一种套管层次拓展的井身结构制造技术

本发明专利技术为一种套管层次拓展的井身结构，包括N开井层段，在第一开井层段至第N开井层段中分别下入有第一开套管至第N开套管，第M开井层段中具有复杂层段，其中，N为大于等于二的正整数，M为大于等于二小于等于N的正整数，在复杂层段的位置套设一膨胀管，膨胀管能够径向膨胀在复杂层段的井壁上，膨胀管膨胀后的内径大于第M开套管的外径，且小于第M‑1开套管的内径。膨胀管的上端位于复杂层段的上方，膨胀管的下端位于复杂层段的下方。本发明专利技术的井身结构，以膨胀管作为应急套管来拓展套管层次，在上部井身结构已定的情况下，既能封固易漏、易塌等复杂层段，以使井眼稳定，且钻井过程可控，又能保证下部留有足够井眼尺寸。

【技术实现步骤摘要】
一种套管层次拓展的井身结构
本专利技术是关于石油钻探开发领域，尤其涉及一种套管层次拓展的井身结构，特别适用于水平井钻井过程中钻遇易漏、易塌等复杂多发地层的处理。
技术介绍
在油气勘探开发领域水平井钻井过程中，一般会根据地层情况预先设计好钻井时的套管层次以及各钻头和各套管的尺寸，若该井的邻井存在复杂层段，在预先设计时还会参考邻井的复杂层段所在的位置，使得第某开套管能够封隔该复杂层段。例如，以图1和图2中示出的常规三开水平井的井身结构，预先设计时根据邻井的复杂层段位置预估该水平井的复杂层段07在井深位置2830m～2890m为例，预先设计的钻井方案为：一开：使用Φ444.5mm的钻头钻至500m的井深位置，形成第一开井眼01，然后下Φ339.7mm的第一开套管04至500m的井深位置，第一开套管04水泥浆返至地面，封固易漏表层并安装井口装置；二开：使用Φ311.2mm的钻头钻至2890m的井深位置(也即钻至预估的复杂层段07的位置底部)，形成第二开井眼02，然后下Φ244.5mm的第二开套管05至2890m的井深位置，第二开套管05水泥浆返至1673m井深位置，利用该第二开套管05预先希望能够封固复杂层段07；三开：在二开时封固复杂层段07顺利的情况下，使用Φ216.0mm的钻头钻至最终井深，形成第三开井眼03，然后下Φ139.7mm的第三开套管06固井后完成。其中，上述的Φ339.7mm、Φ244.5mm和Φ139.7mm分别指对应套管的外径。然而，由于油层埋藏深、岩体环境复杂等原因，在实际钻井过程中不可避免的会突然钻遇易塌、易漏等复杂层段07，或者实际的复杂层段07与邻井的复杂层段并不在同一个位置，使得预先设计的钻井方案并无法有效封隔复杂层段07，导致实钻时出现压力体系难以平衡，导致划眼困难、憋顶驱、憋泵，井壁连续垮塌等复杂事故，无法采用常规技术钻达目的层。例如，图1中示出的井身结构，在实钻过程中，在钻至三开位置时就遇阻，井壁垮塌，划眼困难。经分析三开2890～2950m的层段为低压易漏易垮的复杂层段07，上述预先设计的钻井方案将无法顺利钻至目的层。针对上述情况，现有的技术是用不同直径的钻头钻进，并以不同尺寸的套管层层封固地层或利用注水泥塞的方法永久性封固复杂层段07，以确保向更深的地层钻进。但是，现有中的方法存在如下缺点，具体如下：首先、对于以不同尺寸的套管层层封固的方法来说：由于实际施工现场中实际配备的套管有限，一般主要配备预先设计的钻井方案中所涉及到的各套管，若想临时增加其他尺寸的套管基本都需要向其他场地调用，而且涉及更改套管层次的情况实际申报流程也较为复杂，整个调借和申报流程会耽误较多的时间。因此，为了尽量不影响工作进度，现有技术中会直接先利用Φ139.7mm的第三开套管06来封隔复杂层段07，且下入第三开套管06对复杂层段07封隔后进行固井的阶段需要一定的凝固周期，一般需要3天左右。由于原来的第三开套管06被占用，因此，还需要对原第三开井层段所需下入的套管进行重新设计并更改套管层次，利用凝固周期的此时间段可以向其他场地调用新设计的套管以及流程申报工作。此种方式由于将预先设计方案中的第三开套管06作为封隔复杂层段07来用，这就把套管层次由原来的三开临时更改为了四开，还需要临时增加设计尺寸比第三开套管06尺寸小的第四开套管。但是，随钻井深度的增加，套管层次的增多，一般要求最后一开留有足够的套管内径，如果井身结构中一开尺寸(即第一开井眼01的直径)既定，最终的井眼直径将会更小，这样可能导致无法钻至目的层，这种钻井深度与井眼尺寸的矛盾在深井钻井中显得尤为突出。即使钻至目的层，但由于井眼尺寸过小，无法满足油气井试油及后续修井等重入作业要求。另外，临时更改套管层次以及从别的施工场地调用第四开套管不仅会错失应对复杂层段07的最佳时机，影响工作效率，还会大大增加成本预算。而且利用水泥固井的方式对封隔复杂层段07的第三开套管06进行稳固，还容易出现固井质量不合格而导致封固效果不好的现象。其次、对于利用注水泥塞封固的方法来说：该种方式是通过打入水泥塞的方式来将复杂层段07回填，但此种方式在后续作业中由于钻柱的剧烈冲击震动和摩擦，所注水泥塞易发生破碎、掉块，从而使所注水泥塞失效。因此，如何在上部井身结构(即上述例子中第一开套管04的直径和第二开套管05的直径)已定的情况下，既能封固复杂层段07，又能最大程度的保证最终开次套管(即第N开套管)的尺寸，成为目前亟需解决的问题。由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种套管层次拓展的井身结构，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种套管层次拓展的井身结构，以膨胀管作为应急套管来拓展套管层次，在上部井身结构已定的情况下，既能封固易漏、易塌等复杂层段，以使井眼稳定，且钻井过程可控，又能保证下部留有足够井眼尺寸，以最大程度的保证最终开次套管尺寸。本专利技术的目的是这样实现的，一种套管层次拓展的井身结构，包括N开井层段，在第一开井层段至第N开井层段中分别下入有第一开套管至第N开套管，第M开井层段中具有复杂层段，其中，N为大于等于二的正整数，M为大于等于二小于等于N的正整数，在复杂层段的位置套设一膨胀管，膨胀管能够径向膨胀在复杂层段的井壁上，膨胀管膨胀后的内径大于第M开套管的外径，且小于第M-1开套管的内径；膨胀管的上端位于复杂层段的上方，并能够径向膨胀在第M-1开套管的下端内壁上，膨胀管的下端位于复杂层段的下方。在本专利技术的一较佳实施方式中，在膨胀管的上端外壁套设有多个第一密封环，各第一密封环能够紧贴在第M-1开套管的下端内壁上。在本专利技术的一较佳实施方式中，各第一密封环沿膨胀管的轴线方向的长度均为0.35～0.4m，各第一密封环按照每4.5m均匀布置有8～10个第一密封环进行排布。在本专利技术的一较佳实施方式中，在膨胀管的下部外壁套设有多个第二密封环，各第二密封环能够紧贴在复杂层段的内壁上。在本专利技术的一较佳实施方式中，各第二密封环沿膨胀管的轴线方向的长度均为0.3～0.5m，各第二密封环按照每10m均匀布置有6～10个第二密封环进行排布。在本专利技术的一较佳实施方式中，第一密封环和第二密封环均为橡胶密封环。在本专利技术的一较佳实施方式中，膨胀管的上端外壁与第M-1开套管的下端内壁能够重叠的长度大于等于20m。在本专利技术的一较佳实施方式中，复杂层段的上端距离第M-1开套管的下端之间的轴向长度大于等于0。在本专利技术的一较佳实施方式中，复杂层段的下端距离第M-1开套管的下端之间的部分作为全封隔层段，全封隔层段的内壁均为修复井壁，且修复井壁的井径比第M开井层段的井眼直径大至少8mm。在本专利技术的一较佳实施方式中，修复井壁的井径比第M开井层段的井眼直径大8～22mm部分的长度占全封隔层段的总长度的60％以上。由上所述，本专利技术中的井身结构，利用膨胀管作为应急套管，能够在不牺牲原第M开井层段的井眼直径并保证下部留有足够井眼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种套管层次拓展的井身结构，包括N开井层段，在第一开井层段至第N开井层段中分别下入有第一开套管至第N开套管，第M开井层段中具有复杂层段，其中，N为大于等于二的正整数，M为大于等于二小于等于N的正整数，其特征在于，/n在所述复杂层段的位置套设一膨胀管，所述膨胀管能够径向膨胀在所述复杂层段的井壁上，所述膨胀管膨胀后的内径大于第M开套管的外径，且小于第M-1开套管的内径；所述膨胀管的上端位于所述复杂层段的上方，并能够径向膨胀在第M-1开套管的下端内壁上，所述膨胀管的下端位于所述复杂层段的下方。/n

【技术特征摘要】
1.一种套管层次拓展的井身结构，包括N开井层段，在第一开井层段至第N开井层段中分别下入有第一开套管至第N开套管，第M开井层段中具有复杂层段，其中，N为大于等于二的正整数，M为大于等于二小于等于N的正整数，其特征在于，
在所述复杂层段的位置套设一膨胀管，所述膨胀管能够径向膨胀在所述复杂层段的井壁上，所述膨胀管膨胀后的内径大于第M开套管的外径，且小于第M-1开套管的内径；所述膨胀管的上端位于所述复杂层段的上方，并能够径向膨胀在第M-1开套管的下端内壁上，所述膨胀管的下端位于所述复杂层段的下方。


2.如权利要求1所述的套管层次拓展的井身结构，其特征在于，
在所述膨胀管的上端外壁套设有多个第一密封环，各所述第一密封环能够紧贴在所述第M-1开套管的下端内壁上。


3.如权利要求2所述的套管层次拓展的井身结构，其特征在于，
各所述第一密封环沿所述膨胀管的轴线方向的长度均为0.35～0.4m，各所述第一密封环按照每4.5m均匀布置有8～10个所述第一密封环进行排布。


4.如权利要求2所述的套管层次拓展的井身结构，其特征在于，
在所述膨胀管的下部外壁套设有多个第二密封环，各所述第二密封环能够紧贴在所述复杂层段的内壁上。


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【专利技术属性】
技术研发人员：于璟，邹灵战，汪海阁，路宗羽，徐丙贵，熊超，周翠平，崔柳，卓鲁斌，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11