专利名称：裸眼水平井分段多簇均匀酸化管柱的制作方法
技术领域：
本实用新型属于裸眼水平井分段酸化技术领域，具体涉及一种裸眼水平井分段多簇均匀酸化管柱。
背景技术：
裸眼水平井分段酸化技术是将完井技术和酸化技术有机的结合起来，形成一趟管柱实现完井与酸化改造两种工艺，入井管柱既作为完井管柱，同时也作为酸化管柱，减少了施工成本，不进行三开固井及射孔作业，极大的提高了完井作业时间，而且三开不进行固井作业，有效地解决了水平井固井质量差的问题。然而对水平井长井段储层酸化时，全井段均匀布酸与排酸是酸化的难点。上述工艺能准确控制注入各层段液量，其不足之处在于:对较长的分隔段，由于出液口数量限制，布酸位置集中，酸液不能按照设计要求均匀进入目标层段，局部位置吸酸过多、溶蚀过量，易造成储层坍塌，同时过多的酸量必然造成返排困难，从而引起储层的二次伤害，降低酸化效果。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种裸眼水平井分段多簇均匀酸化管柱，本实用新型在酸化过程中通过对单封隔段内的多点同时进液解堵，达到油气高效开采的目的。为了解决上述技术问题，本实用新型的裸眼水平井分段多簇均匀酸化管柱，包括套管、布置在套管内部的油管、与油管连接且依次设置的若干个酸化施工段以及与最后一个酸化施工段连接且位于套管尾部的第一酸化施工段，所述套管与油管之间设有用于将油管悬挂在套管内壁上的悬挂器和用于密封套管与油管的插入密封，所述第一酸化施工段包括依次设置的封隔器、压力开启式滑套、座封球座以及浮鞋且上述各部件之间通过油管短节连接，每个所述酸化施工段包括依次设置的第一封隔器、若干个多簇滑套、泄压阀、标准投球开启式滑套以及第二封隔器且上述各部件之间通过油管短节连接，所述若干个多簇滑套、标准投球开启式滑套以及压力开启式滑套的外筒壁上周向分别设有若干出液口，每个所述出液口中均设有一在滑套打开后仍能保证油管内保持一定压力迪暂堵片，且每个所述暂堵片均由一暂堵压盖压紧在出液口中。每个所述多簇滑套均包括外筒，所述外筒上端形成有内螺纹，下端形成有外螺纹，该外筒外壁上部周向均布有多个出液口，每个所述多簇滑套还包括内滑套、组合球座、导向器、扩张器、上压盖、下压盖以及球，所述内滑套通过剪钉安装在外筒内壁，该内滑套中部周向均布有多个方孔，每个所述方孔中对应安装有一球座体，每个所述球座体对合构成所述组合球座，所述组合球座内壁上部形成有短斜面，下部形成有长斜面，所述组合球座上端设有导向器，下端设有扩张器，所述导向器为一环形体且其内壁形成有一用于将球导向组合球座短斜面处的环形斜面，所述导向器上端设有上压盖，所述上压盖螺纹连接在内滑套内壁上部，该上压盖一端顶在导向器的上端并将导向器压紧在组合球座上，所述扩张器外壁上部形成有一环形的前端斜面，下部与下压盖内壁贴合，所述前端斜面与长斜面贴合，所述下压盖螺纹连接在内滑套内壁下部，该下压盖与扩张器之间设有一弹簧，所述外筒内壁上且位于组合球座下方形成有一与组合球座相匹配的环形开启槽。所述出液口上端且位于内滑套与外筒内壁之间、剪钉下端且位于内滑套与外筒内壁之间以及导向器与内滑套之间均设有密封圈。所述内滑套上、下端均设有一紧定螺钉，两个所述紧定螺钉均穿过内滑套分别顶在上、下压盖的螺纹面上。一种通过上述裸眼水平井分段多簇均匀酸化管柱实现的酸化方法，包括以下步骤:I)裸眼段完钻后，经过通井、刮削和模拟管柱通井工序保证井眼光滑，为下入完井酸化管柱做好井筒准备；2)用钻杆下入完井酸化管柱；3)用KCl水溶液顶替井筒内全部泥浆至泥浆罐，直到进、出口水溶液性能一致；4)替完泥浆后，投低密度座封球至座封球座处，用水泥车泵送球到位，钻杆内加压，座封第一封隔器、第二封隔器、封隔器和悬挂器；5)座封完成后，钻杆内继续升高压力，丢开悬挂器，上提钻杆，钻杆内打压，检验悬挂器的密封性，稳压，压降合格后，起出钻杆；6)下插入密封装置，回接油管至井口，完成酸化施工管柱，并进行回接管柱的验封；7)验封合格后，套管不泄压，油管内加压打开压力开启式滑套，关井等待酸化施工；8)压裂车组摆放、连接完成后，地面高压管线试压，合格后方可进行酸化施工；9)按照酸化泵注程序泵注酸液进行第一酸化施工段的酸化施工；10)第一酸化施工段I酸化完成后，开始进行其上一层酸化施工段II的酸化施工，投球并用清水泵送，待球落入该施工段的第一级多簇滑套内的球座后，加压，打开第一级多簇滑套，球继续下行至下一级多簇滑套的球座上，清水不断泵入，油管内压力升高，打开下一级多簇滑套，并依次打开后面更多级的多簇滑套，最终球穿过泄压阀落到标准投球开启式滑套的球座上，油管内加压将标准投球开启式滑套开启，此时油管内再加压打开泄压阀，再向油管中泵入酸液，酸液在该层酸化施工段内同时从若干个多簇滑套和标准投球开启式滑套的出液口进入地层封隔段，实现对该封隔段的多点同时布酸，随着酸蚀的进行，各滑套出液口的暂堵结构受酸蚀溶解，出液口完全开启，其限流作用解除；11)应用与上述步骤10)同样的施工方法，完成更上一层的酸化施工段III及后续更多层段的酸化施工；12)待酸化施工段全部完成分段多簇均匀酸化后，关井30_60min，拆除施工设备和管线，导通已安装好的井口，放喷、排液系统开始返排，返排液的PH要求达到5以上进入试油系统进行求产，若在放喷排液过程中停喷，则需采用氮气气举辅助排液，直至返排液的PH达到要求方可进行求产。本实用新型是对水平井进行酸化解堵的一种新技术，通过对多簇滑套和标准投球开启式滑套的组合使用，使酸液在水平井段均匀分布、均匀酸化，充分解决了油井堵塞和污染的问题，改善了水平井渗流状况，提高了油井的产能。
图1为裸眼水平井多簇限流压裂管柱的结构简图；图2为本实用新型的第一个实施例的结构简图；图3是多簇滑套的结构剖图；图4是图3在多簇滑套处于闭合状态下A-A向的剖视图；图5是图3在多簇滑套处于开启状态下A-A向的剖视图。图中:1.插入密封，2.悬挂器，3.封隔器，4.多簇滑套，5.泄压阀，6.标准投球开启式滑套，7.压力开启式滑套，8.座封球座，9.套管，10.油管，101.外筒，102.上压盖，103.密封圈，104.紧定螺钉，105.暂堵压盖，106.暂堵片，107.剪钉，108.内滑套，109.出液口，110.导向器，111.球，112.组合球座，113.开启槽，114.弹簧，115.球座体，116.下压盖，117.扩张器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明:参见图1和图3，本实用新型的裸眼水平井分段多簇均匀酸化管柱，包括套管9、布置在套管9内部的油管10、与油管10连接且依次设置的若干个酸化施工段II /III以及与最后一个酸化施工段II连接且位于套管9尾部的第一酸化施工段I，所述套管9与油管10之间设有用于将油管10悬挂在套管9内壁上的悬挂器2和用于密封套管9与油管10的插入密封I，所述第一酸化施工段I包括依次设置的封隔器3e、压力开启式滑套7、座封球座8以及浮鞋且上述各部件之间通过油管短节连接，每个所述酸化施工段II / III包括依次设置的第一封隔器3c/3a、若干个多簇滑套4b/4a、泄压阀5b/5a、标准投球开启式滑套6b/6a以及第二封隔器3d/3b且上述各部件之间通过油管短节连接，其中多簇滑套的安装数量可根据分隔段的长度及酸化工艺需求设定。所述若干个多簇滑套4a、4b、标准投球开启式滑套6a、6b以及压力开启式滑套7的外筒壁上周向分别设有若干出液口 109，每个所述出液口 109中均设有一在滑套打开后仍能保证油管10内保持一定压力迪暂堵片106，每个所述暂堵片106中部均形成有一细小的微孔且这样的暂堵结构具有限流作用，能保证油管10内保持有一定压力，每个所述暂堵片106均由一暂堵压盖105压紧在出液口 109中。泄压阀5a/5b的开启压力值高于打开多簇滑套4a/4b与标准投球开启式滑套6a/6b的压力值，其作用为:一、防止多簇滑套4a/4b和标准投球开启式滑套6a/6b开启过程中井筒内压力瞬间激增，以保护管串以及地面施工安全；二、所有滑套开启后，在向油管注入酸液前，通过压力开启泄压阀5a/5b，可以加快酸液顶替速度，节省施工时间。每个施工段内下入多簇滑套4a/4b、泄压阀5a/5b和标准投球开启式滑套6a/6b时，投球注清水加压先开启多簇滑套4a/4b，随后球通过泄压阀5a/5b到达标准投球开启式滑套6a/6b处，继续加压开启标准投球开启式滑套6a/6b，此时由于泄压阀设计压力低于滑套开启压力，泄压阀仍然处于关闭状态，酸化施工开始后先采用大排量注入设计的酸液体系进入管串置换清水，此时由于注酸压力大于泄压阀设计压力，泄压阀处于开启状态，以最快速度置换管串内的清水，使酸液体系到达多簇滑套4a/4b和标准投球开启式滑套6a/6b处。为了保证酸液体系与滑套处的酸溶暂堵片能够充分的反应，待酸液体系到达多簇滑套4a/4b和标准投球开启式滑套6a/6b处时，降低排量，管串内部压差降低，此时泄压阀关闭，酸液体系与滑套处的酸溶暂堵片充分反应，所有滑套出液孔完全开启。在随后的酸化施工过程中，由于泄压阀5a/5b与标准投球开启式滑套6a/6b紧连，因此泄压阀5a/5b不论是否开启都不会影响均匀布酸的效果。参见图3至图5，每个所述多簇滑套4a、4b均包括外筒101，所述外筒101上端形成有内螺纹，下端形成有外螺纹，该外筒101外壁上部周向均布有多个出液口 109，每个所述多簇滑套4a、4b还包括内滑套108、组合球座112、导向器110、扩张器117、上压盖102、下压盖116以及球111，所述内滑套108通过剪钉107安装在外筒101内壁，该内滑套108中部周向均布有多个方孔，每个所述方孔中对应安装有一球座体115，每个所述球座体115对合构成所述组合球座112，所述组合球座112内壁上部形成有短斜面，下部形成有长斜面，所述组合球座112上端设有导向器110，下端设有扩张器117，所述导向器110为一环形体且其内壁形成有一用于将球111导向组合球座112短斜面处的环形斜面，所述导向器110上端设有上压盖102，所述上压盖102螺纹连接在内滑套108内壁上部，该上压盖102 —端顶在导向器110的上端并将导向器110压紧在组合球座112上，所述扩张器117外壁上部形成有一环形的前端斜面，下部与下压盖116内壁贴合，所述前端斜面与长斜面贴合，所述下压盖116螺纹连接在内滑套108内壁下部，该下压盖116与扩张器117之间设有一弹簧114，所述外筒101内壁上且位于组合球座112下方形成有一与组合球座112相匹配的环形开启槽113。每个所述出液口 109中均设有一暂堵片106，且每个所述暂堵片106均由一暂堵压盖105压紧在出液口 109中。所述出液口 109上端且位于内滑套108与外筒101内壁之间、剪钉107下端且位于内滑套108与外筒101内壁之间以及导向器110与内滑套108之间均设有密封圈103。所述内滑套108上、下端均设有一紧定螺钉104，两个所述紧定螺钉104均穿过内滑套108分别顶在上、下压盖102、116的螺纹面上。本实用新型中的多簇滑套通过投入球111并提高工具内部液体压力来进行操作。当多簇滑套处于初始关闭状态时，将球111由工具上段投入，其沿着导向器110的环形斜面落在组合球座112的短斜面上，从而使得该多簇滑套内部上下段隔开。随着液体持续进入该多簇滑套上部，球111受到的推力逐渐增大。当推力超出剪钉107的断裂极限时，均布的剪钉107全部被剪断，内滑套108及安装在其上的各部件在球111的推动下整体移向外筒101的下部。随着内滑套108的相对移动，内滑套108上部的一对密封圈103移过外筒101上的出液口 109，暂堵片106与多簇滑套内上部液体连通。当组合球座112运动到外筒101的开启槽113位置时，组合球座112在扩张器117的推动下径向扩张进入到开启槽113内，组合球座112组成的内孔孔径变大，如图4所示。随着组合球座112的扩张，原本受孔径限制的球111被释放，并随着液体流向外筒101的下部，最终进入下端工具。如在本实用新型的酸化施工段II内，一次投球可打开连续的若干个多簇滑套4c、4d与一个标准投球开启式滑套5b，当准备实施酸化操作时，向油管10中泵入酸液，暂堵片遇酸5分钟之内完全溶蚀，各滑套出液口 109完全开启，完成对该施工段的酸化施工。本实用新型裸眼水平井分段多簇均匀酸化技术实施分为两个阶段:第一阶段下入完井与酸化管柱；第二阶段进行分段多簇均匀酸化。如图2所示，在一个酸化施工段内采用2个多簇滑套，并以7"套管内悬挂完井管柱进入6"裸眼段，分三段进行酸化为例，说明一下具体的实施步骤:I)用钻头通井至人工井底，通井管串结构:6" (152.4mm)牙轮钻头+扶正器+31//加重钻杆I根+扶正器+31//加重钻杆+31//斜坡钻杆至井口，用钻井泥浆循环，直到进出口泥浆性能一致，保证井眼光滑；2)用套管刮管器组合通井规一趟管柱完成刮削、通井7"套管，在悬挂器位置反复刮削3遍，管串结构为:Φ 150mm通井规+31//斜坡钻杆I根+7"套管刮管器+31//斜坡钻杆至井口，刮削、通井管柱下到套管鞋以上IOm位置后，开始进行泥浆循环，直到进、出口泥浆性能一致，循环泥浆时必须过筛滤掉可能存在的颗粒状杂质；3)用模拟管柱通井第一次模拟管柱通井:6" (152.4mm)牙轮钻头+372"斜坡钻杆I根+磨鞋I个+31//斜坡钻杆+372"加重钻杆+31//斜坡钻杆至井口。通井到人工井底后，上提2m，用原钻井泥浆循环，直到进、出口泥浆性能一致，循环时必须过筛滤掉可能存在的颗粒状杂质，循环排量不少于正常钻井时的排量，保证井底干净、无沉砂；第二次模拟管柱通井:6 " (152.4mm)牙轮钻头+3% "斜坡钻杆I根+磨鞋I个+31//斜坡钻杆I根+磨鞋I个+31//斜坡钻杆+372"加重钻杆+31//斜坡钻杆至井口。通井到人工井底后，上提2m，用原钻井泥浆循环，直到进、出口泥浆性能一致，循环时必须过筛滤掉可能存在的颗粒状杂质，循环排量不少于正常钻井时的排量，保证井底干净、无沉砂；4)连接并下入完井管柱:浮鞋+加长接头+座封球座8+31//油管+压力开启式滑套7+31//油管+封隔器3e+3V2"油管+第二封隔器3d+372"油管+标准投球开启式滑套6b+3V2"油管+泄压阀5b+372"油管+第二级多簇滑套4d+3V2"油管+第一级多簇滑套4b+3V2"油管+第一封隔器3c+372"油管+第二封隔器3b+3V2"油管+标准投球开启式滑套6a+3V2"油管+泄压阀5a+372"油管+第二级多簇滑套4c+3V2"油管+第一级多簇滑套4a+372"油管+第一封隔器3a+3V2"油管+7"悬挂器2+转换接头+3%"钻杆至井口 ；5)连接正注管线，地面管线试压到30MPa，管柱压重10t，用2%KC1水溶液顶替井筒内全部泥浆至泥浆罐，直到进、出口水溶液性能一致；6 )替完泥浆后，投低密度座封球至座封球座7处，用700型水泥车以0.5 0.6m3/min排量泵送球到位，钻杆内加压，座封第一封隔器3a、3c、第二封隔器3b、3d、封隔器3e和悬挂器2 ；7)钻杆内继续升高压力，丢开悬挂器1，上提钻杆10m，钻杆内打压15MPa，检验悬挂器I的密封性，稳压5min，压降不超过0.5MPa为合格，起出钻杆；8)下入回接管柱:插入密封1+水力锚+27/8"油管+31//油管+油补距+油管挂，并安装采气树，在井口四个方向加绷绳固定；9)连接地面管线，管线试压45MPa，IOmin压力下降不超过0.5MPa为合格，环空试压20MPa，稳压15min，压降不超过0.5MPa为插入管密封合格；10)套管9与油管10间的环空不泄压，油管10打压直至压力开启式滑套7打开，关井等待酸化施工；11)按照酸化泵注程序泵注酸液进行第一酸化施工段I的酸化施工；12)第一酸化施工段I酸化完成后，从旋塞阀投入酸化施工段II中滑套对应的球，用清水泵送球并打压。待球落入第一级多簇滑套4b内的球座后，加压打开第一级多簇滑套4b的内滑套108，由于多簇滑套的出液口 109采用了暂堵片106设计，同时球座采用了变径式设计，因此在打开第一级多簇滑套4b的同时，球可以通过第一级多簇滑套4b的球座到达第二级多簇滑套4d的球座上，同样加压后打开第二级多簇滑套4d，球通过第二级多簇滑套4d内的球座后到达标准投球开启式滑套6b内的球座上。此时油管内再加压打开泄压阀5b，再向油管中泵入酸液，使用酸液顶替清水，酸液同时经过第一级多簇滑套4b、第二级多簇滑套4d和标准投球开启式滑套6b的出液口 109处的暂堵片106进入地层，对该地层进行酸蚀解堵。暂堵片遇酸5分钟之内完全溶蚀，各滑套出液口 106完全开启，完成对该施工段的酸化施工；13、应用与上述步骤12)同样的施工方法，完成酸化更上一层酸化施工段III及后续更多组的分段多簇均匀酸化施工；14)待酸化施工段全部完成分段多簇均匀酸化后，关井30_60min，拆除施工设备和管线，导通已安装好的井口，放喷、排液系统开始返排，返排液的PH要求达到5以上进入试油系统进行求产，若在放喷排液过程中停喷，则需采用氮气气举辅助排液，直至返排液的PH达到要求方可进行求产。综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本实用新型的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本实用新型的范围之内。
权利要求1.一种裸眼水平井分段多簇均匀酸化管柱，包括套管(9)、布置在套管(9)内部的油管(10)、与油管(10)连接且依次设置的若干个酸化施工段(II /III)以及与最后一个酸化施工段(II)连接且位于套管(9)尾部的第一酸化施工段(I )，所述套管(9)与油管(10)之间设有用于将油管(10)悬挂在套管(9)内壁上的悬挂器(2)和用于密封套管(9)与油管(10)的插入密封(1)，其特征在于:所述第一酸化施工段(I )包括依次设置的封隔器(3e)、压力开启式滑套(7)、座封球座(8)以及浮鞋且上述各部件之间通过油管短节连接，每个所述酸化施工段(II /III)包括依次设置的第一封隔器(3c/3a)、若干个多簇滑套(4b/4a)、泄压阀(5b/5a)、标准投球开启式滑套(6b/6a)以及第二封隔器(3d/3b)且上述各部件之间通过油管短节连接，所述多簇滑套(4a、4b)、标准投球开启式滑套(6a、6b)以及压力开启式滑套(7)的外筒壁上周向分别设有若干出液口(109)，每个所述出液口(109)中均设有一在滑套打开后仍能保证油管(10)内保持一定压力的暂堵片(106)，且每个所述暂堵片(106)均由一暂堵压盖(105)压紧在出液口(109)中。
2.按照权利要求1所述的裸眼水平井分段多簇均匀酸化管柱，其特征在于:每个所述多簇滑套(4a、4b)均包括外筒(101)，所述外筒(101)上端形成有内螺纹，下端形成有外螺纹，该外筒(101)外壁上部周向均布有多个出液口(109)，每个所述多簇滑套(4a、4b)还包括内滑套(108)、组合球座(112)、导向器(110)、扩张器(117)、上压盖(102)、下压盖(116)以及球(111)，所述内滑套(108)通过剪钉(107)安装在外筒(101)内壁，该内滑套(108)中部周向均布有多个方孔，每个所述方孔中对应安装有一球座体(115),每个所述球座体(115)对合构成所述组合球座(112)，所述组合球座(112)内壁上部形成有短斜面，下部形成有长斜面，所述组合球座(112)上端设有导向器(110)，下端设有扩张器(117)，所述导向器(110)为一环形体且其内壁形成有一用于将球(111)导向组合球座(112)短斜面处的环形斜面，所述导向器(110)上端设有上压盖(102)，所述上压盖(102)螺纹连接在内滑套(108)内壁上部，该上压盖(102) —端顶在导向器(110)的上端并将导向器(110)压紧在组合球座(112)上，所述扩张器(117)外壁上部形成有一环形的前端斜面，下部与下压盖(116)内壁贴合，所述前端斜面与长斜面贴合，所述下压盖(116)螺纹连接在内滑套(108)内壁下部，该下压盖(116)与扩张器(117)之间设有一弹簧(114)，所述外筒(101)内壁上且位于组合球座(112)下方形成有一与组合球座(112)相匹配的环形开启槽(113)。
3.按照权利要求2所述的裸眼水平井分段多簇均匀酸化管柱，其特征在于:所述出液口(109)上端且位于内滑套(108)与外筒(101)内壁之间、剪钉(107)下端且位于内滑套(108)与外筒(101)内壁之间以及导向器(110)与内滑套(108)之间均设有密封圈(103)。
4.按照权利要求2所述的裸眼水平井分段多簇均匀酸化管柱，其特征在于:所述内滑套(108)上、下端均设有一紧定螺钉(104)，两个所述紧定螺钉(104)均穿过内滑套(108)分别顶在上、下压盖(102、116)的螺纹面上。
专利摘要本实用新型公开了一种裸眼水平井分段多簇均匀酸化管柱，其是在目前裸眼水平井分段酸化工艺技术基础上，引入投球开启式多簇滑套，即在每个封隔段内安装几组多簇滑套，通过投放一个球，在一个封隔段内可以逐级打开所有多簇滑套，同时与标准投球开启式滑套配合使用达到提供多点进液通道的目的。本实用新型是对水平井进行酸化解堵的一种新技术，通过对多簇滑套和标准投球开启式滑套的组合使用，使酸液在水平井段均匀分布、均匀酸化，充分解决了油井堵塞和污染的问题，改善了水平井渗流状况，提高了油井的产能。
文档编号E21B17/00GK203035102SQ20132003037
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者何志勇, 贾红战, 李军, 冯强, 李青一 申请人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司