一种水平井套管管柱组合结构及其使用方法
阅读说明：本技术 一种水平井套管管柱组合结构及其使用方法 (Horizontal well casing pipe column combined structure and using method thereof ) 是由 程忠 宋吉明 卢岩 乔纯上 李旭光 项春生 刘超 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种水平井套管管柱组合结构及其使用方法,引鞋、打孔管、水泥伞套管、盲堵套管、打孔套管、浮箍套管、止塞箍套管、套管柱和送入管柱由下至上依次轴向连接；在水泥伞套管的外壁上安装水泥伞；在盲堵套管内浇灌水泥塞；在打孔套管上开设有方位错开的孔洞；在浮箍套管的尾端内部安装单流阀；在止塞箍套管的尾端内部安装止塞箍。在钻井过程中,如果水平井7英寸技术套管未下到预定深度,未能封固8.5英寸着陆井段油气水层的情况下,使用本发明进行补救,可以有效封固着陆井段油气水层的同时确保作业的连续性。(The invention provides a horizontal well casing pipe column combined structure and a using method thereof.A guide shoe, a perforating pipe, a cement umbrella casing, a blind plugging casing, a perforating casing, a floating hoop casing, a stop hoop casing, a casing string and a feeding pipe column are sequentially and axially connected from bottom to top; the outer wall of the cement umbrella sleeve is provided with a cement umbrella; pouring a cement plug in the blind plugging sleeve; holes with staggered directions are arranged on the punching sleeve; a check valve is arranged in the tail end of the float collar sleeve; the stop hoop is arranged in the tail end of the stop hoop sleeve. In the drilling process, if the 7-inch technical casing of the horizontal well is not lowered to the preset depth and cannot seal the oil-gas water layer of the 8.5-inch landing well section, the method is used for remediation, so that the oil-gas water layer of the landing well section can be effectively sealed and the continuity of operation is ensured.)
技术领域
本发明涉及石油天然气和地质钻井工程技术领域，更具体地说涉及一种水平井套管管柱组合结构及其使用方法。
背景技术
在海洋石油开发生产过程中，很多油田已进入开发后期，油井产液含水率高，产量递减快，为最大限度地提高原油采收率，利用低产能老井侧钻水平井的方式进行调整井施工是保证老油田增产稳产的有效手段。海洋钻井水平井作业的常规方式为：利用老井9.625英寸套管开窗，侧钻8.5英寸井眼至目的层顶部着陆，下7英寸技术套管封固着陆井段钻遇的油气水层，钻6英寸井眼水平井段至完钻，开发生产水平井段油气。作业过程中，时常有着陆井段技术套管下不到预定深度的情况，未能封固着陆井段油气水层，导致着陆井段油气水层与水平井段产层互窜，达不到钻探目的，严重时导致井眼报废。因此，若着陆井段技术套管下不到预定深度，未能封固着陆井段油气水层时，需要采取措施进行补救，以达到封固着陆井段油气水层的目的。目前公知的补救措施有以下两种：
第一种补救措施：技术套管就地固井，通井并按设计水平井段井眼尺寸钻下一开水平井段，完井阶段在下部完井管柱中使用盲管和遇油遇水自封隔器封隔技术套管未封固的着陆井段油气水层。目前较多油田已多井使用遇油遇水自封隔器封隔油气水层以补救技术套管未下到预定深度的情况，综合生产数据表明，特定地区的地层，采用遇油遇水自封隔器，可靠性不佳，不能有效封隔油气水层，生产期间产液量含水增长快，达不到地质油藏预期，显著降低水平井的经济效益。
第二种补救措施：技术套管就地固井，直接补下一层尺寸小一级的套管至目的层，固井封固技术套管未封固的着陆井段油气水层，再进行比原设计水平井段井眼尺寸小一级的下一开小尺寸水平井段作业。但是该方法仅适用于水平井段为8.5英寸及以上尺寸井眼。对于6英寸水平井段的井眼，7英寸技术套管未下到预定深度，若直接补下尺寸小一级的5英寸套管固井后，再进行小尺寸水平井段钻井作业，将面临没有匹配的小尺寸定向井工具进行小尺寸水平井段钻进导向的局面，导致作业停止，工期滞后，费用增加。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，现有的补救措施仅适用于水平井段为8.5英寸及以上尺寸井眼，将面临没有匹配的小尺寸定向井工具进行小尺寸水平井段钻进导向的局面，导致作业停止、工期滞后、费用增加，提供了一种水平井套管管柱组合结构及其使用方法，在钻井过程中，如果水平井7英寸技术套管未下到预定深度，未能封固8.5英寸着陆井段油气水层的情况下，使用本发明进行补救，可以有效封固着陆井段油气水层的同时确保作业的连续性。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种水平井套管管柱组合结构，包括引鞋、打孔管、水泥伞套管、盲堵套管、打孔套管、浮箍套管、止塞箍套管、套管柱和送入管柱，所述引鞋、所述打孔管、所述水泥伞套管、所述盲堵套管、所述打孔套管、所述浮箍套管、所述止塞箍套管、所述套管柱和所述送入管柱由下至上依次轴向连接；
在所述水泥伞套管的外壁上安装用于将环空固井水泥浆托住，防止环空固井水泥浆下沉污染6英寸水平井段产层的水泥伞；
在所述盲堵套管内浇灌有用于堵住固井水泥浆通过水平井套管管柱组合结构的内部向下流通通道，以防止固井水泥浆从水平井套管管柱组合结构的内部下沉污染6英寸水平井段产层的水泥塞；
在所述打孔套管上开设有方位错开的孔洞，孔洞用于为固井水泥浆提供从水平井套管管柱组合结构的内部到水平井套管管柱组合结构与井眼环空的流通通道；
在所述浮箍套管的尾端内部安装用于防止下入水平井套管管柱组合结构的过程中井筒中的岩屑或其他异物进入水平井套管管柱组合结构，堵塞水平井套管管柱组合结构流通通道，注完固井水泥浆后，防止固井水泥浆回流影响固井质量的单流阀；
在所述止塞箍套管的尾端内部安装用于承托住套管固井胶塞，起到固井碰压作用，防止固井水泥浆替空，保证套管管柱组合与井眼环空的固井质量的止塞箍。
所述引鞋采用去掉单流阀的浮鞋，所述引鞋起到为水平井套管管柱组合结构提供导向作用，便于水平井套管管柱组合结构下到预定深度，后期利用小尺寸钻具组合钻穿盲堵套管内的水泥塞进行通井过程中，便于钻穿打开6英寸水平井段的油气层流通通道。
所述水泥伞的数量为2个，水泥伞之间的距离为4-8m，所述水泥伞采用在套管弹性扶正器外包覆帆布，通过止动环将所述水泥伞固定在所述水泥伞套管的外壁上。
所述套管弹性扶正器的外径大于6英寸水平井段的井眼内径，以实现将水泥伞在6英寸水平井段中进行居中，水泥伞托住环空中固井水泥浆的目的。
所述水泥塞的厚度为3-5m。
所述打孔套管采用在套管打孔制成，所述孔洞自距离打孔套管的公扣端3-5m处向打孔套管的母扣端均匀分布，1米的距离之内需要打6个孔洞，且整根打孔套管打孔总数为6-8个，孔洞的直径为15mm，周向每隔0.5m打两个孔洞，每个孔洞的方位全部错开。
所述浮箍套管的数量为2根，每根浮箍套管的尾端分别安装套管单流阀，起到双保险作用。
所述水平井套管管柱组合结构的尺寸为5英寸。
一种水平井套管管柱组合结构的使用方法，按照下述步骤进行：
步骤1，7英寸技术套管,未下到预定深度，没有将7英寸技术套管下端的着陆井段油气水层封固时，对未下到预定深度的7英寸技术套管就地固井；
步骤2，组合6英寸水平井段定向井工具组合，下钻钻穿7英寸技术套管内的水泥塞和技术套管的附件，通井至8.5英寸着陆井段的井底，然后按设计井眼尺寸钻6英寸水平井段的井眼至完钻，起钻；
步骤3，下入水平井套管管柱组合结构，在套管柱外壁和7英寸技术套管之间设置封隔器，引鞋、打孔管和水泥伞套管置于6英寸水平井段的井眼内，水泥伞充分支撑在6英寸水平井段的井壁上，保持水平井套管管柱组合结构居中，使两个水泥伞均伸入6英寸水平井段的井眼内8-12m，以有效防止固井水泥浆在环空下沉，将打孔套管置于8.5英寸着陆井段的井眼内，为避免流体经过打孔套管的孔洞对6英寸水平井段的井眼激动过大，将孔洞置于8.5英寸着陆井段的井眼内，且位于最底端的孔洞距离6英寸水平井段的井眼顶部5-8m；
步骤4，固井作业，固井水泥浆依次经过送入管柱、套管柱、止塞箍套管、浮箍套管、打孔套管、打孔套管上的孔洞、打孔套管与8.5英寸着陆井段的井壁间的环空、浮箍套管与8.5英寸着陆井段的井壁间的环空、止塞箍套管与8.5英寸着陆井段的井壁之间的环空、套管柱与8.5英寸着陆井段的井壁间的环空、套管柱与7英寸技术套管间的环空和送入管柱与7英寸技术套管间的环空，建立起的循环通道，实现固井水泥浆的流动并碰压固井；
步骤5，下入3.75英寸小尺寸钻具组合，下钻、钻穿止塞箍、套管单流阀、水泥塞和引鞋后，将6英寸水平井段的油气层流通通道打开。
在步骤2中，还可以采用以下方法：先使用钻水泥塞钻具钻穿7英寸技术套管内的水泥塞和技术套管的附件，再通井至8.5英寸着陆井段井底后，起钻，更换为6英寸水平井段的定向井工具，再钻6英寸水平井段的井眼至完钻。
在步骤5中，3.75英寸小尺寸钻具组合采用3.75英寸钻头、3.125英寸钻铤和2.875英寸钻杆。
本发明的有益效果为：在水平井7英寸技术套管未下到预定深度，未能封固8.5英寸着陆井段油气水层的情况下，可以避免因缺少小尺寸定向井工具进行小尺寸水平井段钻进导向造成停工等待，使得作业得以继续，节约工期和费用；同时，还可以通过固井手段，可靠性极佳的封固7英寸技术套管未封固的8.5英寸着陆井段油气水层，提高水平井生产经济效益；本发明套管管柱组合结构简单、取材加工方便，成本低，使用方法简单，现场操作快捷方便，应用前景好，可广泛运用于钻井现场水平井7英寸技术套管未下到预定深度的补救作业。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的使用方法示意图；
图3是本发明中打孔套管的剖面结构示意图；
图中：1为引鞋，2为打孔管，3为水泥伞套管，4为盲堵套管，5为打孔套管，6为浮箍套管，7为止塞箍套管，8为套管柱，9为送入管柱，11为水泥伞，12为水泥塞，13为孔洞，14为单流阀，15为止塞箍，16为封隔器，21为6英寸水平井段，22为8.5英寸着陆井段，23为7英寸技术套管。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一
一种水平井套管管柱组合结构，包括引鞋1、打孔管2、水泥伞套管3、盲堵套管4、打孔套管5、浮箍套管6、止塞箍套管7、套管柱8和送入管柱9，引鞋1、打孔管2、水泥伞套管3、盲堵套管4、打孔套管5、浮箍套管6、止塞箍套管7、套管柱8和送入管柱9由下至上依次轴向连接；
在水泥伞套管3的外壁上安装用于将环空固井水泥浆托住，防止环空固井水泥浆下沉污染6英寸水平井段21产层的水泥伞11；
在盲堵套管4内浇灌有用于堵住固井水泥浆通过水平井套管管柱组合结构的内部向下流通通道，以防止固井水泥浆从水平井套管管柱组合结构的内部下沉污染6英寸水平井段21产层的水泥塞12；
在打孔套管5上开设有方位错开的孔洞13，孔洞13用于为固井水泥浆提供从水平井套管管柱组合结构的内部到水平井套管管柱组合结构与井眼环空的流通通道；
在浮箍套管6的尾端内部安装用于防止下入水平井套管管柱组合结构的过程中井筒中的岩屑或其他异物进入水平井套管管柱组合结构，堵塞水平井套管管柱组合结构流通通道，注完固井水泥浆后，防止固井水泥浆回流影响固井质量的单流阀14；
在止塞箍套管7的尾端内部安装用于承托住套管固井胶塞，起到固井碰压作用，防止固井水泥浆替空，保证套管管柱组合与井眼环空的固井质量的止塞箍15。
实施例二
在实施例一的基础上，引鞋1采用去掉单流阀的浮鞋，引鞋1起到为水平井套管管柱组合结构提供导向作用，便于水平井套管管柱组合结构下到预定深度，后期利用小尺寸钻具组合钻穿盲堵套管4内的水泥塞12进行通井过程中，便于钻穿打开6英寸水平井段21的油气层流通通道。
水泥伞11的数量为2个，水泥伞11之间的距离为4-8m，水泥伞11采用在套管弹性扶正器外包覆帆布，通过止动环将水泥伞11固定在水泥伞套管3的外壁上。
套管弹性扶正器的外径大于6英寸水平井段21的井眼内径，以实现将水泥伞11在6英寸水平井段21中进行居中，水泥伞11托住环空中固井水泥浆的目的。
水泥塞12的厚度为3-5m。
打孔套管5采用在套管打孔制成，孔洞13自距离打孔套管5的公扣端3-5m处向打孔套管5的母扣端均匀分布，1米的距离之内需要打6个孔洞13，且整根打孔套管打孔总数为6-8个，孔洞13的直径为15mm，周向每隔0.5m打两个孔洞13，每个孔洞13的方位全部错开。
浮箍套管6的数量为2根，每根浮箍套管6的尾端分别安装套管单流阀14，起到双保险作用。
水平井套管管柱组合结构的尺寸为5英寸。
实施例三
在实施例二的基础上，一种水平井套管管柱组合结构的使用方法，按照下述步骤进行：
步骤1，7英寸技术套管,未下到预定深度，没有将7英寸技术套管下端的着陆井段油气水层封固时，对未下到预定深度的7英寸技术套管就地固井；
步骤2，组合6英寸水平井段定向井工具组合，下钻钻穿7英寸技术套管内的水泥塞和技术套管的附件，通井至8.5英寸着陆井段的井底，然后按设计井眼尺寸钻6英寸水平井段的井眼至完钻，起钻；
步骤3，下入水平井套管管柱组合结构，在套管柱外壁和7英寸技术套管之间设置封隔器，引鞋、打孔管和水泥伞套管置于6英寸水平井段的井眼内，水泥伞充分支撑在6英寸水平井段的井壁上，保持水平井套管管柱组合结构居中，使两个水泥伞均伸入6英寸水平井段的井眼内8-12m，以有效防止固井水泥浆在环空下沉，将打孔套管置于8.5英寸着陆井段的井眼内，为避免流体经过打孔套管的孔洞对6英寸水平井段的井眼激动过大，将孔洞置于8.5英寸着陆井段的井眼内，且位于最底端的孔洞距离6英寸水平井段的井眼顶部5-8m；
步骤4，固井作业，固井水泥浆依次经过送入管柱、套管柱、止塞箍套管、浮箍套管、打孔套管、打孔套管上的孔洞、打孔套管与8.5英寸着陆井段的井壁间的环空、浮箍套管与8.5英寸着陆井段的井壁间的环空、止塞箍套管与8.5英寸着陆井段的井壁之间的环空、套管柱与8.5英寸着陆井段的井壁间的环空、套管柱与7英寸技术套管间的环空和送入管柱与7英寸技术套管间的环空，建立起的循环通道，实现固井水泥浆的流动并碰压固井；
步骤5，下入3.75英寸小尺寸钻具组合，下钻、钻穿止塞箍、套管单流阀、水泥塞和引鞋后，将6英寸水平井段的油气层流通通道打开。
在步骤2中，还可以采用以下方法：先使用钻水泥塞钻具钻穿7英寸技术套管内的水泥塞和技术套管的附件，再通井至8.5英寸着陆井段井底后，起钻，更换为6英寸水平井段的定向井工具，再钻6英寸水平井段的井眼至完钻。
在步骤5中，3.75英寸小尺寸钻具组合采用3.75英寸钻头、3.125英寸钻铤和2.875英寸钻杆。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
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