应用于裂缝性油气井的同心注采管、中心管柱及完井结构的制作方法

1.本实用新型属于石油开采技术领域，涉及一种应用于裂缝性油气井同井注采的同心注采管和中心管柱，以及一种采用所述同心注采管和中心管柱的完井结构。


背景技术：

2.同井注采工艺主要用于解决裂缝性油气井基质渗透率低、基质中的油气不易产出的问题。同井注采工艺通常采用平行的双管下入井筒，例如“一种用于同井注采的完井结构(201910623000.x)”所公开的技术方案，所述双管包括注入管和采出管，多个注入管的出水口和多个采出管的采油口在井筒中依次间隔分布，出水口和采油口之间的井筒环空通过封隔器或连续封隔体进行隔离，出水口对应的裂缝为注入裂缝，采油口对应的裂缝为采出裂缝。该技术方案的工作过程如下：通过注入管的出水口向注入裂缝注水，注入裂缝中的水在压差作用下，驱替注入裂缝和采出裂缝之间基质中的地层油向采出裂缝移动并流入采出裂缝，再从采出裂缝流经采油口进入采出管，最终被开采至地面。采用双管下入的同井注采工艺，可以提高油气井的产液量、生产效率和实际采收率。
3.但是，双管下入的同井注采工艺，仍存在两方面问题。第一方面，与单管下入井筒的技术方案相比，双管下入井筒和取出的施工难度非常高，及其容易出现管柱卡死问题，这也导致双管下入的同井注采工艺长期停留在理论概念上，很少在实际工程中得到应用。第二方面，由于井筒通常为圆形截面结构，而下入的双管也都为圆形截面结构，导致双管的管径较小、井筒截面的利用率较低。举例来说，当井筒的直径为8英寸时，下入的双管直径必须小于4英寸，此时双管的有效过流截面积小于8π平方英寸，不足井筒整体过流截面积16π的一半。如果再考虑双管的管壁厚度和管柱与井筒配合需保留的裕量，则双管的有效过流面积仅为井筒的三分之一左右。双管的有效过流面积过小，一方面会导致注水和采油的阻力较大、流速较低，严重影响生产效率；另一方面，也导致井筒环空截面积较大，进而导致对井筒环空进行分段隔离的难度增大。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种应用于裂缝性油气井的同心注采管、中心管柱及完井结构。
5.为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种应用于裂缝性油气井的同心注采管，包括圆筒形的通道管51，所述通道管51上设有出水口511；所述通道管51内部设有支撑环52，所述支撑环52整体呈圆筒形结构，所述支撑环52的外壁设有多个向外延伸支撑点521，所述多个支撑点521与所述通道管51的内壁贴合，从而形成由所述通道管51内壁与所述支撑环52外壁构成的环空状且两端贯通的夹壁腔56；所述支撑环52上与所述通道管51的出水口511对应的位置，还设有出水通道522，所述出水通道522将所述出水口511与所述支撑环52的内部连通；所述出水通道522的周边设有挡墙523，所述挡墙523与所述通道管51的内壁贴合，从而将所述出水通道522与所述夹壁
腔56隔离。
7.进一步，所述通道管51的出水口511和所述支撑环52的出水通道522轴向居中设置多个，且周向均匀分布。
8.进一步，所述通道管51外侧设有导流层53，所述导流层53与通道管51之间的夹层空间与所述出水口511连通。
9.进一步，所述通道管51两端设有用于实现多个管柱之间的串接的第一转接头54和第二转接头55。
10.进一步，所述第一转接头54和第二转接头55分别为螺纹连接方式的公转接头和母转接头。
11.进一步，还包括设置在所述支撑环52内部的插入密封管6，所述插入密封管6为管状结构，周向设有两组密封圈61，所述两组密封圈61位于所述支撑环52的出水通道522两侧，且与所述支撑环52的内壁贴合密封；所述插入密封管6的周向设有与所述出水通道522或者与所述所述插入密封管6和所述支撑环52之间形成的导流腔57对应的导流孔62。
12.进一步，所述插入密封管6的密封圈61为预制在插入密封管6外侧周向的橡胶环状结构，或者是遇液膨胀材质的环状结构。
13.进一步，所述插入密封管6两端设有用于实现多个管路串接的第三转接口。
14.为实现上述目的，本实用新型还采用了如下技术方案：
15.一种应用于裂缝性油气井的中心管柱，包括间隔设置的同心注采管5和控水筛管4，其中，所述同心注采管5采用如上所述的结构；所述控水筛管4内部设有同心注入管3；所述同心注采管5和所述控水筛管4首尾依次连接；所述同心注采管5的插入密封管6和所述同心注入管3依次连接；所述同心注采管5的夹壁腔56与所述控水筛管4和同心注入管3形成的环形腔连通；所述插入密封管6和所述同心注入管3的内部连通。
16.为实现上述目的，本实用新型还采用了如下技术方案：
17.一种应用于裂缝性油气井的完井结构，井筒2中设有如上所述的中心管柱，所述中心管柱与井筒2的井壁之间的井筒环空中，充填有封隔颗粒7。
18.本实用新型一种应用于裂缝性油气井的同心注采管、中心管柱及完井结构，一是采用了具有双层结构的同心注采管，使圆形的中心管柱内部同时具备注水通道和产液通道，相对于现有的双管下入工艺，不仅更加便于管柱的下井操作、不易卡堵，而且注水通道和产液通道具有更大的过流面，有利于提高工作效率。二是作为外管的同心注采管及控水筛管，与作为内管的插入密封管及同心注入管，可以采用分别下入井筒的操作方案，从而与现有的井上设备完全兼容。三是井筒环空中采用充填的封隔颗粒作为封隔结构，施工简便，防止注入水或产液在井筒环空中窜流的效果好。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例中一种应用于裂缝性油气井的完井结构的整体结构示意图；
20.图2是图1中采用的一种应用于裂缝性油气井的同心注采管的轴向剖面结构示意图；
21.图3是图2中a-a截面结构示意图(不包括插入密封管)；
22.图4是图2中示意的同心注采管的两个流道的流体运动方向示意图。
具体实施方式
23.以下结合附图1至4，进一步说明本实用新型一种应用于裂缝性油气井的同心注采管、中心管柱及完井结构的具体实施方式。本实用新型一种应用于裂缝性油气井的同心注采管、中心管柱及完井结构不限于以下实施例的描述。
24.实施例1：
25.本实施例给出一种应用于裂缝性油气井的同心注采管。如图1至3所示，所述同心注采管5整体外形与现有技术完井施工过程中下入井筒的管柱外形一致，可以为短节或长节等任意形式。所述所述同心注采管5由外向内至少包括三层圆筒状的结构，分别是导流层53、通道管51和支撑环52。
26.其中，所述圆筒形的通道管51上设有出水口511；优选的，所述通道管51的出水口511和所述支撑环52的出水通道522轴向居中设置多个(例如4个)，且周向均匀分布。
27.所述通道管51内部设有支撑环52，所述支撑环52整体呈圆筒形结构，所述支撑环52的外壁设有多个向外延伸支撑点521，所述多个支撑点521与所述通道管51的内壁贴合，从而形成由所述通道管51内壁与所述支撑环52外壁构成的环空状且两端贯通的夹壁腔56；优选的，所述支撑点521设置在靠近两端的位置，数量为4个，沿轴向均匀分布。所述支撑环52上与所述通道管51的出水口511对应的位置，还设有出水通道522，所述出水通道522将所述出水口511与所述支撑环52的内部连通(即与支撑环52内部的轴向流道连通)；所述出水通道522的周边设有挡墙523，所述挡墙523与所述通道管51的内壁贴合，从而将所述出水通道522与所述夹壁腔56隔离；显然，所述挡墙523也可以起到与支撑点521类似的支撑作用，确保夹壁腔56的结构稳定。
28.所述通道管51外侧设有导流层53，所述导流层53与通道管51之间的夹层空间与所述出水口511连通，用于将出水口511排出的注入水均匀分布或释放至所述同心注采管5对应的井筒环空中，以便于注入水进入注入裂缝8。同时，也用于防止环空中的封隔颗粒进入中心管柱。
29.所述通道管51两端设有第一转接头54和第二转接头55，用于实现多个管柱之间的串接。优选的，所述第一转接头54和第二转接头55分别为螺纹连接方式的公转接头和母转接头。所述同心注采管5的两端可以与控水筛管串接，当然也可以与同心注采管5连接，从而将两个或多个较短的同心注采管5连接成一组较长的组合结构。
30.所述同心注采管5的支撑环52内部还设有插入密封管6，所述插入密封管6为管状结构，周向设有两组插入密封圈61，所述两组密封圈61位于所述支撑环52的出水通道522两侧，且与所述支撑环52的内壁贴合密封。优选的，所述插入密封管6的密封圈61为预制在插入密封管6外侧周向的橡胶环状结构，或者是遇液膨胀材质的环状结构以实现密封。所述插入密封管6的周向设有与所述出水通道522或者与所述所述插入密封管6和所述支撑环52之间形成的导流腔57对应的导流孔62。通过设置所述插入密封管6，使得所述同心注采管5内部形成两个通道，即所述插入密封管6内部的注水通道，以及所述插入密封管6与所述通道管51之间形成的产油通道。
31.所述导流腔57由所述密封管6外侧、所述支撑环52的内侧，以及所述密封管6外侧
两端的密封圈61围合而成；设置所述导流腔57的目的在于，施工过程中下入所述密封管6时，一方面，由于密封管6的单节长度与同心注采管5的单节长度无法做到非常精准的一致，将有可能导致导流孔62无法与出水通道522在周向上完全对准；另一方面，由于二者通常均通过丝扣进行串接，导流孔62与出水通道522在径向方向上也很难完全对准。因此，通过在导流孔62与出水通道522之间设置导流腔57作为导流通道，可以大大降低施工的精度和难度，提高密封管6与同心注采管5之间的容错(位置偏差)能力。
32.优选的，所述插入密封管6的两端设有用于实现多个管路串接的第三转接口；当然，所述插入密封管6的第三转接口可以与同心注入管3串接，也可以与另一个或多个插入密封管6依次串接，从而形成组合结构。
33.实施例2：
34.本实施例给出一种应用于裂缝性油气井的中心管柱，如图1至4所示，包括间隔设置的同心注采管5和控水筛管4，其中，所述同心注采管5采用如实施例1所述的结构。当然，所述同心注采管5和控水筛管4可以是逐一间隔设置，也可以是先串接一个或几个同心注采管5，再串接一个或几个控水筛管4，每个管段的同心注采管5和控水筛管4可以是一个或多个，数量可以相等或不相等，都应纳入本技术权利要求书的保护范围。
35.具体的，所述控水筛管4内部设有同心注入管3(图1中未画出)。所述同心注采管5和所述控水筛管4首尾依次连接；所述同心注采管5的插入密封管6和所述同心注入管3依次连接；所述同心注采管5的夹壁腔56与所述控水筛管4和同心注入管3形成的环形腔连通；所述插入密封管6和所述同心注入管3的内部连通。
36.通过上述设置，所述中心管柱内部形成了两个流道，一个是注水通道，按照注入水的流向分别流经同心注入管3、插入密封管6、导流孔62、出水通道522、出水口511、导流层53、同心注采管5对应的井筒环空、注入裂缝8；另一个是产油通道，按照产油的流向分别流经采出裂缝9、控水筛管4对应的井筒环空、控水筛管4、控水筛管4与同心注入管3之间的空腔、插入密封管6与第一转接头54/第二转接头55之间的空腔、夹壁腔56，然后在途经上一个控水筛管、上一个同心注采管5，依次向上流动，直至产出井口。注入水和产出油的具体流向如图4所示。
37.实施例3：
38.本实施例给出一种应用于裂缝性油气井的完井结构，如图1所示，所述井筒2包括设置在近井口处的座封器1，井筒2的周围存在注入裂缝8和采出裂缝9。井筒中下入了如实施例2所述的中心管柱，所述中心管柱与井筒的井壁之间的井筒环空中，充填有封隔颗粒7。
39.具体的充填方法，可参照背景技术中列出的现有专利技术。通过充填封隔颗粒7，可以实现井筒内部的封隔，抑制流体(包括注入水、产出的油气等)在井筒环空中沿轴向窜流。同时，还不会阻碍同心注采管5的导流层53流出的注入水经同心注采管5对应的井筒环空进入注入裂缝8，以及不会阻碍采出裂缝9产出的流体经控水筛管4对应的井筒环空进入控水筛管4与同心注入管3之间的空腔。
40.实施例4：
41.本实施例给出一种实施例3所述完井结构的形成方法，包括以下步骤：
42.1、在井口依次串接同心注采管5与控水筛管4并下入井筒，直至全部完成下入操作，在直井段内形成外层管；
43.2、按照与同心注采管5与控水筛管4相应的串接关系，在井口串接插入密封管6与同心注入管3并下入外层管中，直至全部完成下入操作，在直井段内形成内层管；外层管与内层管共同形成中心管柱后再下入井底；此时，需要确保插入密封管6与同心注采管5的位置对应、控水筛管4与同心注入管3的位置相对应；
44.3、向中心管柱与井筒井壁之间的环空中充填封隔颗粒，形成用于控水的连续封隔体。
45.需要说明的是，本发明说明书及权利要求书中所记载的作为流体通道的“孔”，在其能够实现流体通道的前提下，可以是圆形孔、其他形状的孔、狭缝孔等，均属于等同的技术方案。
46.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。