一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开的是一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置，可在不射孔的情况下，挤压破碎筛管外水泥环，大幅降低生产成本，尤其适用于水平井。本装置包括密封总成、节流传压总成和反洗密封总成，节流传压总成的两端连接密封总成，位于下方的密封总成的下部与反洗密封总成连接；节流传压总成的传压通道与两端连接的密封总成的传压通道连通。使用本实用新型挤压破碎筛管外水泥环，能够重新建立油气生产通道，保持筛管完井的高导流能力。不仅能够挤开筛管外的水泥环重新建立油气生产通道，而且打开油气生产通道后能够直接进行酸洗施工，快速恢复近井地层的渗透率。实现下一趟管柱完成破碎筛管外水泥环和反洗井的目的，可大幅降低生产成本。
【专利说明】一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油开采领域的注水泥完井筛管外水泥环的处理装置，特别是一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置，可在不射孔的情况下，挤压破碎筛管外水泥环，大幅降低生产成本，尤其适用于水平井。
【背景技术】
[0002]随着水平井技术的不断成熟，应用规模也迅速扩大，已经成为油田老区调整挖潜提高采收率、新区产能建设高效开发的重要手段。水平井筛管顶部注水泥完井过程中，由于工具原因或井下特殊情况，会导致筛管段漏入水泥浆，并将油层固死。现有的技术方案是下一趟钻塞管柱，用钻头钻开筛管内的水泥塞后，下入射孔枪对筛管外的水泥环进行射孔，射孔后下入刮管器进行刮管，然后洗井。再在筛管内下入一层小滤砂管，小滤砂管通过悬挂器悬挂于原套管之上，进行管内二次防砂，平均一口水平井射孔费用80万，7寸套管内悬挂滤砂管防砂费用一口井平均70万，平均每口井增加完井成本150万元左右，延长完井周期5天。现有的技术方案存在的缺点是:
?+钻水泥塞的过程中钻头容易对筛管的基管部分造成偏磨，影响筛管的强度；I筛管内
悬挂小滤砂管后，内通径变小，后期作业时下入工具的尺寸受限制，给施工带来不便；f处
理周期长，管内二次防砂后完井成本大幅提高。因此生产现场迫切需要一种处理筛管外水泥环的装置，降低生产成本，提高经济效益。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置，重新建立油气生产通道。在不增加完井成本的同时，缩短投产周期，保证原有的完井通径，方便后期作业施工。
[0004]本实用新型的技术解决方案是:一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置包括密封总成、节流传压总成和反洗密封总成，节流传压总成的两端连接密封总成，位于下方的密封总成的下部与反洗密封总成连接；节流传压总成的传压通道与两端连接的密封总成的传压通道连通。
[0005]本实用新型的显著效果和优点是:本实用新型结构简单，组装方便。在注水泥完井在筛管外形成水泥环后，将本实用新型连接在井下作业管柱中，能够在不射孔的情况下，重新建立油气生产通道，保持筛管完井的高导流能力。不仅能够挤开筛管外的水泥环重新建立油气生产通道，而且打开油气生产通道后通过连接的井下作业管柱能够直接进行酸洗施工，快速恢复近井地层的渗透率。挤压破碎水泥环的作业和酸洗作业采用一趟管柱完成，减少了施工工序 ，省去了射孔工序、刮管作业及筛管悬挂作业工序，同时单井的生产成本也减少了射孔费用及二次防砂费用150万元左右。井下作业管柱中连接了本实用新型后，可将挤水泥环作业和酸洗施工采用一趟作业管柱完成，起下管柱及整个施工时间不超过I天，比现有的技术方案平均可缩短4天的施工周期。使用本实用新型处理注水泥完井后的筛管外水泥环，保证了原有的完井通径，大大方便了后期的作业施工和生产。可大幅降低生产和作业成本，显著提高油田经济开发效益，具有很好的使用和推广价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是本实用新型在管柱中的连接示意图。
[0007]图2是本实用新型结构示意图的上半图。
[0008]图3是本实用新型结构示意图的下半图。
[0009]图4是本实用新型中密封总成的结构示意图。
[0010]图5是本实用新型中节流传压总成的结构示意图。
[0011]图6是本实用新型中反洗密封总成的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]以下结合附图详述本实用新型，并非限制本实用新型的保护范围。
[0013]图1中所示的井筒结构为:在井筒9内设置套管8，套管8下部连接筛管10，并且在套管8末端连接管外封隔器，在管外封隔器上部套管8外的环空注水泥固井，下部筛管10外的环空为裸眼完井。
[0014]参见图1，将泄油器、洗井封隔器2、本实用新型以及密封插管4通过油管I自上而下依次连接形成井下作业管柱。泄油器连接在洗井封隔器2的上方、位于井筒9井斜小于45度的位置，泄油器与井口之间通过油管I连接。
[0015]参见图2和图3，一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置包括密封总成3.1、节流传压总成3.2和反洗密封总成3.3，节流传压总成3.2的两端连接密封总成3.1，位于下方的密封总成3.1的下部与反洗密封总成3.3连接；节流传压总成3.2的传压通道与两端连接的密封总成3.1的传压通道连通。下方的密封总成3.1与节流传压总成3.2共用一根节流传压中心管，并通过该节流传压中心管与反洗密封总成3.3连接。参见图4，密封总成3.1包括胶筒3.1.1、中心管3.1.2和传压套3.1.3，中心管3.1.2的管体上设有进液孔3.1.5与节流传压总成3.2连通，将胶筒3.1.1套装在中心管3.1.2外面，胶筒3.1.1的上端与硫化头压套3.1.4连接、下端与传压套3.1.3连接。连接在节流传压总成3.2上方的密封总成3.1的中心管3.1.2的进液孔3.1.5位于管体的下部，两个密封总成3.1之间的间距可以通过接入加长或缩短的传压套3.1.3和中心管3.1.2获得调节，以满足挤压破碎筛管外水泥环的跨度；胶筒3.1.1设有两层橡胶，两层橡胶之间设有钢丝并将两层橡胶和钢丝硫化在一起；在硫化头压套3.1.4、胶筒3.1.1和传压套3.1.3与中心管3.1.2之间留有液流间隙做为传压通道，膨胀密封总成3.1的胶筒3.1.1。连接在节流传压总成3.2下方的密封胶筒3.1.1上部的硫化头压套3.1.4为方便连接是连接套状结构。参见图5，节流传压总成3.2包括启动活塞3.2.1、节流传压中心管、节流弹簧3.2.2、弹簧支撑套和节流套3.2.3，在节流套3.2.3和弹簧支撑套上均设有循环孔3.2.4，启动活塞3.2.1通过剪钉3.2.5与密封总成3.1的中心管3.1.2连接，该中心管3.1.2上的进液孔3.1.5与启动活塞3.2.1的下部内腔连通；节流传压中心管的上端通过内接头与中心管3.1.2连接、下端与反洗密封总成3.3的上接头3.3.5连接；节流弹簧3.2.2套装在弹簧支撑套的外面、安装在外接头与节流套3.2.3之间，节流套3.2.3通过剪钉3.2.5与弹簧支撑套连接；外接头与密封总成3.1的传压套3.1.3连接，弹簧支撑套与连接套3.2.6连接。外接头与内接头之间以及弹簧支撑套和连接套3.2.6与节流传压中心管之间均留有液流间隙做为传压通道，该传压通道与连接在节流传压总成3.2上方和下方的密封总成3.1的传压通道连通。节流套3.2.3安装在弹簧支撑套下部外圆的台阶上，节流套3.2.3上的循环孔3.2.4位于剪钉
3.2.5的上方，弹簧支撑套上的循环孔3.2.4位于弹簧支撑套管体的下部；连接套3.2.6的上部外圆与弹簧支撑套螺纹连接、下部外圆与下方密封总成3.1的硫化头压套3.1.4螺纹连接。弹簧支撑套和节流套3.2.3分别开有循环孔3.2.4，但不处于同一周圆面上。关闭状态时弹簧支撑套外圆台阶的密封圈正好处于两个循环孔3.2.4之间。弹簧支撑套与中心管3.1.2和传压套3.1.3的液流间隙相连通，组成上方密封总成3.1的传压通道。弹簧支撑套和连接套3.2.6与节流传压中心管之间均留有液流间隙做为下方密封总成3.1的传压通道。参见图6，反洗密封总成3.3包括上接头3.3.5、下接头、球座3.3.1，支座3.3.2，反洗球3.3.3和支撑弹簧3.3.4，球座3.3.1装在下接头的内圆台阶内并通过剪钉固定；球座3.3.1的内部装有支座3.3.2，球座3.3.1的下部与弹簧座螺纹连接；弹簧座和支座3.3.2之间设有支撑弹簧3.3.4将支座3.3.2顶紧在球座3.3.1的内圆台阶上；上接头3.3.5与下接头螺纹连接，在上接头3.3.5与下接头之间还装有反洗球罩。球座3.3.1上端设有密封锥面与反洗球3.3.3配合，反洗球罩安装在上接头3.3.5的中部台阶与下接头的上端面之间；支座3.3.2设有中心孔、其上部管体为瓣状结构穿插在球座3.3.1的中心孔内；下接头的下部内圆与密封插管接头螺纹连接，密封插管接头再与密封插管4连接。支座3.3.2为中空的瓣状结构，初始状态下支撑反洗球3.3.3，使反洗球3.3.3离开球座3.3.1的密封锥面，形成一些间隙。当需要膨胀密封总成3.1时，随着排量的升高，反洗球3.3.3开始下压支座3.3.2并压缩支撑弹簧3.3.4。此时反洗球3.3.3与球座3.3.1的密封锥面接触形成密封，开始正常的挤压施工。当反循环洗井时，支座3.3.2将反洗球3.3.3推开，可进行正常的反洗井作业。施工结束后，起管柱时支座3.3.2支撑着反洗球3.3.3可形成泄流通道，将油管I内的液体泄掉，防止带喷起管柱造成环境污染。
[0016]本实用新型的施工方法是:
[0017]a.先将连接在管柱中的本实用新型下至筛管10以下10-20米，关闭井口的套管闸门和防喷器。此时，本实用新型中的节流传压总成3.2的启动活塞3.2.1处于关闭状态，油管I内保持密封性。
[0018]b.从油管I正打压，油管I内的液体打开启动活塞3.2.1并通过节流传压总成3.2的传压通道进入本实用新型两端的密封总成3.1内，开始膨胀胶筒3.1.1，将本实用新型的两个密封总成3.1之间的油管I与筛管10之间的环空封闭；
[0019]c.继续升高油管I内的压力，使油管I与筛管10之间环空的压力升高，直到把筛管10外面的水泥环挤压破碎。
[0020]d.观察地层吸水情况，若地层吸水良好，则说明水泥环已被成功挤碎，筛管10与油层已经连通，泄压打开井口的防喷器，将管柱下放20米，继续挤压破碎下段筛管10外的水泥环；
[0021]e.重复上述施工步骤，直至下探至井底，此时洗井封隔器2已进入筛管段；
[0022]f.将管柱下端连接的密封插管4插入人工井底的洗井阀中将洗井阀打开，建立反循环洗井通道，接反洗井管线，关闭井口的防喷器，开始反洗井。
[0023]从油管I正打压的施工压力控制在15MPa以下。
[0024]其中本实用新型中的节流传压总成3.2中的传压套3.1.3和中心管3.1.2可根据实际情况设计长度，保证施工时足够的跨度。施工时，自下而上连接好本挤压酸洗管柱，将本实用新型放置在筛管段有水泥环的位置。从油管I正向打液压，此时本实用新型中的反洗密封总成3.3中的反洗球3.3.3坐于球座3.3.1的密封锥面之上，油管I内形成密封空间，密封总成3.1的胶筒3.1.1受液压膨胀贴紧在筛管10的内壁上，由于筛管10外已形成凝固水泥环，两个密封总成3.1的胶筒3.1.1与筛管10之间形成密闭空间。此时油管I继续升高压力，节流传压总成3.2中的节流套3.2.3在压差作用下上顶节流弹簧3.2.2上行，露出循环孔3.2.4。此时油管I内的压力传递至油管I和筛管10之间的环形密封空间内，继续升高压力，直至将筛管外水泥环挤开。观察地层吸水情况，若地层吸水良好，则说明水泥环已被成功挤开，筛管10与油层已经连通，泄压打开防喷器，将本实用新型下放20米。重复上述施工步骤，将筛管10外的凝固水泥环逐段挤压开，直至下探至井底，此时洗井封隔器2已进入筛管段，将本实用新型下端连接的密封插管4插入人工井底的洗井阀中，打开洗井阀，使筛管10外环空和油管I内建立连通。此时本实用新型的反洗密封总成3.3反向可以打开，能够使管柱上下连通，用酸洗液反循环洗井。酸洗液由油套环空自上而下到达洗井封隔器2后，由于洗井封隔器2密封了下部的油管I和筛管10之间的环空，酸洗液将绕过洗井封隔器2进入筛管10外环空，同时酸洗液携带挤碎的水泥块从筛管10外环空向井底运移，并通过洗井阀进入油管I中。本实用新型中反洗密封总成3.3的反洗球3.3.3在反循环洗井过程中被底部的支撑弹簧3.3.4托起，不再起密封作用。此时可建立反循环洗井通道，酸洗液携带水泥碎块可顺利上返至上部油管I并最终到达井筒9外。洗井过程根据地面泵车施工压力变化调节排量。观察出口返液情况，若循环压力小于6MPa，出口返液无杂物，则说明筛管10外的水泥环已经挤开，近井地层恢复了渗透率并建立了油气生产通道。酸洗结束后投棒砸开泄油器，起出本挤压酸洗管柱便可进行投产作业。
[0025]本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下使用其他任何与本实用新型相同或相近似的实施工具，均落在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置，其特征是，包括密封总成(3.1)、节流传压总成(3.2)和反洗密封总成(3.3)，节流传压总成(3.2)的两端连接密封总成(3.1)，位于下方的密封总成(3.1)的下部与反洗密封总成(3.3)连接；节流传压总成(3.2)的传压通道与两端连接的密封总成(3.1)的传压通道连通。
2.根据权利要求1所述的一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置，其特征是，所述下方的密封总成(3.1)与节流传压总成(3.2)共用一根节流传压中心管，并通过该节流传压中心管与反洗密封总成(3.3)连接。
3.根据权利要求2所述的一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置，其特征是，所述密封总成(3.1)包括胶筒(3.1.1)、中心管(3.1.2)和传压套(3.1.3)，中心管(3.1.2)的管体上设有进液孔(3.1.5)与节流传压总成(3.2)连通，将胶筒(3.1.1)套装在中心管(3.1.2)外面，胶筒(3.1.1)的上端与硫化头压套(3.1.4)连接、下端与传压套(3.1.3)连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置，其特征是，所述安装在节流传压总成(3.2)上部的密封总成(3.1)的中心管(3.1.2)的进液孔(3.1.5)位于管体的下部，两个密封总成(3.1)之间的间距可以通过接入加长或缩短的传压套(3.1.3)和中心管(3.1.2)获得调节；胶筒(3.1.1)设有两层橡胶，两层橡胶之间设有钢丝，两层橡胶和钢丝硫化在一起；在硫化头压套(3.1.4)、胶筒(3.1.1)和传压套(3.1.3)与中心管(3.1.2)之间留有液流间隙做为传压通道。
5.根据权利要求4所述的一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置，其特征是，所述节流传压总成(3.2)包括启动活塞(3.2.1)、节流传压中心管、节流弹簧(3.2.2)、弹簧支撑套和节流套(3.2.3)，在节流套(3.2.3)和弹簧支撑套上均设有循环孔(3.2.4)，启动活塞(3.2.1)通过剪钉(3.2 .5)与密封总成(3.1)的中心管(3.1.2)连接，该中心管(3.1.2)上的进液孔(3.1.5)与启动活塞(3.2.1)的下部内腔连通；节流传压中心管的上端通过内接头与中心管(3.1.2)连接、下端与反洗密封总成(3.3)的上接头(3.3.5)连接；节流弹簧(3.2.2)套装在弹簧支撑套的外面、安装在外接头与节流套(3.2.3)之间，节流套(3.2.3)通过剪钉(3.2.5)与弹簧支撑套连接；外接头与密封总成(3.1)的传压套(3.1.3)连接，弹簧支撑套与连接套(3.2.6)连接。
6.根据权利要求5所述的一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置，其特征是，所述外接头与内接头之间以及弹簧支撑套和连接套(3.2.6)与节流传压中心管之间均留有液流间隙做为传压通道，该传压通道与连接在节流传压总成(3.2)上方和下方的密封总成(3.1)的传压通道连通。
7.根据权利要求5所述的一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置，其特征是，所述节流套(3.2.3)安装在弹簧支撑套下部外圆的台阶上，节流套(3.2.3)上的循环孔(3.2.4)位于剪钉(3.2.5)的上方，弹簧支撑套上的循环孔(3.2.4)位于弹簧支撑套管体的下部；连接套(3.2.6)的上部外圆与弹簧支撑套螺纹连接、下部外圆与下方密封总成(3.1)的硫化头压套(3.1.4)螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置，其特征是，所述反洗密封总成(3.3)包括上接头(3.3.5)、下接头、球座(3.3.1)，支座(3.3.2)，反洗球(3.3.3)和支撑弹簧(3.3.4)，球座(3.3.1)装在下接头的内圆台阶内并通过剪钉固定；球座(3.3.1)的内部装有支座(3.3.2)，球座(3.3.1)的下部与弹簧座螺纹连接；弹簧座和支座(3.3.2)之间设有支撑弹簧(3.3.4)，将支座(3.3.2)顶紧在球座(3.3.1)的内圆台阶上；上接头(3.3.5)与下接头螺纹连接，在上接头(3.3.5)与下接头之间还装有反洗球罩。
9.根据权利要求8所述的一种注水泥完井后筛管外水泥环挤压装置，其特征是，所述球座(3.3.1)上端设有 密封锥面与反洗球(3.3.3)配合，反洗球罩安装在上接头(3.3.5)的中部台阶与下接头的上端面之间；支座(3.3.2)设有中心孔、其上部管体为瓣状结构穿插在球座(3.3.1)的中心孔内；下接头的下部内圆与密封插管接头螺纹连接。
【文档编号】E21B21/00GK203756095SQ201420073366
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】田启忠, 温盛魁, 伊伟锴, 杨慧, 朱瑛辉, 张化强, 岳广韬 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司采油工艺研究院