井下生產(chǎn)套管管柱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于插入儲(chǔ)層中的井眼內(nèi)的井下生產(chǎn)套管管柱。此外，本發(fā)明涉及一種用于井下完井的井下生產(chǎn)套管管柱系統(tǒng)和一種實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)套管管柱的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)儲(chǔ)層條件，油氣井可具有多種完井設(shè)計(jì)。大部分井具有進(jìn)入鉆成的井眼中的金屬管，也稱為套管，并且在一些實(shí)施方案中套管被卡住，或封隔器或環(huán)形屏障在固定時(shí)未形成緊密的區(qū)域隔離。這有時(shí)由于鉆井操作產(chǎn)生具有阻礙套管自由通過的多個(gè)突起的井眼的事實(shí)而發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的在于完全或部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的以上劣勢(shì)和缺點(diǎn)。更具體地，一個(gè)目的在于提供一種改進(jìn)的套管管柱，在生產(chǎn)套管管柱具有環(huán)形屏障時(shí)，該套管管柱同樣更容易在井眼中實(shí)施。
[0004]將從以下描述變得顯而易見的上述目的以及眾多其它的目的、優(yōu)勢(shì)和特征由一種用于插入儲(chǔ)層中的井眼內(nèi)的井下生產(chǎn)套管管柱通過根據(jù)本發(fā)明的方案來實(shí)現(xiàn)，所述井下生產(chǎn)套管管柱具有最接近所述井眼的頂部的第一端和離所述頂部最遠(yuǎn)的第二端，所述井下生產(chǎn)套管管柱沿縱向軸線延伸并且包括:
[0005]-至少一個(gè)開口，其在生產(chǎn)期間允許來自儲(chǔ)層的含烴流體進(jìn)入所述井下生產(chǎn)套管管柱，
[0006]-多個(gè)套管部件，其具有端部區(qū)段和位于所述端部區(qū)段之間的基部區(qū)段，所述基部區(qū)段具有外徑，和
[0007]-至少一個(gè)環(huán)形突出元件，其具有外表面和設(shè)置在所述外表面中或其上的至少一個(gè)螺旋溝槽并具有比所述基部區(qū)段的外徑大的總外徑。
[0008]所述環(huán)形突出部件可以是連接套管部件的套管箍。
[0009]如上所述的井下生產(chǎn)套管管柱還可包括至少一個(gè)環(huán)形屏障。
[0010]此外，所述環(huán)形突出元件可設(shè)置在兩個(gè)環(huán)形屏障之間。
[0011]而且，所述環(huán)形突出元件可以是環(huán)形屏障的一部分。
[0012]所述環(huán)形屏障可包括:套管部件;可膨脹套筒，其圍繞所述套管部件并具有面向所述套管部件的內(nèi)套筒面和面向所述井眼的外套筒面，所述可膨脹套筒的每一端都在兩個(gè)連接部中與所述套管部件連接;和位于所述可膨脹套筒的內(nèi)套筒面與所述套管部件之間的環(huán)形空間，其中所述環(huán)形突出元件可鄰近至少最接近所述生產(chǎn)套管管柱的第二端的連接部設(shè)置在所述外套管面上。
[0013]所述環(huán)形屏障還可包括:套管部件;可膨脹套筒，其圍繞所述套管部件并具有面向所述套管部件的內(nèi)套筒面和面向所述井眼的外套筒面，所述可膨脹套筒的每一端都在兩個(gè)連接部中與所述套管部件連接;和位于所述可膨脹套筒的內(nèi)套筒面與所述套管部件之間的環(huán)形空間，其中所述環(huán)形突出元件至少可構(gòu)成最接近所述生產(chǎn)套管管柱的第二端設(shè)置的所述一個(gè)連接部。
[0014]此外，所述環(huán)形突出元件可設(shè)置在所述可膨脹套筒的每一端中以將所述套筒連接到所述套管部件。
[0015]另外，所述環(huán)形突出元件可構(gòu)成與所述套筒的端部重疊以使得所述套筒被夾在所述環(huán)形突出元件與所述套管部件之間的連接部分。
[0016]此外，所述開口可與橫向于所述縱向軸線的徑向成一角度，使得所述含烴流體成不同于90°的角度被引導(dǎo)到所述生產(chǎn)套管管柱中。
[0017]這樣，當(dāng)進(jìn)入生產(chǎn)套管管柱時(shí)，流體可以不直接噴射到與開口對(duì)向的壁中，且因此可顯著減輕壁上的磨損。
[0018]而且，所述螺旋溝槽可具有切割邊緣。
[0019]此外，所述環(huán)形突出元件可包括形成圍繞縱向延伸方向的螺旋的多個(gè)溝槽。
[0020]上述環(huán)形突出元件可朝所述生產(chǎn)套管管柱的第二端漸縮。
[0021]所述環(huán)形突出元件的外徑可以是所述生產(chǎn)套管管柱的總外徑。
[0022]而且，所述開口可設(shè)置在所述溝槽中以允許流體從所述儲(chǔ)層進(jìn)入所述生產(chǎn)套管管柱中。
[0023]此外，所述生產(chǎn)套管管柱可具有內(nèi)表面，滑動(dòng)套筒可以沿所述內(nèi)表面可滑動(dòng)地設(shè)置以在所述滑動(dòng)套筒可阻塞所述開口的閉塞位置與可允許流體流經(jīng)所述開口并進(jìn)入所述生產(chǎn)套管管柱的打開位置之間滑動(dòng)。
[0024]所述開口可布置成相比于所述生產(chǎn)套管管柱的第二端更接近所述生產(chǎn)套管管柱的第一端，或相比于所述生產(chǎn)套管管柱的第一端更接近所述生產(chǎn)套管管柱的第二端。
[0025]此外，所述溝槽可與所述縱向軸線成一角度，其中所述角度可以是10-80°，優(yōu)選地25-75°，更優(yōu)選地35-55°。
[0026]而且，所述溝槽可朝所述生產(chǎn)套管管柱的第一端和/或第二端漸縮。
[0027]此外，所述環(huán)形突出元件可具有用于連接到所述套管部件的螺紋。
[0028]本發(fā)明還涉及一種用于完井的井下生產(chǎn)套管管柱系統(tǒng)，其包括:
[0029]-根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的生產(chǎn)套管管柱，和
[0030]-用于使所述生產(chǎn)套管管柱在被插入井眼時(shí)沿所述螺旋溝槽旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備。
[0031]最后，本發(fā)明涉及一種在井下井眼中實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)套管管柱的方法，該方法包括以下步驟:
[0032]-將套管部件和至少一個(gè)環(huán)形突出元件連接以形成所述生產(chǎn)套管管柱，
[0033]-在組裝所述套管部件時(shí)使所述生產(chǎn)套管管柱進(jìn)入所述井眼，以及
[0034]-當(dāng)所述生產(chǎn)套管管柱被插入井眼時(shí)沿所述螺旋溝槽旋轉(zhuǎn)所述生產(chǎn)套管管柱。
[0035]所述方法還可包括通過借助于所述環(huán)形突出元件在所述井眼壁切割或撞擊所述井眼壁來使所述井眼壁的一部分與所述壁分離的步驟。
[0036]此外，如上所述的方法可包括允許流體從所述井眼流經(jīng)所述環(huán)形突出元件中的開口并進(jìn)入所述井下生產(chǎn)套管管柱的步驟。
[0037]所述方法還可包括隨著所述溝槽的邊緣撞擊所述井眼壁而增大所述井眼的內(nèi)徑的步驟。
【附圖說明】
[0038]下文將參考所附示意圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明及其諸多優(yōu)點(diǎn)，附圖出于說明的目的而示出了一些非限制性的實(shí)施例，并且其中:
[0039]圖1示出了具有生產(chǎn)套管管柱的用于完成井眼的井下生產(chǎn)套管管柱系統(tǒng)，
[0040]圖2示出了作為套管箍的一部分的環(huán)形突出元件，
[0041]圖3示出了橫向于縱向延伸方向的圖2的生產(chǎn)套管管柱的截面圖，
[0042]圖4a示出了沿縱向延伸方向的圖2的生產(chǎn)套管管柱的截面圖，
[0043]圖4b示出了沿其縱向延伸方向的生產(chǎn)套管管柱的截面圖，
[0044]圖5示出了具有環(huán)形屏障的生產(chǎn)套管管柱，
[0045]圖6示出了具有環(huán)形屏障的生產(chǎn)套管管柱的截面圖，
[0046]圖7示出了具有環(huán)形突出元件的另一環(huán)形屏障的截面圖，
[0047]圖8示出了具有另一環(huán)形突出元件的環(huán)形屏障的截面圖，
[0048]圖9示出了具有另一環(huán)形突出元件的環(huán)形屏障的截面圖，以及
[0049]圖10示出了具有兩個(gè)環(huán)形屏障的生產(chǎn)套管管柱。
[0050]所有附圖均為高度示意性的且不一定按比例繪制，并且它們僅示出闡明本發(fā)明所需的那些部分，其它部分則被省略或僅進(jìn)行提示。
【具體實(shí)施方式】
[0051]圖1示出了插入儲(chǔ)層3中的井眼2內(nèi)期間的井下生產(chǎn)套管管柱I。該井眼已被鉆出并且鉆柱在井下生產(chǎn)套管管柱I插入之前已從井內(nèi)被拔出。該井下生產(chǎn)套管管柱具有最接近井眼的頂部的第一端4和離頂部最遠(yuǎn)的第二端5。該井下生產(chǎn)套管管柱沿與井眼的縱向軸線大致重合的縱向軸線6延伸。該井下生產(chǎn)套管管柱一直延伸到井的頂部，但生產(chǎn)套管管柱的第一端4也可與鉆桿或用于將生產(chǎn)套管管柱插入井眼中的另一管件連接。
[0052]井下生產(chǎn)套管管柱I包括開口7，可允許含烴流體從儲(chǔ)層經(jīng)該開口進(jìn)入井下生產(chǎn)套管管柱以生產(chǎn)油氣。該井下生產(chǎn)套管管柱由多個(gè)套管部件8安裝。套管部件具有形成一個(gè)管道區(qū)段的端部區(qū)段9和位于端部區(qū)段之間的基部區(qū)段10。在套管部件8之間設(shè)置有將兩個(gè)相鄰套管部件連接的環(huán)形突出元件11。各環(huán)形突出元件11具有外表面12和設(shè)置在外表面中的至少一個(gè)螺旋溝槽14a?；繀^(qū)段具有外徑D。，并且各環(huán)形突出元件11具有比基部區(qū)段的外徑大的總外徑D。。，使得當(dāng)生產(chǎn)套管管柱插入井眼時(shí)，環(huán)形突出元件11是撞擊井眼的壁的元件。管柱如箭頭所示旋轉(zhuǎn)，并且由于各環(huán)形突出元件11具有螺旋溝槽，所以環(huán)形突出元件11用作使在井眼中實(shí)施生產(chǎn)套管管柱容易的螺紋。當(dāng)鉆進(jìn)井眼時(shí)，壁具有大量巖層突起，其可能妨礙已知的生產(chǎn)套管管柱自由通過。由于具有帶螺旋溝槽的環(huán)形突出元件11，所以生產(chǎn)套管管柱可以容易地螺旋通過這些井眼突起，且因而大幅降低了生產(chǎn)套管管柱在插入期間被卡在井眼中的風(fēng)險(xiǎn)。此外，當(dāng)插入生產(chǎn)套管管柱時(shí)，環(huán)形突出元件11可撞擊井眼突起并這樣從其余部分釋放井眼突起的末端，從而使生產(chǎn)套管管柱容易進(jìn)一步向下通過井眼。這樣，環(huán)形突出元件用于在井下生產(chǎn)套管管柱的插入期間使井眼的一些不規(guī)則部分平坦化。當(dāng)生產(chǎn)套管管柱插入并且環(huán)形突出元件撞擊巖層突起時(shí)，生產(chǎn)套管管柱的環(huán)形突出元件11也通過對(duì)路徑清障來保護(hù)生產(chǎn)套管管柱中的其它完井構(gòu)件。
[0053]圖1所示的井下生產(chǎn)套管管柱系統(tǒng)100包括上述生產(chǎn)套管管柱和用于使生產(chǎn)套管管柱在插入井眼時(shí)沿螺旋溝槽旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備50。旋轉(zhuǎn)設(shè)備50布置在鉆架上，但也可以設(shè)置在任何合適的鉆探設(shè)備或鉆井船上。套管部件在環(huán)形突起元件11位于旋轉(zhuǎn)設(shè)備50上方的狀態(tài)下組裝并隨后插入井眼中，并且新的套管部件安裝在生產(chǎn)套管管柱I上。
[0054]在圖1和2中，環(huán)形突出元件11是將套管部件8連接的套管箍。環(huán)形突出元件11具有如圖2所示的螺旋溝槽，其中各溝槽部分地圍繞環(huán)形突出元件11的外表面12延伸，從而如圖3的截面圖中所示覆蓋環(huán)形突出元件11的外表面12的整個(gè)圓周。如圖2所示，套管部件的基部區(qū)段具有外徑D。，而環(huán)形突出元件11具有作為生產(chǎn)套管管柱的總外徑D。。且比套管部件的基部區(qū)段的外徑大的外徑。
[0055]如在圖4a中可見的，套管部件具有端部區(qū)段9和位于兩端部區(qū)段9之間的基部區(qū)段10，并且端部區(qū)段9通過螺紋連接而連接到環(huán)形突出元件11。在其中一個(gè)溝槽中，設(shè)置了開口，該開口用于允許井流體在生產(chǎn)期間進(jìn)入生產(chǎn)套管管柱中，或用于將壓裂流體從生產(chǎn)套管管柱噴出以使地層破裂。當(dāng)該開口用于生產(chǎn)時(shí)，允許井流體沿溝槽流動(dòng)，并且溝槽因而在環(huán)形突出元件11與井眼的壁抵接的情況下提供流體通道。如果開口用于允許壓裂流體退出和進(jìn)入地層，則溝槽用于將壓裂流體分布在環(huán)形突出元件11的四周。如圖2所示，溝槽朝生產(chǎn)套管管柱的第一端和第二端漸縮，使得流體始終可以流入溝槽中。
[0056]環(huán)形突出元件11具有內(nèi)部溝槽31，如