一种连通储层的功能管柱及其连通储层的方法与流程

本发明涉及石油井下完井工具技术领域，具体涉及一种连通储层的功能管柱及其连通储层的方法。

背景技术：

在石油开采中，打通油流通道是一项重要工艺。在现有技术中，打通油流通道包括利用聚能弹射孔打通油流通道，半个多世界来主要的射孔方式未发生根本变化。虽然射孔工艺、工具、方法均有很大进步，但是射孔对储层产生的压实带污染问题无法克服，而且大幅降低储层有效渗透率，对原油生产极为不利。为此，人们开始采用水力喷砂射孔的工艺方法，但由于喷嘴材料，高压泵以及射孔沟通范围等条件限制，该方法应用规模受到限制。

专利200610001128.5、专利201110096631.4公开了一种高压水射流深穿透射孔及辅助压裂方法以及用于该方法的装置，该装置通过活塞、楔体和冲头在套管及地层中打出一个小孔道，然后将喷射软管输送到小孔道中，地面注入清水，依靠自进式喷嘴进行边射流破岩边伸入地层。该方法虽然能够产生一定长度的孔道，孔道沟通范围仍远远不够，而且该喷射破岩效果有限。另外，母管小孔道需预先射孔生成，工序繁琐，而且每次作业只能在地层中打一个孔道，若打多个孔道，需要多次起下管柱进行相应施工，不仅操作繁琐、用时过长，而且施工成本较高，降低了该方法的适用性。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种连通储层的功能管柱及其连通储层的方法，可实现远距离、大范围、高效率地沟通缝洞型、孔洞型储层的目的，减少起下管柱次数，提高采油效率。

为了实现以上发明目的，一方面，本发明提出了一种具有以下结构的连通储层的功能管柱，包括：套管、增产短节、支撑短节和分支管，其中包括若干相互连接的套管与支撑短节，最后一节套管连接最后一个支撑短节的一端，最后一个支撑短节的另一端连接增产短节，分支管从相互连接的套管和支撑短节中穿过，且所述分支管的两端构造成：分支管的末端连接到增产短节的斜向通孔内并朝向储层方向，在自然状况下分支管被限制伸出；在设定条件达到时分支管伸出沟通周边储层。

在本发明中，分支管的末端连接到增产短节，并且在达到设定条件时，分支管可以伸出沟通储层。由于分支管的伸出长度在压力下可延伸并在一定范围内形成喷射，因而能够沟通远距离、大范围、高效率地沟通缝洞型、孔洞型周边储层。缝洞型、孔洞型储层连通后，能进行有效开采，提高采油效率。同时由于一次下入管柱就能达到开采目的，减少了起下管柱的次数。此外，由于包括多个套管与支撑短节的结构，套管与支撑短节的数量可根据储层所在的深度来选择，适用于普通采油井、超深井和斜向井等，能更好地满足采油的需要。

在一种实施方案中，所述支撑短节和套管通过相互配合的螺纹结构以及油管扣连接。

在一种实施方案中，所述支撑短节一端设有用于连接的第一内螺纹，所述支撑短节另一端设有用于连接的外螺纹，所述支撑短节靠近第一内螺纹的一端内侧还设有用于卡紧与支撑分支管的卡紧支撑组件。

在一种实施方案中，所述卡紧支撑组件包括卡紧套和支撑套，所述卡紧套与设在支撑短节内的第二内螺纹连接，且第二内螺纹的直径小于第一内螺纹的直径；所述支撑套的一端抵接卡紧套，支撑套的另一端抵接在支撑短节的内台肩上。

在一种实施方案中，所述支撑套的外表面中部设有凸环，凸环两侧的环形凹部上套接有轴承，支撑套通过轴承抵接在卡紧套和支撑短节的内表面上。

在一种实施方案中，所述支撑套中部设有四条用于分支管通过的通道，所述四条通道在所述支撑套内均匀分布。

在一种实施方案中，分支管安装在支撑套内，分支管的始端连接有可溶限位销。在管柱下入过程中，可溶限位销可起到对分支管的限位作用。

在一种实施方案中，

所述分支管的末端设有端头，所述端头包括：

喷头，其连接在分支管上；

密封组件，其密封连接在分支管末端与斜向通孔所在的增产短节的内壁之间；

螺母压环，其连接在所述增产短节的斜向通孔内；和

可溶限位环，其设在所述螺母压环与所述密封组件之间。

另一方面，本发明还提供了一种连通储层的方法，该方法包括以下步骤：

将如前面所述的功能管柱连接后下入井内；

往管柱内泵注酸液，设在分支管始端的可溶限位销和设在分支管末端的端头中的可溶限位环溶解，实现管内憋压；

继续泵注酸液使得分支管在目标储层处伸出，沟通井筒附近储层。

在一种实施方案中，当增产短节的下深位置到达目标储层位置时，向管内泵注酸液，酸液致使完井管柱底部酸释阀关闭，分支管末端的可溶限位环以及始端的可溶限位销溶解，分支管失去约束；继续泵注酸液，当管内压力达到一定值时，在喷嘴形成的液力牵引作用下分支管伸出沟通井筒附近储层。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)分支管一般采用软管，将分支管预置在功能管柱中，随完井管柱一起入井下入到储层位置，一趟管柱完成射孔、支管延伸、远距离沟通储层的作业，效率高、成本低。

2)功能管柱可依据分支管长度而变化，进而实现不同长度范围内的储层沟通目的，储层连通范围大。

3)功能管柱中可预置四只分支管，呈对称分布，泵注酸液时四只分支管同时失去约束，以不同角度扎入储层，沟通面积大，效果好。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本发明的功能管柱的其中一种实施例的结构示意图；

图2所示为图1中的增产短节与分支管连接部分的结构示意图；

图3所示为图2中的分支管端部的局部放大视图a，此时分支管处于自然状态；

图4所示为图3中的分支管端部的局部放大视图a’，此时分支管处于伸出状态；

图5所示为图1中的支撑短节的结构示意图；

图6所示为分支管末端与支撑短节配合时的局部结构示意图；

图7所示为分支管安装后的支撑短节截面示意图。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

发明人在发明过程中注意到，现有通过高压水射流深穿透射孔及辅助压裂的方法，不仅喷射破岩效果有限，而且在打通孔道时，需要多次起下管柱进行相应施工，操作繁琐。

针对以上不足，本发明的实施例提出了一种连通储层的功能管柱及其使用方法，下面进行详细说明。

图1显示了本发明的连通储层的功能管柱的其中一种实施例的结构示意图。在该实施例中，本发明的连通储层的功能管柱主要包括：增产短节4、分支管3以及若干相互连接的套管1与支撑短节2。其中，最后一节套管13连接最后一个支撑短节23的一端，最后一个支撑短节23的另一端连接增产短节4。分支管3从相互连接的套管1与支撑短节2中依次穿过且分支管3的端头300连接到增产短节4上的斜向通孔41内并朝向储层方向。另外，分支管3的两端构造成：在自然状况下阻挡分支管3伸出，在设定条件达到时使分支管3伸出连通储层。这种设置主要是为了等到分支管3到达目标储层位置时，可以实现有效喷射。

在一个实施例中，如图1所示，至少包括两个或以上的套管1与支撑短节2。下面以包括三个套管1和三个支撑短节2的功能管柱为例，阐述功能管柱的结构以及部件之间的相互连接关系。第一节套管11的上端通过外螺纹连接管柱6。第一节套管11的下端通过外螺纹与第一个支撑短节21上端的内螺纹连接。第一个支撑短节21下端的外螺纹通过油管扣5连接中间的套管12的上端。油管扣5与套管1与支撑短节2均为螺纹连接或者焊接。中间的套管12的下端通过中间的支撑短节22。中间的支撑短节22再通过油管扣连接最后一节油管13。最后一节油管23的下端通过螺纹连接最后一个支撑短节23。最后一个支撑短节23通过外螺纹与增产短节4的内螺纹连接。从而构成功能管柱的管体部分。

在一个实施例中，如图5和图6所示，每个支撑短节2均包括短节本体200，短节本体200的一端设有用于连接套管1的第一内螺纹201，短节本体200的另一端设有用于连接的外螺纹202。短节本体200靠近第一内螺纹201的一端的内侧还设有用于卡紧和支撑分支管3的卡紧支撑组件。

在一个实施例中，如图5和图6所示，该卡紧支撑组件主要包括卡紧套203和支撑套204。其中，卡紧套203与支撑短节2的第二内螺纹通过螺纹连接形成紧固结构。且第二内螺纹的直径小于第一内螺纹201的直径，这样可以将卡紧套203方便地放入短节本体200内并对支撑套204进行限位。支撑套204的一端抵接卡紧套203，支撑套204的另一端抵接在支撑短节2的短节本体200内台肩上。

在一个优选的实施例中，如图5和图6所示，支撑套204的外表面中部设有凸环，凸环两侧的环形凹部上套接有轴承205。支撑套204通过轴承205抵接在卡紧套203以及支撑短节2的短节本体200的内表面。在支撑短节2内设置卡紧套203和支撑套204主要作用是在管内托起以及约束分支管3。同时设置轴承205增加了支撑短节2的灵活性，即便分支管受到作用力发生旋转，由于支撑套204不是直接卡死分支管3，而是也能发生转动，因而不至于对分支管3造成损坏。

在一个实施例中，如图1、图6和图7所示，支撑套204的中部设有四条用于四条分支管通过的通道。该四条通道在支撑套204内呈均匀分布(如图7所示)，四条分支管3分别从通道中穿过，该支撑套204的结构同时可防止四条分支管3相互缠绕干涉。且分支管3安装在支撑套204内后，分支管3的末端连接有可溶限位销7。该可溶限位销7在功能管柱下入井内过程中，自然状态时起到限制分支管3移动的作用，保证管柱下放过程中，分支管3不因自身重力原因而滑脱。当作业过程中往管内泵注酸液，在酸液环境下可溶限位销7溶解，分支管3的尾部失去约束，便可在前端喷嘴302(该前端为分支管3的末端)的液力牵引作用下伸出。

在一个实施例中，分支管的端头300连接增产短节4上的斜向通孔41内并朝向储层方向。此处增产短节4起到支撑起分支管3的端头300的作用。四个斜向通孔41呈轴向均匀分布的结构分布在增产短节4上。在进一步优选的实施例中，斜向通孔41与功能管柱的轴线方向呈15°至60°的夹角。当角度更大时，为了防止分支管3内的流体对增产短节4的反作用力的影响，可以考虑在分支管的端头300与增产短节4之间设置连接结构防止反作用力带来的影响。

在一个实施例中，如图3所示，分支管的端头300主要包括：喷嘴302、密封组件301、螺母压环304和可溶限位环303。其中，分支管3的端部通过焊接或螺纹连接方式安装有喷嘴302。密封组件301套接在分支管3的外部并超出喷嘴302所在的平面，分支管3与增产短节4的斜向通孔41内壁之间安装有密封组件301。密封组件301主要实现分支管3的外壁与增产短节5之间的环形空间的密封，保证增产短节5内腔的所有液体只能通过分支管3及其前端的喷嘴302喷出。喷嘴302前端设计有可溶限位环303，并通过螺母压环304实现固定。可溶限位环303抵接在螺母压环304与密封组件302之间。螺母压环304通过螺纹连接在增产短节4的斜向通孔41内对可溶限位环303起到限位作用。入井自然状态时可溶限位环303防止分支管4及喷嘴302从分支管的端头300内部伸出。

在一个实施例中，如图4所示，当向功能管柱内泵注酸液后，在酸液环境中，可溶限位销7和可溶限位环303逐步溶解。分支管3及其前端的喷嘴302失去阻挡，在喷嘴9的液力牵引作用下向外伸出，沟通井筒附近储层。

另一方面，本发明还提出了一种用于连通储层的方法，该方法采用如前面所述的功能管柱，并包括以下步骤：

将管柱连接后下入井内储层位置处；

往管柱内泵注酸液，设在分支管3前端的可溶限位销7和设在分支管3的端头300中的可溶限位环303溶解，实现管柱内憋压；

继续泵注酸液使得分支管3伸出沟通井筒附近储层。

在一个实施例中，整个功能管柱连接后作为完井管柱的一部分下入到井内，当增产短节4下深位置到达目标储层位置时，在管内泵注酸液，酸液致使完井管柱底部酸释阀(一种完井上的单流阀，常开状态，遇酸后释放关闭)关闭，分支管3前端可溶限位环303以及末端可溶限位销7溶解，分支管3失去约束。然后进行管内憋压，继续泵注酸液当管内压力达到一定值时，在喷嘴302形成的液力牵引作用下分支管3伸出沟通井筒附近储层。功能管柱沟通的深度范围由分支管3的长度决定。另外，可依据分支管3的长度灵活安排接入的套管1与支撑短节2的数量，理论上在施工水马力足够的情况下，分支管3的长度不受约束。

在一个实施例中，当功能管柱中的增产短节深度位置到达目标储层后，地面泵入酸液，酸性流体从分支管3(一般为软管)前端的喷嘴302中喷出进行水力喷射。在酸液腐蚀及水力喷射复合作用下实现造孔，同时酸液环境中分支管失去约束，在水力牵引作用下四只分支管全部伸出扎入储层，从而达到远距离、大范围、高效率的沟通缝洞型、孔洞型储层的目的，提高油井采收率。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。