用于打通储层的管柱的制作方法

本发明涉及完井工具技术领域，特别是涉及一种用于打通储层的管柱。

背景技术：

在石油开采中，打通储层的油流通道是为了后续采油工作而进行的重要工艺步骤，其直接决定了采油的效率和采油深度。

目前，比较常用的打通技术包括利用聚能弹射孔打通油流通道。半个多世纪以来，都是采用的这种射孔方式。然而，这种射孔方式对储层产生的压实带污染问题是无法克服的。同时，这种射孔方式还导致储层的有效渗透率较低。这对采油来说是非常不利的。

近年来，人们开始采用水力喷砂射孔的方式来打通储层的油流通道。然而，到目前为止的用于打通储层的管柱均不能用于深地层(例如，井深超过6000米)、质地较硬的不容易穿透的储层(例如，碳酸盐岩储层)的穿透连通。另外，现有的管柱还存在结构复杂、操作繁琐等问题，进而导致了施工的成本非常高，而效率非常低。

因此，需要一种能够高效地打通储层的油流通道的管柱。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种用于打通储层的管柱，通过这种管柱能够更加高效地打通储层的油流通道。

根据本发明提出了一种用于打通储层的管柱，其包括：筒状主体，在所述筒状主体的下端处构造有相对于所述筒状主体的纵向轴线径向向外偏斜的容纳孔，所述容纳孔连通到所述筒状主体之外；喷射管，所述喷射管套设在所述筒状主体内，所述喷射管的上端处于所述筒状主体内，所述喷射管的下端设置在所述容纳孔内，在所述喷射管的下端处设置有喷射口；以及固定部，所述固定部设置在所述筒状主体内，从所述筒状主体的内侧壁径向向内延伸，在所述固定部上构造有沿纵向方向贯穿所述固定部的固定孔，所述喷射管穿过所述固定孔并与所述固定孔密封式接合；其中，在打通储层状态下，在所述固定部之上的筒状主体内形成封闭空间，通过向所述封闭空间内注入打通流体而使所述喷射管通过所述容纳孔而射入到所述储层中。

在将上述管柱下入到井下的预定深度之后，则可进入到打通储层状态。此时，向筒状主体的封闭空间内注入打通流体。一方面，打通流体能通过筒状主体而进入到喷射管内，并由喷射口射出筒状主体而射向储层。另一方面，在固定部之上的筒状主体内，由打通主体形成高压环境，从而喷射管能由容纳孔离开筒状主体并射向储层。通过这两种过程的结合，有利于在地层中形成非常深的油流通道。

在一个实施例中，所述固定孔偏离于所述筒状主体的中心轴线设置，并与所述筒状主体的内侧壁间隔开，所述管柱包括相对于彼此并列设置的多个喷射管，在所述固定部上构造有相应的多个固定孔，各个喷射管穿过相应的固定孔。

在一个实施例中，所述固定部的固定孔与所述喷射管之间构造有间隙，在所述间隙内设置有弹性密封件，以使所述固定孔与所述喷射管之间密封式接合，所述间隙和所述弹性密封件构造为允许所述喷射孔发生膨胀变形。

在一个实施例中，在所述容纳孔内设置有封堵件，所述封堵件构造为在下入管柱状态下能阻止所述喷射管的下端从所述容纳孔中射出去，在打通储层状态下允许所述喷射管的下端从所述容纳孔中射出去。

在一个实施例中，在所述喷射管的下端处构造有相对于所述喷射管的纵向轴线径向向外延伸的卡接凸起，所述封堵件相对于所述卡接凸起而设置在所述容纳孔的外侧，其中，所述封堵件构造为能在与所述打通流体相接触时被溶解掉。

在一个实施例中，在所述筒状主体的侧壁上构造有沿径向方向贯穿所述筒状主体的侧壁的第一通孔，所述第一通孔位于所述固定部之上，在所述筒状主体内套设有活动套筒，所述活动套筒位于所述固定部之上，在所述活动套筒的侧壁上构造有沿径向方向贯穿所述活动套筒的侧壁的第二通孔，在下入管柱状态下，所述第一通孔与所述第二通孔相连通，以使所述活动套筒的内腔连通到所述筒状主体之外，在打通储层状态下，所述第一通孔与所述第二通孔不连通，以使所述活动套筒的内腔不能连通到所述筒状主体之外。

在一个实施例中，在下入管柱状态下，所述活动套筒与所述筒状主体通过连接件而固定连接在一起，所述连接件构造为能在与所述打通流体接触后溶解。

在一个实施例中，在所述筒状主体内设置有喷射管支架，所述喷射管支架位于所述固定件之上，在所述喷射管支架上构造有沿纵向方向贯穿所述喷射管支架的支撑孔，所述喷射管延伸穿过所述喷射管支架，所述支撑孔与所述筒状主体的内侧壁间隔开。

在一个实施例中，所述筒状主体包括上壳体和设置在所述上壳体之下的下壳体，所述上壳体和所述下壳体通过螺纹连接在一起，在所述下壳体的内侧构造有朝向上方的台阶面，所述台阶面与所述上壳体的下端相对间隔开设置，所述喷射管支架设置在所述上壳体的下端和所述下壳体的台阶面之间，在所述喷射管支架与所述上壳体的下端之间和/或在所述喷射管支架与所述下壳体的台阶面之间设置有推力轴承。

在一个实施例中，所述筒状主体、所述喷射管和所述固定部形成工作单元，所述管柱包括沿纵向方向依次设置的多个所述工作单元。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过本发明中的管柱能够实现在储层(尤其是深层的储层，更尤其是碳酸盐岩储层)中产生长距离的油流通道。

附图说明

在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为根据本发明的一个实施方案的用于打通储层的管柱的示意图；

图2至图4分别显示了图1中的管柱的一部分；

图5和图6显示了图1中的管柱的另外的状态；

图7显示了根据本发明的另一个实施方案的用于打通储层的管柱的示意图。

在附图中，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

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1显示了根据本发明的用于打通储层的管柱100的示意性结构。管柱100大致可分为多个功能单元，包括由上到下依次连接的油管1、支撑短节2、阀体短节3和工作短节4。

图2至图4分别显示了其中一些功能单元，其中图2显示了工作短节4的具体结构，图3显示了阀体短节3的具体结构，图4显示了支撑短节2的具体结构。

如图2所示，工作短节4包括工作壳体41，该工作壳体41大体上构造为圆筒状的结构，以在该工作壳体41内形成内腔。在工作壳体41内设置有大体上沿着工作壳体41的纵向方向延伸的喷射管45。在工作壳体41的内腔中还固定设置有固定部43，该固定部43与工作壳体41的内侧壁密封式固定连接，并在工作壳体41内延横向方向延伸而横跨工作壳体41的整个内腔。固定部43上构造有沿纵向方向贯穿其的通孔，即，固定孔。喷射管45延伸穿过该固定孔，以使得喷射管45的上端和下端分别位于固定部43的上下两侧。例如，可在固定孔内设置弹性密封件44，以通过弹性密封件44来实现喷射管45与固定孔之间的密封式接合。在工作壳体41的下端处构造有容纳孔46，该容纳孔46至少包括径向的分量和纵向的分量，以使其偏离于工作壳体41的纵向轴线向外延伸，其下端(外端)向外倾斜，从而在管柱100下入井内时，该容纳孔46的下端能指向储层。在初始状态(即，管柱下入状态)下，喷射管45的下端设置在该容纳孔46内。在打通储层状态下，喷射管45能通过该容纳孔46而离开工作壳体41、射入到储层中。

如图2所示，优选地，在容纳孔46处设置光滑套管，使得该光滑套管直接暴露于喷射管45。由于光滑套管的内表面非常光滑，所以可有效降低喷射管45在穿过容纳孔46时所受到的摩擦力，以确保喷射管45能高速地射入到储层中。另外，该光滑套管还能有效避免喷射管45在穿过其时被划破，这确保了喷射管45的结构完整性，并由此确保流体能有效地通过喷射管45喷射出去。该光滑套管例如可由塑料制成，以便于实现光滑的内表面。

在这里，喷射管45可由具有一定柔度且具有一定刚度的材料制成，以使其具有一定的支撑能力，也能顺利地通过容纳孔46而离开工作壳体41。例如，喷射管45可以是橡胶管、胶皮管，或者也可以是薄壁金属管，例如毛细钢管，或者由钛合金制成的管等。

应当理解的是，在容纳孔46处建立密封也是可行的。然而优选地，通过与工作壳体41的下端间隔开的固定部43来与喷射管45建立密封。一方面，这更有利于引导喷射管45。另一方面，形成容纳孔46的工作壳体41的壁不能太厚，因此在该处建立密封的效果相对较差；而在独立的固定部43上建立密封则可允许密封的结构更为复杂、所占尺寸更大。这无疑有利于确保密封效果足够好。密封效果好，喷射管45射向储层的过程就越顺利，从而有利于更加高效地打通储层的油流通道。

在工作壳体41的内侧构造有朝向上方的台阶面，固定部43设置在该台阶面之上，并与该台阶面相抵。在固定部43的上方设置有安装环42，该安装环42通过螺纹与工作壳体41固定连接，并将固定部43夹在安装环42与上述台阶面之间。由此，可实现固定部43的位置的固定。另外，在固定部43与工作壳体41的内侧壁之间还可设置密封圈，以确保在它们之间形成密封。由此，流体不能从固定部43的边缘处流过。

在一个更加优选的实施例中，固定部43的固定孔与喷射管45间隔开较大的距离，在它们之间设置较厚的弹性密封件44，并且该弹性密封件44的弹性较大，例如为密封组合。由此，即便喷射管45产生了膨胀变形，该喷射管45也能顺利地穿过固定孔，同时也能确保固定孔与喷射管45之间的密封接合。

另外，根据需要，可在工作短节4中设施彼此并列的多个喷射管。例如，可设置3个喷射管。这三个喷射管相对于工作壳体41的纵向轴线旋转对称设置，彼此间隔120°。为此，可在固定部43上设置相应的多个(3个)固定孔，以供各个喷射管穿过。这些固定孔偏离于工作壳体41的中心轴线设置，并且与工作壳体41的内侧壁间隔开。

通过上述这种设置，允许在井下同一深度的多个不同位置处打通储层，以形成多个油流通道。

此外，如图2所示，喷射管45的下端还构造有相对于喷射管45的纵向轴线径向向外伸出的卡接凸起451。在容纳孔上构造有朝外(朝下)的台阶面。在喷射管45的下端设置于容纳孔内时，该台阶面与卡接凸起451相抵。由此，可避免喷射管45缩回工作壳体41的内腔。另外，在容纳孔46内还固定设置有封堵件47，封堵件47抵在卡接凸起451的外侧，从而能避免喷射管45非预期地向外伸出。该封堵件47优选地构造为筒状的，从而喷射管45的最下端部分可穿过该封堵件47而伸出去，而使得喷射管45的喷射口处于工作壳体41之外。这种设置有利于使打通流体能顺利地进入到喷射管45内，并经由喷射口而射向储层。

如图3所示，阀体短节3包括筒状的阀体外壳31，该阀体外壳31例如可通过螺纹而连接在工作壳体41之上。工作壳体41的内腔与阀体外壳31的内腔相连通。在阀体外壳31内套设有活动套筒34，活动套筒34构造为能相对于阀体外壳31沿纵向方向滑动。在阀体外壳31的侧壁上构造有在径向方向上贯穿阀体外壳31的第一通孔k1。在活动套筒34的侧壁上构造有在径向方向上贯穿活动套筒34的第二通孔k2。

活动套筒34的上、下两端分别与阀体外壳31密封式接合，而活动套筒34的中部部分与阀体外壳31间隔开，在它们之间设置有密封体35。密封体35例如可通过螺纹而与活动套筒34固定连接，以确保其能随着活动套筒34一起移动。作为替代或附加，在活动套筒34的上端处构造有径向向外延伸的台阶面，密封体35处于该台阶面之下，并抵着该台阶面。由此，在活动套筒34向下移动时，密封体35可随之一起移动。

在活动套筒34之上设置有弹性件(例如为螺旋弹簧)33，而在弹性件33之上设置有定位环32。定位环32通过螺纹而与阀体外壳31固定连接。弹性件33的上端抵在定位环32的下端处，以此来实现弹性件33相对于阀体外壳31的固定。弹性件33的下端抵在活动套筒34的上端处。

另外，在活动套筒34与阀体外壳31之间还可设置固定销36。

如图4所示，支撑短节2包括上壳体21和设置在上壳体21之下的下壳体22，它们通过螺纹而固定连接在一起。在下壳体22的内侧壁上构造有朝上的台阶面。上壳体21的下端插入到下壳体22内，并与该台阶面相对间隔开。在上壳体21的下端与下壳体22的台阶面之间设置支撑件25。支撑件25径向向外延伸形成连接凸起251，该连接凸起251通过设置在两侧的推力轴承24而分别与上壳体21的下端和下壳体22的台阶面相接合。由此，支撑件25可相对于上壳体21和下壳体22转动。

在支撑件25上构造有沿纵向方向贯穿其的通孔，即，支撑孔。支撑孔与下壳体25的外侧壁间隔开。喷射管45可延伸穿过支撑孔，以允许支撑件25对喷射管45进行支撑。由此，能够尽量避免喷射管45与筒状主体(下文中有具体说明，包括上壳体21、下壳体22等)相接触，从而能降低喷射管45在移动过程中受到的摩擦阻力。另外，在上壳体21和下壳体22通过螺纹连接的过程中，需要上壳体21相对于下壳体22发生转动。例如在这种情况下，支撑件25可相对于上壳体21和下壳体22旋转能够有效避免喷射管45在此过程中跟着一起发生弯曲、扭转或失稳等。这能确保喷射管45在后续作业中能处于导通状态，并且能被有效地喷射出去。

在图4中，下壳体22通过螺纹与阀体外壳31固定连接，它们的内腔彼此连通。上壳体21通过螺纹与设置在其上的油管1固定连接。油管1延伸至井口处。

应当理解的是，本发明中所述的“筒状主体”指的是实施本发明的管柱100所需的管柱壳体，是限制打通流体流动的外壳。该筒状主体包括工作短节4的工作壳体41。另外，在设置有阀体短节3和支撑短节2的情况下，也包括它们的阀体外壳31、上壳体21和下壳体22。另外，该筒状主体也可包括至少一段油管1。

通过上述支撑短节2的设置有利于将喷射管45设置得非常长。这对于所打通的油流通道的深度有着非常重要的影响。

下面将结合图1、5和6对管柱100的结构和具体工作过程进行更加详细的说明。

图1显示了管柱100处于管柱下入状态下的情况。在该状态下，阀体短节3中的固定销36将阀体外壳31与活动套筒34固定为第一通孔k1和第二通孔k2相对齐，以此实现活动套筒34的内腔与井内环境的连通。由此，管柱100能顺利下入到井中的预定位置。在此过程中，喷射管45的下端始终保持在工作壳体41下端的容纳孔内，并且该喷射管45延伸穿过固定部43的固定孔、阀体短节3，以及支撑件25的支撑孔。

然后，使固定销36失效。例如，可使固定销36剪断。或者优选地，可使固定销36构造为在接触到打通流体(例如为酸液)时溶解。由此，可向油管1内注入酸液，该酸液能流到阀体短节3内并与固定销36相接触，以将其溶解掉。此后，阀体外壳31和活动套筒34则不再固定。活动套筒34在弹性件33的推动下向下移动，以使第一通孔k1和第二通孔k2不再对齐，从而不再连通。并且，密封体35随着活动套筒34一起向下移动，以覆盖住第一通孔k1。由此能有效确保第一通孔k1与第二通孔k2不再连通。通过该操作，可在固定部43之上的整个筒状主体内形成封闭空间。同时，一部分打通流体(即，酸液)会在第一通孔k1和第二通孔k2还连通的时候流到管柱100之外，并注入到井内环境中。这些打通流体即可开始酸蚀储层的表面，以利于后续的储层打通的顺利进行。另外，封堵件47可构造为能在与打通流体接触时溶解。由此，在打通流体注入到井内环境中之后，该打通流体可流至封堵件47处，并将其溶解掉。由此，喷射管45的下端可自由地向外移动而不再受到阻碍。在图5中显示了这种状态。

继续向油管1内注入打通流体即可使上述封闭空间内的压力增大。在巨大的压力作用的推动下，喷射管45会沿着容纳管而射出管柱100，并射向储层(参见图6)。同时，打通流体还会从该封闭空间内而进入到喷射管45内，并通过喷射管45下端处的喷射口而喷向储层。一方面，以高压、高速的射流而喷向储层的打通流体能使储层变得脆弱，并且在储层上形成射孔。另一方面，喷射管45本身以高压、高速射向储层，也有利于在储层上形成射孔。另外，随着喷射管45射入储层，可以向储层的更深位置喷射打通流体，并由此允许喷射管45进一步向更深的储层中移动。这种相辅相成的过程允许在储层上形成非常深的油流通道。

随着喷射管45向储层内深入，留在管柱100内的喷射管45的部分越来越短。在喷射管45的上端脱离固定部43处的弹性密封件44之后，上述封闭空间消失。地面上的操作人员能够明确得知油管1内的压力瞬间显著减小。此时，即可停止向油管1内继续注入打通流体。此时，喷射管45能够在余压作用下完全脱离管柱100，或者仅有非常小的一部分还留在管柱100内。在上提回收管柱100时，该非常小的一部分喷射管能够顺利脱离管柱100。由此，喷射管45可留在储层内，辅助油流通道的形成。

如图7所示，管柱100可包括在纵向方向上彼此间隔开的多个喷射管45。具体地，可使工作短节4和支撑短节2形成管柱单元。根据需要，该管柱单元还可包括油管1。管柱100可包括从上到下依次连接的多个管柱单元。例如在图7中显示了从上到下依次连接的油管1’、支撑短节2’、工作短节4’、油管1、支撑短节2和工作短节4。另外，可只在最下方的工作短节4与支撑短节之间设置阀体短节3。应当注意的是，工作短节4’的下端构造有通孔，以用于连通到下方的油管1中；最下方的工作短节4的下端可构造为封闭的。

通过上述这种管柱100的设置，允许通过一趟管柱而实现在井下的多个不同深度处打通储层，形成油流通道。

总的来说，本发明的管柱100具有如下优势。

一.通过一趟管柱可实现射孔和支管延伸。也就是说，管柱100能通过非常简单的操作来实现储层打通，效率高，成本低。

二.打通效果好，尤其可用于深层、坚固的储层(例如，碳酸盐岩储层)，并且可直接下入裸眼井中，进行油流通道的打通。例如，在深度在6000米以上的碳酸盐岩储层中，可形成至少50米至60米的油流通道。

三.通过一趟管柱，可在同一井深处形成多个油流通道。由此，可实现该深度储层的大面积沟通。这非常有利于提高后续采油的效率。根据事先勘探的结果，可令要射入同一井深的不同喷射管的长度不同。由此可实现相应形成的油流通道的长度不同。

四.通过一趟管柱，可在不同井深处形成多个油流通道。这大幅提高了储层打通的效率。根据事先勘探的结果，可令要射入不同井深的不同喷射管的长度不同。由此可实现相应形成的油流通道的长度不同。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。