具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

如图1所示，天然气井目前绝大多数采用封隔器400完井，即用封隔器400封隔油套环空，防止天然气进入套管200，使套管200和井口承受高压，减少井控风险，同时也可以避免天然气中的H₂S和CO₂接触套管200和井口，腐蚀套管200和井口。

但采用封隔器完井对封隔器承压等性能要求较高，同时由于封隔器解封困难，即使可以解封，但由于井控需要，作业动管柱时必须进行压井，但压井时很难将井压稳，因为气体密度低，液体密度高，在井筒内气液重力置换，气体向上运移，压井液容易漏入地层，特别是对于缝洞型气藏，风险极大，即使将气井压稳了，压井液也会对地层造成较大伤害，常常出现作业后产量大幅下降，这也是气井尽可能不修井作业的主要原因。

为了解决上述问题，本发明提出来一种新型的完井管柱，以在气井后期需要作业时，一方面能够长期安全的将气井压稳，保证施工安全，另一方面又避免压井液漏失污染地层，同时又改善封隔器的受力状况，提高管柱可靠性。

实施一

如图2和图3所示，本发明的气井自平衡防污染完井管柱1，包括，上部完井管柱10和下部丢手管柱20，其中，上部完井管柱10包括由上至下依次设置在上部油管102上的安全阀101及外插管103，下部丢手管柱20包括下部油管203、设置在下部油管203上的封隔器202，以及连接在封隔器202上部的内插管201，通过将外插管103套接在内插管201外面，将上部完井管柱10和下部丢手管柱20连接在一起，形成完整的气井自平衡防污染完井管柱1。

优选地，外插管103的直径比内插管201的直径大1至2.5英寸。

使用时，先将下部丢手管柱20下井，封隔器202坐封在气层段以上，下部油管203的开口位于气层射孔段以下的口袋中。由于下部的下部丢手管柱20不带安全阀，因此方便作业，可以采用不压井作业工艺，实现井控安全的条件下不会污染地层，对低压井尤其有用。

封隔器202坐封后，在下部丢手管柱20的上部及下部油管203内灌满压井液，压井液比重优选为等于气层压力系数，因此气层压力和液柱压力相平衡。在射孔段处的井筒内，气体在液体上面，气体不会向下进入下部油管203的底部开口内引起气侵，液体也不会向上进入地层内造成漏失，因此可以长期稳定的将井压稳。

坐封以后，由于气井已经压稳，可以安全下入上部完井管柱10，如图3所示，外插管103套在下部下部丢手管柱20的内插管21外面，其目的是在流道在此处形成上下的绕流，从而防止气液置换。外插管103与内插管21的顶部之间可以为密封状态，也可以存在间隙。

当生产时，从油管内进行诱喷，管柱内的液体排出后，气体从油管内产出。由于在插管处气体压力和液柱压力相等，因此环空内的液体不会进入油管内，油管内的气体也不会进入环空内，因此即使插管不密封也不会造成气体进入环空接触和腐蚀套管及井口，环空液柱压力可以抵消掉气体压力(如果压井液比重低于地层压力系数时，液体压力不能完全抵消地层压力，则井口会带一定压力，井口套管压力等于地层压力和液柱压力之差，压力较低)。

当地层压力降低时，环空内的液柱压力高于气体压力，环空内的液体会自动流入油管内，被气体携带出地面。

由于插管不必密封，因此封隔器上下的压力相等，因此有利于提高封隔器的可靠性。

当后期完井管柱出现上部漏失、堵塞、安全阀失效等问题时，可以从环空泵入压井液或油管平推压井，由于下部管柱23底部在射孔段以下，因此不会产生气液置换现象，因此可以将井压稳，因此可以安全起下更换上部完井管柱10，而且上部完井管柱10不带封隔器，管柱起下简单方便，同时压井液不会进入地层，对地层造成污染。

当地层出水时，可以从套管内加入泡沫剂，实现泡沫排水采气工艺。或者更换小油管，实现优化管柱排水采气。

也可随时从套管滴加防腐剂，防腐剂从插管处进入油管内实现对油管的防腐目的。

实施例二

如图4所示，本发明的气井自平衡防污染完井管柱1还可以包括防气侵装置30，所述防气侵装置30位于封隔器22的下部。

优选地，防气侵装置30为双层管结构，包括双层管外管301及双层管内管302，双层管外管301的底部封闭，其顶部设置有开孔，双层管内管302从开孔插入双层管外管301的内部，且双层管内管302的底部呈开口状。如此，使流道在此处形成上下的绕流，从而防止气液置换，达到压井作业时防气侵、防漏失的效果。

优选地，双层管外管301的直径比双层管内管302的直径大1至2.5英寸。

防气侵装置30可以与下部油管203连接，也可以直接连接在封隔器下部，由双层管内管302替代下部油管203，起到下部油管的作用。

实施例三

按照本发明提供的气井自平衡防污染完井管柱，以普光气田为例，进行了现场实施。

普光气田区块为高压高产高含硫化氢气田，该气藏埋深约5000m，长兴组气层压力约75MPa，压力系数1.5左右，地层含有裂缝，压井易漏失，且难以压稳。而且硫化氢含量高，作业风险极大，因此一般采用永久封隔器完井管柱，一次性下完完井管柱后，后期基本不考虑作业换管柱，但封隔器、安全阀失效时通常只能打水泥弃井处理。

利用本发明的气井自平衡防污染完井管柱，对于射孔完井的气井，可以下入如图3所示的自平衡防污染完井管柱，对于裸眼完井的气井，可以下入图4所示自平衡防污染完井管柱。

下部丢手管柱20可使用钻杆下入，由于钻杆通常为立根下入，下入速度较快，可以减少空井筒时间，减少井控风险。

封隔器202坐封后，由于下部油管203开口(对于裸眼井则为下部的防气侵装置30)位于射孔段以下，因此可以避免井筒内的气液置换，设计压井液比重等于地层压力系数，则井口可以不溢不漏，实现长期稳定压井，从而可大大降低井控风险。

压井稳定后，可以放心安全起出送封管柱(如钻杆)，再下入上部完井管柱10，上部完井管柱10由于采用镍基合金油管和气密封螺纹，以及安全阀要带外部管线，因此下入较慢，但由于气井不会气液置换，压井长期稳定，因此可以大大降低管柱起下风险。

上部完井管柱10下入后，安装井口，连接管线，从套管内缓慢反循环低密度压井液，降低管内压力，气体进入油管内实现诱喷。

由于环空泥浆比重略小于地层压力系数，因此套管会带一定压力。(举例来说，如5000m垂深，地层压力系数1.5，压井液密度为1.4，则套管压力5MPa)。但气体不会进入套管内。

当后期地层压力降低时，如压力系数降低到1.2，则环空内液体会下降1000m左右，自动和气体压力平衡。也可根据油套管压力，适时更换低密度压井液，以保持套管内充满液体。

当后期需要更换管柱时，可以从套管内灌入高密度的压井液，压井液进入油管内，充满油管，但不漏入地层，从而可以将气井压稳。此时可以安全更换管柱。

生产过程可以随时从套管内加入泡沫剂或防腐剂，实现泡沫排水采气或延缓油管防腐的目的。

本发明的气井自平衡防污染完井管柱两处采用U型管原理，一方面避免了压井过程中的重力置换，实现了气井的长期压稳，从而保证作业过程的井控安全；同时上部管柱不带封隔器，作业简单方便；采用丢手回插管柱，减小了上部管柱的起出风险；同时上部管柱内外压力自动平衡，且气体不会窜入油套环空内，不会产生气液置换，封隔器不承受压差，有利于封隔器及管柱的可靠性，保证了套管安全；通过环空可以添加防腐剂、泡沫剂等，实现防腐、泡排等功能。

至此，本领域技术人员应该认识到，虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。