分段完井管柱、分段改造管柱及油井改造装置的制作方法

本发明涉及油气井改造完井技术领域，特别涉及一种分段完井管柱、分段改造管柱及油井改造装置。

背景技术：

在油气井储层改造与完井技术领域中，一般普遍采用分段改造完井工艺。采用分段改造完井工艺是因为在产层段一般均有一定程度的非均质性，如果采用大段笼统改造工艺则会导致改造液集中进入渗透性较好的井段，而真正需要改造的渗透性较差的井段却得不到有效的改造。而采用分段改造工艺则可以有效避免这种弊端，使得改造液能够较为均衡地进入被改造井段。目前，对于一些长井段的裸眼井通常采用裸眼封隔器间隔投球滑套来实现多级分段改造与完井工艺。裸眼封隔器的功能就是将一个长裸眼井段分隔成若干个小段，以便能够给每一小段分配一定的改造液，从而达到均衡改造的目的。投球滑套的功能是控制改造时各段打开的顺序，改造过程中从管内从小到大依次投入不同尺寸的球，泵送到井下后将自下而上逐个打开相应的滑套，从而实现逐段改造的目的，全部改造完成后再诱喷投产完井。

但是，目前的分段改造完井工艺中采用的完井管柱内部球座逐级缩径，这不但导致管内通径很小，同时，球座与投球的级差关系使得整个管柱的分段数量有限，使得该完井管柱只能对改造过程中分段数量较少的油井适用，无法满足需分段数量较大的油井改造。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种分段完井管柱、分段改造管柱及油井改造装置，其能够解决裸眼井在改造过程中分段数量少的问题。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种分段改造管柱，包括：

井下开关阀；设置在所述井下开关阀下端的滑套开关；设置在所述滑套开关下端的第二封隔器；设置在所述第二封隔器下端的连接管，所述连接管的侧壁开设有孔洞；设置在所述连接管下端的单流阀，所述单流阀的流向为由下往上；设置在所述单流阀下端的第三封隔器。

在一个优选的实施方式中，所述井下开关阀的上端设置有能使分段改造管柱的内部与外部相连通的循环阀。

在一个优选的实施方式中，所述第二封隔器与所述第三封隔器之间设置有第一油管。

在一个优选的实施方式中，所述循环阀的上端设置有第二油管。

在一个优选的实施方式中，所述第二封隔器为跨隔封隔器。

在一个优选的实施方式中，所述第三封隔器为机械封隔器。

在一个优选的实施方式中，所述滑套开关和所述第二封隔器之间设置有水力锚。

一种油井改造装置，包括：如上述任一所述的分段改造管柱和一种分段完井管柱，该分段完井管柱包括：多个相连接的分段完井单元，每个分段完井单元包括裸眼封隔器和与所述裸眼封隔器相连接的套管滑套；一端与多个所述分段完井单元的一端相连接的第一封隔器或尾管悬挂器。

在一个优选的实施方式中，当一端与多个所述分段完井单元的一端相连接的是第一封隔器时，所述第一封隔器为悬挂封隔器。

在一个优选的实施方式中，所述第一封隔器或所述尾管悬挂器与所述分段完井单元之间设置有用于调配距离的套管。

在一个优选的实施方式中，多个所述分段完井单元的另一端连接有引鞋。

一种分段完井管柱，包括：多个相连接的分段完井单元，每个分段完井单元包括裸眼封隔器和与所述裸眼封隔器相连接的套管滑套，所述分段完井单元用于与分段改造管柱相适配；一端与多个所述分段完井单元的一端相连接的第一封隔器或尾管悬挂器。

在一个优选的实施方式中，当一端与多个所述分段完井单元的一端相连接的是第一封隔器时，所述第一封隔器为悬挂封隔器。

在一个优选的实施方式中，所述第一封隔器或所述尾管悬挂器与所述分段完井单元之间设置有用于调配距离的套管。

在一个优选的实施方式中，多个所述分段完井单元的另一端连接有引鞋。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

1、本发明实施例中的分段完井管柱采用多个裸眼封隔器间隔套管滑套连接进而可以对较长裸眼井段进行任意段的分段，该种分段方式不受数量限制。多个裸眼封隔器间隔套管滑套依次连接，当分段完井管柱进入井内裸眼井段后，裸眼封隔器坐封，如此相邻裸眼封隔器之间的套管滑套与每一段被坐封的裸眼井段相对应，进而可以通过套管滑套仅向该段裸眼井段进行相应程度的改造。分段完井管柱的分段数量不受限制，更有利于长裸眼井段细分均衡改造，提高改造效果。

2、本发明实施例中的分段改造管柱与上述分段完井管柱配合使用，通过本分段改造管柱可以依次打开分段完井管柱中的套管滑套，再通过本分段改造管柱向一个套管滑套对应的裸眼井段注入改造液。当注入完改造液，解封完成后，将拖动本分段改造管柱时，井下开关阀会将本分段改造管柱关闭，这样可以有效避免在拖动本分段改造管柱时管内井喷。

3、分段完井管柱的通径可以与原有井内的套管相匹配，进而保证整个井眼的完整性。同时，套管滑套可重复开关，给后期控制生产、控水治水、再次分段改造以及其它作业预留了技术窗口。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明实施例中分段完井管柱的结构示意图。

图2为本发明实施例中分段改造管柱的结构示意图。

以上附图的附图标记：

1、技术套管；2、引鞋；3、第一封隔器；4、裸眼封隔器；5、套管滑套；6、第二油管；7、循环阀；8、井下开关阀；9、滑套开关；10、水力锚；11、第二封隔器；12、连接管；13、第一油管；14、单流阀；15、第三封隔器。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

为了解决上述问题，申请人提出了一种分段完井管柱，图1为本发明实施例中分段完井管柱的结构示意图，如图1所示，其包括：多个相连接的分段完井单元，每个分段完井单元包括裸眼封隔器4和与所述裸眼封隔器4相连接的套管滑套5，分段完井单元用于与下文中的分段改造管柱相适配；一端与多个所述分段完井单元的一端相连接的第一封隔器3或尾管悬挂器。

在上述结构中，当一端与多个所述分段完井单元的一端相连接的是第一封隔器3时，所述第一封隔器3可以为悬挂封隔器。当第一封隔器3为悬挂封隔器时，其可以较好与井内的技术套管1之间完成坐封，使得分段完井管柱能够连接在技术套管1的下端。

整个分段完井管柱通过钻杆携带至井下预定位置，坐封第一封隔器3或者尾管悬挂器，使得分段完井管柱的上端坐封在技术套管1的下端，然后根据裸眼封隔器4具体的坐封方式将每个分段完井单元中的裸眼封隔器4坐封，使得技术套管1下方的裸眼井段被多个裸眼封隔器4分隔成多个区间段，再将钻杆脱手并起出。在分段完井管柱入井时所有套管滑套5均设置为关闭状态。上述分段完井管柱设置完成后，裸眼井段内形成一个由多级裸眼封隔器4间隔套管滑套5的结构，这使整个裸眼段得到了有效的支撑，同时将整个裸眼井段分隔成若干个小段，各小段通过套管滑套5的开关进而可以与井眼连通，也可以与井眼隔离。

在一个优选的实施方式中，所述第一封隔器3或所述尾管悬挂器与所述分段完井单元之间设置有用于调配距离的套管。通过该套管的长度可以调整分段完井单元与所述第一封隔器3或所述尾管悬挂器的距离，以便在分段完井管柱下入后分段完井单元能较好的与裸眼井段相配合。

在一个优选的实施方式中，多个所述分段完井单元的另一端连接有引鞋2。该引鞋2设置在分段完井单元的下端，在钻杆携带分段完井管柱下入井时，其可以有效减少分段完井管柱下端被卡的情况出现。

为了解决上述问题，申请人还提出了一种与上述分段完井管柱相配合使用的分段改造管柱，图2为本发明实施例中分段改造管柱的结构示意图，如图2所示，其包括：井下开关阀8；设置在所述井下开关阀8下端的滑套开关9；设置在所述滑套开关9下端的第二封隔器11；设置在所述第二封隔器11下端的连接管12，所述连接管12的侧壁开设有孔洞；设置在所述连接管12下端的单流阀14，所述单流阀14的流向为由下往上；设置在所述单流阀14下端的第三封隔器15。

为了进一步了解上述分段改造管柱，下面将对其做进一步解释和说明。井下开关阀8为现有技术，其具体结构请参照申请号为201521008105.8的中国专利中的拉压式全通径井下开关阀8。井下开关阀8用于控制管柱内的开关，当分段改造管柱入井时可以将其设置为打开或关闭状态。当井下开关阀8在处于打开状态时，入井时完井液可以自动进入分段改造管柱内，这样分段改造管柱在下入过程中不需要向管内加液垫；当井下开关阀8处于关闭状态时，入井管柱内外处于隔离状态，入井时可以根据诱喷求产的需求对入井管柱进行部分掏空，实现在改造前进行求产，为单井产能评估和储层改造后评估提供依据。但无论井下开关阀8以何种状态入井，当第三封隔器15坐封加压时都可以将其激活，使其处于拉伸时关闭、加压时延时打开的工作状态。上述工作原理不但保证了管柱入井过程中的井控风险控制难题，而且分段改造管柱在两段之间拖动的过程中管内始终处于关闭状态，延时打开也为本井段的储层改造预留了充足的时间窗口，分段改造管柱外则可以设置封井器，如此可以有效防止井喷，确保了整个作业的安全。

滑套开关9用于在向上拖动管柱时打开分段完井管柱中相应的套管滑套5，使得该小段的裸眼井段与井眼连通，以便对该小段两端坐封后改造该小段。

所述第二封隔器11具体可以为跨隔封隔器。第三封隔器15可以选择机械封隔器，其坐封方式可以有多样，可以选用上提下放坐封方式，也可选用旋转坐封方式。一般在直井情况下可以选用上述任何一种方式都可以，而大斜度井或水平井应优选选用上提下放坐封的机械封隔器。第三封隔器15坐封后继续加压，进而使得第二封隔器11也同时坐封，这样第二封隔器11和第三封隔器15就能将被改造段的上下坐封，使自分段改造管柱通入的改造液只能进入该段。

连接管12设置在所述第二封隔器11的下端，第三封隔器15的上端，所述连接管12的侧壁开设有孔洞。该孔洞时用于沟通管内与被改造段产层的通道。

单流阀14设置在所述连接管12下端，第三封隔器15的上端。单流阀14的流向为由下往上，如此可以使改造液不能进入其下的井段，而其下井段的地层流体可以进入该管柱实现开采。

通过分段完井管柱对裸眼井段进行如图1中的处理，在进行分段改造施工时，再将上述分段改造管柱下到井底，然后上提该分段改造管柱使第二封隔器11和第三封隔器15跨越靠近井底的第一个套管滑套5(自下而上)，此时滑套开关9自下而上经过并打开第一个套管滑套5，再坐封第二封隔器11和第三封隔器15将第一个套管滑套5跨封，坐封加压使井下开关阀8延时打开，此时只有靠近井底的第一段裸眼井段与管内连通，再将预先配好的改造液通过分段改造管柱挤入第一段裸眼井段的地层，对第一段裸眼井段的地层进行改造。第一段裸眼井段改造完成后，可以解封第二封隔器11和第三封隔器15，上提分段改造管柱。打开并跨封第二个套管滑套5，对第二段进行改造，如此拖动管柱，逐个打开分段完井管柱中每个分段完井单元中的套管滑套5，逐段改造地层，直到最后一段改造结束。在上提拖动分段改造管柱的过程中，井下开关阀8处于拉伸状态而关闭，如此实现了管内防喷，而管外则可以通过封井器进行防喷，最终达到了井控防喷的目的。分段改造结束以后，可以用拖动分段改造管柱直接完井生产，位于其下方的各段裸眼井段的地层流体都可以通过单流阀14进入分段改造管柱。

后期如需进行产量调配或控水生产，然后再用油管携带滑套开关9将指定井段的套管滑套5关闭，再进行完井生产，达到后期生产调控的目的。滑套开关9的棘爪是受管内外压差控制的，当管内外压力平衡时棘爪处于收缩状态，此时它对任何滑套都不起作用。如果要对某个套管滑套5进行操作，需先将滑套开关9下到该套管滑套5附近，然后管内憋压，使管内外保持一定的压差，最后再移动管柱使滑套开关9通过该套管滑套5，该套管滑套5才会被操作关闭。携带有滑套开关9的管柱一次可以设置多个滑套的开关状态。

在一个优选的实施方式中，所述井下开关阀8的上端设置有能使分段改造管柱的内部与外部相连通的循环阀7。分段改造结束以后，起出分段改造管柱作业时，可以将循环阀7打开以建立循环通道。当循环阀7打开以后，油管和油套环空连通，建立起由油管进液、油管和油套环空出液或反方向的循环通道，该循环通道可以将井筒内的机械杂质带出井口，减小分段改造管柱起出过程中的遇卡风险，方便管柱起出。

在一个优选的实施方式中，所述第二封隔器11与所述第三封隔器15之间设置有第一油管13。所述循环阀7的上端设置有第二油管6。第一油管13和第二油管6用于调节相邻部件之间的距离，以使得分段改造管柱伸入分段完井管柱时与分段完井管柱相对应。

在一个优选的实施方式中，所述滑套开关9和所述第二封隔器11之间设置有水力锚10。在将改造液压入第一段裸眼井段的地层的过程中，由于管内外压差的作用可以使得水力锚10的锚块胀开，进而牢牢地锁定在套管壁上，如此可以防止分段改造管柱上移或下移发生滑动。

本发明实施例中的分段完井管柱采用多个裸眼封隔器4间隔套管滑套5连接进而可以对较长裸眼井段进行任意段的分段，该种分段方式不受数量限制。多个裸眼封隔器4间隔套管滑套5依次连接，当分段完井管柱进入井内裸眼井段后，裸眼封隔器4坐封，如此相邻裸眼封隔器4之间的套管滑套5与每一段被坐封的裸眼井段相对应，进而可以通过套管滑套5仅向该段裸眼井段进行相应程度的改造。分段完井管柱的分段数量不受限制，更有利于长裸眼井段细分均衡改造，提高改造效果。本发明实施例中的分段改造管柱与上述分段完井管柱配合使用，通过本分段改造管柱可以依次打开分段完井管柱中的套管滑套5，再通过本分段改造管柱向一个套管滑套5对应的裸眼井段注入改造液。当注入完改造液，解封完成后，将拖动本分段改造管柱时，井下开关阀8会将本分段改造管柱关闭，这样可以有效避免在拖动本分段改造管柱时管内井喷。分段完井管柱的通径可以与原有井内的套管相匹配，进而保证整个井眼的完整性。同时，套管滑套5可重复开关，给后期控制生产、控水治水、再次分段改造以及其它作业预留了技术窗口。

申请人还提出了一种油井改造装置，其包括上述任一所述的分段完井管柱和如上述任一所述的分段改造管柱。该本申请中油井改造装置功能的实现是需要分段完井管柱和入井的分段改造管柱共同配合完成的，其中任何一个工具所对应功能的缺失都会导致作业效果的大大折扣。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。