專利名稱：?jiǎn)我粌?nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)及完井方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油或煤層氣資源開采鉆井與完井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及 一種套管完井方法。
背景技術(shù)：
目前，石油或煤層氣井鉆井工程中，多數(shù)采用全井套管完井。參 閱圖1。全井套管完井的基本程序是(a)用鉆井方法完成表層裸眼井； (b)在表層裸眼井內(nèi)下入相應(yīng)直徑的表層套管1; (C)在表層套管1外壁
與裸眼井壁之間的環(huán)形空間注水泥，至水泥返高到預(yù)定位置并直至水
泥環(huán)2凝固；(d)用小于表層套管1內(nèi)徑的鉆頭，鉆穿表層套管內(nèi)的水
泥塞，并繼續(xù)加深鉆井，鉆成技術(shù)裸眼井；(e)在技術(shù)裸眼井內(nèi)下入 相應(yīng)直徑的技術(shù)套管3，技術(shù)套管3的頂端與表層套管1的頂端位置在 井口； (f)在技術(shù)套管3外壁與技術(shù)裸眼井壁之間的環(huán)形空間注水泥， 至水泥返高到預(yù)定位置并直至水泥環(huán)凝固；(g)用小于技術(shù)套管3內(nèi)徑 的鉆頭，鉆穿技術(shù)套管3內(nèi)的水泥塞，并繼續(xù)加深鉆井，鉆成完井裸 眼井；(h)在完井裸眼井內(nèi)下入相應(yīng)直徑的完井套管4，完井套管4的 頂端與技術(shù)套管3、表層套管l的頂端在井口； (i)在完井套管4外壁 與完井裸眼井壁之間的環(huán)形空間注水泥，至水泥返高到預(yù)定位置并直 至水泥環(huán)凝固；重復(fù)進(jìn)行下一級(jí)鉆井、套管完井作業(yè)直至鉆達(dá)預(yù)定井 深。
為了節(jié)約套管用量，有人采用套管懸掛完井。參閱圖2。套管懸掛 完井的基本程序是首先采用上述程序(a) (d)鉆成技術(shù)裸眼井。(e) 在技術(shù)裸眼井內(nèi)下入相應(yīng)直徑的技術(shù)套管3，技術(shù)套管3的頂端懸掛在
表層套管1的下部，采用的工具是尾管懸掛器5;采用上述程序(f)和
(g)鉆成完井裸眼井。(h)在完井裸眼井內(nèi)下入相應(yīng)直徑的完井套管4， 完井套管4的頂端懸掛在技術(shù)套管3的下部，采用的工具是尾管懸掛
器5;采用上述程序(i)并重復(fù)進(jìn)行下一級(jí)鉆井、套管完井作業(yè)直至鉆
達(dá)預(yù)定井深
在某些井的套管完井中，可以采用將以上兩種完井套管柱的形式 結(jié)合起來(lái)，形成復(fù)合套管完井。
目前套管完井程序，無(wú)論采用全井套管完井，還是采用套管懸掛 完井，都是下一級(jí)套管內(nèi)徑比上一級(jí)套管內(nèi)徑小，都不可避免要發(fā)生
"望遠(yuǎn)鏡效應(yīng)"(telescoping),即套管尺寸逐級(jí)減小，像伸縮式望遠(yuǎn) 鏡。當(dāng)?shù)竭_(dá)目的層時(shí)最終完井套管內(nèi)徑已經(jīng)很小，對(duì)油井產(chǎn)量和后續(xù) 開發(fā)、修井作業(yè)造成很大影響；同時(shí)由于套管內(nèi)徑不斷縮小，下入使 用的鉆頭尺寸逐級(jí)減小，鉆井深度到受限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種單一內(nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)及完井方法， 實(shí)現(xiàn)單一內(nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)。以膨脹套管、縱向波紋管等技術(shù)為基礎(chǔ) 實(shí)現(xiàn)多級(jí)套管固井，到井深達(dá)目的層后，完井套管內(nèi)徑仍然與上部套 管的內(nèi)徑相同，即只有單一內(nèi)徑。有利于油井產(chǎn)量和后續(xù)開發(fā)、修井 作業(yè)；同時(shí)為繼續(xù)加深鉆井深度到提供了井下可利用的空間。克服目
前全井套管完井、套管懸掛完井套管尺寸逐級(jí)減小，對(duì)油井產(chǎn)量和后 續(xù)開發(fā)、修井作業(yè)造成影響。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是單一內(nèi)徑井完井井身結(jié)構(gòu)，主要由普 通套管和縱向波紋管組合連接1 6級(jí)膨脹套管和縱向波紋管組合連接 而成。自上而下第一級(jí)為普通套管和縱向波紋管組合，第一級(jí)下部是
1 6膨脹套管和縱向波紋管組合連接而成，完井后全井井身內(nèi)徑相同。
本發(fā)明所述的單一內(nèi)徑是相對(duì)原有技術(shù)完井套管尺寸逐級(jí)減小而言。 單一內(nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)井完井方法為
(A) 用鉆井方法完成表層裸眼井；在表層裸眼井內(nèi)下入第一級(jí)普通套 管與縱向波紋管組合，在普通套管與縱向波紋管組合下端連接浮鞋；在普 通套管與縱向波紋管組合外壁與裸眼井壁之間的環(huán)形空間注水泥，至水 泥返高到預(yù)定位置并直至水泥環(huán)2凝固；
(B) 打壓使縱向波紋管膨脹；在地面利用高壓泵，往普通套管與縱
向波紋管組合內(nèi)注水打壓，當(dāng)?shù)孛姹脡涸?0 17MPa左右時(shí)，縱向波
紋管的截面由波紋狀膨脹為圓形(波紋管由皺縮狀恢復(fù)為初始制造基
管的圓形截面)；保持壓力5 20分鐘，縱向波紋管管段膨脹為圓柱 形。
具體保壓時(shí)間可以根據(jù)地面高壓泵排量大小和縱向波紋管膨脹前 后的容積差值進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際作業(yè)中，當(dāng)?shù)孛娴母邏罕玫谋脡涸偕?3-5MPa，即達(dá)到溢流壓力，溢流壓力持續(xù)時(shí)間5 10分鐘，說(shuō)明縱向 波紋管管段已經(jīng)為圓形。
在工程技術(shù)領(lǐng)域，人們熟知的波紋管的波紋是橫向的，即波紋管的 波峰和波谷與波紋管的中心線垂直，波紋管管壁的縱剖面為波浪形。本發(fā) 明所述的縱向波紋管的的波峰和波谷與縱向波紋管的中心線平行，為區(qū) 別兩種不同的波紋管，故稱本發(fā)明的波紋管為縱向波紋管。
縱向波紋管未膨脹前，其截面的回轉(zhuǎn)半徑小，為壓扁的形狀；打 壓縱向波紋管膨脹后，縱向波紋管的截面為圓形。
縱向波紋管未膨脹時(shí)，其截面的回轉(zhuǎn)半徑小于普通套管的內(nèi)徑，縱向 波紋管的管壁有波峰和波谷，波峰與波谷之間圓弧過度?？v向波紋管的 波峰和波谷與縱向波紋管的中心線平行，縱向波紋管的膨脹前橫截面 的形狀可以是三瓣?duì)?、四瓣?duì)罨蛭灏隊(duì)睿缫陨厦枋龅膸追N形狀縱向 波紋管，在石油行業(yè)用縱向波紋管多為周向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，而在煤炭等行
業(yè)用縱向波紋管往往周向形狀不對(duì)稱。打壓膨脹前縱向波紋管的回轉(zhuǎn) 半徑小于普通套管的內(nèi)徑。打壓膨脹后的縱向波紋管的截面為圓形。
簡(jiǎn)述縱向波紋管的制作過程，有助于理解縱向波紋管的膨脹和膨 脹后的形狀。在較高溫度下，采用拉拔機(jī)結(jié)合特定截面的模具，將截 面為圓形的鋼管經(jīng)拉拔制成截面回轉(zhuǎn)半徑更小的、鈹縮狀的波紋管， 此處所述波紋管并非是管道連接中常用于緩解軸向變形的波紋管。某 一種規(guī)格、形狀的縱向波紋管，當(dāng)承受一定的內(nèi)外壓差時(shí)，其就能恢 復(fù)原來(lái)的截面為圓形狀。對(duì)于同一種縱向波紋管，打壓的壓力值比較 穩(wěn)定，這一點(diǎn)已經(jīng)在反復(fù)的縱向波紋管實(shí)驗(yàn)施工中獲得驗(yàn)證。
所述的普通套管和縱向波紋管組合是縱向波紋管上段連接的普 通套管的內(nèi)徑大于縱向波紋管的回轉(zhuǎn)外徑；當(dāng)縱向波紋管膨脹為圓形 截面后，縱向波紋管內(nèi)外徑尺寸均大于上部連接的普通套管的內(nèi)徑尺 寸，膨脹后的縱向波紋管內(nèi)徑與普通套管接箍尺寸相近；
縱向波紋管和上段的普通套管連接可以采用焊接方式，也可通過接箍 連接。在縱向波紋管膨脹前，縱向波紋管的上端存在過度管段，即在此過 度管段縱向波紋截面形狀過度到圓形，縱向波紋管上端才能夠與套管管段 下端的圓形截面進(jìn)行連接。連接的方式可以是焊接或通過帶螺紋接箍進(jìn)行 連接。同樣，縱向波紋管的下端也有過度管段，這樣在縱向波紋管的下端 能連接截面為圓形的絲堵浮鞋，連接的方式可以是焊接或通過帶螺紋接箍 進(jìn)行連接。
(C)下入磨洗工具，磨銑膨脹后的縱向波紋管下半段和浮鞋，使剩余 的縱向波紋管上半段成為容納下一級(jí)的膨脹管懸掛和坐封位置的喇叭口； 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能完成磨洗縱向波紋管下半段和浮鞋的工作。
使用的磨洗工具為磨鞋、鉆頭或銑錐等工具，將縱向波紋管7下半段 和浮鞋磨銑掉，與一般的磨銑作業(yè)稍有不同，由于管柱上部的通徑小，所 以要求磨鞋能夠?qū)Ω⌒喜恐睆捷^大的部分進(jìn)行磨銑，即磨鞋可以向偏心
鉆頭一樣進(jìn)行磨銑作業(yè)。當(dāng)鉆柱帶著磨鞋到達(dá)浮鞋上端時(shí)，地面指重降低，
根據(jù)浮鞋材質(zhì)的軟硬，控制鉆壓5-15噸，將浮鞋磨穿，此時(shí)指重升高，
略微上提鉆柱，使其偏心磨鞋與縱向波紋管膨脹段相鄰的過度管段，當(dāng)管 段磨銑掉后，指重上升，繼續(xù)循環(huán)時(shí)，地面無(wú)金屬屑上返，反復(fù)提升鉆柱， 進(jìn)行偏心磨銑，直至磨銑長(zhǎng)度到達(dá)或略超過縱向波紋管直徑恒定的膨脹 段。
此過程中使用的浮鞋與目前下套管實(shí)施固井程序中使用浮鞋的結(jié)構(gòu) 相同。浮鞋非此發(fā)明所要求權(quán)利。
(D) 加深鉆井并擴(kuò)孔完成下一級(jí)井段裸眼井段，下一級(jí)井段裸眼井段 直徑與上一級(jí)鉆井的裸眼直徑相同或近似。擴(kuò)孔的目的是保證全井水泥環(huán) 厚度基本相同；加深鉆井并擴(kuò)孔的方法，鉆井技術(shù)人員熟知。
(E) 利用鉆具攜帶膨脹套管和縱向波紋管組合下入裸眼井段；打壓將 縱向波紋管膨脹，此膨脹過程與步驟(B)完全相同，膨脹后的縱向波紋管 內(nèi)部能容納膨脹套管的膨脹工具一變徑膨脹錐。
在石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域單獨(dú)使用的膨脹管和膨脹工藝已經(jīng)是成熟技術(shù)。 如公開發(fā)表的文章有《石油礦場(chǎng)機(jī)械》2003年02期發(fā)表的"可膨脹 管固井技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用"；《石油礦場(chǎng)機(jī)械》2006年04期發(fā)表的"可膨 脹尾管懸掛器技術(shù)及其應(yīng)用"；《屈外油田工程》2006年02期發(fā)表的 "國(guó)外膨脹管技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用"；《斷塊油氣田》2004年03期發(fā)表的 "可膨脹管工藝"。有關(guān)膨脹管和膨脹工藝過程不再進(jìn)行詳細(xì)闡述。
目前石油鉆井使用的變徑膨脹錐基本上分為兩種 一種是滾壓式，在 大的膨脹錐上對(duì)稱安裝小滾柱，當(dāng)液體壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，小滾柱沿徑 向伸出，與軸心的距離增加，實(shí)現(xiàn)變徑，見威德福的滾壓膨脹工具；另外 一種變徑膨脹錐是把機(jī)械結(jié)構(gòu)軸向和徑向的組合，組合后的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有 更大的徑向尺寸，組合解除后又回復(fù)到徑向小尺寸狀態(tài)，見貝克.休斯的 變徑膨脹工具，在本專利中不做權(quán)利要求和具體敘述。 變徑膨脹錐是一組專用錐形膨脹工具，其作用是可以通控制軸向力來(lái)
控制錐形結(jié)構(gòu)的徑向尺寸，軸向力越大，錐形機(jī)構(gòu)的徑向尺寸也越大。錐
形機(jī)構(gòu)在無(wú)軸向作用時(shí)，其徑向尺寸小于膨脹管膨脹前的內(nèi)徑；當(dāng)錐形機(jī)
構(gòu)在軸向力作用下達(dá)到最大徑向尺寸，其徑向尺寸與縱向波紋管膨脹后內(nèi) 徑基本相同。
變徑膨脹錐的這種性質(zhì)可以使(l)當(dāng)縱向波紋管未膨脹前，其與上 部連接的芯軸可以放在膨脹管管段內(nèi)；(2)當(dāng)縱向波紋管膨脹完成后，變 徑膨脹錐和上部連接的芯軸能下入到縱向波紋管管段，通過液壓力產(chǎn)生軸 向力使變徑膨脹錐的徑向尺寸達(dá)到增大的目的。
所述的膨脹套管和縱向波紋管組合是組合管柱下段為波紋管，上段為 膨脹套管。)
(F) 通過打壓管柱(鉆桿或油管)向裸眼井和膨脹管之間的環(huán)形空間注 水泥，至水泥返高到預(yù)定位置并直至水泥環(huán)凝固；
(G) 通過變徑膨脹錐上部連接的打壓管柱(鉆桿或油管)打壓，地面高 壓泵提供液壓力，當(dāng)壓力達(dá)到15-55MPa時(shí)縱向波紋管恢復(fù)為圓形截面， 持續(xù)打壓直至壓力上升3-5MPa，此時(shí)高壓泵出現(xiàn)溢流，繼續(xù)保壓3-5分鐘， 縱向波紋管段完成膨脹。液壓力從地面?zhèn)鬟f到膨脹錐下部，繼續(xù)打壓，(根 據(jù)膨脹管規(guī)格、材料的不同，地面泵壓大小也不同)，膨脹錐向上滑行， 膨脹管管段內(nèi)徑擴(kuò)大。持續(xù)打壓直至變徑膨脹錐到達(dá)膨脹管的頂部，膨脹 管膨脹后的外徑與上一級(jí)磨鞋后的縱向波紋管內(nèi)徑發(fā)生過盈連接并固定， 實(shí)現(xiàn)膨脹管膨脹后的外徑與上一級(jí)磨鞋后的縱向波紋管內(nèi)徑重疊部分的 懸掛和坐封；
膨脹管的作業(yè)設(shè)備主要為地面高壓泵，變徑膨脹錐和與其連接的打壓 管柱(鉆桿或油管)。
膨脹管膨脹施工條件因?yàn)榕蛎浱坠艿慕Y(jié)構(gòu)尺寸和材料的不同而不同， 其泵排量約為15-801/min，泵壓為15-55MPa。 一般膨脹管管材直徑越大，
作業(yè)排量也越大，作業(yè)泵壓降低；膨脹管管材越小，則與之相反。同時(shí)地 面泵壓也與膨脹管管材在變徑膨脹錐作用下的徑向膨脹率有關(guān)。
(H)重復(fù)步驟(C)、 (D)、 (E)、 (F)和(G)1 6次，完成下一級(jí)的膨脹 套管和縱向波紋管組合的懸掛和坐封，至完成單一內(nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)。完 井后全井井身結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑相同。
注水泥工藝沒有特殊要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員能完成。如在步驟(B)中， 在波紋管膨脹前，通過目前常用的注水泥工具實(shí)施注水泥工藝，至水泥返 高到設(shè)計(jì)位置；在步驟(E)中，在膨脹管膨脹前，通過目前常用的注水泥 工具實(shí)施注水泥工藝，至水泥返高到設(shè)計(jì)位置。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明單一內(nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)及完井方法，能實(shí) 現(xiàn)油井單一內(nèi)徑，采用所述的單一內(nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)及完井方法進(jìn)行完 井，完井后從井口到井底套管內(nèi)徑相同。通過使用單一內(nèi)徑井井身完井方 法，結(jié)合膨脹套管、縱向波紋管等技術(shù)能使完井管柱具有單一的內(nèi)徑。各 段管柱在膨脹后與上一層套管底端的喇叭口處的內(nèi)徑懸掛并坐封，實(shí)現(xiàn)全 井完井管柱的單一聯(lián)通。(l)避免了原有完井方法中，套管直徑逐層縮小， 鉆頭規(guī)格也隨之縮小的情況，可獲得較大的完井井徑；(2)由于避免了套 管直徑逐級(jí)縮小，采用此完井方法能獲得有利鉆深井，為更深地層資源開 采提供了可能；(3)井口套管直徑單一并且井眼減小，完井水泥用量，泥 漿用量減少，降低鉆井成本。


圖1是現(xiàn)有全井套管完井井身結(jié)構(gòu)剖面示意圖。 圖2是現(xiàn)有套管懸掛完井井身結(jié)構(gòu)剖面示意圖。 圖3a是一種縱向波紋管橫剖面示意圖。圖3b是膨脹后的縱向波紋
管橫剖面示意圖。
圖4a是磨銑前的縱向波紋管與浮鞋結(jié)構(gòu)示意圖。圖4b是磨銑完成
后的縱向波紋管示意圖。
圖5a是膨脹前的膨脹管、縱向波紋管與浮鞋結(jié)構(gòu)示意圖。圖5b 是膨脹后的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是單一內(nèi)徑井井身結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)程序示意圖。
圖中，l.表層套管，2.水泥環(huán)，3.技術(shù)套管，4.完井套管，5.尾管 懸掛器，6.普通套管，7.縱向波紋管，8.膨脹管，9.浮鞋。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:以鉆9-5/8〃井眼，井深3000米。下入膨脹后內(nèi)徑為 220.5mm規(guī)格的膨脹套管和縱向波紋管為例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō) 明。
參閱圖6。本發(fā)明單一內(nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)的完井方法 (A)用鉆井方法完成表層裸眼井，表層裸眼井的井眼為9-5/8〃 。 在表層裸眼井內(nèi)下入第一級(jí)普通套管6與縱向波紋管7組合，第一級(jí) 普通套管6的規(guī)格為9-5/8〃 ，壁厚11.99mm，內(nèi)徑220. 5mm。第一級(jí) 普通套管6與縱向波紋管7組合的長(zhǎng)度是400米。在普通套管6與縱 向波紋管7組合下端連接浮鞋9;在普通套管6與縱向波紋管7組合外 壁與裸眼井壁之間的環(huán)形空間注水泥，至水泥返高到預(yù)定位置并直至 水泥環(huán)凝固。
(B)打壓使縱向波紋管7膨脹；啟動(dòng)地面高壓泵，在地面利用高 壓泵，往普通套管6與縱向波紋管7組合內(nèi)注水打壓，當(dāng)?shù)孛姹玫谋?壓達(dá)到20MPa左右時(shí)，縱向波紋管7的截面由波紋狀膨脹為圓形；持 續(xù)打壓直至壓力再上升4MPa，此時(shí)高壓泵出現(xiàn)溢流，保持壓力6分鐘 左右，縱向波紋管7管段膨脹為圓柱形。
(C)下入磨洗工具偏心磨鞋，對(duì)縱向波紋管的下段進(jìn)行磨銑，加鉆 壓8噸，磨銑膨脹后的縱向波紋管7下半段和浮鞋，直至磨銑完成。
使剩余的縱向波紋管7上半段成為容納下一級(jí)的膨脹管8懸掛和坐封 位置的喇叭口。
(D) 使用擴(kuò)眼鉆頭加深鉆出下一級(jí)裸眼，即加深鉆井并擴(kuò)孔。完
成下一級(jí)井段裸眼井段，下一級(jí)井段裸眼井段直徑與上一級(jí)鉆井的裸 眼直徑相同或近似。
(E) 利用鉆具攜帶并下入8〃膨脹管和縱向波紋管組合管柱，下入 裸眼井段。膨脹管和縱向波紋管組合管柱的長(zhǎng)度是1020米，與上一級(jí) 套管重疊段約20米。打壓將縱向波紋管膨脹，此膨脹過程與步驟(B) 完全相同，膨脹后的縱向波紋管內(nèi)部能容納膨脹套管的膨脹工具一變 徑膨脹錐。
(F) 通過打壓管柱向裸眼井和膨脹管之間的環(huán)形空間注水泥，至 水泥返高到預(yù)定位置并直至水泥環(huán)凝固。
(G) 完成注水泥后，地面高壓泵啟動(dòng)。通過變徑膨脹錐上連接的 打壓管柱打壓，地面高壓泵提供液壓力，液壓力從地面?zhèn)鬟f到膨脹錐 下部，當(dāng)壓力達(dá)到20MPa時(shí)，縱向波紋管恢復(fù)為圓形截面，持續(xù)打壓 直至壓力上升4MPa，此時(shí)高壓泵出現(xiàn)溢流，繼續(xù)保壓3分鐘左右，縱向 波紋管段完成膨脹。繼續(xù)打壓，原來(lái)放置在膨脹管管段的變徑膨脹錐 下入到縱向波紋管管段內(nèi)，將膨脹管和縱向波紋管組合管柱在井口連 接好，下井，當(dāng)管柱下到位后，將管柱懸停在井口，通過鉆桿或油管 將變徑膨脹錐從膨脹管中放入，直至其到達(dá)波紋管縮徑處遇阻，將鉆 桿+變徑膨脹錐管柱提高約500mm，使其有運(yùn)動(dòng)的距離。打壓將波紋管 膨脹后，鉆桿+變徑膨脹錐可以下放到恢復(fù)為圓形的波紋管中，變徑膨 脹錐在液壓力的作用下徑向尺寸變大，并與波紋管上端的錐面形成密 封。通過地面液壓力使變徑膨脹錐軸向力增加，徑向尺寸達(dá)到最大， 繼續(xù)打壓，當(dāng)?shù)孛姹脡哼_(dá)到30MPa左右時(shí)，地面高壓泵排量約為 551/min，變徑膨脹錐在液壓力作用下上行。持續(xù)打壓直至變徑膨脹錐到達(dá)膨脹管的頂部，膨脹管膨脹后的外徑與上一級(jí)磨鞋后的縱向波紋 管內(nèi)徑發(fā)生過盈連接并固定，實(shí)現(xiàn)膨脹管膨脹后的外徑與上一級(jí)磨鞋 后的縱向波紋管內(nèi)徑重疊部分的懸掛和坐封。然后停止打壓泵壓回零， 變徑膨脹錐與其上部連接的鉆桿柱完成丟手。
(H)重復(fù)步驟(C)、 (D)、 (E)、 (F)和(G)，兩次，直至達(dá)到預(yù)定鉆 深，完成一口單一內(nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)。此井身結(jié)構(gòu)第一級(jí)是普通套管6 與縱向波紋管7組合；下部連接有三級(jí)膨脹套管和縱向波紋管組合。 完井后全井井身結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑相同，內(nèi)徑為220.5毫米，井深共3000米。
通過以上完井施工過程，最終全井的內(nèi)徑均為9-5/8〃套管內(nèi)徑， 油流面積大，作業(yè)通徑大，鉆機(jī)負(fù)荷小，井場(chǎng)面積小，可鉆達(dá)深度更 大。
權(quán)利要求
1、一種單一內(nèi)徑井完井井身結(jié)構(gòu)，其特征在于主要由普通套管和縱向波紋管組合下部連接有1～6級(jí)膨脹套管和縱向波紋管組合，即自上而下第一級(jí)為普通套管和縱向波紋管組合，第一級(jí)下部連接1～6膨脹套管和縱向波紋管組合，完井后全井井身內(nèi)徑相同。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單一內(nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)的井完井方法，其特征是(A) 用鉆井方法完成表層裸眼井；在表層裸眼井內(nèi)下入第一級(jí)普通套管(6)與縱向波紋管(7)組合，在普通套管(6)與縱向波紋管(7)組 合下端連接浮鞋；在普通套管(6)與縱向波紋管(7)組合外壁與裸眼井 壁之間的環(huán)形空間注水泥，至水泥返高到預(yù)定位置并直至水泥環(huán)凝固；(B) 打壓使縱向波紋管(7)膨脹；在地面利用高壓泵，往普通套管(6)與縱向波紋管(7)組合內(nèi)注水打壓，當(dāng)?shù)孛姹玫谋脡涸?0 17MPa 時(shí)，縱向波紋管(7)的截面由波紋狀膨脹為圓形；保持壓力5 20分鐘， 縱向波紋管(7)管段膨脹為圓柱形；(C)下入磨洗工具，磨銑膨脹后的縱向波紋管(7)下半段和浮鞋， 使剩余的縱向波紋管(7)上半段成為容納下一級(jí)的膨脹管(8)懸掛和坐 封位置的喇叭口；(D) 加深鉆井并擴(kuò)孔，完成下一級(jí)井段裸眼井段，下一級(jí)井段裸眼 井段直徑與上一級(jí)鉆井的裸眼直徑相同或近似；(E) 利用鉆具攜帶膨脹套管和縱向波紋管組合下入裸眼井段；打 壓將縱向波紋管膨脹，此膨脹過程與步驟(B)完全相同，膨脹后的縱向 波紋管內(nèi)部能容納膨脹套管的膨脹工具一變徑膨脹錐；(F) 通過打壓管柱向裸眼井和膨脹管之間的環(huán)形空間注水泥，至 水泥返高到預(yù)定位置并直至水泥環(huán)凝固；(G) 通過變徑膨脹錐上部連接的打壓管柱打壓，地面高壓泵提供液壓力，當(dāng)壓力達(dá)到15-55MPa時(shí)縱向波紋管恢復(fù)為圓形截面，持續(xù)打 壓直至壓力上升3-5MPa，此時(shí)高壓泵出現(xiàn)溢流，繼續(xù)保壓3-5分鐘，縱 向波紋管段完成膨脹，液壓力從地面?zhèn)鬟f到膨脹錐下部，繼續(xù)打壓， 膨脹錐向上滑行，膨脹管管段內(nèi)徑擴(kuò)大，持續(xù)打壓直至變徑膨脹錐到 達(dá)膨脹管的頂部，膨脹管膨脹后的外徑與上一級(jí)磨鞋后的縱向波紋管 內(nèi)徑發(fā)生過盈連接并固定，膨脹管膨脹后的外徑與上一級(jí)磨鞋后的縱 向波紋管內(nèi)徑重疊部分的懸掛和坐封；膨脹管膨脹施工條件地面高壓泵排量約為15-801/min，泵壓為 15-55MPa;(H) 重復(fù)步驟(C)、 (D)、 (E)、 (F)和(G)1 6次，完成下一級(jí)的膨 脹套管和縱向波紋管組合的懸掛和坐封，完成單一內(nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)， 完井后全井井身結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑相同。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的單一內(nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)的井完井方法， 其特征是縱向波紋管(7)未膨脹前，其截面的回轉(zhuǎn)半徑小于普通套管 (6)的內(nèi)徑，縱向波紋管(7)的管壁有波峰和波谷，波峰與波谷之間圓 弧過度，由于其回轉(zhuǎn)半徑小與普通套管內(nèi)徑，能通過上一級(jí)套管下入 到井底，縱向波紋管(7)的波峰和波谷與縱向波紋管(7)的中心線平行， 縱向波紋管(7)的膨脹前橫截面的形狀是三瓣?duì)?、四瓣?duì)罨蛭灏隊(duì)?；?壓膨脹后的縱向波紋管(7)的截面為圓形狀。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的單一內(nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)的井完井方 法，其特征是縱向波紋管(7)和上段的普通套管連接采用焊接方式， 或通過接箍連接，在縱向波紋管膨脹前，縱向波紋管管段的上端有過 度管段，縱向波紋管管段上端才能夠與套管管段下端的圓形截面進(jìn)行 連接，同樣，縱向波紋管管段的下端也有過度管段，這樣在縱向波紋 管管段的下端能連接截面為圓形的浮鞋。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的單一內(nèi)徑完井井身結(jié)構(gòu)的井完井方法，其特征是所述的縱向波紋管管段上端連接套管管段下端的圓形截面 和縱向波紋管管段的下端連接截面為圓形的浮鞋，采用的連接方式是 焊接或通過帶螺紋接箍進(jìn)行連接。
全文摘要
單一內(nèi)徑井完井井身結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于石油或煤層氣資源開采鉆井與完井技術(shù)領(lǐng)域。主要由普通套管和縱向波紋管組合連接1～6級(jí)膨脹套管和縱向波紋管組合連接而成。自上而下第一級(jí)為普通套管和縱向波紋管組合，第一級(jí)下部是多級(jí)膨脹套管和縱向波紋管組合連接而成，完井后井身結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑為單一內(nèi)徑。結(jié)合膨脹套管、縱向波紋管技術(shù)實(shí)現(xiàn)完井管柱具有單一內(nèi)徑。各段管柱在膨脹后與上一層套管底端的喇叭口處的內(nèi)徑懸掛并坐封，實(shí)現(xiàn)全井完井管柱的單一聯(lián)通。避免了原有完井方法中，套管直徑逐層縮小，鉆頭規(guī)格也隨之縮小的不足，能獲得較大的完井井徑；為井口套管直徑單一并且井眼減小提供了可能；完井水泥用量、泥漿用量減少，降低鉆井成本。
文檔編號(hào)E21B43/00GK101343991SQ20081011816
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月13日
發(fā)明者孫冬梅, 張立新, 濤 李, 李益良, 畢秀玲, 沈澤俊, 高向前 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司