一种套管喷砂割缝造腔管柱及其整形作业方法技术

本发明专利技术公开了一种套管喷砂割缝造腔管柱及其整形作业方法，其管柱包括自上而下依设置的液压变径滚珠扶正器、反循环洗井阀和水力喷砂割缝器；其套变整形作业方法依次通过管柱组装和下放、井口装置组装及地面泵注系统连接、套管喷砂割缝及套管外造腔作业、上提管柱、套管整形、通井验证、套管加固和钻塞、完井这八个步骤完成；该管柱在油田修井套管缩径整形作业时，不仅能够对变形段套管进行纵向割缝，同时还能有效清理套管外地层岩屑，清除套管所受外界应力，为套管整形提供先决条件，有效提高整形成功率；此外，其在结构设计上不仅适用于不同内径的套管井段作业要求，且能够解决可能出现的管柱堵塞问题。现的管柱堵塞问题。现的管柱堵塞问题。

【技术实现步骤摘要】
一种套管喷砂割缝造腔管柱及其整形作业方法


[0001]本专利技术涉及油田修井作业
，特别涉及一种套管喷砂割缝造腔管柱及其整形作业方法。

技术介绍

[0002]随着油田开发进入中后期，国内外油田油水井套损比例逐年升高，严重的油田套损比例能达到25％以上。套损类型包括：腐蚀穿孔、套管缩径、套管错断(断脱并错开)，破坏油水井正常生产通道，造成油水井带病生产或彻底停产，严重影响油田的采收率。其中：套管变形的主要原因是由于套管套地层泥岩遇水膨胀产生蠕动或地层滑动所产生的地层应力挤压套管外壁所致，修井工艺上一般通过机械或液压胀管器胀套整形来恢复套管生产通径,但是由于导致套管变形的地层应力或外界因素尚未消除，胀套整形后的套管，一般在短时间内会再次发生套管变形，严重的在胀修套管操作过程中，会造成工具卡或无法通过等情况。
[0003]因此，基于目前的套管整形技术还不能满足油水井生产要求，急需开发一种套管喷砂割缝造腔管柱及套管整形作业方法来恢复油水井井筒完整性，以满足生产要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种有效消除套管外地层应力，为修复缩径套管提供条件的套管喷砂割缝造腔管柱。
[0005]本专利技术的另一目的是提供一种采用上述套管喷砂割缝造腔管柱的整形作业方法。
[0006]为此，本专利技术技术方案如下：
[0007]一种套管喷砂割缝造腔管柱，包括自上而下依设置的液压变径滚珠扶正器、反循环洗井阀和水力喷砂割缝器；其中，
[0008]反循环洗井阀包括设置在第二外筒内的第二限位环、第二复位弹簧和循环滑套；第二外筒内径自上而下逐级减小，使其内壁上自上而下依次形成有第三环形台阶和第四环形台阶，且在位于第三环形台阶上方的第二外筒侧壁上开设有第一过流通孔；循环滑套和第二限位环自下而上间隔设置并套装在第二外筒内；第二限位环固定在第二外筒的内壁上；循环滑套为一顶端外壁上设有第二环形凸台、底端内壁上设有第三环形凸台的圆柱形筒体，其底端压配在第四环形台阶上；循环滑套的筒体侧壁上且位于第一过流通孔下方处开设有第二过流通孔，使循环滑套上行至第二限位环处时，第二过流通孔与第一过流通孔相连通；第二复位弹簧套装在循环滑套内侧，其顶端抵在第二限位环的底端端面上、底端压配在第三环形凸台的上端面上；
[0009]水力喷砂割缝器包括自上而下相连接的过渡管和喷砂头；喷砂头为一底端为锥形的柱形体，自其顶面中心处沿轴向开设有接近锥形底端的盲孔，且自盲孔孔底沿圆周方向均布开设多条贯通至锥形底端的锥形面上的喷射孔道；每条喷射通的内侧孔径小于外侧孔径，且在外侧通孔内装有喷嘴。
[0010]进一步地，扶正器采用液压变径滚珠扶正器，其包括设置在第一外筒内的第一限位环、止推滑套、复位弹簧和若干个滚珠；其中，
[0011]第一外筒的内径自上而下逐级减小，使其内壁上自上而下依次形成有第一环形台阶和第二环形台阶，且在第一外筒的下部侧壁上开设有两排锥形通孔组；每排锥形通孔组由沿圆周方向均布开设的多个内径自内向外逐渐减小的锥形通孔构成，使各滚珠分别一一对应地设置在各个锥形通孔内；
[0012]止推滑套和第一限位环自下而上套装在第一外筒内侧；第一限位环固定在位于第一环形台阶上方的第一外筒的内壁上；止推滑套为一顶端内壁上设有第一环形凸台的圆柱形筒体，其顶端局部抵在第一限位环的底面上、底端与第二环形台阶间隔设置，且在止推滑套的外壁上间隔开设有两条环形滚珠凹槽；两条环形滚珠凹槽的开设位置与第一外筒侧壁上的两排锥形通孔组的开设位置相适应，使设置在各锥形通孔内的滚珠初始均落在对应的环形滚珠凹槽内；
[0013]复位弹簧套装在止推滑套内侧，其顶端抵在第一环形凸台的下端面上、底端压配在第二环形台阶的上端面上。
[0014]进一步地，第一外筒的顶端内壁上设有连接内螺纹，使其顶端与上部油管串连接；第一外筒的底端外壁上设有连接外螺纹。
[0015]进一步地，在循环滑套的第二环形凸台外壁上以及位于第二过流通孔上方的筒体外壁上各设有两道密封盘根，使循环滑套的第二环形凸台外壁与第二外筒内壁之间、筒体外壁与第二外筒内壁之间均形成密封。
[0016]进一步地，在第二外筒的顶端内壁上设有连接内螺纹，使其顶端与扶正器底端通过螺纹连接固定；在第二外筒的底端外壁上设有连接外螺纹，过渡管顶端设有双母接头，第二外筒底端通过第二油管与双母接头依次通过螺纹连接固定。
[0017]进一步地，喷砂头底端开设的喷射孔道的条数为条，各喷射孔道均自盲孔孔底斜向向外侧呈45
°
角开设。
[0018]进一步地，喷砂头的顶端套装在过渡管的底端内侧并与过渡管螺纹连接固定，且在喷砂头的底端外壁上设有两道密封胶圈，使喷砂头与过渡管之间形成密封。
[0019]一种采用上述套管喷砂割缝造腔管柱实施的整形作业方法，步骤如下：
[0020]S1、组装并下放套管喷砂割缝造腔管柱至其水力喷砂割缝器底端距离套管的套管变形井段顶部1m处；
[0021]S2、组装井口装置及连接地面泵注系统；
[0022]S3、套管喷砂割缝及套管外造腔作业，其具体步骤为：
[0023]泵车正常循环，保持泵注排量至少为300L/min，记录泵压；停泵，循环罐内搅拌器启动，向循环罐内以7％～8％的砂比加入石英砂，搅拌至悬浮均匀；
[0024]启泵，保持泵注排量至少为300L/min，并连续泵入混砂液体10m3，出口入15m3储液罐用于割缝完成后作为循环罐以洗出泵入井内的石英砂；
[0025]接着，根据套变井段深度及油管串内容积及泵注排量，计算出混砂液顶替位置；待混砂液顶替至水力喷砂割缝器以上1m时，按0.1m/min速度下放管柱；此时，混砂液经过水力喷砂割缝器的喷嘴喷出，对套管进行割缝，同时清理套管外固井水泥环或地层岩屑；
[0026]重复上述步骤至少2次，直至造封作业完成；
[0027]S4、上提套管喷砂割缝造腔管柱；
[0028]S5、套管整形：
[0029]利用油管串向井下下放液压胀套整形工具串，至套变段进行套管整形，直至上提下放无阻挂；
[0030]S6、通井验证：
[0031]利用油管串向井下下放通井规至整形井段，加压至不超过30KN，若可通过，则满足通井要求；
[0032]S7、套管加固：
[0033]利用油管串向井下下放由套管悬挂器、钢制套管、浮箍和浮鞋形成的管柱串至整形井段底界以下20m；
[0034]其中，钢制套管的长度≥整形井段长度+40m；座挂套管悬挂器并加压100KN，若无位移，则合格；
[0035]接着，注灰二固，候凝48h以上；
[0036]S8、钻塞、完井。
[0037]优选，步骤S2具体为：在井口安装自封器以封闭油管串于套管的环空；在第一油管串顶部安装水龙头及高压水龙带至泵车；泵车上水接入10m3循环罐，并配备15m3地罐以盛装8m3洗井液备用；启泵，待试循环正常后，记录泵压和排量。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种套管喷砂割缝造腔管柱，其特征在于，包括自上而下依设置的液压变径滚珠扶正器(2)、反循环洗井阀(3)和水力喷砂割缝器(5)；其中，反循环洗井阀(3)包括设置在第二外筒(3a)内的第二限位环(3b)、第二复位弹簧(3c)和循环滑套(3d)；第二外筒(3a)内径自上而下逐级减小，使其内壁上自上而下依次形成有第三环形台阶和第四环形台阶，且在位于第三环形台阶上方的第二外筒(3a)侧壁上开设有第一过流通孔(3f)；循环滑套(3d)和第二限位环(3b)自下而上间隔设置并套装在第二外筒(3a)内；第二限位环(3b)固定在第二外筒(3a)的内壁上；循环滑套(3d)为一顶端外壁上设有第二环形凸台、底端内壁上设有第三环形凸台的圆柱形筒体，其底端压配在第四环形台阶上；循环滑套(3d)的筒体侧壁上且位于第一过流通孔(3f)下方处开设有第二过流通孔(3g)，使循环滑套(3d)上行至第二限位环(3b)处时，第二过流通孔(3g)与第一过流通孔(3f)相连通；第二复位弹簧(3c)套装在循环滑套(3d)内侧，其顶端抵在第二限位环(3b)的底端端面上、底端压配在第三环形凸台的上端面上；水力喷砂割缝器(5)包括自上而下相连接的过渡管(5b)和喷砂头(5d)；喷砂头(5d)为一底端为锥形的柱形体，自其顶面中心处沿轴向开设有接近锥形底端的盲孔，且自盲孔孔底沿圆周方向均布开设多条贯通至锥形底端的锥形面上的喷射孔道；每条喷射通的内侧孔径小于外侧孔径，且在外侧通孔内装有喷嘴(5e)。2.根据权利要求1所述的套管喷砂割缝造腔管柱，其特征在于，扶正器(2)采用液压变径滚珠扶正器，其包括设置在第一外筒(2a)内的第一限位环(2b)、止推滑套(2c)、复位弹簧(2d)和若干个滚珠(2f)；其中，第一外筒(2a)的内径自上而下逐级减小，使其内壁上自上而下依次形成有第一环形台阶和第二环形台阶，且在第一外筒(2a)的下部侧壁上开设有两排锥形通孔组；每排锥形通孔组由沿圆周方向均布开设的多个内径自内向外逐渐减小的锥形通孔(2e)构成，使各滚珠(2f)分别一一对应地设置在各个锥形通孔(2e)内；止推滑套(2c)和第一限位环(2b)自下而上套装在第一外筒(2a)内侧；第一限位环(2b)固定在位于第一环形台阶上方的第一外筒(2a)的内壁上；止推滑套(2c)为一顶端内壁上设有第一环形凸台的圆柱形筒体，其顶端局部抵在第一限位环(2b)的底面上、底端与第二环形台阶间隔设置，且在止推滑套(2c)的外壁上间隔开设有两条环形滚珠凹槽(2e)；两条环形滚珠凹槽(2e)的开设位置与第一外筒(2a)侧壁上的两排锥形通孔组的开设位置相适应，使设置在各锥形通孔内的滚珠(2f)初始均落在对应的环形滚珠凹槽(2e)内；复位弹簧(2d)套装在止推滑套(2c)内侧，其顶端抵在第一环形凸台的下端面上、底端压配在第二环形台阶的上端面上。3.根据权利要求2所述的套管喷砂割缝造腔管柱，其特征在于，第一外筒(2a)的顶端内壁上设有连接内螺纹，使其顶端与上部油管串连接；第一外筒(2a)的底端外壁上设有连接外螺纹。4.根据权利要求1所述的套管喷砂割缝...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏峰，王健，江真真，袁龙，冯颖，彭军，李金超，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：