可打捞的热采井管串及其使用方法与流程

本发明属于热采井完井工具，特别涉及一种稠油热采井的完井管串及其使用方法。

背景技术：

稠油热采技术是利用蒸汽给储层增加温度，以降低稠油的粘度，提高流动性，从而提高开采速度和效率。往地层注热蒸汽的关键难点之一是如何减少热蒸汽的损失，节约资源，一般情况下，是利用隔热管和封隔器相配合的方式。注热蒸汽和稠油开采一般为两套管串，也就是说，向井内注完热蒸汽后，需要起出注汽管柱，更换为开采管柱进行油井开采。但目前，注蒸汽管柱也存在封隔器不易打捞、密封不严等问题。

现有技术中，一般是采用热采悬挂器1’+热力补偿器2’+热敏封隔器3’+筛管4’的管串组合方式，具体请如图1所示，热敏封隔器3’安装在刚出管鞋的裸眼段内，防止蒸汽在非储层大量漏失，但热敏封隔器3’的工作温度在200℃左右，当温度较低时，密封效果差，影响热传递效率。另外，热敏封隔器3’可能出现无法解封的问题，影响整个管串的提出。为解决热敏封隔器3’的密封效果差的问题，现场有时会采用自膨胀封隔器替代热敏封隔器，密封效果相对更好。但由于是热采井，井下温度有时会高达300℃，自膨胀封隔器的耐温能力和持续密封能力又很难满足现场要求。另外，使用自膨胀封隔器后，整个管串不能被打捞。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种可打捞的热采井管串及其使用方法，其通过发明一种设有可打捞式裸眼封隔器的管串，配合可打捞式封隔悬挂器，实现一次性下入筛管串并封隔可打捞式裸眼封隔器和可打捞式封隔悬挂器，实现高效注汽的目的。另外，可一次性打捞出下入的整个管串，以满足修井等作业需要。

为达上述目的，本发明提供一种可打捞的热采井管串，其包括外部管串和内 部管串，所述的外部管串包括由下向上依次连接的：引鞋、筛管、套管串以及可打捞式封隔悬挂器，所述的套管串上设置有可打捞式裸眼封隔器；其中，所述的可打捞式裸眼封隔器包括：套设于套管外的内套以及在内套的外壁上依次设置的液缸、胶筒以及端环，所述液缸通过坐封剪钉固定于内套上且液缸与内套之间围有环空，在套管和内套的壁上设有与环空连通的过流孔，所述内套的两端由可融化挡圈限位。

所述的可打捞的热采井管串，其中，所述胶筒的中部设有易膨区。

所述的可打捞的热采井管串，其中，所述的易膨区包括设置于胶筒上的凹槽和/或开口以及凹槽和/或开口的周围区域。

所述的可打捞的热采井管串，其中，所述的端环与内套之间设有卡接件，卡接件部分嵌入内套中，在端环的内壁上设有与卡接件相配合的卡接凹槽。

所述的可打捞的热采井管串，其中，所述卡接件靠近端环的上游处设有向下游倾斜的斜面。

所述的可打捞的热采井管串，其中，在端环下游的套管外壁上设有解封凹槽，当端环从卡接件脱离时，卡接件在胶筒向下的挤压作用下能够陷入解封凹槽内。

所述的可打捞的热采井管串，其中，在解封凹槽下游的套管外壁上设有接箍部。

所述的可打捞的热采井管串，其中，所述环空包括不相连通的上游环空和下游环空，所述的过流孔与下游环空相连通，所述液缸在上游环空的上端设有防退卡簧。

所述的可打捞的热采井管串，其中，还包括热力补偿器，其设于所述的套管串上。

本发明还提供一种可打捞的热采井管串的使用方法，其包括以下步骤：

(1)下入外部管串；

(2)下入内部管串：内部管串包括由下向上依次连接的：与套管串密封的接球座、油管、转换接头、可打捞式封隔悬挂器的送入工具、上部的送入钻具，所述的接球座与可打捞式裸眼封隔器形成密封；

(3)涨封所述的可打捞式裸眼封隔器和可打捞式封隔悬挂器：

投球后，接球座的循环孔被堵塞，继续憋压坐封可打捞式裸眼封隔器和上方的可打捞式封隔悬挂器，在可打捞式裸眼封隔器和可打捞式封隔悬挂器坐封后， 完成丢手，起出接球座，整个管串实现通径；

(4)打捞管串：用送入钻具带打捞工具下入到可打捞封隔悬挂器的位置，下压一预定载荷，然后上提，解封可打捞式封隔悬挂器，继续上提，可打捞式裸眼封隔器的胶筒沿套管向下运动，运动到末端时，胶筒失去束缚解封，不再和井壁接触，整个管串能够从井内取出。

本发明的有益效果是：该管串的创新点是采用了可回收的可打捞式裸眼封隔器，并提供了具体的使用方法，能够一次投球便可涨封可打捞式裸眼封隔器和可打捞式封隔悬挂器。本发明的可打捞式裸眼封隔器用于封非储层，在热采井注汽时提高热效率，相对热敏封隔器的密封效果更好，更适应裸眼段的密封。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为现有的热采井管串的结构示意图；

图2为根据本发明的外部管串的结构示意图；

图3为根据本发明的可打捞式裸眼封隔器的初始状态示意图；

图4为根据本发明的可打捞式裸眼封隔器的工作状态示意图；

图5为根据本发明的下入管串的示意图；

图6为根据本发明的打捞管串的示意图。

附图标记说明：100-可打捞式裸眼封隔器；1-可融化挡圈；2-固定环；3-内套；3’-上游环空；3”-下游环空；4-坐封剪钉；5-密封圈；6-防退卡簧；7-液缸；7’-过流孔；8-密封圈；9-弹簧；10-胶筒；11-第一密封圈；12-端环；13-卡块；14-第二密封圈；15-套管；16-易膨区；17-解封凹槽；18-接箍部；200-可打捞式封隔悬挂器；300-热力补充器；400-套管串；500-筛管；600-引鞋；700-接球座；800-打捞工具；900-油管；1’-热采悬挂器；2’-热力补偿器；3’-热敏封隔器；4’-筛管。

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。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

本发明针对的是利用水平井技术开采稠油，注汽和开采在一个井眼内完成。首先，本发明提供一种可打捞的热采井管串，所述管串不仅能够满足热采注汽需 要，并能够实现一次性打捞。

具体如图2所示，其为热采井管串的外部管串的结构示意图。所述的外部管串包括由下向上依次连接的：引鞋600、筛管500、套管串400、热力补偿器300以及可打捞式封隔悬挂器200，所述的套管串400上设置有可打捞式裸眼封隔器100。所述的可打捞式封隔悬挂器200用来悬挂整个管串，并可封隔环空。所述的可打捞式裸眼封隔器100用于封隔非储层裸眼段，减少热损失。所述的热力补偿器300用于调节注热蒸汽时管串伸长的长度。需要说明的是，所述热力补偿器300的位置并不仅局限于可打捞式裸眼封隔器100和可打捞式封隔悬挂器200之间，外部管串中任一位置都可根据需求安装热力补偿器300，或者不安装热力补偿器300。

再请如图3所示，可打捞式裸眼封隔器100设置于套管15的外壁上，其包括套设于套管15外的内套3以及在内套3的外壁上依次设置的液缸7、胶筒10以及端环12。在液缸7与内套3之间围有不相连通的上游环空3’和下游环空3”。在套管15和内套3的壁上设有能与下游环空连通的过流孔7’，在过流孔7’的上游及下游两端设有密封圈8。所述液缸7在上游环空3’的上端设有防退卡簧6。所述液缸7通过位于其上游的坐封剪钉4固定于内套3上，在坐封剪钉4的上、下游两端设有密封圈5。

为了避免在井下高温环境中，封隔器坐封后，套管15在热胀冷缩原理下产生轴向移动而破坏胶筒10的封隔作用。在本发明的一个具体实施例中，将内套3的两端设有与套管15相配合的固定环2，在固定环2与套管15之间设有可融化挡圈1。在这种情况下，当封隔器进入深井作业时，井下高温使位于封隔器两侧的可融化挡圈1融化，套管15与内套3之间的轴向约束消失，使得两者可以发生相对运动。套管15在井下高温影响下会发生热膨胀现象而产生轴向位移，由于套管15与内套3之间可进行相对运动，因此，可以保证封隔器与裸眼井壁之间相对静止，进而保证封隔效果。

在本发明的一个具体实施例中，在胶筒10的内壁的中部构造有易膨区16。优选地，易膨区16包括设置于胶筒10上的凹槽和/或开口以及凹槽和/或开口的周围区域。优选地，可以在胶筒10内径中心部环剥去一个V型槽，形成一定的薄弱环节。在这种情况下，由于在胶筒10的中部形成了一定的薄弱环节，封隔器在井下坐封时，受到井下高温环境的影响以及坐封载荷的作用能够保证胶筒10 在中心处的易膨区16附近膨胀，使胶筒10的中心处与井壁紧密接触，进而使胶筒10与井壁之间的密封封隔效果理想。

在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，胶筒10两侧设有弹簧9，省去了胶筒10外壳的防突结构，使封隔器外表面等径。由此，可以避免封隔器回收作业时与裸眼井壁之间的磕碰，影响套管15的上提。其中，弹簧9可通过硫化方式固定于胶筒10的两侧内部，但不以此为限。

在本发明的一个具体实施例中，端环12与内套3之间设有卡接件。优选地，卡接件部分嵌入内套3中的卡块13，在端环12的内壁上设有与卡块13相配合的卡接凹槽(图中未标示)。在卡块13的上、下游两端分别设有第一密封圈11和第二密封圈14。在卡块13靠近端环12的上游处构造有向下游倾斜的斜面，以利于封隔器解封过程中卡块13沿斜面滑动脱出卡接凹槽。

在本发明的一个具体实施例中，在端环12下游的套管15外壁上设有解封凹槽17。在套管15与封隔器内套3之间的轴向约束消失并上提套管15时，卡块13随之上行一段距离，卡块13与端环12之间的轴向约束消失，端环12沿斜面从卡块13中脱离出，并在胶筒10的挤压作用下向下运动，胶筒10解封。然后卡块13在胶筒10向下的挤压作用下陷入解封凹槽17内。进一步地，在端环12的下游的套管15的外壁上设有接箍部16。由此，当胶筒10与裸眼井壁之间的挤压力消失，封隔器单元整体滑落至接箍部16，在上提套管15的过程中封隔器随之一起到达井口，实现打捞回收作业。

下面对本发明的可打捞式裸眼封隔器的具体使用过程进行说明。

当封隔器与套管15到达预定位置后，向套管15内下入球座与憋压球，然后再向套管15内注入高压液体，开始坐封。高压液体经过过流孔7’进入液缸7与内套3之间的下游环空3”。当套管15内的高压液体的压力增大到一定程度后会剪断位于液缸7的上端的坐封剪钉4。液缸7在高压液体作用下沿套管15向下运动，挤压胶筒10使其收缩，胶筒10借助于其中部的易膨区16更容易沿套管15径向膨胀，封堵井壁环空的效果更佳。持续憋压一段时间后放压，胶筒10在防退卡簧6的作用下，保持封隔状态，完成坐封。

当坐封结束后，在井下高温环境中经过一段时间后可融化挡圈1被融化，这时套管15与封隔器内套3之间的轴向约束消失，套管15相对于封隔器可以进行轴向自由运动。在深井或超深井中，由于下入的套管15较长，在井下高温影响 下套管15会产生很大的轴向变形。由于套管15和封隔器之间可以实现自由轴向运动，这样就避免了因为套管15变形量过大而破坏封隔器的封隔作用，可以实现套管15长度的自补偿。

当遇到修井或洗井等井下操作时，需要将封隔器解封并连同套管15一起提出井口。本发明的方案可以实现封隔器的打捞回收作业。具体过程为：首先，解除套管15与封隔器内套3之间的轴向约束并上提套管15，卡块13随之上行一段距离，卡块13与端环12之间的轴向约束消失，端环12沿斜面从卡块13中脱离出，并在胶筒10的挤压作用下向下运动，胶筒10解封。然后卡块13在胶筒10向下的挤压作用下陷入解封凹槽17内。进一步地，在端环12的下游的套管15的外壁上设有接箍部16。由此，当胶筒10与裸眼井壁之间的挤压力消失，封隔器单元整体滑落至接箍部16，在上提套管15的过程中封隔器随之一起到达井口，实现打捞回收作业。

其次，本发明还提供一种可打捞的热采井管串的使用方法，所述的使用方法具体包括以下步骤：

(1)下入外部管串(请见图2)：

所述的外部管串包括由下向上依次连接的：引鞋600、筛管500与套管串400以及可打捞式封隔悬挂器200，在所述的套管串400上安装至少一个可打捞式裸眼封隔器100。此外，还可根据需要下入热力补偿器300，热力补偿器300的位置可设于可打捞式裸眼封隔器100和可打捞式封隔悬挂器200之间，当然，外部管串中任一位置都可根据需求安装热力补偿器300。以上为外部管串。

(2)下入内部管串(请见图5)：

下完外部管串后坐吊卡，开始下入内部管串。内部管串包括由下向上依次连接的：可以与套管串400密封的接球座700、油管900或小尺寸钻具、转换接头(图中未详示)、可打捞式封隔悬挂器的送入工具(图中未详示)、上部的送入钻具(图中未详示)。所述的接球座700与可打捞式裸眼封隔器100形成密封。

其中，接球座700外部为密封胶碗，内部有可剪切的接球座。

(3)涨封所述的可打捞式裸眼封隔器100和可打捞式封隔悬挂器200：

所述的可打捞裸眼封隔器100和可打捞式封隔悬挂器200均为液压涨封。

投球后，接球座700的循环孔被堵塞，继续憋压坐封可打捞式裸眼封隔器100和上方的可打捞式封隔悬挂器200。密封球座5利用钻杆或者油管900连接在可 打捞式封隔悬挂器200的送入工具下方，送入工具与钻杆(或油管)、接球座700之间的连接螺纹均是密封连接。可打捞式封隔悬挂器200与专用的送入工具连接，送入整个下部管串到设计位置，在可打捞式裸眼封隔器100和可打捞式封隔悬挂器200坐封后，完成丢手，起出接球座700，整个下部管串实现通径。

本发明所提供的可打捞的热采井管串可同时适应常温开采和注热蒸汽开采两种情况。注热蒸汽开采时，由于高温使管串轴向伸长，一般的裸眼封隔器的位置可能发生滑动，影响与裸眼的密封效果，因此在本发明的可打捞式裸眼封隔器100上设计了可融化挡圈1，管串伸长时，只有管串的套管15运动，胶筒10不动，胶筒10与套管15之间为滑动密封。

(4)打捞管串(请见图6)：

用送入钻具带打捞工具800下入到可打捞封隔悬挂器200的位置，下压一定载荷(一般为50kN左右)，然后上提，解封可打捞式封隔悬挂器200，继续上提，可打捞式裸眼封隔器100的胶筒10沿套管15向下运动，运动到末端时，胶筒10失去束缚解封，不再和井壁接触。整个管串可从井内取出。

综上所述，本发明的有益效果是：该管串的创新点是采用了可回收的可打捞式裸眼封隔器100，并提供了具体的使用方法，能够一次投球便可涨封可打捞式裸眼封隔器100和可打捞式封隔悬挂器200。本发明的可打捞式裸眼封隔器100用于封非储层，在热采井注汽时提高热效率，相对热敏封隔器的密封效果更好，更适应裸眼段的密封。本发明的可打捞式裸眼封隔器100已经通过地面和现场试验，整个管串的功能能够到达设计要求。

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。