油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置及应用方法
【专利摘要】本发明涉及一种油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置和应用方法。装置是在中心管外部套装液缸外套、活塞、推动底座、拉杆、锚爪和固定套；在中心管开设数个径向进液孔。装置的应用方法包括：向油气井内下入包括固井循环开关、管外封隔器、油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置、盲板、筛管、引鞋组成的完井管串；井口打压，打开油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置的锚爪；上提管串，提拉到设定吨位；继续加压，胀封管外封隔器；继续加压，打开固井循环开关，循环固井；侯凝结束后，下钻头钻穿盲板，通井到底，完成作业。本发明的优点：用在水平井筛管完井工艺中，克服目前筛管完井工艺无法提拉预应力固井的难题。
【专利说明】油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置及应用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油天然气行业钻井完井【技术领域】的一种油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置和应用方法，特别适合热采水平井筛管顶部注水泥工艺。
【背景技术】
[0002]注蒸汽热采可以有效提高稠油井的产量，但是，因为井内注入300°C以上的高温蒸汽，会导致井内套管伸长变形，套管上窜冒出井口，使套管和井壁之间的水泥环受到破坏，严重影响油井的生产寿命。为了解决这个问题，最有效的方法是对稠油油气井的套管提拉预应力，先使套管伸长再固井，抵消注蒸汽后套管的形变。
[0003]目前提拉预应力固井的方法主要有以下两种:
一、先在井底注入一段水泥，固住一段套管，然后上部套管下入去对口提拉，或者是使用“双凝水泥”，下部水泥凝结快，趁下部凝结而上部侯凝时，提拉套管。但是上述方法或者操作难度大，施工成功率低，或者是施工风险大，因此现场应用较少。
[0004]二、使用实心地锚。这种实心地锚一般使用在管串的最下部，带有浮箍的部分功能，可以正常固井，固井后通过碰压是锚爪张开，锚定地层，实现提拉的目的。这种结构的地锚在套管固井完井工艺中应用较多。
[0005]但是目前筛管完井工艺已经成为水平井完井的主要工艺，以胜利油田为例，筛管完井已占到全部水平井完井的60%以上。筛管完井工艺同样面临着稠油油气井套管变形的问题，而上述提到的两种提拉预应力的方法，一种已经面临淘汰，另一种实心地锚一般安放在整个管串最下部，在固井过程中完成锚定，但是这种结构的地锚不适合筛管完井工艺。因此，迫切需要一种适合稠油热采水平井筛管完井工艺的提拉预应力装置及提拉预应力方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置和应用方法，以解决稠油热采水平井筛管完井无法提拉预应力问题。
[0007]本发明所采用的技术方案
首先，油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置的技术方案是:在中心管2外部自上而下依次套装液缸外套3、活塞5、推动底座7、拉杆8、锚爪9和固定套10 ;其中，液缸外套3和固定套10与中心管2固定连接；活塞5置于液缸外套3和在中心管2组成的环形活塞腔内，并与环形活塞腔形成滑动密封配合；在中心管2靠近活塞5顶部的位置上开设数个径向进液孔4 ;推动底座7与活塞5底部对接或整体连接，推动底座7与下部的拉杆8铰链；拉杆8下部与锚爪9上中部铰链；锚爪9下部铰链在固定套10上。
[0008]上述装置的方案进一步包括:
中心管2上加工有与活塞5配合固定的限位台阶，中心管2上下端均加工有螺纹接头。
[0009]推动底座7与液缸外套3在初始状态时，由径向分布的销钉6固连。[0010]液缸外套3与中心管2之间螺纹连接固定，固定套10通过下护帽11与中心管2连接固定，液缸外套3和下护帽11的端面加工倒角。
[0011]固定套10上沿轴向加工有滑动轨道，拉杆8下部与锚爪9被设置在滑动轨道内。
[0012]其次本发明还提供了一种按照前述油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置的应用方法，包括以下步骤:
(1)、向油气井内下入包括固井循环开关12、管外封隔器13、油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置14、盲板15、筛管16、引鞋17组成的完井管串；
(2)、井口打压，打开油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置14的锚爪9;
(3)、上提管串，提拉到设定吨位；
(4)、继续加压，胀封管外封隔器13；
(5)、继续加压，打开固井循环开关12，循环固井；
(6)、侯凝结束后，下钻头钻穿盲板，通井到底，完成作业。
[0013]本发明的优点主要体现在:
(I)可以使用在水平井筛管完井工艺中，克服目前筛管完井工艺无法提拉预应力固井的难题。
[0014](2)可以使用在管串中部，套管和筛管的结合部位，实现水平井筛管顶部注水泥的完井工艺。
[0015](3)地锚装置锚定后，整个管串内径保持一致，实现大通径，不影响后期作业。
[0016](4)特殊的结构设计使该地锚装置的膨胀外径大，满足特殊地层锚定的需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明的一种装置实施例原始状态示意图。
[0018]图2为图1中的装置在打开状态示意图。
[0019]图3为本发明装置的应用方法示意图。
[0020]图中:1、上部接箍，2、中心管，3、液缸外套，4、进液孔，5、活塞，7、推动底座，8、拉杆，9、锚爪，10、固定套，11、下护帽组，12、固井循环开关，13、管外封隔器，14、本发明的装置，15、盲板,16、筛管，17、引鞋。
【具体实施方式】
[0021]下面结合说明书附图1-2对本发明的装置做进一步详细说明。
[0022]实施例1
该提拉预应力地锚装置，包括上部接箍1、中心管2、液缸外套3、进液孔4、活塞5、销钉
6、推动底座7、拉杆8、锚爪9、固定套10、下护帽11等，由上部接箍I和下部丝扣连接上下管串；液缸外套3和下护帽11端面加工倒角，保证下入安全；由液缸外套3、进液孔4、活塞5组成推动机构，液体由进液孔4进入液缸，推动活塞5动作；由拉杆8、锚爪9、固定套10共同组成锚定结构；活塞5动作推动由拉杆8、锚爪9、固定套10共同组成的锚定结构实现锚定功能。
[0023]装置原始状态时，如图1所示，由液缸外套3、进液孔4、活塞5组成的推动机构和由拉杆8、锚爪9、固定套10组成的锚定结构通过销钉6联接。中心管2上加工有限位台阶，与活塞5配合，保证活塞5到位后固定，防止推动行程过量导致锚定失败。
[0024]由拉杆8、锚爪9、固定套10共同组成的锚定结构中，在固定套10上加工滑动轨道，保证拉杆8可以由图1所示的原始状态顺利动作达到图2所示的打开状态。当该地锚装置处于图2所示的打开状态时，锚爪9插入地层，实现锚定，拉杆8拉紧锚爪9，防止锚爪锚爪9翻脱，提高锚定效果。
[0025]地锚装置中心管2内径就是整个工具的内通径，与整个管串内径相同，实现大通径、空心的目的。
[0026]上述实施例1给出的是一种典型实施例，也可以作出如下的简化实施例。
[0027]实施例2
油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置是:在中心管2外部自上而下依次套装液缸外套3、活塞5、推动底座7、拉杆8、锚爪9和固定套10 ;其中，液缸外套3和固定套10与中心管2固定连接；活塞5置于液缸外套3和在中心管2组成的环形活塞腔内，并与环形活塞腔形成滑动密封配合；在中心管2靠近活塞5顶部的位置上开设数个径向进液孔4 ;推动底座7与活塞5底部对接或整体连接，推动底座7与下部的拉杆8铰链；拉杆8下部与锚爪9上中部铰链；锚爪9下部铰链在固定套10上。
[0028]实施例3
在实施例2的基础上，上述装置的方案进一步包括:
中心管2上加工有与活塞5配合固定的限位台阶，中心管2上下端均加工有螺纹接头。
[0029]实施例4
在实施例3或2的基础上，上述装置的方案进一步包括:
推动底座7与液缸外套3在初始状态时，由径向分布的销钉6固连。
[0030]实施例5
在实施例4的基础上，上述装置的方案进一步包括:
液缸外套3与中心管2之间螺纹连接固定，固定套10通过下护帽11与中心管2连接固定，液缸外套3和下护帽11的端面加工倒角。
[0031]现结合说明书附图3，说明本发明应用方法在作业过程中的实施步骤:
实施例6
具体包括:
(1)按设计下入完井管串到位，包括固井循环开关12、管外封隔器13、大通径空心地锚
14、盲板15、筛管16、引鞋17 ；
(2)井口打压至设定压力，打开提拉预应力地锚装置14；
(3)上提管串，提拉到设定吨位；
(4)继续加压，胀封管外封隔器13；
(5)继续加压，打开固井循环开关12，循环，固井；
(6 )侯凝结束后，下下钻头钻穿盲板，通井到底，完成作业。
[0032]本发明的油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置及方法使用在管串中部，提拉预应力固井作业后，整个完井管串内通径保持一致，不影响后期作业。
【权利要求】
1.油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置，其特征是:在中心管[2]外部自上而下依次套装液缸外套[3]、活塞[5]、推动底座[7]、拉杆[8]、锚爪[9]和固定套[10];其中，液缸外套[3]和固定套[10]与中心管[2]固定连接；活塞[5]置于液缸外套[3]和在中心管[2]组成的环形活塞腔内，并与环形活塞腔形成滑动密封配合；在中心管[2]靠近活塞[5]顶部的位置上开设数个径向进液孔[4];推动底座[7]与活塞[5]底部对接或整体连接，推动底座[7]与下部的拉杆[8]铰链；拉杆[8]下部与锚爪[9]上中部铰链；锚爪[9]下部铰链在固定套[10]上。
2.根据权利要求1所述的油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置，其特征是:中心管[2]上加工有与活塞[5]配合固定的限位台阶，中心管[2]上下端均加工有螺纹接头。
3.根据权利要求2所述的油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置，其特征是:推动底座[7]与液缸外套[3]在初始状态时，由径向分布的销钉[6]固连。
4.根据权利要求2或3所述的油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置，其特征是:液缸外套[3]与中心管[2]之间螺纹连接固定，固定套[10]通过下护帽[11]与中心管[2]连接固定，液缸外套[3]和下护帽[11]的端面加工倒角。
5.根据权利要求4所述的油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置，其特征是:固定套[10]上沿轴向加工有滑动轨道，拉杆[8]下部与锚爪[9]被设置在滑动轨道内。
6.按照前述任一权利要求所述的油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置的应用方法，其特征是:包括以下步骤: (O向油气井内下入包括固井循环开关[12]、管外封隔器[13]、油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置[14]、盲板[15]、筛管[16]、引鞋[17]组成的完井管串； (2)井口打压，打开油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置[14]的锚爪[9]； (3)上提管串，提拉到设定吨位； (4)继续加压，胀封管外封隔器[13]； (5)继续加压，打开固井循环开关[12]，循环固井； (6)侯凝结束后，下钻头钻穿盲板，通井到底，完成作业。
【文档编号】E21B23/01GK103899264SQ201210578869
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】彭志刚, 余金陵, 徐鑫, 李金锋, 张建国, 郭新军, 任永光, 马明新, 魏新芳, 李国锋, 许婵婵, 张磊, 邹晓敏 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院, 胜利油田康贝石油工程装备有限公司