完井工艺装置、柱式地锚以及提升油层套管预应力的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及油田热采井技术领域，公开了一种完井工艺装置、一种柱式地锚以及一种提升油层套管预应力的方法。所述完井工艺装置包括位于地面下的表层套管(1)、油层套管(2)以及套管头本体(3)，所述油层套管通过连接组件(40)连接至所述套管头本体的内表面，所述油层套管的底部连接有柱式地锚(500)，所述柱式地锚包括锚爪(502)以及柱塞体(530)，所述柱式地锚上形成有液体出口(501)，锚爪能够伸出所述柱塞体的侧壁并插入地层内部，水泥能够从所述液体出口中排出，以封闭所述油层套管与地层之间的环形空隙。本发明专利技术通过液压油使锚爪插入地层，将油层套管提拉至预设载荷后，油层套管通过连接组件卡紧于套管头本体内壁，实现预应力的提升。升。升。

【技术实现步骤摘要】
完井工艺装置、柱式地锚以及提升油层套管预应力的方法


[0001]本专利技术涉及油田热采井
，具体地涉及一种完井工艺装置。在此基础之上，还涉及一种柱式地锚以及一种提升油层套管预应力的方法。

技术介绍

[0002]井筒完整性是油田正常开发的基础，但随着生产时间的不断增长，受地质、工艺等不同因素影响，注采井不可避免的都会出现一定比例的套管损坏，严重影响油田正常生产。在生产实践中，由于油田地质情况复杂，油品性质多样、开发方式多元，造成套损类型多样，套损原因分析异常困难。申请人自九十年代开始致力于稠油热采井套损机理分析和套损防治的研究，逐步形成了预应力完井、G级加砂固井水泥体系、外加厚套管等特色技术，一定程度上降低了热采井套损率，延长了热采井的寿命。
[0003]但是目前油田套损率依然很高，平均套损率为22.3％。因套损停产，直接影响原油日产量。其中热采生产井前8轮套损率高达30％。严重影响热采井生产时效，大幅度增加修井作业成本。其主要原因在于：现场实施过程中由于稠油热采井完井地锚锚定力低，井口环形钢板对套管伸长量有严格的限制，导致预应力施工难度增加，生产时套管受冷热交变载荷，造成大面积套损。其次目前采用G级加砂水泥体系温度超过170℃后强度开始明显下降、渗透率显著上升，在高温交变热应力作用下，固井质量变差，水泥环破裂和出砂掏空使套管柱失去地层支撑，压缩载荷使管柱发生S型弯曲变形。再者传统完井管柱设计方法对于管柱的热应变性能考虑不足，注采工况温度变化引起套管拉压交变应力，导致管材发生过量塑性变形而造成永久破坏；套管的偏梯形螺纹不能汽密封，只能通过螺纹密封脂提高密封性能，但是注汽温度大于200℃时螺纹密封脂失效，导致蒸汽泄露进入泥岩层吸水膨胀，岩层界面横向载荷急剧变化引发套管剪切/错断；提高套管钢级和壁厚能够降低套损率，对延缓套变有一定的效果，但是钢级和壁厚达到一定数值后，再增加钢级其降低套损效果微乎其微，但是成本增加很多。需要确定经济界限，尤其是在目前油价不乐观形势下，不能一味提高钢级。
[0004]为此，需要研究预应力效果好、固井水泥耐温级别高，且完井经济效益可观的热采完井工艺。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的油层套管预应力低的问题，提供一种完井工艺装置，该完井工艺装置能够有效提高油层套管的预应力。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种完井工艺装置，所述完井工艺装置包括位于地面下的表层套管、与该表层套管同轴地布置的油层套管以及连接于该表层套管上端的套管头本体，所述油层套管位于地面下的深度大于所述表层套管位于地面下的深度，所述油层套管通过连接组件连接至所述套管头本体的内表面，所述油层套管的底部连接有柱式地锚，
[0007]所述柱式地锚包括锚爪、用于容纳该锚爪的柱塞体、外管组件以及同轴布置于所述外管组件内部的活塞组件，所述外管组件和所述活塞组件均位于所述柱塞体的上方，所述外管组件内壁与所述活塞组件外壁围成的空间为液体通道，所述外管组件上形成有与该液体通道连通的液体出口；
[0008]所述活塞组件内形成有液压油腔，所述柱塞体内部形成有用于容纳所述锚爪的容纳腔以及与所述液压油腔和所述容纳腔连通的液压流道，所述活塞组件能够使得所述液压油腔内的液压油依次流经所述液压流道以及所述容纳腔以使得所述锚爪伸出所述柱塞体的侧壁并插入地层内部，由所述油层套管进入的水泥能够从所述液体出口中排出，以封闭所述柱式地锚和/或所述油层套管与地层之间的环形空隙。
[0009]可选地，所述套管头本体上端形成有由上至下向内收缩的安装孔，所述连接组件卡接于该安装孔的内壁并密封地连接于所述油层套管的外壁。
[0010]可选地，所述连接组件包括具有容纳腔的悬挂器以及位于所述容纳腔内的卡瓦，所述卡瓦的外表面配合于所述容纳腔的内表面，所述外表面和所述内表面分别配置为由上至下向内倾斜，所述卡瓦的内表面形成有用于防止油层套管向下移动的倒刺。
[0011]可选地，所述连接组件包括连接杆，所述连接杆穿过所述悬挂器连接于所述卡瓦的顶部。
[0012]本专利技术第二方面提供一种柱式地锚，所述柱式地锚包括锚爪、柱塞体、外管组件以及同轴布置于所述外管组件内部的活塞组件，所述柱塞体内部形成有用于容纳所述锚爪的容纳腔，
[0013]所述外管组件和所述活塞组件均位于所述柱塞体的上方，所述外管组件内壁与所述活塞组件外壁围成的空间为液体通道，所述外管组件上形成有与该液体通道连通的液体出口以使得所述液体通道内的液体能够从该液体出口中排出；
[0014]所述活塞组件内形成有液压油腔，所述柱塞体上形成有与该液压油腔以及所述容纳腔连通的液压流道，所述活塞组件能够使得所述液压油腔内的液压油依次流经所述液压流道以及所述容纳腔以使得所述锚爪伸出所述柱塞体的侧壁并插入地层内部。
[0015]可选地，所述液体通道内设置有密封地连接于所述外管组件内壁以及所述活塞组件外壁的第一单向阀组件，该第一单向阀组件允许所述液体通道内的液体单向地流出。
[0016]可选地，所述第一单向阀组件包括斜面接触的上塞座和下塞座，所述上塞座密封地连接于所述外管组件的内壁，所述下塞座滑动且密封地连接于所述活塞组件的外壁，所述上塞座的内壁与底壁之间连接有第一斜面，所述下塞座的外壁与顶壁之间连接有第二斜面，所述液体能够驱动所述下塞座相对所述上塞座向下运动，使得所述第一斜面与所述第二斜面之间形成允许所述液体通过的流道。
[0017]可选地，所述第一单向阀组件包括位于所述下塞座下方的导流环，所述下塞座与该导流环之间连接有第一弹簧，并且/或者，所述第一单向阀组件包括位于所述上塞座的顶面或底面以限制所述上塞座轴向移动的卡簧。
[0018]可选地，所述活塞组件包括液缸、滑动且密封地连接于该液缸内壁的活塞以及密封地连接于所述活塞底部的密封堵头，所述液缸的内壁以及所述活塞的底壁和/或所述密封堵头的底壁围成所述液压油腔，所述活塞能够带动所述密封堵头共同相对所述液缸轴向向下运动以使得所述液压油腔内的液压油排出至所述液压流道。
[0019]可选地，所述液压油腔的底部设置有密封地连接于所述液缸内壁的第二单向阀组件，所述第二单向阀组件允许所述液压油腔内的液压油单向地流入所述液压流道内。
[0020]可选地，所述第二单向阀组件包括具有流通通道的阀座、位于该流通通道内并与所述阀座斜面接触的阀芯以及位于所述流通通道内并套设于所述阀芯外侧的内导流座，所述阀座的内壁上设置有第三斜面，所述阀芯的头部设置有第四斜面，所述内导流座上形成有第一通孔，所述头部的底面与所述内导流座的顶面之间连接有第二弹簧，所述液压油腔内的液压油能够驱动所述阀芯相对所述阀座向下运动，使得所述第三斜面与所述第四斜面之间形成允许所述液压油通过的缝隙，所述液压油通过所述第一通孔流至液压流道内。
[0021]可选地，所述活塞配置为具有第二通孔的等壁厚结构，所述活塞组件包括用于限制所述活塞径向运动的上扶正框和下扶正框，所述上扶正框和所述下扶正框位于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种完井工艺装置，其特征在于，所述完井工艺装置包括位于地面下的表层套管(1)、与该表层套管(1)同轴地布置的油层套管(2)以及连接于该表层套管(1)上端的套管头本体(3)，所述油层套管(2)位于地面下的深度大于所述表层套管(1)位于地面下的深度，所述油层套管(2)通过连接组件(40)连接至所述套管头本体(3)的内表面，所述油层套管(2)的底部连接有柱式地锚(500)，所述柱式地锚(500)包括锚爪(502)、用于容纳该锚爪(502)的柱塞体(530)、外管组件(540)以及同轴布置于所述外管组件(540)内部的活塞组件(550)，所述外管组件(540)和所述活塞组件(550)均位于所述柱塞体(530)的上方，所述外管组件(540)内壁与所述活塞组件(550)外壁围成的空间为液体通道(503)，所述外管组件(540)上形成有与该液体通道(503)连通的液体出口(501)；所述活塞组件(550)内形成有液压油腔(521)，所述柱塞体(530)内部形成有用于容纳所述锚爪(502)的容纳腔以及与所述液压油腔(521)和所述容纳腔连通的液压流道(531)，所述活塞组件(550)能够使得所述液压油腔(521)内的液压油依次流经所述液压流道(531)以及所述容纳腔以使得所述锚爪(502)伸出所述柱塞体(530)的侧壁并插入地层内部，由所述油层套管(2)进入的水泥能够从所述液体出口(501)中排出，以封闭所述柱式地锚(500)和/或所述油层套管(2)与地层之间的环形空隙。2.根据权利要求1所述的完井工艺装置，其特征在于，所述套管头本体(3)上端形成有由上至下向内收缩的安装孔，所述连接组件(40)卡接于该安装孔的内壁并密封地连接于所述油层套管(2)的外壁。3.根据权利要求1所述的完井工艺装置，其特征在于，所述连接组件(40)包括具有容纳腔的悬挂器(41)以及位于所述容纳腔内的卡瓦(42)，所述卡瓦(42)的外表面配合于所述容纳腔的内表面，所述外表面和所述内表面分别配置为由上至下向内倾斜，所述卡瓦(42)的内表面形成有用于防止油层套管(2)向下移动的倒刺。4.根据权利要求3所述的完井工艺装置，其特征在于，所述连接组件(40)包括连接杆(43)，所述连接杆(43)穿过所述悬挂器(41)连接于所述卡瓦(42)的顶部。5.一种柱式地锚，其特征在于，所述柱式地锚(500)包括锚爪(502)、柱塞体(530)、外管组件(540)以及同轴布置于所述外管组件(540)内部的活塞组件(550)，所述柱塞体(530)内部形成有用于容纳所述锚爪(502)的容纳腔，所述外管组件(540)和所述活塞组件(550)均位于所述柱塞体(530)的上方，所述外管组件(540)内壁与所述活塞组件(550)外壁围成的空间为液体通道(503)，所述外管组件(540)上形成有与该液体通道(503)连通的液体出口(501)以使得所述液体通道(503)内的液体能够从该液体出口(501)中排出；所述活塞组件(550)内形成有液压油腔(521)，所述柱塞体(530)上形成有与该液压油腔(521)以及所述容纳腔连通的液压流道(531)，所述活塞组件(550)能够使得所述液压油腔(521)内的液压油依次流经所述液压流道(531)以及所述容纳腔以使得所述锚爪(502)伸出所述柱塞体(530)的侧壁并插入地层内部。6.根据权利要求5所述的柱式地锚，其特征在于，所述液体通道(503)内设置有密封地连接于所述外管组件(540)内壁以及所述活塞组件(550)外壁的第一单向阀组件(560)，该第一单向阀组件(560)允许所述液体通道(503)内的液体单向地流出。
7.根据权利要求6所述的柱式地锚，其特征在于，所述第一单向阀组件(560)包括斜面接触的上塞座(561)和下塞座(562)，所述上塞座(561)密封地连接于所述外管组件(540)的内壁，所述下塞座(562)滑动且密封地连接于所述活塞组件(550)的外壁，所述上塞座(561)的内壁与底壁之间连接有第一斜面，所述下塞座(562)的外壁与顶壁之间连接有第二斜面，所述液体能够驱动所述下塞座(562)相对所述上塞座(561)向下运动，使得所述第一斜面与所述第二斜面之间形成允许所述液体通过的流道。8.根据权利要求7所述的柱式地锚，其特征在于，所述第一单向阀组件(560)包括位于所述下塞座(562)下方的导流环(563)，所述下塞座(562)与该导流环(563)之间连接有第一弹簧(564)，并且/或者，所述第一单向阀组件(560)包括位于所述上塞座(561)的顶面或底面以限制所述上塞座(561)轴向移动的卡簧(565)。9.根据权利要求5所述的柱式地锚，其特征在于，所述活塞组件(550)包括液缸(551)、滑动且密封地连接于该液缸(551)内壁的活塞(552)以及密封地连接于所述活塞(552)底部的密封堵头(553)，所述液缸(551)的内壁以及所述活塞(552)的底壁和/或所述密封堵头(553)的底壁围成所述液压油腔(521)，所述活塞(552)能够带动所述密封堵头(553)共同相对所述液缸(551)轴向向下运动以使得所述液压油腔(521)内的液压油排出至所述液压流道(531)。10.根据权利要求9所述的柱式地锚，其特征在于，所述液压油腔(521)的底部设置有密封地连接于所述液缸(551)内壁的第二单向阀组件(570)，所述第二单向阀组件(570)允许所述液压油腔(521)内的液压油单向地流入所述液压流道(531)内。11.根据权利要求10所述的柱式地锚，其特征在于，所述第二单向阀组件(570)包括具有流通通道的阀座(571)、位于该流通通道内并与所述阀座(571)斜面接触的阀芯(572)以及位于所述流通通道内并套设于所述阀芯(572)外侧的内导流座(573)，所述阀座(571)的内壁上设置有第三斜面，所述阀芯(572)的头部设置有第四斜面，所述内导流座(573)上形成有第一通孔，所述头部的底面与所述内导流座(573)的顶面之间连接有第二弹簧(574)，所述液压油腔(521)内的液压油能够驱动所述阀芯(572)相对所述阀座(571)向下运动，使得所述第三斜面与所述第四斜面之间形成允许所述液压油通过的缝隙，所述液压油通过所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖昌，于雷，马骁，王斌，刘明涛，徐鹏，孙凯，张守名，金子議，焦健，乔诗涵，陆浩宇，单祥斌，赵晶晶，董纹希，吕春柳，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：