一种弹性套管封隔复杂地层的工艺方法
【专利摘要】一种弹性套管封隔复杂地层的工艺方法,适用于石油和地质钻探施工中复杂地层封隔施工。在钻遇复杂地层后，先使用扩眼工具对复杂地层进行扩眼；将弹性套管系统下入复杂地层设计井段；投球蹩压，在钻井液压力的作用下剪断销钉；密封端头和中心管在钻井液压力的作用下将弹性套管推出岩心外管，弹性套管与岩心外管脱离后弹性张开，弹性套管外径变大贴在复杂地层井壁上，起到封隔复杂地层的作用。应用该工艺方法封隔复杂地层施工过程简单、周期短、成本低，能够有效的避免复杂地层井下事故发生，降低钻探施工风险，提高钻探效率，降低钻探成本。此外，本发明包含的弹性套管总成结构简单、组装方便、成本低、寿命长，可以长时间重复使用。
【专利说明】—种弹性套管封隔复杂地层的工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种石油和地质钻探过程中封隔复杂地层的工艺方法，适用于石油和地质钻探施工中复杂地层封隔施工。
【背景技术】
[0002]在石油和地质钻探过程中由于地层复杂，井壁坍塌、漏失、缩径等井下事故频发，往往导致起下钻困难、埋钻、井塌、井眼报废等事故。复杂事故的发生势必会给钻探工程带来巨大的经济损失，浪费大量的时间和人力物力。在以往钻探施工过程中通常采用调整钻井液性能、套管封隔、下入膨胀套管等方法来预防井壁坍塌、漏失、缩径等井下复杂事故。采用调整钻井液性能的方法预防井下事故具有滞后性，且无法封隔复杂地层；采用增加套管层次的方法封隔复杂地层成本高、施工周期长，且套管层次往往在井身结构设计过程中已经确定，难以应对复杂地层突发性井下事故；采用下入膨胀套管封隔复杂地层的方法，施工周期长、成本高、技术难度大。因此，如何快速、经济的封隔复杂地层防止孔壁坍塌、漏失、缩径等井下事故发生一直以来都是困扰钻探工程师的一项技术难题。
【发明内容】
[0003]为了解决石油和地质钻探复杂地层井壁坍塌、漏失、缩径等技术问题，本发明提出一种弹性套管封隔复杂地层工艺方法，应用该工艺方法可以快速封隔复杂地层，具有施工过程简单、周期短、成本低等特点。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种弹性套管封隔复杂地层的工艺方法，所述工艺方法包含一套弹性套管总成，弹性套管总成由岩心外管，密封端头，中心管，钢环，弹性套管，承托短节，销钉，钻头，球组成。岩心外管下端螺纹连接承托短节，承托短节上螺纹孔中安装有销钉，承托短节下端螺纹连接钻头，岩心外管内装有弹性套管，弹性套管外壁上套有若干钢环，弹性套管下端与销钉接触，弹性套管上端与中心管联接，中心管上端与密封端头螺纹连接。
[0005]中心管上端加工有螺纹，下端内径小于上端内径，下部侧壁上加工有若干个孔，作为液体循环流道。
[0006]弹性套管是一种侧面沿轴向割有一条细缝的弹性钢管，在外力作用下弹性套管发生弹性卷曲后外径小于原有直径，套上若干钢环后，装入岩心外管内。
[0007]销钉7安装在承托短节上，其作用是承托弹性套管、中心管、密封端头的重量，限制弹性套管轴向运动；在投入球后，向岩心管泵入钻井液蹩压，销钉受到超过自身强度的外力时会被弹性套管剪断，失去承托作用，弹性套管下行。
[0008]钢环是截面为半圆形的钢环，其作用是约束弹性套管弹性变形，在岩心外管中起到扶正弹性套管的作用，钢环外表面为半圆形可减小与岩心管之间的摩擦力。
[0009]在钻遇复杂地层后，先使用扩眼工具对复杂地层进行扩眼，保证弹性套管总成的顺利下入以及获得较大的井眼；将弹性套管总成下入复杂地层设计井段；向岩心外管内投入球后，向岩心外管泵入钻井液蹩压，在钻井液压力的作用下密封端头和中心管推动弹性套管剪断销钉，销钉被剪断后失去承托作用；密封端头和中心管在钻井液压力的作用下将弹性套管推出岩心外管，弹性套管与岩心外管脱离后弹性张开，弹性套管弹性张开后外径变大贴在复杂地层井壁上，起到封隔复杂地层的作用；弹性套管外径张大后，钻头、岩心外管可顺利插入弹性套管内并实施注水泥固井作业。
[0010]本发明的有益效果是:为石油和地质钻探提供一种弹性套管封隔复杂地层工艺方法，应用该工艺方法可以快速封隔复杂地层，具有施工过程简单、周期短、成本低等特点，能够有效的避免井壁坍塌、漏失、缩径等井下事故的发生，能够有效地降低钻探施工风险，提高钻探效率，降低钻探成本。此外，本发明包含的弹性套管总成结构简单、组装方便、成本低、寿命长，可以长时间重复使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0012]图1是弹性套管总成。
[0013]图2是复杂地层扩眼过程。
[0014]图3-a是弹性套管5受外力卷曲俯视图。
[0015]图3_b是弹性套管5弹性张开俯视图。
[0016]图4是应用弹性套管总成封隔复杂地层过程。
[0017]图1中1.岩心外管，2.密封端头，3.中心管，4.钢环，5.弹性套管，6.承托短节，
7.销钉，8.钻头，9.球；图2中10.复杂地层，11.扩眼工具。
【具体实施方式】
[0018]现结合说明书附图对本发明工艺作进一步描述。
[0019]图2，在钻遇复杂地层(10)后，先使用扩眼工具(11)对复杂地层(10)进行扩眼，保证弹性套管总成的顺利下入以及获得较大的井眼；
图4-a，将弹性套管总成下入复杂地层(10)设计井段。
[0020]图4_b，向岩心外管⑴内投入球(9)后，向岩心外管⑴泵入钻井液蹩压；在钻井液压力的作用下，密封端头(2)和中心管(3)推动弹性套管(5)剪断销钉(7)，销钉(7)被剪断后失去承托作用。
[0021]图4-c，密封端头(2)和中心管(3)在钻井液压力的作用下将弹性套管(5)推出岩心外管(I)，弹性套管(5)与岩心外管(I)脱离后弹性张开，弹性套管(5)弹性张开后外径变大贴在复杂地层(10)井壁上，起到封隔复杂地层的作用。
[0022]图4-d，弹性套管(5)外径张大后，钻头(8)、岩心外管(I)可顺利插入弹性套管
(5)内并实施注水泥固井作业。
[0023]以上是本发明的较佳实施例，凡是依本发明技术方案所做的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种弹性套管封隔复杂地层的工艺方法，其特征是:在钻遇复杂地层后，先使用扩眼工具对复杂地层进行扩眼；将弹性套管总成下入复杂地层设计井段；向岩心外管内投入球后，向岩心外管泵入钻井液蹩压；在钻井液压力的作用下，密封端头和中心管推动弹性套管剪断销钉，销钉被剪断后失去承托作用；密封端头和中心管在钻井液压力的作用下将弹性套管推出岩心外管，弹性套管与岩心外管脱离后弹性张开，弹性套管弹性张开后外径变大贴在复杂地层井壁上，起到封隔复杂地层的作用；弹性套管外径张大后，钻头、岩心外管可顺利插入弹性套管内并实施注水泥固井作业。
2.根据权利要求1所述弹性套管总成由岩心外管，密封端头，中心管，钢环，弹性套管，承托短节，销钉，钻头，球组成；岩心外管下端螺纹连接承托短节，承托短节上螺纹孔中安装有销钉，承托短节下端螺纹连接钻头，岩心外管内装有弹性套管，弹性套管外壁上套有若干钢环，弹性套管下端与销钉接触，弹性套管上端与中心管联接，中心管上端与密封端头螺纹连接。
3.根据权利要求1、2所述弹性套管其特征是一种侧面沿轴向割有一条细缝的弹性钢管，在外力作用下弹性套管发生弹性卷曲后外径小于原有直径，套上若干钢环后，装入岩心外管内。
4.根据权利要求1、2所述中心管其特征是上端加工有螺纹，下端内径小于上端内径，下部侧壁上加工有若干个孔，作为液体循环流道。
5.根据权利要求1、2所述销钉其特征是安装在承托短节上，其作用是承托弹性套管、中心管、密封端头的重量，限制弹性套管轴向运动；在投入球后，向岩心管泵入钻井液蹩压，销钉受到超过自身强度的外力时会被弹性套管剪断，失去承托作用。
6.根据权利要求1、2、3所述钢环其特征是截面为半圆形，其作用是约束弹性套管弹性变形，在岩心外管中起到扶正弹性套管的作用，钢环外表面为半圆形可减小与岩心管之间的摩擦力。
【文档编号】E21B33/13GK103452523SQ201310420896
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】贾军, 朱恒银, 张德龙, 翁炜, 黄玉文 申请人:北京探矿工程研究所