井下生产套管管柱的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于插入储层中的井眼内的井下生产套管管柱。此外，本发明涉及一种用于井下完井的井下生产套管管柱系统和一种实现根据本发明的生产套管管柱的方法。
【背景技术】
[0002]根据储层条件，油气井可具有多种完井设计。大部分井具有进入钻成的井眼中的金属管，也称为套管，并且在一些实施方案中套管被卡住，或封隔器或环形屏障在固定时未形成紧密的区域隔离。这有时由于钻井操作产生具有阻碍套管自由通过的多个突起的井眼的事实而发生。
【发明内容】
[0003]本发明的一个目的在于完全或部分地克服现有技术的以上劣势和缺点。更具体地，一个目的在于提供一种改进的套管管柱，在生产套管管柱具有环形屏障时，该套管管柱同样更容易在井眼中实施。
[0004]将从以下描述变得显而易见的上述目的以及众多其它的目的、优势和特征由一种用于插入储层中的井眼内的井下生产套管管柱通过根据本发明的方案来实现，所述井下生产套管管柱具有最接近所述井眼的顶部的第一端和离所述顶部最远的第二端，所述井下生产套管管柱沿纵向轴线延伸并且包括:
[0005]-至少一个开口，其在生产期间允许来自储层的含烃流体进入所述井下生产套管管柱，
[0006]-多个套管部件，其具有端部区段和位于所述端部区段之间的基部区段，所述基部区段具有外径，和
[0007]-至少一个环形突出元件，其具有外表面和设置在所述外表面中或其上的至少一个螺旋沟槽并具有比所述基部区段的外径大的总外径。
[0008]所述环形突出部件可以是连接套管部件的套管箍。
[0009]如上所述的井下生产套管管柱还可包括至少一个环形屏障。
[0010]此外，所述环形突出元件可设置在两个环形屏障之间。
[0011]而且，所述环形突出元件可以是环形屏障的一部分。
[0012]所述环形屏障可包括:套管部件;可膨胀套筒，其围绕所述套管部件并具有面向所述套管部件的内套筒面和面向所述井眼的外套筒面，所述可膨胀套筒的每一端都在两个连接部中与所述套管部件连接;和位于所述可膨胀套筒的内套筒面与所述套管部件之间的环形空间，其中所述环形突出元件可邻近至少最接近所述生产套管管柱的第二端的连接部设置在所述外套管面上。
[0013]所述环形屏障还可包括:套管部件;可膨胀套筒，其围绕所述套管部件并具有面向所述套管部件的内套筒面和面向所述井眼的外套筒面，所述可膨胀套筒的每一端都在两个连接部中与所述套管部件连接;和位于所述可膨胀套筒的内套筒面与所述套管部件之间的环形空间，其中所述环形突出元件至少可构成最接近所述生产套管管柱的第二端设置的所述一个连接部。
[0014]此外，所述环形突出元件可设置在所述可膨胀套筒的每一端中以将所述套筒连接到所述套管部件。
[0015]另外，所述环形突出元件可构成与所述套筒的端部重叠以使得所述套筒被夹在所述环形突出元件与所述套管部件之间的连接部分。
[0016]此外，所述开口可与横向于所述纵向轴线的径向成一角度，使得所述含烃流体成不同于90°的角度被引导到所述生产套管管柱中。
[0017]这样，当进入生产套管管柱时，流体可以不直接喷射到与开口对向的壁中，且因此可显著减轻壁上的磨损。
[0018]而且，所述螺旋沟槽可具有切割边缘。
[0019]此外，所述环形突出元件可包括形成围绕纵向延伸方向的螺旋的多个沟槽。
[0020]上述环形突出元件可朝所述生产套管管柱的第二端渐缩。
[0021]所述环形突出元件的外径可以是所述生产套管管柱的总外径。
[0022]而且，所述开口可设置在所述沟槽中以允许流体从所述储层进入所述生产套管管柱中。
[0023]此外，所述生产套管管柱可具有内表面，滑动套筒可以沿所述内表面可滑动地设置以在所述滑动套筒可阻塞所述开口的闭塞位置与可允许流体流经所述开口并进入所述生产套管管柱的打开位置之间滑动。
[0024]所述开口可布置成相比于所述生产套管管柱的第二端更接近所述生产套管管柱的第一端，或相比于所述生产套管管柱的第一端更接近所述生产套管管柱的第二端。
[0025]此外，所述沟槽可与所述纵向轴线成一角度，其中所述角度可以是10-80°，优选地25-75°，更优选地35-55°。
[0026]而且，所述沟槽可朝所述生产套管管柱的第一端和/或第二端渐缩。
[0027]此外，所述环形突出元件可具有用于连接到所述套管部件的螺纹。
[0028]本发明还涉及一种用于完井的井下生产套管管柱系统，其包括:
[0029]-根据前述权利要求中任一项所述的生产套管管柱，和
[0030]-用于使所述生产套管管柱在被插入井眼时沿所述螺旋沟槽旋转的旋转设备。
[0031]最后，本发明涉及一种在井下井眼中实施根据本发明的生产套管管柱的方法，该方法包括以下步骤:
[0032]-将套管部件和至少一个环形突出元件连接以形成所述生产套管管柱，
[0033]-在组装所述套管部件时使所述生产套管管柱进入所述井眼，以及
[0034]-当所述生产套管管柱被插入井眼时沿所述螺旋沟槽旋转所述生产套管管柱。
[0035]所述方法还可包括通过借助于所述环形突出元件在所述井眼壁切割或撞击所述井眼壁来使所述井眼壁的一部分与所述壁分离的步骤。
[0036]此外，如上所述的方法可包括允许流体从所述井眼流经所述环形突出元件中的开口并进入所述井下生产套管管柱的步骤。
[0037]所述方法还可包括随着所述沟槽的边缘撞击所述井眼壁而增大所述井眼的内径的步骤。
【附图说明】
[0038]下文将参考所附示意图更详细地描述本发明及其诸多优点，附图出于说明的目的而示出了一些非限制性的实施例，并且其中:
[0039]图1示出了具有生产套管管柱的用于完成井眼的井下生产套管管柱系统，
[0040]图2示出了作为套管箍的一部分的环形突出元件，
[0041]图3示出了横向于纵向延伸方向的图2的生产套管管柱的截面图，
[0042]图4a示出了沿纵向延伸方向的图2的生产套管管柱的截面图，
[0043]图4b示出了沿其纵向延伸方向的生产套管管柱的截面图，
[0044]图5示出了具有环形屏障的生产套管管柱，
[0045]图6示出了具有环形屏障的生产套管管柱的截面图，
[0046]图7示出了具有环形突出元件的另一环形屏障的截面图，
[0047]图8示出了具有另一环形突出元件的环形屏障的截面图，
[0048]图9示出了具有另一环形突出元件的环形屏障的截面图，以及
[0049]图10示出了具有两个环形屏障的生产套管管柱。
[0050]所有附图均为高度示意性的且不一定按比例绘制，并且它们仅示出阐明本发明所需的那些部分，其它部分则被省略或仅进行提示。
【具体实施方式】
[0051]图1示出了插入储层3中的井眼2内期间的井下生产套管管柱I。该井眼已被钻出并且钻柱在井下生产套管管柱I插入之前已从井内被拔出。该井下生产套管管柱具有最接近井眼的顶部的第一端4和离顶部最远的第二端5。该井下生产套管管柱沿与井眼的纵向轴线大致重合的纵向轴线6延伸。该井下生产套管管柱一直延伸到井的顶部，但生产套管管柱的第一端4也可与钻杆或用于将生产套管管柱插入井眼中的另一管件连接。
[0052]井下生产套管管柱I包括开口7，可允许含烃流体从储层经该开口进入井下生产套管管柱以生产油气。该井下生产套管管柱由多个套管部件8安装。套管部件具有形成一个管道区段的端部区段9和位于端部区段之间的基部区段10。在套管部件8之间设置有将两个相邻套管部件连接的环形突出元件11。各环形突出元件11具有外表面12和设置在外表面中的至少一个螺旋沟槽14a。基部区段具有外径D。，并且各环形突出元件11具有比基部区段的外径大的总外径D。。，使得当生产套管管柱插入井眼时，环形突出元件11是撞击井眼的壁的元件。管柱如箭头所示旋转，并且由于各环形突出元件11具有螺旋沟槽，所以环形突出元件11用作使在井眼中实施生产套管管柱容易的螺纹。当钻进井眼时，壁具有大量岩层突起，其可能妨碍已知的生产套管管柱自由通过。由于具有带螺旋沟槽的环形突出元件11，所以生产套管管柱可以容易地螺旋通过这些井眼突起，且因而大幅降低了生产套管管柱在插入期间被卡在井眼中的风险。此外，当插入生产套管管柱时，环形突出元件11可撞击井眼突起并这样从其余部分释放井眼突起的末端，从而使生产套管管柱容易进一步向下通过井眼。这样，环形突出元件用于在井下生产套管管柱的插入期间使井眼的一些不规则部分平坦化。当生产套管管柱插入并且环形突出元件撞击岩层突起时，生产套管管柱的环形突出元件11也通过对路径清障来保护生产套管管柱中的其它完井构件。
[0053]图1所示的井下生产套管管柱系统100包括上述生产套管管柱和用于使生产套管管柱在插入井眼时沿螺旋沟槽旋转的旋转设备50。旋转设备50布置在钻架上，但也可以设置在任何合适的钻探设备或钻井船上。套管部件在环形突起元件11位于旋转设备50上方的状态下组装并随后插入井眼中，并且新的套管部件安装在生产套管管柱I上。
[0054]在图1和2中，环形突出元件11是将套管部件8连接的套管箍。环形突出元件11具有如图2所示的螺旋沟槽，其中各沟槽部分地围绕环形突出元件11的外表面12延伸，从而如图3的截面图中所示覆盖环形突出元件11的外表面12的整个圆周。如图2所示，套管部件的基部区段具有外径D。，而环形突出元件11具有作为生产套管管柱的总外径D。。且比套管部件的基部区段的外径大的外径。
[0055]如在图4a中可见的，套管部件具有端部区段9和位于两端部区段9之间的基部区段10，并且端部区段9通过螺纹连接而连接到环形突出元件11。在其中一个沟槽中，设置了开口，该开口用于允许井流体在生产期间进入生产套管管柱中，或用于将压裂流体从生产套管管柱喷出以使地层破裂。当该开口用于生产时，允许井流体沿沟槽流动，并且沟槽因而在环形突出元件11与井眼的壁抵接的情况下提供流体通道。如果开口用于允许压裂流体退出和进入地层，则沟槽用于将压裂流体分布在环形突出元件11的四周。如图2所示，沟槽朝生产套管管柱的第一端和第二端渐缩，使得流体始终可以流入沟槽中。
[0056]环形突出元件11具有内部沟槽31，如