一种易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，包括油气井井壁和防砂管柱，油气井井壁和防砂管柱之间形成环空；在油气井井壁与防砂管柱之间的环空中设置有一种可渗透、上提管柱时对管柱产生低阻力的隔离体，所述隔离体包围防砂管柱。本发明在井壁与防砂管柱之间的环空中建立一种可渗透、上提管柱时对管柱产生低阻力的隔离体，简称可渗透、低阻力隔离体，当上提管柱时，该隔离体与管柱的摩擦阻力很低，可以很容易地拔出管柱。
【专利说明】一种易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，适用于易出砂的疏松砂岩油藏的油气井，上述油气井包括直井、斜井、水平井、注入井和生产井，属于石油开采【技术领域】。
【背景技术】
[0003]全球油气田存在大量易出砂的疏松砂岩油藏,对于疏松砂岩油藏的油气井，无论是直井，斜井还是水平井，油井出砂是油田开发经常遇见的问题之一。油井出砂的危害比较大，会造成油井产量大减，井下管柱严重损坏，作业成本激增，经济损失严重。因而，防止井下地层出砂是极为重要的。
[0004]目前，油气井常用的机械防砂技术有两种: 1、如图1所示，在油气井中下入防砂管柱防砂；图1中，1-1为井壁，1-2为防砂管柱，1-3为地层出砂，1-4为悬挂封隔器，1-5为疏松砂岩地层。
[0005]2、砾石充填防砂:如图2所示，首先下入防砂管柱，然后在防砂管柱和井壁的环空充填砾石，利用砾石层阻挡地层砂进入井筒。图2中，2-1为井壁，2-2为防砂管柱，2-3为砾石环,2-4为悬挂封隔器,2-5为疏松砂岩地层。
[0006]采用上述两种方式防砂的油气井，由于多种原因，往往需要拔出井下防砂管柱，譬如:
1、井下防砂管柱堵塞，需要清洗重新下入或下入新的防砂管柱；
2、射孔孔眼被堵塞，需要拔出井下防砂管柱，清洗射孔孔眼；
3、井下防砂管柱损坏，需要拔出后下入新的防砂管柱；
4、对油气井进行其它作业，需要拔出井下防砂管柱。
[0007]对于在油气井中直接下入防砂管柱防砂的油气井由于地层大量出砂，地层砂填满了防砂管柱与井壁之间的环空、紧紧包住了防砂管柱；对于砾石充填井，充填的砾石防砂层也紧紧包住了防砂管柱。
[0008]当进行拔管作业时，地层砂或砾石与其紧抱住的防砂管柱会产生巨大的摩擦阻力，一般能达到I吨/米以上，而井下防砂管柱长度很多都在上百米，那么上提力就需要上百吨，即使是仅下入几十米或十几米防砂管柱的油气井，很多时候也会产生上百吨的阻力。一般的修井作业设备根本无法提供如此高的上提力，而且防砂管柱的连接强度也无法承受如此高的拉力。同时，上提时由于摩擦阻力的作用、地层砂或砾石充填环和防砂管柱之间还有可能发生自锁，越发难以拔出防砂管。如图3所示。图3中，3-1为井壁，3-2为防砂管柱，3-3为地层出砂或砾石环，3-4为悬挂封隔器，3-5为疏松砂岩地层，3-6为上提大钩，3_7为拉力传感器。向上的箭头是上提力，向下的箭头是摩擦阻力。
[0009]因此，如果不采取其它措施，利用直接上提的方式几乎根本无法拔出防砂管柱。[0010]对于无法拔出防砂管柱的油气井，油田一般采用的解决措施是套铣作业。套铣作业是在防砂管柱和井壁的环空内下入一个套铣管套于防砂管柱外，边旋转边循环冲洗边下管而清除掉包围在防砂管柱周围的地层砂或砾石，使防砂管柱易于拔出，套铣作业需要每套铣完一根防砂管，就进行一次拔起防砂管柱的作业，整个作业周期很长，成本很高。而且套铣作业对于防砂管柱和井壁间隙的宽度尺寸有要求，如果尺寸较小，工具无法下入，该油气井就无法采用套铣作业进行拔管，甚至造成该油气井的报废。
[0011]因而，亟需开发出一种易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构。
【发明内容】
[0012]本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，它在井壁与防砂管柱之间的环空中建立一种可渗透、上提管柱时对管柱产生低阻力的隔离体，简称可渗透、低阻力隔离体，当上提管柱时，隔离体与管柱产生的摩擦阻力很低，可以很容易地拔出管柱。
[0013]为解决上述问题，本发明采用如下技术方案:
本发明公开了一种易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，包括油气井井壁和防砂管柱，油气井井壁和防砂管柱之间形成环空；在油气井井壁与防砂管柱之间的环空中设置有一种可渗透、低阻力的隔离体，所述隔离体包围防砂管柱。
[0014]所述可渗透、低阻力隔离体是由易拔管颗粒组成的。
[0015]所述易拔管颗粒是一种受挤压时可变形颗粒，其硬度足以支撑所述隔离体保持有效的孔隙度，易拔管颗粒耐地层温度，化学稳定性良好，粒径为0.05mm-2mm之间，形状是任意形状。
[0016]所述可变形颗粒包括弹性变形颗粒和破碎变形颗粒。
[0017]所述弹性变形颗粒是一种高分子聚合物颗粒。
[0018]所述高分子聚合物颗粒为苯乙烯和二乙烯苯交联共聚物颗粒，聚乙烯颗粒，聚丙烯颗粒,尼龙颗粒,或聚苯硫醚颗粒。
[0019]所述破碎变形颗粒为一种空心的或多孔隙的颗粒。
[0020]所述破碎变形颗粒为空心玻璃微珠颗粒、膨胀珍珠岩颗粒，或漂珠颗粒。
[0021]所述易拔管颗粒粒径优选为0.lmm-0.5mm,形状为球形。
[0022]所述可渗透、低阻力隔离体的一种实现方法为采用充填工艺将易拔管颗粒充填到油气井井壁与防砂管柱之间的环空而形成的。
[0023]所述可渗透、低阻力隔离体的另一种实现方法是预先设置在防砂管上，并随防砂管下到油气井井壁和防砂管柱之间的环空而形成的。。
[0024]所述预先设置了可渗透低阻力隔离体的防砂管柱下入油气井中后，其与井壁之间可充填砾石或其他充填介质，也可不充填任何介质。
[0025]所述防砂管上预先设置的可渗透低阻力隔离体的一种解决方案是采用胶结工艺或熔融挤压工艺将易拔管颗粒直接固结在防砂管上。
[0026]所述防砂管外预先设置的可渗透低阻力隔离体的另一种解决方案是采用胶结工艺或熔融挤压工艺将易拔管颗粒制作成筒状的可渗透低阻力隔离体，然后固定在防砂管上。[0027]所述的筒状的可渗透低阻力隔离体固定在防砂管上，所采用的固定方式有螺纹件连接固定，胶结剂粘接固定，挡环固定或销钉固定。
[0028]所述下入了预先设置了可渗透低阻力隔离体的防砂管的油气井，在拔管时，若阻力较大，可对所述可渗透低阻力隔离体进行化学腐蚀，将胶结剂清除然后提出防砂管柱。
[0029]为了解决现有油气井中难以拔出防砂管柱的问题，本发明提出了一种易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，它在井壁与防砂管柱之间的环空中建立一种可渗透、低阻力隔离体。当上提管柱时，隔离体与管柱的摩擦阻力很低。因而，防砂管柱可以比较容易地拔出。
[0030]本发明建立了一套完备的试验装置，进行了一系列拔管试验。当使用石英砂充填满防砂筛管和井壁环空后拔管，所需拔管力一般约为1000公斤-1500公斤/米，最大时达到2300公斤/米以上，甚至多次出现在实验室条件下无法拔出的情况。而采用本发明所述的易拔管颗粒充填满防砂筛管和井壁环空后拔管，所需拔管力一般约为90公斤-160公斤/米，最大时达到约300公斤/米左右。
[0031]实验数据表明，采用了本发明所述完井结构的油气井，在进行拔管作业时，能够有效降低拔管阻力，阻力值大约是采用现有两种完井方式油气井拔管时所受阻力值的十分之一，甚至更低。同时也能够有效挡住地层砂流入管柱，完全可以取代砾石充填层，渗透性良好，地层流体可以顺利通过。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为在油气井中下入防砂管柱防砂的油气井结构地层砂充填示意图。
[0033]图2为砾石充填防砂的油气井结构示意图。
[0034]图3为【背景技术】描述的拔管作业示意图。
[0035]图4为本发明实施例1、实施例2和实施例3所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构不意图。
[0036]图5为本发明实施例4所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构示意图。
[0037]图6为固结有可渗透低阻力隔离体的防砂管。
[0038]图7为本发明实施例5所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构示意图。
[0039]图8为预制的筒状可渗透低阻力隔离体。
[0040]图9为固定有可渗透低阻力隔离体的防砂管。
【具体实施方式】
[0041]实施例1
油气井的井下温度为100°c，地层砂粒度中值为0.1mm,
如图4所示，所述完井结构包括井壁1，防砂管柱2，在井壁和防砂管柱环空内的可渗透、低阻力隔离体3，所述隔离体包围防砂管柱。所述可渗透、低阻力隔离体为采用充填工艺将易拔管颗粒充填到油气井井壁与防砂管柱之间的环空而形成的。所述隔离体采用的易拔管颗粒为苯乙烯和二乙烯苯交联共聚物颗粒，粒径为0.lmm-0.5mm。形状为球形。
[0042]实施例2
油气井的井下温度为80°C，地层砂粒度中值0.15_。[0043]如图4所示，所述完井结构包括井壁I，防砂管柱2，在井壁和防砂管柱环空内的可渗透低阻力隔离体3。所述隔离体包围防砂管柱。所述可渗透、低阻力隔离体为采用充填工艺将易拔管颗粒充填到油气井井壁与防砂管柱之间的环空而形成的。所述隔离体采用的易拔管颗粒为尼龙颗粒，粒径为0.2mm-0.5mm。
[0044]实施例3
油气井的井下温度为110°C，地层砂粒度中值0.12mm。
[0045]如图4所示，所述完井结构包括井壁I，防砂管柱2，在井壁和防砂管柱环空内的可渗透低阻力隔离体3。所述隔离体包围防砂管柱。所述可渗透、低阻力隔离体为采用充填工艺将易拔管颗粒充填到油气井井壁与防砂管柱之间的环空而形成的。所述隔离体采用的易拔管颗粒为膨胀珍珠岩颗粒，粒径0.2mm-0.5mm。
[0046]实施例4
油气井的井下温度为100°c，地层砂粒度中值0.12mm。
[0047]如图5所示，所述完井结构包括井壁5-1，可渗透低阻力隔离体5-2，预设置了可渗透低阻力隔离体的防砂管柱5-3，可渗透低阻力隔离体与井壁间的环空内充填的砾石5-4。所述隔离体包围防砂管柱，所述可渗透、低阻力隔离体为预先采用胶接工艺固结在防砂管上后，并随砂管柱下到油气井井壁和防砂管柱之间的环空形成的。所述隔离体采用的易拔管颗粒为聚乙烯颗粒，粒径0.2mm-0.5mm。
[0048]实施例5
油气井的井下温度为110°C，地层砂粒度中值0.15mm。
[0049]如图6、图8和图9所示，图6为固结有可渗透低阻力隔离体的防砂管，图8为预制的筒状可渗透低阻力隔离体。图9为固定有可渗透低阻力隔离体的防砂管，可渗透低阻力隔离体利用胶结剂粘接方式9-1固定在防砂管上。
[0050]图7为本实施例所述易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构不意图。所述完井结构包括井壁7-1，可渗透低阻力隔离体7-2，预设置了可渗透低阻力隔离体的防砂管柱7-3，可渗透低阻力隔离体与井壁间的环空内充填的砾石7-4。所述隔离体包围防砂管柱。所述可渗透、低阻力隔离体为预先采用胶结工艺将易拔管颗粒制成筒状体，如图9所示，为固定有可渗透低阻力隔离体的防砂管，利用胶结剂粘接方式9-1，固定在防砂管上，并随防砂管下到油气井井壁和防砂管柱之间的环空形成的。所述隔离体采用的易拔管颗粒为漂珠颗粒，粒径 0.2mm-Q.5mm。
[0051]最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，包括油气井井壁和防砂管柱，油气井井壁和防砂管柱之间形成环空；其特征在于:在油气井井壁与防砂管柱之间的环空中设置有一种可渗透、上提管柱时对管柱产生低阻力的隔离体，简称可渗透、低阻力隔离体，所述隔离体包围防砂管柱。
2.如权利要求1所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，其特征在于:所述可渗透、低阻力隔离体为由易拔管颗粒组成的。
3.如权利要求2所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构,其特征在于:所述易拔管颗粒是一种可变形颗粒，其硬度足以支撑所述隔离体保持有效的孔隙度，易拔管颗粒耐地层温度，化学稳定性良好，粒径为0.05mm-2mm之间，形状是任意形状。
4.如权利要求3所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，其特征在于:所述可变形颗粒包括弹性变形颗粒和破碎变形颗粒。
5.如权利要求4所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构,其特征在于:所述弹性变形颗粒是一种高分子聚合物颗粒。
6.如权利要求5所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构,其特征在于:所述闻分子聚合物颗粒为苯乙烯和二乙烯苯交联共聚物颗粒，聚乙烯颗粒，聚丙烯颗粒，尼龙颗粒,或聚苯硫醚颗粒。
7.如权利要求4所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构,其特征在于:所述破碎变形颗粒为一种空心的或多孔隙的颗粒。
8.如权利要求7所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构,其特征在于:所述破碎变形颗粒为空心玻璃微珠颗粒、膨胀珍珠岩颗粒，或漂珠颗粒。
9.如权利要求1-8之任一所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，其特征在于:所述易拔管颗粒粒径为0.lmm-0.5mm,形状为球形。
10.如权利要求1所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，其特征在于:所述可渗透、低阻力隔离体为采用充填工艺将易拔管颗粒充填到油气井井壁与防砂管柱之间的环空而形成的。
11.如权利要求1所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，其特征在于:所述可渗透、低阻力隔离体是预先设置在防砂管上，并随防砂管下到油气井井壁和防砂管柱之间的环空而形成的。
12.如权利要求11所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，其特征在于:预先设置了可渗透低阻力隔离体的防砂管柱下入油气井中后，其与井壁之间可充填砾石或其他充填介质，也可不充填任何介质。
13.如权利要求11所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，其特征在于:所述防砂管上预先设置的可渗透低阻力隔离体的一种解决方案是采用胶结工艺或熔融挤压工艺将易拔管颗粒直接固结在防砂管上。
14.如权利要求11所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，其特征在于:所述防砂管外预先设置的可渗透低阻力隔离体的另一种解决方案是采用胶结工艺或熔融挤压工艺将易拔管颗粒制作成筒状的可渗透、低阻力隔离体，然后固定在防砂管上。
15.如权利要求14所述的易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构,其特征在于:所述的筒状的可渗透低阻力隔离体固定在防砂管上，所采用的固定方式有螺纹件连接固定，胶结剂粘接固定，挡环固定或 销钉固定。
【文档编号】E21B43/08GK103696741SQ201310655283
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】裴柏林, 冯国江, 吴建昌 申请人:安东柏林石油科技（北京）有限公司