带暂堵功能筛管的完井井身结构及其顶部注水泥的完井方法

摘要

一种带暂堵功能筛管的完井井身结构及其顶部注水泥的完井方法，其井身结构是：从下至上直至井口依次连接设置多功能洗井阀、筛管、盲板、管外封隔器、分级注水泥器，采用带暂堵功能的筛管，筛管中心管的每个通孔配设有堵盖。完井方法如下：首先建构带暂堵筛管的井身结构的管串，用工具将其下到位，反循环进行泥浆替浆，在压力作用下打开洗井阀，建立循环通道；泥浆驱替结束后，管串内投球，打压管外封隔器，继续升高压力，打开分级注水泥器，进行顶部注水泥固井作业；后下钻钻除盲板并钻开筛管的堵盖；投产。其可以克服现有筛管下入过程中的的泥饼堵塞问题，可以大大简化现有完井替浆作业方式，减少下钻次数，节省作业时间，提高顶替效率。

说明书

技术领域

本发明属油气井开采技术领域，尤其涉及一种带暂堵功能筛管的完井井身结构及其顶部注水泥的完井方法。

背景技术

筛管完井现已是国内外普遍采用的一种完井方式。其中筛管的作用是提供油气流进入井筒的通道，对于出砂井，起到过滤器的作用，可有效防止地层出砂导致的各种危害，对于不出砂的油气井，主要起到维持井眼稳定及防止碎屑进入井筒的作用。但实施筛管防砂完井过程需要有效解决钻井液对筛管及井壁的堵塞问题。

首先，有需介绍现有常规筛管的结构，其可以划分为两大类：

第一类是以割缝筛管、星孔筛管为代表的筛管：其特点是在油套管本体上通过刀片、激光切割，或钻孔后镶嵌过滤单元(过滤介质主要为金属网、金属棉)而起到通流、防砂作用。

第二类是以绕丝筛管、金属网布滤砂管及预充填筛管为代表的筛管，其特点是在钻过圆孔的油套管本体上附加过滤介质，过滤单元结构及材质可依据实际情况有所差异，筒状过滤介质套装在钻孔油套管上后焊接成型。

以上两类筛管在国内外裸眼完井中大量使用，其中割缝筛管主要应用在地层出砂颗粒较粗或不出砂的情况下，而绕丝、金属网、金属棉等作为过滤介质的筛管主要应用在地层出砂颗粒为中、细砂的情况下。

在油气井完井施工过程中，筛管通常最先下入，在管串下入过程中井眼内原有泥浆(水、固体颗粒、添加剂等)在内外压差作用下会通过筛管过滤介质进入筛管内，随着筛管下入到达指定位置，在筛管过滤介质表面会形成泥饼，过滤介质内部会形成颗粒沉积，导致筛管渗透率下降，直接影响油气井产量。

为了有效解决筛管在完井下入过程及泥浆返排过程中造成的堵塞问题，各国都采取了针对性的措施。目前主要有两种方式解决泥浆对筛管的堵塞问题，每种方案各有其优缺点。

现阶段典型的裸眼筛管完井主要有两种完井方式：

1、尾管悬挂筛管方式，管串结构如下，从下至上依次连接设置多功能洗井阀、筛管、悬挂封隔器；

2、顶部注水泥方式，管串结构如下，从下至上依次连接设置多功能洗井阀、筛管、盲板、管外封隔器、分级注水泥器和套管，直至井口。

采用常规筛管进行完井过程中，依据完井方式不同通常采取以下洗井方式：

a)尾管悬挂筛管方式---循环替浆解堵技术1(参见图1)

在裸眼筛管完井时，先将洗井阀1、筛管2、悬挂封隔器4、洗井管串3依次连接后下到井内指定位置，此时洗井阀处于打开位置，地面进行正或反打压，清洁完井液将通过洗井管串3、洗井阀1到达井眼与筛管的环空，建立循环，通过循环将钻井泥浆驱替出来，随后管内进行投球，封闭洗井管串3与洗井阀1之间的通道，地面继续增加压力，使悬挂封隔器4做挂、座封，并使悬挂封隔器4与送入工具实现分离，随后提出送入工具及洗井管串下3。通过以上操作，可实现一趟管串完成坐封、替浆、酸洗作业。

利用多功能洗井装置进行正或反循环洗井，替浆后再投球打压坐挂及胀封，在整个洗井过程中泥浆不通过筛管，可以避免筛管堵塞问题发生，但是预先下入的洗井管串3提出时存在卡住难以起出的风险。

b)尾管悬挂筛管方式---循环替浆解堵技术2(见图2)

在裸眼筛管完井时，先将洗井阀1、筛管2、悬挂封隔器4、依次连接后下到井内指定位置，此时洗井阀1处于关闭位置，随后管内进行投球，封闭送入工具与筛管之间的通道，地面增加压力，使悬挂封隔器4做挂、座封，并使悬挂封隔器4与送入工具实现分离，提出送入工具，随后下入洗井管串下3，洗井管串3前端到达洗井阀1时将洗井阀1捅开，建立循环通道，进行替浆作业，结束后提出洗井管串3投产。

在整个完井过程中，无法避免下入过程中筛管堵塞问题发生，同时洗井循环时大量液体通过筛管易导致筛管损坏。作业时还须单独下入洗井管串3进行替浆作业。

c)顶部注水泥方式---循环替浆解堵技术

与尾管悬挂筛管方式---循环替浆解堵技术2相类似，不再详述，作业时还须单独下入洗井管串进行替浆作业。

以上几种方式都需要再下入洗井管串进行替浆解堵，一方面增加了施工工序，延长作业周期，加大了完井成本，另一方面增加了入井工具和作业管串数量，也加大了作业风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种带暂堵功能筛管的完井井身结构，在此种结构设计下，可以克服现有技术的筛管下入过程中的的泥饼堵塞问题。

本发明的另一目的是提供一种顶部注水泥的完井方法，其改变了现有筛管完井工序，减少了传统完井工艺的复杂程度，同时可以有效解决筛管下入过程中的泥饼堵塞问题。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种带暂堵功能筛管的完井井身结构，从下至上直至井口依次连接设置有多功能洗井阀、筛管、盲板、管外封隔器、分级注水泥器，所述的筛管采用带暂堵功能的筛管，其中，该具有暂堵功能的筛管由管壁上带若干通孔的中心管及外附带有过滤层的过滤套筒组合构成，每个通孔配设有堵盖。

所述具有暂堵功能的筛管管壁上的通孔配设的堵盖通过螺纹连接、焊接、铆接或镶嵌在各通孔内壁上。该堵盖呈圆柱体，圆柱体外圆柱面可以带有与通孔匹配的连接结构，堵盖朝向中心管端面设有一盲孔。

一种顶部注水泥的完井方法，其方法步骤如下：

1)首先建构如上述的带暂堵筛管的完井井身结构的管串，从下至上直至井口依次连接设置有多功能洗井阀、筛管、盲板、管外封隔器、分级注水泥器；

2)利用送入工具将步骤1)建构的管串下放到位，与地面连接管线，反循环进行泥浆替浆，在压力作用下打开洗井阀，建立循环通道；

3)泥浆驱替结束后，管串内投入钢或橡胶球，打压管外封隔器，继续升高压力，打开分级注水泥器，进行顶部注水泥固井作业；

4)顶部固井后，下钻钻除盲板并钻开筛管的堵盖；

5)投产。

本发明通过对现有防砂技术和裸眼筛管完井方式相结合的综合研究，针对泥浆渗滤后造成的堵塞问题，研发带堵盖防砂的筛管完井系统结构及配套的完井洗井工艺。本发明技术主要应用于油气井建井过程中，适用于水平井、侧钻井、定向井裸眼筛管完井过程中，其利用可以打开的暂堵筛管，必要时候打开，以方便的解除井筒内泥浆在筛管下入和清除环空泥浆等过程中对筛管过滤层表面的堵塞，达成接近理想的生产效能。

本发明的优点是：

1、本发明系统结构的设计，首先杜绝了管串下入过程中井眼内原有泥浆在内外压差作用下会通过筛管过滤介质进入筛管内，使得在下井及泥浆驱替过程中可以对筛管过滤层起到很好的保护作用，避免在过滤层表面形成滤饼堵塞筛管，将泥浆对筛管的影响降到最低。

2、本发明系统结构的设计，使得在替浆解堵时不需单独下入洗井管串，可以直接进行反循环替浆解堵作业。

3、本发明的完井方法在有效防止和降低井筒内泥浆对防砂筛管过滤层的堵塞同时，可以大大简化现有完井替浆作业方式，减少下钻次数，节省作业时间，提高顶替效率。

附图说明

图1为现有技术完井方法一实施状态示意图。

图2为现有技术完井方法另一实施状态示意图。

图3为本发明顶部注水泥的完井方法实施状态示意图。

图4为带暂堵功能筛管的完井井身结构中的暂堵筛管结构示意图(完井作业前初始状态)。

图5为暂堵筛管的堵盖结构示意图。

图6为本发明完井井身结构中的暂堵筛管打开作业状态结构示意图。

上述图1至图3中的箭头指示方向表示打压建立循环通道的方向。

具体实施方式

本发明的完井井身结构形式采用图3所示的结构形式，从下至上直至井口依次连接设置有多功能洗井阀1、筛管2、盲板3、管外封隔器4和分级注水泥器5，本发明的重要改进点在于对筛管2的全新结构设计，从而实现本发明的完井方法，并极大的优于现有技术的完井方法。

参见图4，本发明具有暂堵功能的筛管本体2由外过滤套(外套23、过滤层22整合)及内中心管21组合构成，中心管21上有若干符合API标准的油套管通孔(钻孔)，每个通孔内连接有堵盖24。

所述的堵盖24可以通过螺纹连接、焊接、铆接、镶嵌或以上几种任意组合的方式与中心管上的各通孔连接。

参见图5，所述的堵盖24呈圆柱体，其朝向中心管外管壁的端面开设有一盲孔25，该堵盖圆柱体外圆柱面上带有螺纹或其他连接特征，其与筛管中心管管壁上开设的通孔连接后应保证内盲孔深度大于中心管厚，且堵盖采用具有一定承压能力及易钻(去除)材料制成，当钻具将其部分钻除后，堵盖盲孔的盲端被切削掉，盲孔25变成通孔(参见图6)，得以配合实现本发明的目的。

利用为本发明的完井系统结构可以实现更简便且效果好的完井方法，以下为具体实施方法：

本发明顶部注水泥的完井方法具体方法步骤如下：

1)首先建构带暂堵筛管的完井系统结构的管串，从下至上直至井口依次连接设置有多功能洗井阀1、筛管2、盲板3、管外封隔器4和分级注水泥器5，其中的筛管即为图4所示结构的带暂堵功能的筛管2，筛管的中心管21依靠其上的每个螺纹孔(也是通孔)的螺纹与1个堵盖24联接，筛管的通孔处于被暂堵状态；

2)用送入工具将步骤1)建构的管串下放到油气井指定位置，此时的筛管2的中心管21内外的液体无法利用管壁上的通孔流动，起到暂时隔离中心管内外连通的作用，从而避免在外过滤套的过滤层22表面形成滤饼而堵塞筛管。与地面连接管线，进行反循环打压，在压力作用下洗井阀1打开，建立循环通道；

3)泥浆驱替结束后，管串内投入钢(橡胶)球，打压管外封隔器4，继续升高压力，打开分级注水泥器5，进行顶部注水泥固井作业；

4)顶部固井后下钻钻除盲板以上剩余水泥塞，并钻开盲板及钻开筛管2的堵盖24，此时堵盖被切除后，筛管2的结构发生变化，如图6所示，原堵盖盲孔的盲端消失，盲孔变成了通孔，继而利用该通孔可以提供中心管21内外的油气流实现管内外的流动；

5)投产。

本发明顶部注水泥的完井方法最大的优势是：替浆解堵时不需下入洗井管串，可以直接进行反循环替浆酸洗解堵施工作业。

上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本发明的申请专利范围。