CN114961656B - 带有限压破裂塞装置的气举生产管柱及油井封堵作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了带有限压破裂塞装置的气举生产管柱及油井封堵作业方法，包括依次串接的丢手插管封隔器、全通径挡板开关、和筛管，所述丢手插管封隔器内滑动连接生产管柱，所述生产管柱包括依次串接的油管悬挂器、夹套式油管、井下安全阀、多个气举阀、油管、预置工作筒、***管，每个所述气举阀的上方均设有限压破裂塞装置，所述***管滑动连接于所述丢手插管封隔器内。本发明配置有夹套式油管，可通过地面及时关闭井下安全阀生产通道，避免能源损失和安全事故的发生。同时限压破裂塞装置内部安装有一个碗状向下的陶瓷片破裂盘，只需从井口打入超过破裂盘凹面可承受压差极限的压力值即可破碎破裂盘并实现解堵打开彻底全通径结构。

Description

带有限压破裂塞装置的气举生产管柱及油井封堵作业方法

技术领域

本发明涉及油气井带压作业技术领域，具体的为带有限压破裂塞装置的气举生产管柱及油井封堵作业方法。

背景技术

气举采油是指人为地从地面将高压气体注入停喷（间喷或自喷能力差）的油井中，以降低举升管中的流压梯度（气液混合物密度），利用气体的能量举升液体的一类人工举升方法。

气举的工作介质可以为天然气、氮气等高压气体，其井下设备简单。因此它具有较强的适应性，适用于高气液比的直井、斜井、丛式井、水平井以及小井眼井的采油和气井排液采气，也可用于油井诱喷或压裂酸化增产措施井和修井排液作业。气举的举升深度和排量变化灵活，井口和井下设备比较简单，管理方便。在高气液比、含砂及含腐蚀性介质的油井条件下，较其它人工举升方式更具优势。

低压低能量井通常实施半闭式气举管柱生产，可消除注气压力对地层的影响，提高产量。但在封隔器座封过程及压裂酸化增产作业过程中，发现修井压井液、腐蚀介质、易渗入到油气层里，造成气层污染，严重影响油气井产量。为此需完善配套封堵技术，实现带压作业或不压井作业保护地层免受修井压井液、腐蚀介质污染。

专利CN201921405984.6一种管内堵塞器中实施例1中由于弧形陶瓷盘设置在上接头1和下接头2之间，且弧形陶瓷盘两个面所承受的压力不同，实现根据不同的压力值达到密封或连通的效果，具体的，下完管串后，向管内泵入流体憋压实现弧形陶瓷盘的破裂，实现了管串与井内连通的目的。虽能有效解决部份井完井后井内压力较底状态下通过憋压打爆陶瓷盘；但当井下压力大于35MPa时，油管内加压必需大于井内压力且必需大于一定打爆系数方可打爆陶瓷盘，并且对地面设施的承压系数提出更高要求，此时通过憋压打爆陶瓷盘的方式极易造成事故；同时在生产管柱下降的时候或者运输过程中，破裂盘存在先行破裂的现象。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种带压起下气举生产管柱结构。

技术方案：一种带压起下气举生产管柱结构，包括依次串接的丢手插管封隔器、全通径挡板开关、和筛管，所述丢手插管封隔器内滑动连接生产管柱，所述生产管柱包括依次串接的油管悬挂器、夹套式油管、井下安全阀、多个气举阀、油管、预置工作筒、***管，每个所述气举阀的上方均设有限压破裂塞装置，所述***管滑动连接于所述丢手插管封隔器内，所述油管悬挂器的上方还设有带压作业机装置。

优选的，所述夹套式油管的一侧还设有毛细管，所述毛细管的一端均连接于所述井下安全阀，其另一端均贯穿所述油管悬挂器且连接于所述带压作业机装置。

优选的，所述毛细管和所述油管悬挂器以及所述井下安全阀的连接处均设有用于密封的卡套。

优选的，所述限压破裂塞装置包括上接头，所述上接头连接于油管并接于所述井下安全阀下端管窜，所述上接头的下方螺纹连接下接头，所述下接头内设有破裂盘。

优选的，所述破裂盘的下方、所述下接头上还密封连接有第一密封圈，所述上接头的下方还设有波形簧，所述波形簧的下方设有浮动环，所述浮动环的下方连接所述破裂盘，所述破裂盘和所述浮动环之间设有第二密封圈。

优选的，所述破裂盘的材质为陶瓷。

优选的，所述预置工作筒的下方螺纹连接尾堵，所述尾堵内设有可溶破裂堵头。

优选的，所述全通径挡板开关管内活塞连接芯轴，所述芯轴的一端接触连接所述***管，其另一端接触连接阀门，所述芯轴带动所述阀门开合。

一种油井封堵作业方法，包括以下步骤：

在井口油管头上安装防喷器及地面带压作业机装置；在带压作业条件下，在井筒中油层上方下入丢手插管封隔器、全通径挡板开关和筛管串联的丢手管柱，丢手管柱丢手后将丢手插管封隔器通过胶筒与卡瓦密封并锚定于油层套管上端，全通径挡板开关以及挡板处于关闭状态，此时油层与封隔器上端套管间封隔；

下完丢手管柱后取出油管及丢手工具后依次下入***管，***管上装带有和尾堵、预置工作筒，继续下入数个接有限压破裂塞装置的气举阀，气举阀在限压破裂塞装置与油管之间，接着下入井下安全阀和能实现带压起下的夹套式油管，用卡套及毛细管密封好井下安全阀与每根夹套式油管及地面井口封油套环空的油管悬挂器后整体下放，***管***全通径挡板开关后推动芯轴下行顶开挡板，此时地层通道打开，所述气举生产管柱完井；

地面开启井下安全阀后由井口向油管内加压依次打爆带压气举阀上端非金属限压破裂塞装置及打脱末端尾堵内的破裂堵至贯通产层，所述尾堵内装有可溶破裂堵头，完井时加压打掉可溶破裂堵头，所述可溶破裂堵头落至井底，产层贯通，数日后与介质溶为粉沫状，随气举溶液一并排出；

气举生产管柱完井后环空注气，至气举井正常生产；

需起管时***管拔离丢手插管封隔器，芯轴上行挡板关闭，此时井筒中油层通道关闭，由于此时油层已封隔，丢手管柱上端为无压状态，此时可快速起出该气举管柱。

有益效果

1、丢手插管封隔器坐封后可将井筒封隔为上、下两段，本发明通过在丢手插管封隔器下端设置有顶开式挡板阀，使上部井筒段不带压，采用常规修井作业设备即可完成封隔器坐封-丢手管柱及气举生产管柱的起下，减少地面带压装置设备使用频率并可节约大量人工作业成本，规避带压作业施工风险及成本。

2、本发明中涉及的管柱在页岩气井中起下均无需压井作业，避免压井液对产层的污染。

3、本发明的管柱中配置有夹套式油管，当发生紧急情况可通过地面及时关闭井下安全阀生产通道，保证带压状态下起出气举管柱，避免能源损失和安全事故的发生。

4、本发明中配置的限压破裂塞内部安装有一个碗状向下的陶瓷片破裂盘，只需从井口打入超过破裂盘凹面可承受压差极限的压力值即可破碎破裂盘并实现解堵打开彻底全通径结构，可满足后续钢丝投捞堵塞和测产层数据，带压下入后投捞作业频繁、气举工作筒下深受投捞作业工艺及工具内径限制等问题，解决了大斜度井和水平井(大于35°)条件下带压下入气举管柱的工艺。

附图说明

图1是本发明的气举带压作业井结构示意图；

图2是本发明的油层上端丢手插管封隔器下接有挡板开关结构示意图；

图3是本发明的胶筒处局部放大示意图；

图4本发明井下安全阀至井口间实现带压起下所述夹套式油管结构示意图；

图5是图2中B处局部放大示意图；

图6是图2中C处局部放大示意图；

图7是本发明气举阀上端加装非金属限压破裂塞装置结构示意图；

图8是图7中D处局部放大示意图；

图9是本发明插管上有封堵尾管带工作筒和可溶破裂盘式尾堵结构示意图；

图10是本发明插管上工作筒内投有油管底封封测装置结构示意图；

图11是本发明全通径挡板开关关闭状态结构示意图；

图12是本发明全通径挡板开关开启状态结构示意图。

图中：油管悬挂器1、夹套式油管2、毛细管201、卡套202、井下安全阀3、安全阀挡板301、限压破裂塞装置4、上接头401、下接头402、破裂盘403、第一密封圈404、第二密封圈405，浮动环406、波形簧407、气举阀5、油管6、预置工作筒7、尾堵8、可溶破裂堵头801、***管9、丢手插管封隔器10、胶筒101、卡瓦102、全通径挡板开关11、芯轴111、挡板112、筛管12、堵塞装置13、油管底封封测装置14。

实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，带有限压破裂塞装置的气举生产管柱，包括依次串接的丢手插管封隔器10、全通径挡板开关11、和筛管12，所述丢手插管封隔器10内滑动连接生产管柱，所述生产管柱包括依次串接的油管悬挂器1、夹套式油管2、井下安全阀3、多个气举阀5、油管6、预置工作筒7、***管9，每个所述气举阀5的上方均设有限压破裂塞装置4，所述***管9滑动连接于所述丢手插管封隔器10内，所述油管悬挂器1的上方还设有带压作业机装置,所述限压破裂塞装置4包括上接头401，所述上接头连接于所述井下安全阀3，所述上接头401的下方螺纹连接下接头402，所述下接头402内设有破裂盘403。

所述夹套式油管2的一侧还设有毛细管201，所述毛细管201的一端连接于所述井下安全阀3，其另一端连接于所述油管悬挂器1;所述毛细管201和所述油管悬挂器1、所述井下安全阀3以及所述夹套式油管2的连接处均设有用于密封的卡套202。

所述破裂盘403的下方、所述下接头402上还密封连接有第一密封圈404，所述上接头401的下方还设有波形簧407，所述波形簧407的下方设有浮动环406，所述浮动环406的下方连接所述破裂盘403，所述破裂盘403和所述浮动环406之间设有第二密封圈405，所述破裂盘403的材质为陶瓷。

所述预置工作筒7的下方螺纹连接尾堵8，所述尾堵8内设有可溶破裂堵头801。

所述全通径挡板开关11管内活塞连接芯轴111，所述芯轴111的一端接触连接所述***管9，其另一端接触连接挡板112，所述挡板112上还设有扭簧，所述扭簧设于所述全通径挡板开关11管内，所述芯轴111带动所述挡板112开合。

一种油井封堵作业方法，包括以下步骤，

如图2和11所示，在井口油管头上安装防喷器及地面带压作业机装置；在带压作业条件下，在井筒中油层上方下入丢手插管封隔器10全通径挡板开关11和筛管12串联的丢手管柱，管柱丢手后丢手插管封隔器10胶筒101与卡瓦102密封并锚定于油层套管上端，其全通径挡板开关11挡板112处于关闭状态，此时油层与封隔器上端套管间封隔，可实现不压井下管柱工艺，减少带压设备使用频率降低作业风险；

如图1、2、11、12所示，下完丢手封堵管柱取出油管及丢手工具后下入气举生产管柱，气举生产管柱末端***管9上装带有尾堵8、预置工作筒7，继续下入数个接有限压破裂塞装置4的气举阀5后，气举阀5在限压破裂塞装置4与油管6之间，继而下入井下安全阀3和能实现带压起下的夹套式油管2，卡套及毛细管链接密封好井下安全阀3与每根夹套式油管2及地面井口封油套环空的油管悬挂器1后,整体气举管柱下放，管柱末端***管9***全通径挡板开关11推动芯轴111下行顶开挡板112，此时地层通道打开，气举生产管柱完井；

地面开启井下安全阀3后由井口向油管内加压依次打爆带压气举阀5上端非金属限压破裂塞装置4及打脱末端尾堵8内的破裂堵至贯通产层；

实现该气举工艺气举生产管柱完井后环空注气，至气举井正常生产；

如图2所示，需测产层数据或再作业起管柱前在管内下入堵塞装置或油管底封封测装置并可实现带压起出该气举管柱工艺中油管的封堵，起管柱时气举生产管柱末端***管9拔离丢手插管封隔器10，全通径挡板开关11的芯轴111上行挡板关闭，此时井筒中油层通道关闭，由于此时油层已封隔，封隔器上端为无压状态，此时可快速起出该气举管柱；此工艺减少了地面带压作业机的作业负荷，及降低了气举阀5内单向阀反向密封和***管9内堵塞密封风险；

如图8，9，10所示，在井口四通中装有可封隔油套环空及悬挂管柱的电缆穿越油管悬挂器1、夹套式油管2、井下安全阀3、限压破裂塞装置4、气举阀5、油管6、预置工作筒7、尾堵8、***管9、丢手插管封隔器10、全通径挡板开关11和筛管12；丢手插管封隔器10胶筒101与卡瓦102、管柱末端***管9推动全通径挡板开关11的芯轴111下行顶开挡板112和筛管12；电缆穿越油管悬挂器1、夹套式油管2、井下安全阀3、卡套202及毛细管201、安全阀挡板301；限压破裂塞装置4由上接头401、下接头402、破裂盘403、第一密封圈404、第二密封圈405，浮动环406和波形簧407；可溶破裂堵头801、堵塞装置13或油管底封封测装置14。

如图9所示，为实现带压起下气举生产管柱前提是将油层与封隔器上端套管间封隔***管9、丢手插管封隔器10、全通径挡板开关11和筛管12；在油层上端丢手插管封隔器10下接全通径挡板开关11，***管9拔出时全通径挡板开关11关闭，此时关闭油层；管柱末端***管9***推动全通径挡板开关11，芯轴111下行顶开挡板112打开油层通道，全通径挡板开关11采用插管打开芯轴设计有效避免了涉砂液对密封处的冲蚀，提高了使用周期；且插管上端及油管6下端接有预置工作筒7下端尾堵8内可溶破裂堵头801，预置工作筒7与尾堵8设计成一体，内装有可溶破裂堵头801，完井时加压打掉可溶破裂堵头801，可溶破裂堵头801落至井底，产层贯通，数日后与介质溶为粉沫状，可随气举溶液一并排出；再作业时下入封堵油层的堵塞装置13或油管底封封测装置14可实现带压起管封堵或管内测井功能；预置工作筒7，需测产层数据或再作业起管柱前在管内预置工作筒7处下入堵塞装置13，可实现带压起出该气举管柱工艺中油管的封堵，起管柱时气举生产管柱末端***管9拔离丢手插管封隔器10，芯轴111上行挡板112关闭，此时井筒中油层通道关闭，由于此时油层已封隔，丢手插管封隔器10上端为无压状态，此时可快速起出该气举管柱；此工艺减少了地面带压作业机的作业负荷，及降低了气举阀5内单向阀反向密封和***管内堵塞密封风险；且插管处设计有底部预置工作筒7再作业时下入堵塞装置13或油管底封封测装置14可实现带压起管及测井功能。

如图4，5，6所示，为实现井下安全阀3上端至井口部份带压起下气举完井管柱带压起下气举生产管柱前提是将井下安全阀3上端至井口油管挂处小细管置入油管内，加工成夹套式油管2，实现井下安全阀3、夹套式油管2毛细管与井口油管悬挂器间的密封；下入井下安全阀3和能实现带压起下的夹套式油管2，卡套202及毛细管201链接密封好井下安全阀3与每根夹套式油管2及地面井口封油套环空的电缆穿越油管悬挂器1后完井；所述夹套式油管2是将毛细管预埋入为双层油管内，带压作业设备使用液缸进行起下油管，卡瓦牙卡在夹套式油管2外圆上形成密封起防喷功能，地面通过液压控制井下安全阀3安全阀挡板301关闭后，从而实现井下安全阀3上端至井口部份带压起下气举完井管柱；

如图7所示，为实现带压起下气举生产管柱前提是气举阀环空与油管间的封隔；在气举阀5上端设置有限压破裂塞装置4，限压破裂塞装置4上接头401、下接头402内部安装有一个碗状向下的破裂盘403，打开彻底全通径结构，通常装在气举阀5或注水器上端以及井下封隔器下部或油管柱的尾部，完井管柱下入时起防喷作用;其破裂盘403为特制的碗状陶瓷材料陶瓷材料表面经过处理，可有效缓解井内井液中酸碱的腐蚀；通过第一密封圈404、第二密封圈405密封，在其上部装有浮动环406和波形簧407，这种浮动结构和破裂盘403结构决定凸面可以承受井内或承下部气密封70MPa以上的压力，但不能承受其上部压力作用或尖状物体对凹面的冲击力。当限压破裂塞装置4上至下压差达到或大于7MPa时打开，满足气井施工需要，或者受到尖状物体对凹面底部冲击时，破裂盘403就会发生破裂或爆裂全碎后掉落井底专用冲击工具冲击时，由于应力集中，使破裂盘破碎；破裂盘403根部齐整打开，打开后与对应油管或配套工具实现全通径，满足后续钢丝投捞堵塞测产层数据和工艺，实现带压作业条件下下入气举完井管柱。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.带有限压破裂塞装置的气举生产管柱，其特征在于，包括依次串接的丢手插管封隔器（10）、全通径挡板开关（11）、和筛管（12），所述丢手插管封隔器（10）内滑动连接生产管柱，所述生产管柱包括依次串接的油管悬挂器（1）、夹套式油管（2）、井下安全阀（3）、多个气举阀（5）、油管（6）、预置工作筒（7）、***管（9），每个所述气举阀（5）的上方均设有限压破裂塞装置（4），所述***管（9）滑动连接于所述丢手插管封隔器（10）内，所述油管悬挂器（1）的上方还设有带压作业机装置,所述限压破裂塞装置（4）包括上接头（401），所述上接头连接于所述井下安全阀（3），所述上接头（401）的下方螺纹连接下接头（402），所述下接头（402）内设有破裂盘（403）；所述破裂盘（403）的下方、所述下接头（402）上还密封连接有第一密封圈（404），所述上接头（401）的下方还设有波形簧（407），所述波形簧（407）的下方设有浮动环（406），所述浮动环（406）的下方连接所述破裂盘（403），所述破裂盘（403）和所述浮动环（406）之间设有第二密封圈（405），所述破裂盘（403）的材质为陶瓷。

2.如权利要求1所述的带有限压破裂塞装置的气举生产管柱，其特征在于，所述夹套式油管（2）的一侧还设有毛细管（201），所述毛细管（201）的一端连接于所述井下安全阀（3），其另一端连接于所述油管悬挂器（1）；所述毛细管（201）和所述油管悬挂器（1）、所述井下安全阀（3）以及所述夹套式油管（2）的连接处均设有用于密封的卡套（202）。

3.如权利要求1所述的带有限压破裂塞装置的气举生产管柱，其特征在于，所述预置工作筒（7）的下方螺纹连接尾堵（8），所述尾堵（8）内设有可溶破裂堵头（801）。

4.如权利要求1所述的带有限压破裂塞装置的气举生产管柱，其特征在于，所述全通径挡板开关（11）管内活塞连接芯轴（111），所述芯轴（111）的一端接触连接所述***管（9），其另一端接触连接挡板（112），所述挡板（112）上还设有扭簧，所述扭簧设于所述全通径挡板开关（11）管内，所述芯轴（111）带动所述挡板（112）开合。

5.利用如权利要求1-4任意一项所述的带有限压破裂塞装置的气举生产管柱进行油井封堵作业的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）在井口油管头上安装防喷器及地面带压作业机装置；在带压作业条件下，在井筒中油层上方下入丢手插管封隔器（10）、全通径挡板开关(11)和筛管(12)串联的丢手管柱，丢手管柱丢手后将丢手插管封隔器（10）通过胶筒与卡瓦密封并锚定于油层套管上端，全通径挡板开关(11)以及挡板（112）处于关闭状态，此时油层与封隔器上端套管间封隔；

2）下完丢手管柱后取出油管及丢手工具后依次下入***管（9），***管（9）上装带有尾堵（8）、预置工作筒（7），继续下入数个接有限压破裂塞装置（4）的气举阀（5），气举阀（5）在限压破裂塞装置（4）与油管（6）之间，接着下入井下安全阀（3）和能实现带压起下的夹套式油管（2），用卡套（202）及毛细管（201）密封好井下安全阀（3）与每根夹套式油管（2）及地面井口封油套环空的油管悬挂器（1）后整体下放，***管（9）***全通径挡板开关(11)后推动芯轴（111）下行顶开挡板（112），此时地层通道打开，所述气举生产管柱完井；

3）地面开启井下安全阀（3）后由井口向油管内加压依次打爆带压气举阀（5）上端非金属限压破裂塞装置（4）及打脱末端尾堵（8）内的破裂堵至贯通产层，所述尾堵（8）内装有可溶破裂堵头（801），完井时加压打掉可溶破裂堵头（801），所述可溶破裂堵头（801）落至井底，产层贯通，数日后与介质溶为粉末状，随气举溶液一并排出；

4）气举生产管柱完井后环空注气，至气举井正常生产；

5）需起管时***管（9）拔离大通径丢手插管封隔器（10），全通径挡板开关（11）芯轴上行挡板关闭，此时井筒中油层通道关闭，由于此时油层已封隔，丢手管柱上端为无压状态，此时可快速起出该气举生产管柱。