熱采井分層壓裂防砂管柱及其防砂方法
【專利說明】熱采井分層壓裂防砂管柱及其防砂方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及石油開采分層壓裂防砂管柱及工藝,具體地說是一種熱采井分層壓裂防砂管柱及其防砂方法。
【背景技術】
[0003]疏松砂巖多薄層稠油油藏具有油稠、層多、層間跨度大、非均質性強、滲透率較低等特點,防砂工藝實施難度大,高壓擠壓充填效果不理想。目前采用的籠統壓裂防砂工藝,即多個油層處于一個壓力系統下一次壓裂防砂完成,與高壓充填防砂相比具有更大的排量、更高的施工壓力及更大的處理半徑,其增油效果相對更好。但籠統實施壓裂防砂由于層間差異大,導致層間改造不均,甚至有小層無法動用,影響壓裂防砂效果;同時,由于油層跨度大,施工過程中由于小層開縫、環空堵塞,易出現壓力突變現象,嚴重時會導致壓裂防砂的失敗,施工風險高。
[0004]中國專利,申請日2004.11.03,申請號200410036213.6,專利名稱“分層擠壓充填防砂管柱”公開了一種能夠實現分層礫石充填的技術,但該技術施工結束后活動管柱進行反洗井,存在安全隱患;管柱上部需要使用水力錨防止施工壓力過高導致的管柱竄動;由于沒有充填口開關裝置導致熱采井注汽及生產過程中,地層砂及充填砂返吐,影響油井產量及防砂有效期。
[0005]中國專利,申請日2011.02.11,申請號201110038345.2,專利名稱“一次多層礫石充填方法及工具”;另外一個中國專利,申請日2012.12.12,申請號201210534469.4,專利名稱“一次多層礫石充填方法”,上述兩項專利申請實際上公開的是一項技術,該技術所使用的施工管柱中所涉及的井下工具在該技術的申請人所申請的其它專利文獻中有詳細公開,如,申請號201210534298.5,專利名稱“一種旋轉式定位工具”;申請號201210534344.1,專利名稱“一種用于礫石充填工具上的襯套”;申請號201210534400.1,專利名稱“一種滑套開關工具”,上述文獻公開了一種能夠實現一次管柱分層礫石充填的防砂技術,但該技術存在以下技術問題:一是,充填頂替結束后,在井下工具中會留有少量支撐劑,為了防止砂卡工具,需要進行反洗井,在施工過程中如出現砂堵也需要立即反洗井,該技術反洗井的步驟是先上提服務工具再反循環洗井,這樣就可能出現在上提服務工具的過程中因沉砂而砂卡工具,從而造成作業失敗;二是,該技術向地層中擠壓充填礫石時需要關閉套管閥門,充填過程中,油層上部套管承受較高的充填或壓裂壓力,可能會造成套管損壞;三是,在進行反循環洗井作業時,可能造成充填礫石返吐,影響充填效果。
【發明內容】
[0006]為解決上述技術問題,發明了熱采井分層壓裂防砂管柱及其防砂方法,該管柱實現了用一趟管柱進行分層壓裂防砂,作業過程中反洗井不動管柱且能防止充填砂返吐,壓裂充填可以方便地轉換為循環充填,且壓裂時上部套管無套壓。
[0007]本發明采用了如下的技術方案:
熱采井分層壓裂防砂管柱,包括防砂外管和工藝內管兩層管柱,防砂外管安裝在套管內的油層井段,工藝內管安裝在防砂外管內,在頂部封隔器上端通過丟手工具把防砂外管和工藝內管連接在一起;防砂外管自上而下連接頂部封隔器、壓裂密封工具、壓裂充填外工具、壓裂密封工具、篩管、外定位裝置、壓裂密封工具、層間封隔器、壓裂密封工具、壓裂充填外工具、壓裂密封工具、篩管、外定位裝置及絲堵;頂部封隔器安裝于最上面的射孔井段以上位置,層間封隔器安裝于兩個射孔井段之間;工藝內管自上而下連接丟手工具、滑套開關、定位工具;防砂外管在頂部封隔器和壓裂密封工具之間、在層間封隔器和其以下的壓裂密封工具之間都還連接有反洗裝置,在壓裂密封工具與篩管之間連接有單向密封工具;反洗裝置是一種單向閥裝置,其液流方向是由管內向管外;層間封隔器的內孔設有密封筒,密封筒的密封結構和孔徑與壓裂密封工具相同;在工藝內管的丟手工具和滑套開關之間連接壓裂充填裝置,在定位工具以下連接壓裂充填轉換裝置;壓裂充填裝置安裝于層間封隔器以下的兩個壓裂密封工具處,壓裂充填裝置的外徑與兩個壓裂密封工具的內徑相配合并密封;壓裂充填裝置在其側壁中設置軸向孔和徑向孔,徑向孔和壓裂充填外工具相對,軸向孔和徑向孔互不相通,在軸向孔的上端設置環空單向閥,在壓裂充填裝置的內腔設置定壓裝置;定位工具定位于外定位裝置內;單向密封工具的皮碗開口向下,壓裂充填轉換裝置的皮碗開口向上。
[0008]熱采井分層壓裂防砂管柱的防砂方法,其步驟是:
a、熱采井分層壓裂防砂管柱下至設計位置;
b、向油管內打液壓,坐封頂部封隔器;然后向套管和油管之間的環空打液壓,檢驗頂部封隔器坐封情況;坐封合格后旋轉油管通過丟手工具丟手;
c、向油管內打壓,使定壓裝置下落到徑向孔以下處;
d、上提工藝內管,使壓裂充填裝置的徑向孔對準層間封隔器,油管內打液壓,座封層間封隔器;
e、下放工藝內管,使定位工具定位于最下部外定位裝置內;
f、進行射孔井段的壓裂防砂充填施工;
g、正轉管柱,打開壓裂充填轉換裝置的循環通道,進行循環充填;
h、自油套環空反洗井;
1、上提工藝內管,滑套開關關閉下部的壓裂充填外工具的充填口;使定位工具定位于上一射孔井段對應的外定位裝置內;
j、再次依次按照步驟f、g、h、i進行壓裂充填施工和循環充填施工。
[0009]與現有技術相比,本發明的有益效果是,由于在封隔器下連接了反洗裝置,且在工藝內管下端連接了壓裂充填轉換裝置,反洗裝置和壓裂充填轉換裝置在壓裂或擠壓時處于關閉狀態,保證了壓裂或擠壓時套管不承受高壓,保護了套管;反洗裝置在反洗時處于開啟狀態,反洗裝置與工具內管所建立起來壓裂通道相配合,實現了不動管柱反洗井,防止了沉砂卡管柱的事故;同時,由于在防砂外管的射孔井段以上位置安裝了單向密封工具,防止了洗井時充填砂的返吐,保證了防砂效果。
【附圖說明】
[0010]前面簡單地描述了本發明,接下來參考描述本發明的以下具體實施例的圖紙進一步、詳細地敘述本發明。這些圖紙只描述了該發明的一些典型的實施例,因此不能認為是限制本發明的范圍。在這些圖紙中:
圖1是熱采井分層壓裂防砂管柱的結構示意圖。
[0011 ] 圖2是完成頂部封隔器坐封并丟手后打開循環通道示意圖。
[0012]圖3是坐封層間封隔器的示意圖。
[0013]圖4是對下部射孔井段進行壓裂防砂示意圖。
[0014]圖5是打開壓裂充填轉換裝置對下部射孔井段進行循環充填防砂示意圖。
[0015]圖6是反循環洗井示意圖。
[0016]圖7是對上部射孔井段進行壓裂防砂示意圖。
[0017]圖8是反洗裝置的結構示意圖。
[0018]圖9是單向密封工具的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]熱采井分層壓裂防砂管柱,參見圖1所示,包括防砂外管和工藝內管兩層管柱,防砂外管安裝在套管101內的油層井段,工藝內管安裝在防砂外管內,在頂部封隔器I上端通過丟手工具10把防砂外管和工藝內管連接在一起。
[0020]防砂外管自上而下連接頂部封隔器1、反洗裝置2、壓裂密封工具3、壓裂充填外工具4、壓裂密封工具3、單向密封工具5、篩管7、外定位裝置8、壓裂密封工具3、層間封隔器9、反洗裝置2、壓裂密封工具3、壓裂充填外工具4、壓裂密封工具3、單向密封工具5、篩管7、外定位裝置8、絲堵51。
[0021]各工具之間通過油管或套管連接,或直接相接,這種連接方式是井下作業的常規,以下敘述中不再贅述。
[0022]頂部封隔器I安裝于最上面的射孔井段6以上位置,層間封隔器9安裝于兩個射孔井段6之間。
[0023]反洗裝置2是一種單向閥裝置,其液流方向是由管內向管外,典型結構是空心配水器結構,參見圖8。這是一種常閉閥,在彈簧803的作用下,閥體802處于關閉狀態。壓裂防砂過程中,它是關閉的。當反洗井時,管內的液體從孔801流出推開閥體802,從而連通反洗裝置的內外,形成洗井通道。
[0024]壓裂充填外工具4的典型結構是完井中常用的滑套,它包括帶流道孔的外筒和內筒,通過專用的滑套開關來打開或關閉。
[0025]單向密封工具5的作用是防止充填砂向上返吐進入防砂管內。單向密封工具5的結構參見圖9,上接頭901與下接頭906之間連接中心管905,在中心管905外周設軸向槽903,篩網902套在中心管905外并覆蓋軸向槽903,皮碗904開口向下套在中心管905外,軸向槽903溝通皮碗上下。壓裂或防砂作業時,壓裂砂沿皮碗904外周從上向下流動。洗井時,流體沿軸向槽903從皮碗下向皮碗上流動,壓裂砂被篩網902擋在皮碗以下。
[0026]外定位裝置8的作用是與定位工具配合給工藝內管定位,其典型的結構是在管內設有向內凸起的臺階。
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