一种套损井用修井管柱及套损井固井方法与流程

土层或岩石的钻进;采矿的设备制造及其应用技术1.本发明涉及一种套损井用修井管柱及套损井固井方法。背景技术：2.随着油田开发进入中后期，开发井井身受地层高温、高压等地质因素的影响，套管损坏事故亦频繁出现，严重制约着油气井的正常生产。由于受腐蚀老化、出砂、大型措施、地层运动变化等因素的影响，套损井逐年增多，对于套损井,为了恢复地质储量，完善注采井网，提高开发水平，常规思路是通过在原井套管内下四吋套管，配套液压尾管悬挂器、空心胶塞、球座、双浮箍、引鞋等井下工具，管柱到位后，配置泥浆顶替循环固井，实现全井下四吋套或悬挂四吋套。但在生产实际过程中，存在着一些不足之处：一是四吋套管下至人工井底，井段长，造成四吋套管材料浪费；二是四吋套管固井后，原生产层被封堵，需要重新射孔打开生产层才能生产，造成射孔费用增加；三是过生产层段循环固井，泥浆污染生产层；四是套漏严重的井顶替循环固井，因固井液进入套漏段，不能建立循环，套损段之上无泥浆进入，造成固井质量差。3.为解决上述问题，授权公告号为cn206111133u的中国实用新型专利公开了一种直斜井套管内小套管加固工艺管柱，包括自上而下依次连接的油管、注灰工具以及小套管，小套管的下端外侧与原井套管之间设置锥形挡环，注灰工具外侧和原井套管之间设置自封胶筒，使原井套管和小套管之间形成封闭空间。施工时，在导锥引导下将整套管柱下入原井套管破损处，在油管内通过注灰孔将灰浆注入小套管与原井套管围成的环形空间，由锥形挡环和上部自封胶筒将灰浆封固在上述环形空间内，使小套管与原井套管固结在一起，达到对套损段进行修补的目的。4.由于套损段下方的原井套管与小套管之间存在由套损段流出的地层流体，而地层流体具有不可压缩性，使得水泥浆不能完全填充小套管与原井套管围成的环形空间，造成固井质量较差。技术实现要素：5.本发明的目的在于提供一种套损井用修井管柱，以解决现有技术中的小套管加固工艺管柱不能将水泥浆完全填充小套管与原井套管围成的环形空间，而造成固井质量较差的技术问题；本发明的目的还在于提供一种套损井固井方法。6.为实现上述目的，本发明套损井用修井管柱的技术方案是：7.套损井用修井管柱，包括：8.油管；9.小套管，通过脱扣结构连接在油管上，小套管通过油管下入原井套管的套损段处，以使小套管和原井套管围成环形空间，小套管的长度大于套损段的长度；10.所述脱扣结构包括由上向下依次连接的油管缓冲器、变径短节和变扣短节，油管缓冲器正扣连接在油管上，变径短节和变扣短节通过反扣连接，变径短节的上端与油管缓冲器正扣连接，变扣短节的下端与小套管正扣连接。11.有益效果是：通过油管在原井套管内的套损段处下小套管，减少了管材用量，节约了成本；水泥浆经油管、小套管注入环形空间的下部分，以进行顶替固井作业；通过脱扣操作分离油管与小套管并上提油管至挤堵施工所需的高度后，水泥浆经油管注入环形空间的上部分，以进行挤堵固井作业，这解决了严重套损井无法建立循环，造成套损段之上的固井质量差的难题，提高了固井封堵效果。此外，通过顶替固井作业和挤堵固井作业，使得水泥浆能完全填充小套管与原井套管围成的环形空间，并能够保证水泥浆均匀，提高固井质量。12.进一步的，所述小套管的下部设有单流阀，以避免环形空间内的水泥浆反吐入小套管内。13.有益效果是：这样设计，使得环形空间下部分的水泥浆在不凝固的情况下，也能对环形空间的上部分注入水泥浆，提高了固井效率。14.进一步的，所述单流阀包括阀体，阀体正扣连接在小套管的下端，阀体内设有阀座，阀座上弹性顶压有阀球，阀体于阀座的下方设有液流通道。15.有益效果是：这样设计，使得单流阀可以作为一个整体与小套管连接，便于单流阀的安装。16.进一步的，所述阀体的下方设有上大下小的锥形引鞋。17.有益效果是：不仅便于修井管柱进入井内，而且能够防止砂面堵塞底部液流通道。18.进一步的，所述液流通道包括设置在阀体底部的底部液流通道和设置在阀体侧部的侧部液流通道。19.有益效果是：提高通流面积，从而提高环形空间下部分的注浆效率。20.为实现上述目的，本发明套损井固井方法的技术方案是：21.套损井固井方法，包括以下步骤：22.(1)依据生产层与套损段的间隔，确定砂面的高度，砂面处于套损段的下界面之下，通过砂面的高度和原井套管的内径计算填砂量，之后在原井套管内进行填砂施工；23.(2)通过所述套损井用修井管柱的油管将小套管送至套损段处，小套管处于砂面上方，且套损段的上、下界面处于小套管的两端之间，此时原井套管与小套管围成环形空间，之后进行顶替循环固井施工作业，使环形空间内的水泥浆液面处于套损段的下界面与小套管的上端之间；24.(3)下放油管，使油管缓冲器恢复自由状态，之后先正转油管，使油管与小套管分离，再上提油管至挤堵固井施工所需的高度，然后进行挤堵固井施工作业，使水泥浆注入环形空间的剩余部分；25.有益效果是：在原井套管内进行填砂施工后，通过油管在原井套管内的套损段处下小套管，减少了管材用量，节约了成本,同时有效的防止了水泥浆进入地层造成污染，减少了重新射孔费用；在顶替循环固井作业时，水泥浆经油管、小套管注入环形空间的下部分；在挤堵固井作业时，将油管与小套管分离并上提油管至挤堵施工所需的高度，水泥浆经油管注入环形空间的上部分，解决了严重套损井无法建立循环，造成套损段之上的固井质量差的难题，提高了固井封堵效果。此外，通过顶替固井作业和挤堵固井作业，使得水泥浆能完全填充小套管与原井套管围成的环形空间，并能够保证水泥浆均匀，提高固井质量。26.进一步的，在步骤(3)中，依据油管的上提高度和原井套管的内径计算原井套管的反注清水用量，在挤堵固井施工作业后，将反注清水用量从原井套管注入，以清洗油套环空之间残留的水泥浆。27.有益效果是：避免油套环空之间水泥浆残留，保证油管在井内的安全。28.进一步的，在步骤(2)中，顶替循环固井施工作业后的水泥浆液面处于套损段的上、下界面之间。29.进一步的，在步骤(3)中，油管与小套管分离后，油管的上提高度为200-300m。附图说明30.图1为本发明套损井固井方法的实施例1中顶替循环固井的结构示意图；31.图2为图1中变径短节的结构示意图；32.图3为图1中单流阀的结构示意图；33.图4为本发明套损井固井方法的实施例1中挤堵固井的结构示意图；34.图中：11-油管；12-原井套管；13-油管缓冲器；14-变径短节；141-上接头；142-下接头；15-变扣短节；16-套损段；17-小套管；18-单流阀；181-阀座；182-阀球；183-压簧；184-侧部液流通道；185-底部液流通道；186-锥形引鞋；187-隔板；19-砂面；20-生产层。具体实施方式35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。36.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。37.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“上”、“下”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。38.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。39.本发明套损井固井方法的实施例1：40.在介绍套损井固井方法之前，先介绍本实施例中使用的套损井用修井管柱。如图1所示，套损井用修井管柱包括油管11和小套管17，油管11的下方依次螺纹连接有油管缓冲器13和变径短节14；小套管17的上端和下端分别连接有变扣短节15和单流阀18。其中，油管11为两吋半油管。41.本实施例中，小套管17为四吋套管，小套管17通过油管11送入原井套管12的套损段16处，以使小套管17和原井套管12围成环形空间，其中，小套管17的长度大于套损段16的长度。42.本实施例中，油管缓冲器13为现有技术中可上下伸缩且具有防转功能的井下工具，油管缓冲器13正扣连接在油管11与变径短节14之间。43.如图2所示，变径短节14为具有中心通孔的圆柱体，包括上接头141和下接头142，上接头141的直径小于下接头142的直径，上接头141为正公扣，连接油管缓冲器13；下接头142为反公扣，其扣型为梯形扣，下接头142的尺寸与变扣短节15的尺寸一致，下接头142连接变扣短节15，脱扣时，下接头142与变扣短节15脱开，同时在脱扣过程中，下接头142相对变扣短节15在上下方向的移动量由油管缓冲器13吸收，以利于下接头142与变扣短节15的脱开。44.本实施例中，变扣短节15为具有中心通孔的圆柱体，变扣短节15的尺寸与小套管17的尺寸一致，变扣短节15的上端为反母扣，扣型为梯形扣，连接变径短节14的下接头142；变扣短节15的下端为正公扣，扣型为梯形扣，连接小套管17；反母扣内设有倒角，有利于变径短节14与变扣短节15的连接与分离。45.本实施例中，油管缓冲器13、变径短节14和变扣短节15共同构成脱扣结构。46.如图3所示，单流阀18能够避免环形空间内的水泥浆反吐入小套管17内。本实施例中，单流阀18包括阀体，阀体为筒状结构，阀体的上部设有正母扣，扣型为梯形扣，连接在小套管17的下端。阀体内设有阀座181，阀座181上设有阀口，阀口处设有阀球182，阀球182的下方设有压簧183，在压簧183的弹性作用力下，阀球182封堵在阀口，防止水泥浆被反顶至小套管17内，增大钻塞工作量。47.本实施例中，阀体包括隔板187，隔板187上设有底部液流通道185，以使水泥浆经油管11、小套管17注入环形空间的下部分。其中，阀体上于隔板187和阀座181之间开有侧部液流通道184，以增大过流面积。其中，底部液流通道185和侧部液流通道184共同构成液流通道。48.本实施例中，隔板187的下侧设有中空状的锥形引鞋186，锥形引鞋186为上大下小结构，不仅便于修井管柱进入井内，而且能够防止砂面19堵塞底部液流通道185。在其他实施例中，可以不设置锥形引鞋。49.如图1和图4所示，套损井固井方法包括填砂施工、顶替循环固井施工和挤堵固井施工。其中，顶替循环固井施工是经油管11、小套管17对原井套管12和小套管17围成的环形空间由下向上注入水泥浆；挤堵固井施工是经油管11对原井套管12和小套管17围成的环形空间由上向下注入水泥浆。50.1、填砂施工包括以下步骤：51.依据生产层20与套损段16的间隔，确定砂面19的高度h1，砂面19处于套损段16的下界面之下，利用式1计算填砂量v1，之后在原井套管12内进行填砂施工；填砂施工可保护生产层20不受污染；[0052]v1＝πd12h1/4ꢀꢀꢀ(1)[0053]其中，d1为原井套管12的内径。[0054]2、顶替循环固井施工包括以下步骤：[0055]2.1、依据砂面19的高度和套损段16的长度，确定小套管17的长度h2和所需油管11的长度h4，通过油管11将小套管17下入至井内砂面19的上方，使小套管17和原井套管12围成环形空间。其中，套损段16的上、下界面处于小套管17的两端之间；[0056]2.2、依据砂面19与套损段16的间距，确定水泥浆在环形空间内的液面高度为h3，该水泥浆液面一般高于套损段16的下界面，低于套损段16的上界面，利用式2计算原井套管12与小套管17围成的环形空间内顶替循环固井时的水泥浆用量v2；[0057]v2＝πd12h3/4-πd22h3/4ꢀꢀꢀ(2)[0058]其中，d1为原井套管12的内径，d2为小套管17的外径。[0059]2.3、依据小套管17的长度h2和油管11的长度h4，利用式3计算顶替循环固井所需清水用量v3；[0060]v3＝πd32h2/4+πd42h4/4ꢀꢀꢀ(3)[0061]其中，d3为小套管17的内径，d4为油管11的内径。[0062]2.4、依据步骤2.2和步骤2.3确定的顶替循环固井水泥浆用量v2和清水用量v3，进行顶替循环固井施工，以将水泥浆由下而上注入套损段16的上界面之下的环形空间。[0063]3、挤堵固井施工包括以下步骤：[0064]3.1、下放油管11，使油管缓冲器13恢复自由状态，之后先正转油管11，使油管11与小套管17分离，再上提油管11至挤堵固井施工所需的高度h5，h5介于200-300m之间，构成井下挤堵固井管柱；[0065]构成井下挤堵管柱的具体方法是：下放油管11，油管缓冲器13恢复自由状态，油管缓冲器13之下的管柱不受拉力，此时油管11恢复正常悬重，正转油管11，小套管17从变径短节14的下接头142处脱扣脱开，实现小套管17与油管11的分离，之后上提油管11至高度h5即可。[0066]3.2、依据套损段16的地层吸水指数，确定套损段16的挤堵水泥浆用量v挤，v挤一般介于10-25m3之间。其中，套损段16的地层吸水指数可通过现有技术中的正打压方法获得。[0067]3.3、利用式4确定顶替循环固井施工后剩余原井套管12和小套管17之间环形空间的高度h6，利用式5确定剩余环空固井所需的水泥浆用量v4；[0068]h6＝h2-h3ꢀꢀꢀ(4)[0069]v4＝πd12h6/4-πd22h6/4ꢀꢀꢀ(5)[0070]其中，d1为原井套管12的内径，d2为小套管17的外径。[0071]3.4、依据步骤3.2确定的挤堵水泥浆用量v挤和步骤3.3确定的水泥浆用量v4，利用式6确定挤堵固井水泥浆用量v5；[0072]v5＝v挤+v4ꢀꢀꢀ(6)[0073]3.5、依据式7确定上提油管11后井内剩余油管11的长度h7，利用式8确定挤堵固井油管正注清水用量v6；[0074]h7＝h4-h5ꢀꢀꢀ(7)[0075]v6＝πd42h7/4ꢀꢀꢀ(8)[0076]其中，d4为油管11的内径。[0077]3.6、依据油管11的上提高度h5，利用式9确定原井套管12的反注清水用量v7；[0078]v7＝πd12h5/4ꢀꢀꢀ(9)[0079]其中，d1为原井套管12的内径。[0080]3.7、依据步骤3.4和步骤3.5确定的挤堵固井水泥浆用量v5、正注清水用量v6，进行挤堵固井施工，将水泥浆和清水按照设计用量依次在地面从油管11内注入，从而保证油管11内全部水泥浆被挤入套损段16及原井套管12和小套管17的环形空间内。应当说明的是，由于顶替循环固井后，小套管17内留有清水，因此，在挤堵固井施工时，油管11内的水泥浆不会进入到小套管17内。[0081]3.8、依据步骤3.6确定的挤堵固井反注清水用量v7，在步骤3.7完成后，将反注清水用量从原井套管12注入，避免油套环空之间水泥浆残留，保证油管11在井内的安全，同时实现原井套管12与小套管17上部分环形空间的挤堵固井施工。[0082]3.9、固井施工完成后，带压关井候凝，使原井套管12和小套管17封固在一起。高压条件下，水泥浆凝固后更加致密，固井质量更好。[0083]3.10、候凝24h后下钻塞管柱钻通单流阀18至井底，即可恢复生产。[0084]本发明通过填砂保护生产层，有效的防止了水泥浆进入地层造成污染，同时减少了重新射孔费用；通过油管在原井套管内的套损段处下小套管，减少了管材用量，节约了成本；利用顶替循环固井封堵套损段之下的原井套管与小套管的环空，利用挤堵固井封堵套损段及之上的原井套管与小套管的环空，解决了严重套损井无法建立循环，造成套损段之上的固井质量差的难题，提高了固井封堵效果。[0085]本发明套损井固井方法的实施例2：[0086]本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，顶替固井施工作业后的水泥浆液面处于套损段的上、下界面之间。本实施例中，顶替固井施工作业后的水泥浆液面略高于套损段的上界面。[0087]本发明套损井用修井管柱的实施例，本实施例中的套损井用修井管柱与上述套损井固井方法的实施例1或2中所述的套损井用修井管柱的结构相同，在此不再赘述。[0088]在其他实施例中，等顶替循环固井施工后的水泥浆完全凝固后，再进行挤堵固井施工，此时可以不设置单向阀。在其他实施例中，可以只在阀体上设置底部液流通道或侧部液流通道。[0089]以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。









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