一种套管弯曲井的治理工艺管柱及施工方法与流程

本发明涉及石油工业中的油气井井下套管弯曲井的治理装置和施工方法，特别是一种套管弯曲井的治理工艺管柱及施工方法。

背景技术：

1、随着国内各大油田进入开采后期，套管使用寿命接近年限，井下各种问题也充分暴露出来，越来越多的井下套损问题出现，例如套管破损，套管缩径，套管弯曲等等，其中以套管弯曲最为难以治理。

2、目前国外油田对发生套弯的油水井主要是通过侧钻的方法进行治理。

3、国内针对套弯井的治理方法有很多，各大油田也不尽相同，但真正有效的也是侧钻，其中很多套弯不是很严重的油气井基本都是带病生产，严重的就只能是侧钻。但近期因国际油价偏低，钻井投资有限，即便是侧钻井费用比重新钻新井费用低很多，也无法大规模实施来满足数量巨大的套弯井的修井需求。很多套弯井因无法进行经济有效的治理而直接报废。因此油气水井中套弯问题一旦发生，不管如何处置都会对油田生产造成极大的经济损失。

4、套弯井中很多套管弯曲井段是发生在生产层上部的套管中，究其原因为油田开发较久，套管外部地层亏空严重，进而失去支撑造成套管弯曲，此种弯曲类型发生最为普遍，对油田危害也最严重，直接影响正常生产作业，但经过调研检索，目前除侧钻外并无较好办法的进行解决，因此急需进行攻关解决。

技术实现思路

1、为解决上述存在问题，本发明提供一种套管弯曲井的治理工艺管柱及施工方法，以满足套弯井治理工艺的需求，使套弯井能够恢复生产，减少油田的经济损失，提高生产效益。

2、为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

3、一种套管弯曲井的治理工艺管柱包括油管、水力锚和换向增力液缸，油管与水力锚和换向增力液缸顺次连接，其中：换向增力液缸的下端与变刚度整形器连接，变刚度整形器位于套管弯曲井的治理工艺管柱的最下端。

4、优选的，所述变刚度整形器设有抗弯芯轴、抗弯外筒和整形头，抗弯外筒安装在抗弯芯轴的外面，抗弯芯轴的下部与整形头连接，抗弯外筒与抗弯芯轴之间通过连接剪钉连接；抗弯芯轴和整形头中不设水力冲洗通道。

5、优选的，所述抗弯芯轴是非等径的实心杆状体，所述实心杆状体的大径端设有换向增力液缸连接腔，该换向增力液缸连接腔中设有内螺纹能够与换向增力液缸的下接头连接；所述实心杆状体下部的小径端设有外螺纹与整形头螺纹连接，在所述小径端外螺纹段上方的杆体外壁设有剪钉槽，该剪钉槽是环绕杆体外壁的环形槽；所述整形头的本体下部是实心圆形头且本体上部设有芯轴连接腔，所述芯轴连接腔内设有内螺纹能够与抗弯芯轴小径端的螺纹段连接，该整形头与实心杆状体的抗弯芯轴螺纹连接。

6、优选的，所述变刚度整形器设有抗弯芯轴、抗弯外筒和整形头，抗弯外筒安装在抗弯芯轴的外面，抗弯芯轴的下部与整形头连接，抗弯外筒与抗弯芯轴之间通过连接剪钉连接；抗弯芯轴和整形头中设有水力冲洗通道。

7、优选的，所述抗弯芯轴是设有水力冲洗通道的非等径杆状体，所述杆状体的大径端设有换向增力液缸连接腔，该换向增力液缸连接腔中设有内螺纹且与水力冲洗通道连通，所述换向增力液缸连接腔中的内螺纹能够与换向增力液缸3的下接头连接；所述设有水力冲洗通道的非等径杆状体下部的小径端设有外螺纹与整形头螺纹连接，在所述小径端外螺纹段上方的杆体外壁设有剪钉槽，该剪钉槽是环绕杆体外壁的环形槽；所述整形头的本体下部是设有水力冲洗通道的圆形头且本体上部设有芯轴连接腔，所述芯轴连接腔与水力冲洗通道连通且芯轴连接腔内设有内螺纹能够与抗弯芯轴小径端的螺纹段连接；该整形头与设有水力冲洗通道的抗弯芯轴螺纹连接。

8、优选的，所述抗弯芯轴杆体的壁厚大于被治理套管弯曲井中套管的壁厚，所述抗弯芯轴和整形头中水力冲洗通道的孔径设定在8mm以上。

9、优选的，所述抗弯外筒的长度小于抗弯芯轴的长度且两端均设有倒角；所述抗弯芯轴的长度至少比抗弯外筒的长度长50cm以上。

10、优选的，在所述抗弯外筒的下部设有剪钉孔，该剪钉孔与抗弯芯轴下部的剪钉槽的位置相对应，所述连接剪钉能够从抗弯外筒的剪钉孔中插入抗弯芯轴下部的剪钉槽内；所述抗弯外筒筒体中的剪钉孔至少设有二个。

11、应用于一种套管弯曲井的治理工艺管柱的施工方法，包括以下步骤：

12、a、将套管弯曲井的治理工艺管柱中的油管，水力锚，换向增力液缸和变刚度整形器自上而下依次连接，下入到套管弯曲井井下目的井段；

13、b、缓慢下放管柱至管柱遇阻；

14、c、管柱遇阻后，立刻上提管柱1米并记录遇阻深度和悬重以及相关的作业数据；

15、d、然后，缓慢下放管柱至遇阻井段，通过管柱的自重下压2吨以下的吨位，如管柱能通过遇阻井段则继续下入管柱，如不能通过遇阻井段，则释放井下管柱的全部重量后，再利用换向增力液缸和变刚度整形器对弯曲的套管段进行打压整形作业。

16、对弯曲的套管段进行打压整形作业时，主要通过以下步骤进行：

17、a、对弯曲套管整形时，让变刚度整形器上部管柱的重量全部压在变刚度整形器遇阻位置，使换向增力液缸处于受压状态，从油管内打压，使水力锚固定在套管内壁上面；

18、b、继续向油管内打压，使换向增力液缸向下推动变刚度整形器对井下弯曲的套管段进行整形校直；

19、c、当变刚度整形器因套管弯曲遇卡不能通过套管弯曲井段时，变刚度整形器中的抗弯外筒与抗弯芯管之间的连接剪钉被剪断，整形头在抗弯芯轴的推动下继续向前方移动；

20、d、当处于管柱下部的变刚度整形器通过套管弯曲井段后，给管柱泄压后上提管柱；

21、e、若管柱需要更大的上提解卡力，则上提管柱超过管柱自重2吨，可继续向油管内打压，将水力锚固定在套管内壁上面，继续向油管内打压通过换向增力液缸向上提拉位于下方的变刚度整形器，起出管柱。

22、相较于现有技术，本发明具有下列优点；

23、本发明提出的工艺管柱及工艺管柱中的配套工具的工作原理可靠，结构简单实用，施工操作方便、安全系数高，具体表现在：

24、（1）本发明提供了一种能够有效治理套管弯曲的工艺管柱，该管柱结构简单，管柱中配套的工具针对性强，解决了目前没有有效治理套弯井工艺管柱的问题。

25、（2）本发明中提供的变刚度整形器，具有两种实施方式，该工具不仅可以对套管弯曲井段进行有效挤胀整形，还可以通过自身刚度的自适应变化来克服套管整形后的回弹量对工具的刚卡问题，极大地提高了工艺管柱井下施工的安全性。

26、（3）本发明中的施工方法配合使用工艺管柱中的换向增力液缸和变刚度整形器，可以有效地实现对井下套管弯曲井段的整形治理，同时可有效解决治理工艺管柱刚卡的难题。

27、（4）本发明中的变刚度整形器连接在治理工艺管柱的最下端，可以有效对弯曲井段进行变刚度挤胀整形，在保证对套管弯曲井段中的套管有效挤胀整形的同时，自适应调节刚度大小，实时满足弯曲套管整形过程中的形状变化，保证整个工艺管柱在作业期间上提下放时的施工安全。

28、总之，相较于现有技术，本发明改变了套管弯曲井没有有效治理工具和方法的问题，减少了治理工艺管柱在弯曲套管中刚卡的风险，能够使治理后的套弯井恢复生产，有效的填补了此类作业施工技术的空白。减少了油田的经济损失，提高了生产效益，能够产生很好的经济效益和社会效益，同时具有巨大的推广空间。