裸眼水平井免钻塞防砂固井管柱

摘要

一种裸眼水平井免钻塞防砂固井管柱，包括外管柱和内管柱。所述外管柱包括酸洗充填阀(1)上顺次安装连接的防砂筛管(2)、裸眼封隔器(3)、外定位台阶(4)、外注水泥器(5)和套管(6)。内管柱包括油管(8)及其上连接安装的内注水泥器(7)。内管柱安装于外管柱中，内外管柱之间相互固定密封。本发明具有简化作业程序，减少下井管柱趟数，注水泥固井之后，不须进行钻塞作业，作业成本低，提供通径大、内壁规则、干净的防砂完井井筒，施工成功率高，施工可靠性大，劳动强度低，油井产量高等特点，广泛在石油开采裸眼水平井防砂固井完井工艺中应用。

说明书

一、技术领域

本发明涉及石油开采井下管柱，特别涉及一种裸眼水平井免钻塞防砂固井管柱。

二、背景技术

石油开采的水平井采用裸眼完井的方式，具有增大井身与油层的接触面积，更大程度地释放地层能量，提高油井产量，少井高效地开发优势。目前裸眼水平井主要采用二开防砂完井的方式，而防砂完井管柱主要采用带盲板式井下管柱，这种结构的管柱为裸眼水平井防砂固井工程发挥了作用，但其存在如下的缺点或不足：①下入井中注水泥固井管柱后，还需要下入钻塞管柱，进行钻塞作业，要钻遇关闭塞、分级箍内腔、水泥塞及盲板等四部分，钻塞周期长，钻压难以控制；②存在套管侧钻、井下套管松口及卡钻的风险；③钻塞过程中易在水平段管柱内留下钻屑，进行后续作业工序时，外径较大的工具在水平段管柱内易遇阻或遇卡；④由于裸眼环空和套管管柱被盲板隔开，在管柱下入过程中，裸眼井筒内的泥浆无法从套管管柱内排出，被迫挤入地层，加重了泥浆对地层的污染，影响油井产量；⑤为保证盲板式裸眼防砂完井管柱的顺利下入，还需停止下钻，等待人工进行向套管内灌泥浆，操作麻烦；⑥作业成功率低。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种裸眼水平井免钻塞防砂固井管柱，采用内外管柱及内外注水泥器结构，有效地克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足。

本发明所述的裸眼水平井免钻塞防砂固井管柱，包括外管柱和内管柱。所述外管柱包括酸洗充填阀上顺次安装连接的防砂筛管、裸眼封隔器外定位台阶、外注水泥器和套管。内管柱包括油管及其上连接安装的内注水泥器。内管柱安装于外管柱中，内外管柱之间相互固定及密封。

其中，所述外注水泥器包括上接头上顺次连接安装的外套筒、弹簧、内滑套和下接头。内滑套上安装有与外套筒相密封的密封件。所述弹簧安装于上接头下端和内滑套上端之间的空间中。所述外套筒下部设有外注水泥口，内滑套安置于外套筒内的外注水泥口处，在弹簧的作用下控制外注水泥口的开与关。所述内注水泥器包括上接头内顺次连接的中心管和内转换头，内转换头下端为盲孔，与外转换筒连为一体。上接头外顺次连接安装的上皮碗套、上皮碗、连接套、上压套、定位束爪筒、弹簧、活塞套、弹簧垫、支撑管、外转换筒、下皮碗套、下皮碗和下接头。所述外转换筒与内转换头连接处设有侧流口、注水泥口和与之互相隔离的夹壁腔通道，侧流口和注水泥口与中心管内腔相连通。所述上皮碗套上设有反流口，该反流口与中心管、内转换头和上皮碗套、连接套、上压套、支撑管、外转换筒、定位束爪筒构成的夹壁腔通道相连通。所述活塞套安装于定位束爪筒与支撑管之间，活塞套下端为外锥面凸起。所述定位束爪筒上部为圆管体，下部为爪形结构，该爪形上设有与活塞套外锥面凸起相配合的内凸起，该内凸起之相同位置处设有定位外凸台。所述内滑套上部设有一内环形槽。

本发明与现有技术相比较具有以下优点：

1、简化作业程序，减少下井管柱，注水泥固井之后，不需要再下钻塞管柱进行钻塞作业，作业成本低；

2、避免钻塞施工过程中的种种缺陷和风险；

3、提供一套通径大、内壁规则、干净的防砂完井井筒；

4、施工成功率高、施工可靠性大、劳动强度低；

5、地层污染小、油井产量高。

四、附图说明

图1是本发明的一种实施例结构示意图。

图2为按图1所示的外注水泥器结构示意图。

图3为按图1所示的内注水泥器结构示意图。

图4为按图3所示的A_A向结构示意图

五、具体实施方式

参阅图1-图4，一种裸眼水平井免钻塞防砂固井管柱，包括外管柱和内管柱。外管柱包括酸洗充填阀1上顺次安装连接的防砂筛管2、裸眼封隔器3、外定位台阶4、外注水泥器5和套管6。内管柱包括油管8及其上连接安装的内注水泥器7。内管柱安装于外管柱中，内外管柱之间相互固定及密封。

外注水泥器5包括上接头9上顺次连接安装的外套筒10、弹簧11、内滑套13和下接头15。内滑套13上安装有与外套筒10相密封的密封件12。弹簧11安装于上接头9下端和内滑套13上端之间的空间中。外套筒10下部设有2-6个(图中表示为4个)圆周均布的外注水泥口14。内滑套13在外套筒10内圆的密封面内上下滑动，在弹簧11的作用下，打开或关闭外注水泥口14。内注水泥器7包括上接头16内顺次连接的中心管17和内转换头29，内转换头29下端为盲孔，与外转换筒28连为一体；上接头16外顺次连接安装的上皮碗套19、上皮碗20、连接套21、上压套22、定位束爪筒27、弹簧23、活塞套26、弹簧垫24、支撑管25、外转换筒28、下皮碗套31、下皮碗32和下接头33。外转换筒28与内转换头29连接处设有侧流口34、注水泥口30和与之互相隔离的夹壁腔通道35。侧流口34和注水泥口30与中心管17内腔相连通。上皮碗套19上设有反流口18，该反流口18与中心管17、内转换头29和上皮碗套19、连接套21、上压套22、支撑管25、外转换筒28、定位束爪筒27构成的夹壁腔通道35相连通。活塞套26安装于定位束爪筒27与支撑管25之间，活塞套26下端设有外锥面凸起。定位束爪筒27上部为圆管体，下部为爪形结构，该爪形上设有与活塞套26的外锥面凸起相配合的内凸起及该内凸起之相同位置处设有定位外凸台。内滑套13上部设有一内环形槽，该内环形槽与内圆形成上下两个一定角度的台阶。

内滑套13外圆为密封面，其外圆的上、下部安装有密封圈12。外注水泥口14上下部附近的外套筒10内圆均为密封面。外套筒10内圆上部直径变小，与密封面形成限位台阶。弹簧23和弹簧垫24安装于上压套22下端与活塞套26上端之间的空间内。

运行时，在已完成的裸眼水平井筒中，内管柱下入外管柱内，内注水泥器7置于裸眼封隔器3的位置以下。上提内管柱，观察地面悬重变化，若悬重突然增加，说明此时内注水泥器7上的定位束爪筒27定位外凸台的上锥面与外定位台阶4下锥面相对应定位，外定位台阶4在外管柱裸眼封隔器3上部附近，在连接处内圆上形成突台，突台上下均为一定角度的锥面。外注水泥器7上的上皮碗20和下皮碗32将内外管柱相密封。自油管8打压，液力从油管8经过侧流口34和注水泥口30进入裸眼封隔器3上的进液口，胀封裸眼封隔器3，封隔裸眼环空。外管柱上的防砂筛管2将地层砂挡住，防止其进入井筒内，达到防砂的目的。

裸眼封隔器3胀封完成后，继续上提内管柱至外注水泥器5附近，观察地面悬重变化，若悬重突然增加，说明此时内注水泥器7上的定位束爪筒27定位外凸台正好卡在内滑套13的内环形槽内，并将内滑套13上拉到外套筒10内圆上的限位台阶处，压缩弹簧11，外注水泥口14被打开，并与油管8、侧流口34、注水泥口30相连通。内注水泥器7上的上皮碗20和下皮碗32在外注水泥口14上下附近将内外管柱密封，进行注水泥施工。注水泥过程中，水泥浆从油管8经过侧流口34、注水泥口30、外注水泥口14进入裸眼环空，沿裸眼环空向上循环至地面。在此过程中，循环通道内由于注水泥而存在液压，活塞套26在液压的作用下向上移动至支撑管25外圆上的限位台阶处，活塞套26外圆下部突台上锥面将紧紧支撑着定位束爪筒27内凸起的下锥面，使得定位束爪筒27定位外凸台牢牢固定在在内滑套13的内环形槽内，从而将内外管柱紧紧相互固定。水泥浆注入完成后，循环通道内液压消失，在弹簧23的作用下活塞套26复位，下放内管柱，内滑套13在弹簧11的作用下向下滑动将外注水泥口14关闭。此时从油管8和套管6之间的环空中打入泥浆，泥浆进入反洗口18、夹壁通道34、下皮碗套31内，经下接头33底部返回，经过下皮碗32外侧、注水泥口30、侧流口34进入中心管17内和油管8内循环至地面，从而将注水泥过程中在油管8和中心管17内多余的水泥浆反洗干净。反洗水泥浆完成后，关井侯凝，之后上提内管柱，注水泥固井施工全部结束。