN108625830B CN 108625830 B CN108625830 B CN 108625830B CN 201710177398 A CN201710177398 A CN 201710177398A CN 108625830 B CN108625830 B CN 108625830B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- filling
- pipe
- sand control
- filling device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004576 sand Substances 0.000 title claims abstract description 111
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 53
- 230000002265 prevention Effects 0.000 title claims description 19
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 92
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 claims abstract description 60
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 56
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 177
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 39
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 31
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 25
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 25
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 22
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 20
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 17
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 16
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 7
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 52
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/14—Obtaining from a multiple-zone well
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/02—Subsoil filtering
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Abstract
本发明公开了投球式分层防砂工艺管柱及其方法，管柱，包括防砂外管和置于防砂外管内部的防砂内管，所述防砂外管包括自上而下依次连接的顶部悬挂坐封机构、反洗井装置、外充填装置、筛管、丝堵，所述防砂内管包括自上而下依次连接的丢手机构、内充填装置、开关机构、底部定位装置，所述内充填装置设置的数量与位于各油层的外充填装置一致，并且在径向上相互对应；所述内充填装置两两之间安装内洗井阀；本发明既可以实现一趟管柱完成多层井的分层防砂施工，确保各层之间的独立性，充分发挥各小层产能，达到最佳的防砂生产效果。
Description
技术领域
本发明涉及井下石油开采作业管柱，具体地说是投球式分层防砂工艺管柱及其方法。
背景技术
疏松砂岩多薄层稠油油藏具有油稠、层多、层间跨度大、非均质性强、渗透率较低等特点，防砂工艺实施难度大，笼统防砂难以充分发挥长井段开采的产量优势，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。目前的分层防砂工艺与笼统防砂相比可实现一趟管柱完成多个层段的分段防砂，并确保各段之间相互独立，但其换层施工需要活动管柱，使内管柱滑动到施工位置，带来了较大的不便和安全风险；为确保内管柱滑动后位置准确，需在内外管柱上设计定位指示装置以便井口判断，但多层施工中，由于定位装置的增多，往往信号指示混乱，令施工人员难以判断，故原有的分层管柱存在操作复杂、施工风险大、施工效率低等问题。
经过检索，公开(公告)号104775802A，公开(公告)日2015-07-15公开了热采井分层压裂防砂管柱及其防砂方法，属油田开发中的防砂技术领域。管柱包括防砂外管和工艺内管两层管柱，防砂外管包括顶部封隔器、反洗装置、压裂密封工具、压裂充填外工具、单向密封工具、筛管、外定位装置、层间封隔器和丝堵；工艺内管包括丢手工具、压裂充填装置、滑套开关、定位工具和压裂充填转换装置。其防砂步骤是：坐封顶部封隔器；丢手；座封层间封隔器；下放工艺内管，进行下部射孔井段的压裂防砂充填施工；打开循环通道，进行循环充填；反洗井；上提工艺内管，对其它射孔井段进行压裂充填施工和循环充填施工。由于使用了反洗装置、压裂充填转换装置等工具，具有不动管柱反洗井、无套压压裂和防返吐等优势。
本发明专利申请内容与2015-07-15公开的热采井分层压裂防砂管柱及其防砂方法主要区别在于：公开的工艺管柱主要采用内外两层管柱结构组成，其实施的方式采用拖动内管由下至上逐层进行各层的防砂施工，属于活动内管的防砂方式，该专利中提到的“本发明具有不动管柱反洗井”仅为充填防砂工艺过程中的一步反循环洗井工序，常规充填防砂的工序主要包括坐封、丢手、挤压、循环充填、反洗井等工序。其具体实施过程为：坐封顶部封隔器；丢手；上提内管柱坐封层间封隔器；下放工艺内管柱，进行下部射孔井段的压裂防砂充填施工；打开循环通道，进行循环充填；反洗井；上提工艺内管，对其它射孔井段进行压裂充填施工和循环充填施工。整体管柱结构复杂且实施工艺较为繁琐，实施风险相对较高。
投球式分层防砂工艺管柱及其方法是在井口处将内外管柱预先配合好后，整体下入井筒中，达到设计位置后不再活动管柱，只是通过投球的方式实现每一个油层的地层挤压充填防砂施工，具体实施方式为下入管柱、一次坐封完成顶部封隔工具及层间封隔工具(区别于检索专利)，继续升压打开下层内充填口(与外充填口位置在井口处已提前对接好)，进行下层挤压充填施工，施工结束后不动管柱反洗井(该处于检索专利功能相同但实施方式有区别：本专利经过一号反洗通道4、液流转换通道44、反洗井孔18、上部的上层筛管27及内洗井阀54上的连接本体液流孔56和固定部件液流孔59进入油管内部，将多余的砂子洗出)；下层施工结束(本发明无需进行内管柱转化进行循环充填降低了施工风险、减少了施工程序，确保了施工安全)；投入钢球49(本发明是通过投球的方式实现换层施工，检索专利为上提内管二次对接内外充填口实现工序复杂、存在井控等风险)，打开上层内充填滑套，与外充填口25已经处于连通状态)；上层挤压充填施工，施工结束后不动管柱反洗井；洗井结束后，丢手，起出内管完成两层防砂施工。
发明内容
本发明的目的在于提供投球式分层防砂工艺管柱及其方法，既可以实现一趟管柱完成多层井的分层防砂施工，确保各层之间的独立性，充分发挥各小层产能，达到最佳的防砂生产效果；同时，该管柱通过优化结构设计，简化了施工工序，大大提高了施工效率及施工成功率，降低了作业成本，延长了防砂井寿命。
为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，投球式分层防砂工艺管柱，包括防砂外管和置于防砂外管内部的防砂内管，所述防砂外管包括自上而下依次连接的顶部悬挂坐封机构、反洗井装置、外充填装置、筛管、丝堵，所述外充填装置和筛管作为一组单元至少要设置两组，并且两组单元两两之间设置有层间封隔装置，自上而下第一组单元位于第一油层，第二单元位于第二油层，以此类推；所述防砂内管包括自上而下依次连接的丢手机构、内充填装置、开关机构、底部定位装置，所述内充填装置设置的数量与位于各油层的外充填装置一致，并且在径向上相互对应；第一油层中的上层内充填装置开设上层内充填口对应第一油层中的外充填装置开设的外充填口，第二油层中的下层内充填装置也开设充填口对应第二油层中的外充填装置开设的外充填口，所述下层内充填装置两两之间安装内洗井阀；所述内充填装置下端内部设置坐封滑块开启装置；所述顶部悬挂坐封机构上端连接在丢手机构的丢手头上。
所述顶部悬挂坐封机构包括悬挂头、固定装置、支撑管、密封卡瓦、上部胶筒、活塞，所述悬挂头上设有一号反洗通道，可作为反洗的液流通孔，密封卡瓦套在支撑管外部，密封卡瓦上下两端均通过连接销钉连接固定装置，上端的固定装置上部与悬挂头通过螺纹连接，下端的固定装置下部设置挡环，所述上部胶筒、活塞也套在支撑管外侧，所述上部胶筒上端为挡环，下端连接活塞，所述支撑管上设有坐封通道。
所述悬挂头设置了防旋销钉固定在丢手机构的丢手头上，悬挂头设置了拔断销钉固定在打捞筒上。
所述活塞上设有剪断销钉固定在反洗井装置上。
所述反洗井装置包括连接件、压帽、弹簧，连接件上设有反洗井孔，连接件外侧套有用来封堵反洗井孔的压帽，压帽底端设置弹簧，弹簧下端抵接在挡环上，挡环套接在连接件上，连接件上端连接所述支撑管，连接件下端连接外充填装置上端的接头上。
所述丢手机构包括自上而下依次连接的丢手头、连接管、坐封通道装置，所述坐封通道装置设有轴向的液流转换通道及径向的坐封通道，所述坐封通道装置的坐封通道与支撑管上的坐封通道相通，所述坐封通道装置下端连接内充填装置；丢手头采用反扣形式与悬挂坐封机构的悬挂头相连，实现正转丢手功能。
所述外充填装置包括外充填装置本体、关闭装置，所述外充填装置本体开设径向的外充填口，所述外充填装置本体内部套装一个滑套，该滑套为关闭外充填口的关闭装置。
所述第一油层中的上层内充填装置包括内充填装置本体、分层单元滑块装置，所述内充填装置本体上设有上层内充填口，所述分层单元滑块装置通过销钉连接在内充填装置本体上暂时封堵住上层内充填口，所述分层单元滑块装置中心腔上端口开设成用来承接钢球的锥形口，分层单元滑块装置与钢球配合作用并在液压作用下实现上层内充填口的开启。
所述第一油层中的上层内充填装置本体下端依次通过内充填装置接头、转换接头、冲管接头、冲管与内洗井阀上端连接，第二油层中的内充填装置上端连接内洗井阀下端。
所述第二油层中的内充填装置开设的下层内充填口处通过剪钉安装坐封滑块开启装置，所述坐封滑块开启装置为一堵头，一方面完全封堵住第二油层中的内充填装置内中心腔，另一方面半封堵住径向的第二油层中的内充填装置开设的下层内充填口。
最底部一层的油层中的内充填装置下端连接承托装置，该承托装置也为一堵头，完全封堵住最底部一层的油层中的内充填装置内中心腔。
所述内洗井阀包括连接本体、固定部件、滑块，所述连接本体、固定部件均为管状体，所述连接本体套在固定部件外侧且两者之间形成环空，该环空内设置滑块，所述连接本体和固定部件均开设径向的液流孔，连接本体上的液流孔高于固定部件上的液流孔，所述滑块底部设置内洗井阀弹簧，内洗井阀弹簧底部抵接在弹簧挡套上。
所述层间封隔装置包括连接头、密封支撑件、挤压件、下部胶筒，所述挤压件设置在密封支撑件外部，挤压件上端和连接头相连接，下端顶住下部胶筒上端面，所述层间封隔装置上端通过连接头与上部油管螺纹连接，其下端通过接头与下层外充填装置螺纹连接。
所述开关机构包括束爪、开关机构本体，所述束爪上端连接在开关机构本体外壁上，所述开关机构通过开关机构本体与上部油管螺纹连接，下部通过开关机构本体与定位装置螺纹连接。
所述底部定位装置通过螺纹与开关机构本体连接。
为了达成上述另一目的，本发明采用了如下技术方案，投球式分层防砂工艺方法，油管下入到设计位置，从油管灌液加压，一次性坐封悬挂坐封机构及层间封隔装置，继续升高压力，将坐封滑块开启装置上的销钉剪断，滑块下行将下层内充填装置的下层内充填口露出，下层内充填口与二号反洗通道处于开启状态，此时将携砂流体通过油管泵入即可进行第二油层即下层充填防砂施工；施工结束后，从套管泵入洗井液，经过一号反洗通道、液流转换通道、反洗井孔、第一油层的上层筛管、液流推动内洗井阀上的滑块下行，使得连接本体上的液流孔、固定部件上的液流孔开启，液流从中通过进入油管内部，将多余的砂子洗出，实现反循环洗井功能；投入钢球，油管灌液加压剪断分层单元滑块装置的固定销钉，分层单元滑块装置作为滑套下移，使第一油层中的上层内充填装置的上层内充填口与第一油层中的上层外充填装置的上层外充填口处于连通状态，此时即可进行上层充填防砂施工，充填施工后即可实现反洗井功能，反洗井时洗井液体经过一号反洗通道、液流转换通道、反洗井孔、及第一油层中的上层外充填装置的上层外充填口及第一油层中的上层内充填装置的上层内充填口进入油管内部，建立反循环通道；洗井结束后，通过正转油管，将丢手头上的防旋销钉剪断后，上提油管，将防砂内管起出，即可进行下一步施工。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
将防砂外管安装在套管内的油层井段，防砂内管安装在防砂外管内，在顶部封隔器上端通过丢手工具把防砂外管和内管连接在一起,内外管底部通过定位装置将高压充填装置及内充填装置提前配合在一起，形成一个密封充填单元，根据层数多少，安装相应个数的密封单元，具体施工过程中采用逐级投球的方式打开每一层位于内充填装置上充填滑套，实现各小层地层的挤压充填防砂施工，施工结束后，上提出内充填管柱，将高压充填装置、筛管等留在井筒中即可实现挡砂功能。该管柱可一次完成2层以上的分层挤压充填防砂施工，实现了各小层有效改造，确保了多层井的均衡动用。
本发明优势：
1、采用井口事先将内外管柱对接完成后下入设计位置，通过投球的方式开启各层的充填施工，操作简单，安全可靠。
与检索专利相比，检索专利采用上提下放内管方式对接内外充填口，对接准确后在进行各层挤压充填施工，管柱及工具结构复杂、操作繁琐，风险较高，也正是基于该原因研发了这项不动管柱投球方式分层充填防砂技术。
2、本发明对各小层只需进行挤压充填防砂施工，通过控制施工过程的操作方法实现环空充填密实，减少了施工工序，避免了因挤压与循环充填转换过程对施工带来的风险。
3、本发明在实施过程中，无需拆装井口、起下油管，确保高压地层防砂施工过程因地层能量充足造成的井控安全，更符合安全环保的要求。
4、本发明具备不动管柱反洗井功能，该功能确保了施工过程中或施工结束后因反洗不及时造成的砂卡管柱，其实施方式与检索设计存在较大区别。
5、本发明设计了具有可重复开关机构具有重复开启关闭功能，可实现二次重复充填施工，能够满足稠油热采井多轮次注汽防砂井补砂需求。
总之，(1)一趟管柱可完成2层的大排量的分层挤压或压裂充填防砂施工。(2)采用投球方式，进行逐级充填施工，无需活动管柱即可实现各小层的有效改造，施工操作简单，安全可靠。(3)反洗井装置实现了不动管柱快速反洗井功能，确保了实施过程安全可靠。(4)开关机构具有重复开启关闭功能，可实现二次重复充填施工，能够满足稠油热采井多轮次注汽防砂井补砂需求。
附图说明
图1为本发明投球式分层防砂工艺管柱及其方法简化结构示意图；
图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11依次为本发明投球式分层防砂工艺管柱自上而下分段放大图。
图中：悬挂坐封机构1，防旋销钉2，悬挂头3，一号反洗通道4，拔断销钉5，打捞筒6，固定装置7，支撑管8，连接销钉9，密封卡瓦10，挡环11，上部胶筒12，活塞13，剪断销钉14，一号坐封通道15，反洗井装置16，连接件17，反洗井孔18，压帽19，弹簧20，挡套21，上层外充填装置接头22，上层外充填装置23，外充填装置本体24，上层外充填口25，关闭装置26，上层筛管27，油管28，层间封隔装置29，连接头30，密封支撑件31，挤压件32，下部胶筒33，下层外充填装置接头34，下层外充填装置35，二号反洗通道36，油管接箍37，下层筛管38，丝堵39，丢手机构40，丢手头41，连接管42，坐封通道装置43，液流转换通道44，二号坐封通道45，上层内充填装置46，内充填装置本体47，分层单元滑块装置48，钢球49，上层内充填口50，内充填装置接头51，转换接头52，冲管接头53，内洗井阀54，连接本体55，连接本体液流孔56，固定部件57，滑块58，固定部件液流孔59，内洗井阀弹簧60，坐封滑块开启装置61，下层内充填装置62，承托装置63，开关机构64，束爪65，开关机构本体66，底部定位装置67。
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。
根据图1以及图2至图11，投球式分层防砂工艺管柱，主要有防砂外管和防砂内管两层管柱，防砂外管主要由顶部悬挂坐封机构1、反洗井装置16、外充填装置23、上层筛管27、层间封隔装置29及丝堵39组成；内管柱主要由丢手机构40、内洗井阀54、坐封滑块开启装置61、开关机构64、上层内充填装置46、分层单元滑块装置48、钢球49及底部定位装置67组成。如遇多个层的充填可增加层间封隔装置29、外充填装置23、上层筛管27、内洗井阀54(开启压差有变化)、上层内充填装置46、分层单元滑块装置48(尺寸有变化)及钢球49(尺寸有变化)即可。但要考虑施工过程中所要达到的施工排量等规模因素，从而确定分层数。
顶部悬挂坐封机构1由悬挂头3、固定装置7、支撑管8、密封卡瓦10、挡环11、上部胶筒12、活塞13组成。其中悬挂头3上设有一号反洗通道4，可作为反洗的液流通孔，同时设置了防旋销钉2、拔断销钉5，防旋销钉2用于与内管柱相连，拔断销钉5用于与打捞筒6连接。连接管42上部与悬挂头3通过螺纹连接，其下部与密封卡瓦10通过连接销钉9相连接。支撑管8上设有一号坐封通道15。活塞13上设有剪断销钉14。顶部悬挂坐封机构1与Y445坐封悬挂方式、坐封原理一致。
反洗井装置16由连接件17、压帽19、弹簧20及挡环11构成，其上设有反洗井孔18。反洗井装置16上端与顶部悬挂坐封机构1下端螺纹连接，下端与外充填装置23通过上层外充填装置接头22螺纹连接。
上层外充填装置23由外充填装置本体24及关闭装置26构成，其上设有外充填口25。上层外充填装置23下端与油管通过接头螺纹连接。
层间封隔装置29由连接头30、密封支撑件31、挤压件32、下部胶筒33组成。层间封隔装置29上端通过连接头30与上部油管28螺纹连接，其下端通过接头与下层外充填装置35螺纹连接。
丢手机构40主要由丢手头41、连接管42与坐封通道装置43构成，通过连接管42将丢手头41与坐封通道装置43连接在一起。坐封通道装置43设有液流转换通道44(4个均布)及二号坐封通道45(4个均布)，内管柱在坐封滑块开启装置61作用下处于密封状态，油管灌液加压时通过二号坐封通道45可实现顶部悬挂坐封机构1坐封，坐封原理与Y445封隔器坐封原理相似；坐封通道装置43下端采用油管螺纹连接与上层内充填装置46相连；丢手头41采用反扣形式与悬挂坐封机构1的悬挂头3相连，可实现正转丢手功能。
上层内充填装置46由上层内充填装置本体47及分层单元滑块装置48构成。上层内充填装置46上设有上层内充填口50。分层单元滑块装置48通过销钉连接在上层内充填装置本体47上，分层单元滑块装置48与钢球49配合作用并在液压作用下，可实现上层内充填口50的开启。上层内充填装置46下端通过内充填装置接头51与转换接头52连接。
内洗井阀54由连接本体55、固定部件57、滑块58构成。其上设有连接本体液流孔56和固定部件液流孔59和内洗井阀弹簧60。内洗井阀54上下端通过接头与冲管螺纹连接。
本发明在现场使用时，按如下操作程序进行：
以两层分层防砂施工为例：将投球式分层防砂工艺管柱及其方法按图示顺序连接好，用油管下入到设计位置，从油管灌液加压，一次性坐封悬挂坐封机构1及层间封隔装置29，继续升高压力，将坐封滑块开启装置61上的销钉剪断，滑块下行将下层内充填装置充填口露出，内外充填口处于开启状态，此时将携砂流体通过油管泵入即可进行下层充填防砂施工。施工结束后，从套管泵入洗井液，经过一号反洗通道4、液流转换通道44、反洗井孔18、上部的上层筛管27及内洗井阀54上的连接本体液流孔56和固定部件液流孔59进入油管内部，将多余的砂子洗出，实现反循环洗井功能。下层反洗井结束后，投入钢球49，油管灌液加压剪断分层单元滑块装置48的固定销钉，滑套下移，使上层内充填口50与外充填口25处于连通状态，此时即可进行上层充填防砂施工，充填施工后即可实现反洗井功能，反洗井时洗井液体经过一号反洗通道4、液流转换通道44、反洗井孔18、及上层外充填装置23的外充填口25及上层内充填装置46的上层内充填口50进入油管内部，建立反循环通道。洗井结束后，通过正转油管，将丢手头41上的防旋销钉2剪断后，上提油管，将防砂内管起出，即可进行下一步施工。
本专利也可实现2层以上分层充填防砂施工，但层数越多对分层充填施工排量等规模有一定的影响，如需多层施工，可重复操作上层施工过程，最后进行丢手及起出中心管施工。
本发明专利申请内容与2015-07-15公开的热采井分层压裂防砂管柱及其防砂方法主要区别在于：公开的工艺管柱主要采用内外两层管柱结构组成，其实施的方式采用拖动内管由下至上逐层进行各层的防砂施工，属于活动内管的防砂方式，该专利中提到的“本发明具有不动管柱反洗井”仅为充填防砂工艺过程中的一步反循环洗井工序，常规充填防砂的工序主要包括坐封、丢手、挤压、循环充填、反洗井等工序。其具体实施过程为：坐封顶部封隔器；丢手；上提内管柱坐封层间封隔器；下放工艺内管柱，进行下部射孔井段的压裂防砂充填施工；打开循环通道，进行循环充填；反洗井；上提工艺内管，对其它射孔井段进行压裂充填施工和循环充填施工。整体管柱结构复杂且实施工艺较为繁琐，实施风险相对较高。
投球式分层防砂工艺管柱及其方法是在井口处将内外管柱预先配合好后，整体下入井筒中，达到设计位置后不再活动管柱，只是通过投球的方式实现每一个油层的地层挤压充填防砂施工，具体实施方式为下入管柱、一次坐封完成顶部封隔工具及层间封隔工具(区别于检索专利)，继续升压打开下层内充填口(与外充填口位置在井口处已提前对接好)，进行下层挤压充填施工，施工结束后不动管柱反洗井(该处于检索专利功能相同但实施方式有区别：本专利经过一号反洗通道4、液流转换通道44、反洗井孔18、上层筛管27及内洗井阀54上的连接本体液流孔56和固定部件液流孔59进入油管内部，将多余的砂子洗出)；下层施工结束(本发明无需进行内管柱转化进行循环充填降低了施工风险、减少了施工程序，确保了施工安全)；投入钢球49(本专利是通过投球的方式实现换层施工，检索专利为上提内管二次对接内外充填口实现工序复杂、存在井控等风险)，打开上层内充填滑套，与外充填口25已经处于连通状态)；上层挤压充填施工，施工结束后不动管柱反洗井；洗井结束后，丢手，起出内管完成两层防砂施工。
本发明优势：
1、采用井口事先将内外管柱对接完成后下入设计位置，通过投球的方式开启各层的充填施工，操作简单，安全可靠。
与检索专利相比，检索专利采用上提下放内管方式对接内外充填口，对接准确后在进行各层挤压充填施工，管柱及工具结构复杂、操作繁琐，风险较高，也正是基于该原因研发了这项不动管柱投球方式分层充填防砂技术。
2、本发明对各小层只需进行挤压充填防砂施工，通过控制施工过程的操作方法实现环空充填密实，减少了施工工序，避免了因挤压与循环充填转换过程对施工带来的风险。
3、本发明在实施过程中，无需拆装井口、起下油管，确保高压地层防砂施工过程因地层能量充足造成的井控安全，更符合安全环保的要求。
4、本发明具备不动管柱反洗井功能，该功能确保了施工过程中或施工结束后因反洗不及时造成的砂卡管柱，其实施方式与检索设计存在较大区别。
5、本发明设计了具有可重复开关机构具有重复开启关闭功能，可实现二次重复充填施工，能够满足稠油热采井多轮次注汽防砂井补砂需求。
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 (9)
1.一种投球式分层防砂工艺管柱，包括防砂外管和置于防砂外管内部的防砂内管，其特征在于，所述防砂外管包括自上而下依次连接的顶部悬挂坐封机构、反洗井装置、外充填装置、筛管、丝堵，所述外充填装置和筛管作为一组单元至少要设置两组，并且两组单元两两之间设置有层间封隔装置，自上而下第一组单元位于第一油层，第二单元位于第二油层，以此类推；所述防砂内管包括自上而下依次连接的丢手机构、内充填装置、开关机构、底部定位装置，所述内充填装置设置的数量与位于各油层的外充填装置一致，并且在径向上相互对应；第一油层中的上层内充填装置开设上层内充填口对应第一油层中的外充填装置开设的外充填口，第二油层中的下层内充填装置也开设下层充填口对应第二油层中的下层外充填装置开设的下层外充填口，所述内充填装置两两之间安装内洗井阀；所述内充填装置下端内部设置坐封滑块开启装置；所述顶部悬挂坐封机构上端连接在丢手机构的丢手头上；
所述顶部悬挂坐封机构包括悬挂头、固定装置、支撑管、密封卡瓦、上部胶筒、活塞，所述悬挂头上设有一号反洗通道，可作为反洗的液流通孔，密封卡瓦套在支撑管外部，密封卡瓦上下两端均通过连接销钉连接固定装置，上端的固定装置上部与悬挂头通过螺纹连接，下端的固定装置下部设置挡环，所述上部胶筒、活塞也套在支撑管外侧，所述上部胶筒上端为挡环，下端连接活塞，所述支撑管上设有坐封通道；
所述反洗井装置包括连接件、压帽、弹簧，连接件上设有反洗井孔，连接件外侧套有用来封堵反洗井孔的压帽，压帽底端设置弹簧，弹簧下端抵接在挡环上，挡环套接在连接件上，连接件上端连接所述支撑管，连接件下端连接外充填装置上端的接头上；
所述外充填装置包括外充填装置本体、关闭装置，所述外充填装置本体开设径向的外充填口，所述外充填装置本体内部套装一个滑套，该滑套为关闭外充填口的关闭装置；
所述第一油层中的上层内充填装置包括内充填装置本体、分层单元滑块装置，所述上层内充填装置本体上设有上层内充填口，所述分层单元滑块装置通过销钉连接在内充填装置本体上暂时封堵住上层内充填口，所述分层单元滑块装置中心腔上端口开设成用来承接钢球的锥形口，分层单元滑块装置与钢球配合作用并在液压作用下实现上层内充填口的开启；
所述第一油层中的内充填装置本体下端依次通过内充填装置接头、转换接头、冲管接头、冲管与内洗井阀上端连接，第二油层中的下层内充填装置上端连接内洗井阀下端；所述第二油层中的下层内充填装置开设的下层内充填口处通过剪钉安装坐封滑块开启装置，所述坐封滑块开启装置为一堵头，一方面完全封堵住第二油层中的下层内充填装置内中心腔，另一方面半封堵住径向的第二油层中的下层内充填装置开设的下层内充填口；所述开关机构包括束爪、开关机构本体，所述束爪上端连接在开关机构本体外壁上，所述开关机构通过开关机构本体与上部油管螺纹连接，下部通过开关机构本体与定位装置螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的投球式分层防砂工艺管柱，其特征在于，所述悬挂头设置了防旋销钉固定在丢手机构的丢手头上，悬挂头设置了拔断销钉固定在打捞筒上。
3.根据权利要求1所述的投球式分层防砂工艺管柱，其特征在于，所述活塞上设有剪断销钉固定在反洗井装置上。
4.根据权利要求1所述的投球式分层防砂工艺管柱，其特征在于，所述丢手机构包括自上而下依次连接的丢手头、连接管、坐封通道装置，所述坐封通道装置设有轴向的液流转换通道及径向的坐封通道，所述坐封通道装置的坐封通道与支撑管上的坐封通道相通，所述坐封通道装置下端连接内充填装置；丢手头采用反扣形式与悬挂坐封机构的悬挂头相连，实现正转丢手功能。
5.根据权利要求1所述的投球式分层防砂工艺管柱，其特征在于，最底部一层的油层中的下层内充填装置下端连接承托装置，该承托装置也为一堵头，完全封堵住最底部一层的油层中的下层内充填装置内中心腔。
6.根据权利要求1所述的投球式分层防砂工艺管柱，其特征在于，所述内洗井阀包括连接本体、固定部件、滑块，所述连接本体、固定部件均为管状体，所述连接本体套在固定部件外侧且两者之间形成环空，该环空内设置滑块，所述连接本体和固定部件均开设径向的液流孔，连接本体上的液流孔高于固定部件上的液流孔，所述滑块底部设置内洗井阀弹簧，内洗井阀弹簧底部抵接在弹簧挡套上。
7.根据权利要求1所述的投球式分层防砂工艺管柱，其特征在于，所述层间封隔装置包括连接头、密封支撑件、挤压件、下部胶筒，所述挤压件设置在密封支撑件外部，挤压件上端和连接头相连接，下端顶住下部胶筒上端面，所述层间封隔装置上端通过连接头与上部油管螺纹连接，下端通过接头与下层外充填装置螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的投球式分层防砂工艺管柱，其特征在于，所述底部定位装置通过螺纹与开关机构本体连接。
9.一种使用权利要求1所述投球式分层防砂工艺管柱的分层防砂工艺方法，其特征在于，油管下入到设计位置，从油管灌液加压，一次性坐封悬挂坐封机构及层间封隔装置，继续升高压力，将内充填装置下端内部设置的坐封滑块开启装置上的销钉剪断，滑块下行将下层内充填装置的下层内充填口露出，下层内外充填口与二号反洗通道处于开启状态，此时将携砂流体通过油管泵入即可进行第二油层即下层充填防砂施工；施工结束后，从套管泵入洗井液，经过一号反洗通道、液流转换通道、反洗井孔、第一油层的上层筛管、液流推动内洗井阀上的滑块下行，使得连接本体上的液流孔、固定部件上的液流孔开启，液流从中通过进入油管内部，将多余的砂子洗出，实现反循环洗井功能；投入钢球，油管灌液加压剪断分层单元滑块装置的固定销钉，分层单元滑块装置作为滑套下移，使第一油层中的上层内充填装置的上层内充填口与第一油层中的上层外充填装置的上层外充填口处于连通状态，此时即可进行上层充填防砂施工，充填施工后即可实现反洗井功能，反洗井时洗井液体经过一号反洗通道、液流转换通道、反洗井孔、及第一油层中的上层外充填装置的上层外充填口及第一油层中的上层内充填装置的上层内充填口进入油管内部，建立反循环通道；洗井结束后，通过正转油管，将丢手头上的防旋销钉剪断后，上提油管，将防砂内管起出，即可进行下一步施工。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710177398.XA CN108625830B (zh) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | 投球式分层防砂工艺管柱及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710177398.XA CN108625830B (zh) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | 投球式分层防砂工艺管柱及其方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108625830A CN108625830A (zh) | 2018-10-09 |
| CN108625830B true CN108625830B (zh) | 2023-04-18 |
Family
ID=63707531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710177398.XA Active CN108625830B (zh) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | 投球式分层防砂工艺管柱及其方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108625830B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111042776B (zh) * | 2018-10-11 | 2023-08-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 防窜流分层充填防砂管柱及方法 |
| CN109779580B (zh) * | 2019-02-22 | 2022-01-25 | 山东立鑫石油机械制造有限公司 | 一种用于分层采油的双层双向充填装置 |
| CN114439432B (zh) * | 2020-10-20 | 2024-03-22 | 中国石油化工股份有限公司 | 液压整形充填防砂一体化管柱及方法 |
| CN112324398B (zh) * | 2020-11-16 | 2022-08-26 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种防砂管柱及一种冲防砂一体化管柱 |
| CN112963127B (zh) * | 2021-02-02 | 2023-04-07 | 中国石油天然气股份有限公司 | 油管转流器 |
| CN115370331B (zh) * | 2022-10-26 | 2023-01-17 | 山东普瑞思德石油技术有限公司 | 一种无内管充填的泡沫金属筛管 |
| CN116291335B (zh) * | 2023-05-22 | 2023-07-21 | 东营环泰石油科技开发有限公司 | 一种防砂完井用的充填工具 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4671361A (en) * | 1985-07-19 | 1987-06-09 | Halliburton Company | Method and apparatus for hydraulically releasing from a gravel screen |
| CN102758601A (zh) * | 2012-07-23 | 2012-10-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 封上采下挤压充填一体化防砂工艺管柱及方法 |
| CN104879099A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-09-02 | 中国海洋石油总公司 | 砾石充填管柱和砾石充填方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4606408A (en) * | 1985-02-20 | 1986-08-19 | Halliburton Company | Method and apparatus for gravel-packing a well |
| US5577559A (en) * | 1995-03-10 | 1996-11-26 | Baker Hughes Incorporated | High-rate multizone gravel pack system |
| US6241013B1 (en) * | 1998-08-25 | 2001-06-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | One-trip squeeze pack system and method of use |
| US7100690B2 (en) * | 2000-07-13 | 2006-09-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Gravel packing apparatus having an integrated sensor and method for use of same |
| US7331388B2 (en) * | 2001-08-24 | 2008-02-19 | Bj Services Company | Horizontal single trip system with rotating jetting tool |
| US7918276B2 (en) * | 2007-06-20 | 2011-04-05 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for creating a gravel pack |
| CN102134982B (zh) * | 2011-02-11 | 2013-12-25 | 青岛瑞信石油设备制造有限公司 | 一次多层砾石充填方法及工具 |
| CN202560183U (zh) * | 2012-05-21 | 2012-11-28 | 中国石油天然气股份有限公司 | 水平井砾石充填工具 |
| CN104695914B (zh) * | 2013-12-09 | 2018-12-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 水平井管内分段高压充填防砂管柱 |
| CN103758494B (zh) * | 2014-01-10 | 2015-06-10 | 东营市福利德石油科技开发有限责任公司 | 水平井管外分段压裂防砂管柱及方法 |
| CN105626000B (zh) * | 2014-10-29 | 2018-06-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 水平井边冲边下砾石充填防砂管柱 |
| CN204738798U (zh) * | 2015-05-25 | 2015-11-04 | 山东博赛特石油技术有限公司 | 一趟管柱水平井底部分层充填装置 |
| CN205618140U (zh) * | 2016-01-19 | 2016-10-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种分层化学防砂工具 |
| CN206668234U (zh) * | 2017-03-22 | 2017-11-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种投球式分层防砂工艺管柱 |
-
2017
- 2017-03-22 CN CN201710177398.XA patent/CN108625830B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4671361A (en) * | 1985-07-19 | 1987-06-09 | Halliburton Company | Method and apparatus for hydraulically releasing from a gravel screen |
| CN102758601A (zh) * | 2012-07-23 | 2012-10-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 封上采下挤压充填一体化防砂工艺管柱及方法 |
| CN104879099A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-09-02 | 中国海洋石油总公司 | 砾石充填管柱和砾石充填方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108625830A (zh) | 2018-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108625830B (zh) | 投球式分层防砂工艺管柱及其方法 | |
| CN108166965B (zh) | 一种喷砂射孔、压裂及封隔一体化装置 | |
| CN109339862B (zh) | 一种整体式分层充填装置 | |
| CN108119091B (zh) | 一种固井完井管柱及方法 | |
| CN110529073B (zh) | 一种基于智能控制的可溶全通径滑套 | |
| CN108894761B (zh) | 一种一趟管柱分层注水防砂反洗装置及方法 | |
| CN112814640B (zh) | 一种中低压井多层带压压裂作业装置及应用方法 | |
| CN206668234U (zh) | 一种投球式分层防砂工艺管柱 | |
| CN110671080A (zh) | 一种充填工具总成、自适应控水筛管管串及实验方法 | |
| CN111042767B (zh) | 水平井分段酸化充填防砂一体化管柱及方法 | |
| CN109441399B (zh) | 一种可冲砂桥塞 | |
| CN110700802B (zh) | 一种石油修井工具的施工方法 | |
| CN210530810U (zh) | 一种一趟下入多层充填工艺管柱 | |
| RU2380526C1 (ru) | Способ одновременно-раздельной эксплуатации скважины многопластовых месторождений | |
| CN203716947U (zh) | 油田注水井井下防返吐、可反洗工艺管柱*** | |
| CN116816308A (zh) | 一种小井眼页岩油井无油管清蜡举升装置 | |
| CN115653555A (zh) | 一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱及方法 | |
| CN115853471A (zh) | 一种水平井卡封充填合采工艺管柱及方法 | |
| CN106481324B (zh) | 液控自解封式分段压裂管柱 | |
| CN110735619B (zh) | 多油层中单独对一层挤压充填管柱 | |
| CN112709556B (zh) | 一种海上油田注水井快速完井管柱及施工方法 | |
| CN210396710U (zh) | 一种油水井防断脱充填工具 | |
| CN210068120U (zh) | 一种4寸半套管分层压裂管柱 | |
| CN109458158B (zh) | 一种用于煤层气水平井的开采装置及方法 | |
| CN108691511B (zh) | 一种封隔上层充填下层一体化防砂管柱及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |