地下储气库水平井完井管柱的制作方法

地下储气库水平井完井管柱的制作方法
【专利摘要】本实用新型为一种地下储气库水平井完井管柱，包括外层管柱和穿设于外层管柱内的内层管柱；内层管柱由上部的油层套管串和连接于油层套管串底端且呈水平设置的筛管串构成；筛管串的底端设有洗井密封总成和引鞋，筛管串包括多段筛管和连接于各段筛管之间的第一遇油膨胀封隔器；油层套管串包括多段气密封扣套管和由上向下顺序连接于各气密封扣套管之间的分级注水泥器、永久压胀式管外封隔器、投球关闭式盲板和浮箍；油层套管串与筛管串之间连接有一第二遇油膨胀封隔器；第二遇油膨胀封隔器的设置位置与外层管柱的底端位置对应。本实用新型套管密封好、固井质量高、抗腐蚀性能强、使用寿命长，使用寿命达到50年以上。
【专利说明】地下储气库水平井完井管柱

【技术领域】
[0001]本实用新型是关于一种石油天然气钻完井设备，尤其涉及一种地下储气库水平井完井管柱。

【背景技术】
[0002]地下储气库天然气具有易燃、易爆、易窜的特性，目前储气库所发生的天然气泄漏事件，大多数是由于井筒工程原因而导致天然气从注采气井的套管或注采气井套管固井胶结面上窜移漏失的，因此在储气库的建设中，最重要的是考虑储气库的密封性问题，即保证地下储存的天然气不能向非储气层运移。
[0003]储气库注采井具有注气、采气双重功能，其井内介质为双向气流动，同时注入、采出压力和温度不断变化，井的使用寿命不受可采储量的限制，使用寿命要保持50年以上，所以对完井管串的强度、密封性、耐腐蚀性等提出更高的指标。另外，储气库在使用过程中地层压力反复变化，因而对水泥石强度、致密性及水泥环与套管、井壁的固结质量提出了更高要求，在井的全部注采期内，不得出现气体的漏失、窜移，以免造成经济损失、影响井的使用期限及发生不安全因素。
[0004]由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种地下储气库水平井完井管柱，以克服现有技术的缺陷。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种地下储气库水平井完井管柱，以提高地下储气库水平井完井的密封性能和固井质量。
[0006]本实用新型的另一目的在于提供一种地下储气库水平井完井管柱，以提高抗腐蚀性能、延长使用寿命。
[0007]本实用新型的目的是这样实现的，一种地下储气库水平井完井管柱，包括外层管柱和穿设于外层管柱内的内层管柱；所述内层管柱由上部的油层套管串和连接于油层套管串底端且呈水平设置的筛管串构成；所述筛管串的底端设有洗井密封总成和引鞋，所述筛管串包括多段筛管和连接于各段筛管之间的第一遇油膨胀封隔器；所述油层套管串包括多段气密封扣套管和由上向下顺序连接于各气密封扣套管之间的分级注水泥器、永久压胀式管外封隔器、投球关闭式盲板和浮箍；所述油层套管串与筛管串之间连接有一第二遇油膨胀封隔器；所述第二遇油膨胀封隔器的设置位置与外层管柱的底端位置对应。
[0008]在本实用新型的一较佳实施方式中，所述内层管柱中的第二遇油膨胀封隔器的安放位置，为其轴向上一半位于外层管柱内，另一半伸出外层管柱。
[0009]在本实用新型的一较佳实施方式中，在所述油层套管串与筛管串之间还连接有气密封扣变径短节。
[0010]在本实用新型的一较佳实施方式中，第一遇油膨胀封隔器的轴向长度为2m ;所述第二遇油膨胀封隔器的轴向长度为7m。
[0011]在本实用新型的一较佳实施方式中，筛管串上设有多个筛管扶正器；所述油层套管串上设有多个套管扶正器。
[0012]在本实用新型的一较佳实施方式中，外层管柱是由气密封扣套管构成的技术套管。
[0013]在本实用新型的一较佳实施方式中，在所述内层管柱中，由井口向下设置的第一段气密封扣套管的底端连接有分级注水泥器和永久压胀式管外封隔器，永久压胀式管外封隔器再连接第二段气密封扣套管，第二段气密封扣套管底端连接投球关闭式盲板和浮箍，浮箍再连接第三段气密封扣套管，第三段气密封扣套管通过第二遇油膨胀封隔器连接筛管串O
[0014]在本实用新型的一较佳实施方式中，筛管和气密封扣套管均采用L8013Cr型不锈钢管。
[0015]由上所述，本实用新型的地下储气库水平井完井管柱采用多重密封措施，确保储气库完钻井筒的密封性和安全性。另外，筛管和气密封扣套管采用L8013Cr型不锈钢管，具有较高的强度和较强的耐冲蚀性能，可以提高完井管柱的使用寿命。

【专利附图】

【附图说明】
[0016]以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中:
[0017]图1:为本实用新型地下储气库水平井完井管柱示意图。

【具体实施方式】
[0018]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【专利附图】

【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】。
[0019]如图1所示，本实用新型提出一种地下储气库水平井完井管柱100，所述完井管柱100包括外层管柱和穿设于外层管柱内的内层管柱；外层管柱是由气密封扣套管构成的技术套管14，技术套管14下入到储层顶部I?2m处；内层管柱由上部的油层套管串13和连接于油层套管串底端且呈水平设置的筛管串3构成；筛管串3的底端设有洗井密封总成2和引鞋1，筛管串3包括多段筛管31和连接于各段筛管31之间的第一遇油膨胀封隔器5 ；第一遇油膨胀封隔器5的轴向长度为2m，第一遇油膨胀封隔器5将筛管串3与外部地层间的环空分为若干井段，以实现分段完井；筛管串3外部套设有多个筛管扶正器4 ;油层套管串13包括多段气密封扣套管和由上向下顺序连接于各气密封扣套管之间的分级注水泥器12、永久压胀式管外封隔器10、投球关闭式盲板9和浮箍8 ;油层套管串13上设有多个套管扶正器11 ;油层套管串13与筛管串之间连接有第二遇油膨胀封隔器7，该第二遇油膨胀封隔器7的设置位置与外层管柱的底端(即技术套管14的底端A处)位置对应，由此，通过第二遇油膨胀封隔器7密封油层套管串13和技术套管14之间的环空，起到保障密封的作用。
[0020]内层管柱中的第二遇油膨胀封隔器7的安放位置，为其轴向上一半位于外层管柱的底端内侧，另一半伸出外层管柱底端外侧；在本实施方式中，第二遇油膨胀封隔器7的轴向长度为7m，其轴向长度一半的位置位于技术套管14的底端内侧，即第二遇油膨胀封隔器7的轴向长度在技术套管14和裸眼井段中各占3.5m。
[0021]根据管径或丝扣的不同，在油层套管串与筛管串之间还连接有气密封扣变径短节6或气密封变扣短节(图中未示出)。
[0022]如图1所示，在本实施方式中，内层管柱由井口向下设置的第一段气密封扣套管131的底端连接有分级注水泥器12和永久压胀式管外封隔器10，永久压胀式管外封隔器10再连接第二段气密封扣套管132，第二段气密封扣套管底端连接投球关闭式盲板9和浮箍8，浮箍8再连接第三段气密封扣套管133，第三段气密封扣套管通过第二遇油膨胀封隔器
7、气密封扣变径短节6连接筛管串3。
[0023]在本实施方式中，筛管31和气密封扣套管均采用L8013Cr型不锈钢管，以提高耐冲蚀性能。筛管31采用316LSS或合金20编织过滤网(图中未示出)，过滤网外部焊接一层螺旋布孔的不锈钢外保护罩(图中未示出)，可以提高筛管的防砂过滤性能和耐冲蚀性能，延长其使用寿命。
[0024]下面是采用本实用新型的完井管柱对一具体的地下储气库水平井进行完井施工的过程:
[0025](I) 二开采用Φ311.1mm钻头钻至2515m，钻开目的层3_4m，准备下入直径Φ244.5mm、钢级N80、壁厚11.99mm、气密封扣技术套管14，封目的层I?2m中完固井，水泥返至地面，为下部实现目的层低密度专打准备。
[0026](2)技术套管14固井前，做地层承压试验，并根据地层情况，按照优选的承压堵漏配方进行承压堵漏施工:将承压堵漏浆打入井底后，关闭封井器，间歇向井内泵入钻井液憋压，同时监测立管压力和套管压力，待套压达到设定值时，稳压到设定时间；如压力下降，则视下降速度和下降的程度，调整泵入钻井液量和憋压时间；如此反复，直到套管压力稳定并达到预期的承压值为止；立管压力指在钻井过程中，钻杆内环空压力，套管压力指钻杆与套管环空间压力。
[0027](3)下入有气密封扣技术套管串，配合气密封检测队逐个检测气密封丝扣，确保技术套管14的整体密封性。
[0028](4)技术套管14采用平衡压力固井技术双级固井，下部井段采用胶乳防气窜弹性水泥浆，上部井段采用高强低密度水泥浆，这种组合，不仅能有效封固地层，并且减小了易漏地层的当量密度，防止了井漏发生，有效地降低了施工风险。
[0029](5)技术套管14固井后侯凝48h测声幅及声波成像，查看固井质量，合格后方可进行开钻。
[0030](6)三开目的层段采用Φ215.9_钻头，选用优质低密度钻井液进行水平井段钻进，完钻井深3018m，三开前做好欠平衡钻井预案。
[0031](7)内层管柱采用上固下不固完井方式:油层套管串13采用Φ177.8mm、钢级N80、壁厚9.19mm的气密封扣套管，井斜大于45度的井段采用Φ 177.8mm、钢级L80、壁厚
9.19mm的气密封扣套管；水平段筛管串3采用Φ168.3mm、钢级L80、壁厚10.59mm的筛管31。
[0032](8)目的层水平段完钻后，分段循环钻井液，水平井段入口点以下替入含油30%的钻井液。
[0033](9)依次下入引鞋1、洗井密封总成2、筛管串3、筛管扶正器4、第一遇油膨胀封隔器5、气密封扣变径短节6、第二遇油膨胀封隔器7(7m)、气密封扣套管133、浮箍8、投球关闭盲板9、气密封扣套管132、永久压涨式管外封隔器10、套管扶正器11、分级注水泥器12、气密封扣套管131。其中第二遇油膨胀封隔器7下在外层技术套管14的底端A位置，要求技术套管14和裸眼段各占其轴向长度的一半，永久压胀式管外封隔器10下在水平井段入口点以上封隔套管环空，气密封套管逐个进行气密封检测。
[0034](10)永久压胀式管外封隔器10座封，座封完毕后做套管环空承压试验，确保井筒封隔良好，防止注水泥过程中水泥浆下蹿至水平段而污染油层。
[0035](11)上部井段固井，同样采用胶乳防气窜弹性水泥浆加高强低密度水泥浆，确保水泥环的密封性和水泥浆液柱压力小于永久压胀式管外封隔器10承压能力；油层套管串水泥浆失水量控制在50ml以下，自由水为零。
[0036](12)固完井测完声幅，下入小钻具至投球关闭盲板处试压，试压合格后钻穿投球关闭盲板，贯穿下部井眼，用柴油替净钻井液，交井。
[0037]本实用新型与现有技术相比，具有以下特点和优点:
[0038](I)完井管柱采用多重密封措施，一是采用气密封扣套管，二是油层套管串在出技术套管处设遇油膨胀封隔器，封隔技术套管和裸眼处的环空，三是采用双级变密度固井，提高套管环空固井质量；通过多重密封保障，确保储气库完钻井筒的密封性和安全性。
[0039](2)筛管和气密封扣套管均采用L8013Cr型不锈钢管，具有较高的强度和较强的耐冲蚀性能，可以提闻完井管柱的使用寿命。
[0040](3)筛管采用316LSS或合金20编织过滤网，过滤网外部再焊接一层螺旋布孔的不锈钢外保护罩，以提高油层筛管的防砂过滤性能和耐冲蚀性能，延长其使用寿命。
[0041]由上所述，本实用新型针对储气库的具体地质结构特点和注采井具体完井要求，采用双层气密封扣套管封堵目的层以上井段，根据注采井交变压力的特点优选柔性水泥，确保水泥环胶结质量，实现了目的层以上井段的良好密封。根据封固井段长的特点采用了双级固井和变密度水泥固井的措施，确保高质量固井。根据储气库长期注采的要求采用遇油膨胀式封隔器及扶正器加固筛管段，防止筛管抖动，提高其使用寿命。
[0042]本实用新型能够经济有效地密封非目的层井段并确保储层与地面注采管网安全联通，确保地下储气库经济、有效运行；在强注强采、压力交替变化的运行条件下，达到50年生产寿命。
[0043]以上所述仅为本实用新型示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
【权利要求】
1.一种地下储气库水平井完井管柱，其特征在于:所述完井管柱包括外层管柱和穿设于外层管柱内的内层管柱；所述内层管柱由上部的油层套管串和连接于油层套管串底端且呈水平设置的筛管串构成；所述筛管串的底端设有洗井密封总成和引鞋，所述筛管串包括多段筛管和连接于各段筛管之间的第一遇油膨胀封隔器；所述油层套管串包括多段气密封扣套管和由上向下顺序连接于各气密封扣套管之间的分级注水泥器、永久压胀式管外封隔器、投球关闭式盲板和浮箍；所述油层套管串与筛管串之间连接有一第二遇油膨胀封隔器；所述第二遇油膨胀封隔器的设置位置与外层管柱的底端位置对应。
2.如权利要求1所述的地下储气库水平井完井管柱，其特征在于:所述内层管柱中的第二遇油膨胀封隔器的安放位置，为其轴向上一半位于外层管柱内，另一半伸出外层管柱。
3.如权利要求1所述的地下储气库水平井完井管柱，其特征在于:在所述油层套管串与筛管串之间还连接有气密封扣变径短节。
4.如权利要求1或2所述的地下储气库水平井完井管柱，其特征在于:所述第一遇油膨胀封隔器的轴向长度为2m ;所述第二遇油膨胀封隔器的轴向长度为7m。
5.如权利要求1所述的地下储气库水平井完井管柱，其特征在于:所述筛管串上设有多个筛管扶正器；所述油层套管串上设有多个套管扶正器。
6.如权利要求1所述的地下储气库水平井完井管柱，其特征在于:所述外层管柱是由气密封扣套管构成的技术套管。
7.如权利要求1所述的地下储气库水平井完井管柱，其特征在于:在所述内层管柱中，由井口向下设置的第一段气密封扣套管的底端连接有分级注水泥器和永久压胀式管外封隔器，永久压胀式管外封隔器再连接第二段气密封扣套管，第二段气密封扣套管底端连接投球关闭式盲板和浮箍，浮箍再连接第三段气密封扣套管，第三段气密封扣套管通过第二遇油膨胀封隔器连接筛管串。
8.如权利要求1或6所述的地下储气库水平井完井管柱，其特征在于:所述筛管和气密封扣套管均采用L8013Cr型不锈钢管。
【文档编号】E21B33/10GK203925434SQ201420249549
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】宋学义, 杨书港, 张海明, 王俊英, 王文明, 吴东魁, 刘明涛, 刘洋, 肖云峰, 赵小强, 杜昌雷, 佟德水, 张祥成 申请人:中国石油天然气股份有限公司