一种水平井卡封充填合采工艺管柱及方法

技术领域

本发明涉及一种石油开采井防砂充填管柱及方法，具体说涉及一种水平井卡封合采工艺管柱及其使用方法。

背景技术

水平井开采过程中，为了有效动用油层，有时先开采下部油层，开采一段时间后，下部油层的含油饱和度下降，产量下降，含水上升，为了油井产量的上产，需要将上部油层打开，与下层一起开采，提高油井的产量。目前采用的方法是上部充填管柱、皮碗封隔器、密封插头组成的上返管柱与留井管柱进行对接然后进行两层合采。这种管柱的缺点是皮碗工具是自封工具，不能实现边冲边下，如果地层出现流砂，上返管柱无法下到设计位置；皮碗封隔器在下井的过程中容易损坏；如果上返射孔层与下层层间距较远，有些油井的两层层间距为200-300m，皮碗封隔器与密封插头之间下入200-300m的油管，如果后期防砂失效，打捞将十分困难。

在现有技术中，CN105626000B公开了一种水平井边冲边下砾石充填防砂管柱，包括冲防外管柱，所述冲防外管柱内部装有冲砂内管柱、挤压充填防砂内管柱，所述冲砂内管柱首先装入冲防外管柱内并完成冲洗工作后起出，然后所述挤压充填防砂内管柱再下入到冲防外管柱内部。本发明能使井筒冲洗防砂一体化完成，缩短水平井“流沙”地层防砂施工周期，节约成本；保持井筒清洁干净，确保防砂管柱顺利到达设计位置，充填通道关闭可靠，提高底部挤压充填施工成功率。

CN205349293U公开了一种适用于水平井管内卡封工艺管柱，由下端向上端依次连接的丝堵、油管短节、封隔器、筛管、丢手及施工管柱构成；当工艺管柱下至卡封位置后，井口由水泥车打压15MPa，压力突然下降至0MPa说明封隔器坐封，丢手丢掉，提出井内施工管柱,执行下步工序。其能实现一趟管柱即可完成卡封底部精密微孔防砂管出水段，使用效果理想。

CN108798539A公开了一种水平井防砂合采管柱，包括位于筛管井段的完井筛管，还包括位于套管射孔井段的防砂管柱，所述防砂管柱位于完井筛管上方，所述防砂管柱包括自下而上依次连接在油管上的空心引鞋、皮碗封隔器、防砂筛管、防砂封隔器。所述皮碗封隔器包括皮碗，其中皮碗方向向上。所述防砂筛管两端通过安全接头连接在油管上。所述油管上还设置至少两个扶正器。本发明解决已有的筛管井段和新增的套管射孔井段防砂合采的难题，通过已有的筛管井段不实施二次防砂的前提下，仅对新增的套管射孔井段防砂，实现两段合采，充分发挥两层潜力，实现水平井产量和效益最大化。

CN112282738A公开了一种水平井找堵水一体化管柱及测试方法，包括连续敷设油管、采油装置、丢手可捞装置、封隔器、电缆、数据采集处理设备，连续敷设油管、采油装置、丢手可捞装置和封隔器自上向下依次连接，连续敷设油管内穿电缆且电缆分别连接数据采集处理设备和采油装置，解决了现有技术中水平井机械封隔分段生产找水测试技术现场实施找水周期长，堵水封隔器长期置于井下易卡问题，具有找水周期短、效率高，能够实现快速找水工艺目的。

但上述技术的管柱都无法完成分层合采的工作，无法实现防砂的同时，两层或多层合采的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种水平井卡封充填合采工艺管柱，该发明可以一趟管柱完成两级卡封和充填防砂施工，充填后与原层一起合采。采用本发明提高了作业效率，减少了作业费用。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，水平井卡封充填合采工艺管柱，包括自上而下依次连接油管、充填工具、安全接头、筛管、安全接头、底部封隔器、底部冲砂装置。该管柱可以反循环洗井，边冲边下入管柱，下至设计位置后，先进行座封底部封隔器和顶部封隔器，再进行充填，充填结束后、反循环洗井、最后倒扣起出内管柱，与下层一起合采。该工艺管柱有效解决了目前油井上返补孔防砂后，两层合采的难题。

具体技术方案为：

一种水平井卡封充填合采工艺管柱，包括上接头、液缸、中心管、座封剪钉、胶筒、卡瓦、充填返液及反洗井通道、充填口销钉、充填通道、充填口滑套、外充填口关闭机构、反洗夹层管、内充填口关门机构、冲管、安全接头、筛管、反洗阀、胶筒、底部封隔器、外冲砂装置，

充填工具与所述安全接头、所述筛管、所述底部封隔器、所述外冲砂装置依次连接，所述水平井卡封充填合采工艺管柱包括充填内管柱，所述充填内管柱下部连接所述冲管、反洗阀和内密封插管。

优选所述充填工具包括上接头、液缸、中心管、座封剪钉、胶筒、卡瓦、卡瓦锥体、充填口销钉、充填口滑套、外充填口关闭机构、反洗夹层管、内充填口关门机构。

优选所述胶筒设置在胶筒座上。

优选所述卡瓦包括卡瓦锥体。

优选还具有底部封隔器。

优选所述内密封插管包括内密封插管上接头、内冲砂装置、冲砂装置关闭剪切销钉、冲砂装置关闭滑套。

一种水平井卡封充填合采工艺管柱的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

①反循环洗井下入工具

通过油管将水平井卡封充填合采工艺管柱下至设计位置；

②顶部和底部封隔器座封

投入钢球，关闭球座，打压，液体推动液缸剪断座封剪钉，完成封隔器座封，继续打压，冲砂装置关闭剪切销钉剪断，冲砂装置关闭滑套上有马牙扣自锁机构，锁定在内冲砂装置21上，关闭反循环洗井通道；

③充填

座封和锚定完成后，从油管投入钢球，钢球落到充填口滑套10球座上，打压，充填口销钉剪断，露出充填通道，从油管泵入充填砂，充填砂从上接头进入充填通道进行充填，充填后的携砂液通过充填工具下部的滤砂管过滤后，通过反洗阀进入冲管，然后通过充填返液及反洗井通道，进入油管和套管环空内，进入液缸、中心管之间的夹壁通道，进入油套环空，反洗时，洗井液通过液缸、中心管之间的夹壁通道，进入充填返液及反洗井通道，到达反洗夹层管，进入中心管，返至油管，

④丢手

拆井口，正转管柱，实现管柱丢手。

本发明一趟管柱完成冲砂、两级卡封、充填功能，首先可以反循环洗井，实现管柱下放过程中边冲边下，解决工艺管柱在水平井中由于出砂下入困难的问题；当管柱下至设计深度，一次完成两级封隔器卡封，卡封后可进行挤压充填和循环充填，上层充填结束后起出内充填管柱，可以与下层一起合采；管柱顶部充填工具和底部封隔器都配有后期打捞机构，且留井工艺管柱长度短，后期打捞方便。

附图说明

附图1为水平井卡封充填合采工艺管柱的结构示意图，

附图2为水平井卡封充填合采工艺管柱的反循环洗井下入管柱状态，

附图3水平井卡封充填合采工艺管柱的投球打压座封底部封隔器和充填工具状态，

附图4为水平井卡封充填合采工艺管柱的关闭内密封插管状态，

附图5为水平井卡封充填合采工艺管柱的投球打开上层充填通道进行充填状态，

附图6为水平井卡封充填合采工艺管柱的反洗井状态，

附图7为水平井卡封充填合采工艺管柱的倒扣丢手起出内管柱状态。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

参见附图1，管柱包括上接头1、液缸2、中心管3、座封剪钉4、胶筒5、卡瓦6、充填返液及反洗井通道7、充填口销钉8、充填通道9、充填口滑套10、外充填口关闭机构11、反洗夹层管12、内充填口关门机构13、冲管14、安全接头15、筛管16、反洗阀17、胶筒18、封隔器座封剪钉19、外冲砂装置20、内冲砂装置21、冲砂装置关闭剪切销钉22、冲砂装置关闭滑套23。

水平井卡封充填合采工艺管柱自上而下是充填工具、安全接头、筛管、底部封隔器、外冲砂器，充填内管柱下部连接冲管、反洗阀、内密封插管。

充填工具包括上接头1、液缸2、中心管3、锥体、座封剪钉4、胶筒座、胶筒5、卡瓦6、卡瓦锥体、充填口销钉8、充填口滑套10、外充填口关闭机构11、反洗夹层管12、内充填口关门机构13。

底部封隔器包括胶筒18、胶筒座、封隔器座封剪钉19、锥体。

内密封插管包括内密封插管上接头、内冲砂装置21、冲砂装置关闭剪切销钉22、冲砂装置关闭滑套23。

上接头1置于液缸2外侧，锥体置于外中心管外侧，胶筒5安设于卡瓦6的上部，充填口滑套10通过充填口销钉8固定在中心管3的内侧，外充填口关闭机构11安置于中心管3的外侧和下部。反洗夹层管12上开设径向贯通的反洗进液口，内充填口关门机构13通过螺纹与中心管3连接，冲管14与内充填口关门机构13螺纹连接，冲管14、反洗阀17、内密封插管上接头、内冲砂装置21自上而下依次螺纹连接。

安全接头15与充填工具、筛管16、底部封隔器、外冲砂装置20自上而下依次螺纹连接。冲管14顶部外侧与安全接头15内表面密封圈密封。

内密封插管上接头、内冲砂装置21自上而下螺纹连接，冲砂装置关闭滑套23通过冲砂装置关闭剪切销钉22固定在内冲砂装置21的内表面，冲砂装置关闭滑套23上有马牙扣自锁机构。内冲砂装置21开设径向贯通的反洗进液口。

在使用过程中，包括以下步骤：

一、反循环洗井下入工具：通过油管将水平井卡封充填合采工艺管柱下至设计位置，在下入过程中可以进行反向冲砂，洗井液通过油管和套管环空，经过内冲砂装置21进入冲管14，进入油管，一边反循环洗井一边下入管柱，保障管柱下至设计位置。参见附图2。

二、顶部和底部封隔器座封：投入φ36mm钢球，钢球到达冲砂装置关闭滑套23的球座，油管打压5-8MPa，液体推动液缸2向下运动，剪断座封剪钉4，卡瓦6向下运动到卡瓦锥体上，液体推动胶筒座向下运动，剪断封隔器座封剪钉19，一次完成两级封隔器座封，油管继续打压，至12-16MPa，冲砂装置关闭剪切销钉22剪断，冲砂装置关闭滑套23下移，冲砂装置关闭滑套23上有马牙扣自锁机构，锁定在内冲砂装置21上，关闭反循环洗井通道。参见附图3-4。

三、充填：座封和锚定完成后，从油管投入φ48mm钢球，φ48mm钢球落到充填口滑套10球座上，打压至18～20MPa，充填口销钉8剪断，充填口滑套10向下移动，露出充填通道9。从油管泵入充填砂，充填砂从上接头1进入充填通道9进行充填。充填后的携砂液通过充填工具下部的滤砂管过滤后，通过反洗阀17进入冲管14，然后通过充填返液及反洗井通道7，进入油管和套管环空内，进入液缸2、中心管3之间的夹壁通道，进入油套环空。反洗时，洗井液通过液缸2、中心管3之间的夹壁通道，进入充填返液及反洗井通道7，到达反洗夹层管12，进入中心管3，返至油管。参见附图5-6。

四、丢手：拆井口，正转管柱，实现管柱丢手，内充填口关门机构13向上移动带动外充填口关闭机构11向上移动，关闭充填通道9，起出由上接头1、液缸2、中心管3、反洗夹层管12、内充填口关门机构13、冲管14、内密封插管上接头、内冲砂装置21、冲砂装置关闭滑套23组成的充填内管起出，完成丢手，此时下部生产井段与上部联通，进行上层和下层两层合采。参见附图7。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。