CN115045635A - 一种适用于气体与液体钻井井下带压完井的工具和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于气体与液体钻井井下带压完井的工具和方法。所述工具包括上部钻杆组合（1）、地层封隔器工具组合（2）、产层工具组合（3）以及油管组合（4）；当正常钻进时，将上部钻杆组合（1）、地层封隔器工具组合（2）及产层工具组合（3）从上到下依次连接组成钻进管柱进行钻进作业；当进行生产时，油管组合（4）、地层封隔器工具组合（2）及产层工具组合（3）从上到下依次连接组成完井管柱进行生产作业。本发明实现了钻完井一体化，降低了钻完井成本，提高了油气资源开发效益；降低了完井作业的风险；应用范围广，能用于气体带压钻完井和液体欠平衡钻完井；适用于直井、斜井和水平井的井眼轨迹钻完井；能同时适用于套管内产层封隔和裸眼产层封隔。

Description

一种适用于气体与液体钻井井下带压完井的工具和方法

技术领域

本发明涉及石油天然气气液钻完井领域，具体涉及一种适用于气体与液体钻井井下带压完井的方法。

背景技术

完井是指裸眼井钻达设计井深后，使井底和油层以一定结构连通起来的工艺。是钻井工作最后一个重要环节，又是采油工程的开端，与以后采油、注水及整个油气田的开发紧密相连。而油井完井质量的好坏直接影响到油井的生产能力和经济寿命，甚至关系到整个油田能否得到合理的开发。

常规完井作业会导致储层污染严重，完井作业后产量下降，影响油气井稳产；为了有效保护储层，发挥油气井产能，可优选带压作业方式完井，对于适用于气体与液体钻井井下带压完井的方法有待深入研究。

在专利号为“ZL201910009289.6”、专利名称为“一种气井带压完井工艺方法”的中国专利中公开了一种带压完井方法，该方法降低了带压下完井管串的施工风险，避免了替入工作液对储层的伤害，延长了气井生产周期，但此方法属于全过程欠平衡和气体钻井完井领域，并未涉及油井生产。

在专利号为“ZL201811293653.8”、专利名称为“封隔器、坐封工具和钻井完井一体化方法”的中国专利中公开了一种完井方法，封隔器预先安装在套管上，需要时由安装在钻杆上的坐封工具打开，但此方法并未在带压环境下进行；因此不能有效的保护储层，完井作业可能会导致储层污染严重。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

1、现有技术中常规的完井作业会导致储层污染严重，完井作业后产量下降，影响油气井稳产；

2、现有技术中缺少适合油井生产用的带压作业井下工具的井下完井方法；

3、现有技术中缺少带压作业井下工具的井下完井方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于气体与液体钻井井下带压完井的工具，包括上部钻杆组合、地层封隔器工具组合、产层工具组合以及油管组合；其中，

所述上部钻杆组合由钻杆和安装在钻杆下端的钻杆丢手上接头组成；

所述地层封隔器工具组合由从上到下依次设置的丢手下接头、钻杆悬挂封隔器及产层封隔器组成；

所述产层工具组合由从上到下依次设置的旁通阀、止回阀及钻头组成；

所述油管组合由从上到下依次设置的油管、扶正器、引鞋丢手上接头组成；

当正常钻进时，将上部钻杆组合、地层封隔器工具组合及产层工具组合从上到下依次连接组成钻进管柱进行钻进作业；

当进行生产时，油管组合、地层封隔器工具组合及产层工具组合从上到下依次连接组成完井管柱进行生产作业。

进一步的，当正常钻进时，所述钻杆丢手上接头与丢手下接头结合连接整个钻进管柱，钻杆丢手上接头与丢手下接头之间通过花键进行周向连接。

进一步的，当进行生产时，所述引鞋丢手上接头与丢手下接头结合连接整个完井管柱。

本发明提供的一种适用于气体与液体钻井井下带压完井的方法，应用上述的适用于气体与液体钻井井下带压完井的工具进行，具体包括下述步骤：

S1、根据完井工艺的需要，将地层分为多层套管段和能由封隔器分成多个子层的裸眼产层段；

S2、正常钻井至目的产层，正常钻进过程中，将上部钻杆组合、地层封隔器工具组合及产层工具组合从上到下依次连接组成钻进管柱；钻进时，钻井介质经由管柱中空下行通过止回阀，从钻头进入环空，沿环空上行回到井口装置；

S3、进入完井工序时，将钻杆悬挂封隔器定位至裸眼产层段顶端，然后坐封并对产层进行封隔，封隔位置根据井下工况进行选取，封隔器一般有两种封隔位置，一是在产层裸眼段（没有套管的地方）封隔，二是在套管段封隔；此时旁通阀中的旁通流道关闭，阻止裸眼产层段中的油气产物进入管柱中空；

S4、坐封完成后，上提整个上部钻杆组合，使上部钻具组合脱离地层封隔器工具组合并退出井筒；

S5、将油管组合下到井内；

S6、利用油管组合上的扶正器使引鞋丢手上接头居中并与丢手下接头连接；

S7、若钻井介质为液体，投入承压球，上部井口装置往中空打压打开旁通阀中的旁通流道；

若钻井介质非液体，投入承压球，往管柱中空吊灌液体，上部井口装置往中空打压打开旁通阀中的旁通流道；

S8、若旁通流道成功打开，所述裸眼产层段中的油气产物可通过旁通流道进入管柱中空进行生产作业；

若旁通流道未打开，使用油管组合内的中空射孔枪射孔开辟备用流道，所述裸眼产层段中的油气产物通过旁通流道进入管柱中空进行生产作业。

进一步的，所述步骤S2中，钻杆丢手上接头与丢手下接头之间通过花键进行周向连接。

进一步的，所述步骤S4中，通过安装在钻杆悬挂封隔器上方的丢手下接头与钻杆丢手上接头实现将上部钻具组合的脱离。

进一步的，若丢手下接头与钻杆丢手上接头脱离失败，则选用爆炸松扣脱离。

进一步的，所述步骤S6中，钻杆悬挂封隔器在回接油管组合时将产层压力隔绝在远离井口的裸眼产层段，还包括对钻杆悬挂封隔器进行坐封。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

（1）本发明提供的适用于气体与液体钻井井下带压完井的工具，通过封隔器上部的丢手安全接头达到钻具分离的目的；利用钻杆悬挂封隔器实现产层封隔的目的；通过钻具分离和产层封隔，简化下放完井管柱的流程，由于在钻井工序中引入了封隔器，在钻井工序完成后，先对下部产层进行封隔，可以避免由于井内油气产物等因素引起的下部压力大于上部压力而引发的井喷等事故，然后再进行下一步的工作，实现了带压完井；即实现了钻完井一体化，降低了钻完井成本，提高了油气资源开发效益；

（2）本发明提供的适用于气体与液体钻井井下带压完井的方法，在起钻杆和下油管的完井过程中，产层压力过高，可利用钻杆悬挂封隔器和下部钻具中的止回阀、旁通阀封隔产层压力，降低井口安全隐患，既保证了欠平衡钻完井等工况时井口工作人员的安全，又降低了完井作业的风险；

（3）本发明提供的适用于气体与液体钻井井下带压完井的方法，可降低生产作业时油气产物带来的高压风险；利用远离井口的钻杆悬挂封隔器将油气产物带来的高压隔绝在产层，油气产物无法进入上部环空，只能通过管柱中空对油气产物进行收集，进一步配合防喷器等井口装置对井喷事故进行处理；

（4）本发明提供的适用于气体与液体钻井井下带压完井的工具和方法，应用范围广，既可以应用于气体带压钻完井，也可以应用于液体欠平衡钻完井；适用于多种井眼轨迹钻完井，如直井、斜井和水平井；能同时适用于套管内产层封隔和裸眼产层封隔。

附图说明

图1 为本发明的钻进工况完井管柱示意图；

图2 为本发明的裸眼坐封起钻杆工况完井管柱示意图；

图3 为本发明的套管坐封起钻杆工况完井管柱示意图；

图4 为本发明的下油管工况完井管柱示意图；

图5 为本发明的完井方法操作流程图；

图6 为本发明的完井管柱及完井方法水平井应用示意图；

图7为本发明的丢手安全接头A-A截面图。

图中：1、上部钻杆组合；11、钻杆丢手上接头；12、钻杆；2、地层封隔器工具组合；21、丢手下接头；22、钻杆悬挂封隔器；23、产层封隔器；3、产层工具组合；31、旁通阀；32、止回阀；33、钻头；34、承压球；4、油管组合；41、油管；42、扶正器；43、引鞋丢手上接头；44、中空射孔枪；5、多层套管段；6、裸眼产层段；7、井口装置。

具体实施方式

如图1-图7所示：

实施例1：

一种适用于气体与液体钻井井下带压完井的工具，包括上部钻杆组合1、地层封隔器工具组合2、产层工具组合3以及油管组合4；其中，

所述上部钻杆组合1由钻杆12和安装在钻杆12下端的钻杆丢手上接头11组成；

所述地层封隔器工具组合2由从上到下依次设置的丢手下接头21、钻杆悬挂封隔器22及产层封隔器23组成；

所述产层工具组合3由从上到下依次设置的旁通阀31、止回阀32及钻头33组成；

所述油管组合4由从上到下依次设置的油管、扶正器42、引鞋丢手上接头43组成；

当正常钻进时，将上部钻杆组合1、地层封隔器工具组合2及产层工具组合3从上到下依次连接组成钻进管柱进行钻进作业；当正常钻进时，所述钻杆丢手上接头11与丢手下接头21结合连接整个钻进管柱，钻杆丢手上接头11与丢手下接头21之间通过花键进行周向连接用于传递较大的扭矩如图7所示，钻杆丢手上接头1111与丢手下接头2121之间为通过花键周向连接，即上部钻杆组合11与地层封隔器工具组合22的连接，对应的工况为钻进工况，此时需要传递较大扭矩。

当进行生产时，油管组合4、地层封隔器工具组合2及产层工具组合3从上到下依次连接组成完井管柱进行生产作业；当进行生产时，所述引鞋丢手上接头43与丢手下接头21结合连接整个完井管柱。

实施例2：

应用实施例1中的适用于气体与液体钻井井下带压完井的工具进行钻完井作业：

S1、根据完井工艺的需要，将地层分为多层套管段5和能由封隔器分成多个子层的裸眼产层段6；

S2、正常钻井至目的产层，正常钻进过程中，将上部钻杆组合1、地层封隔器工具组合2及产层工具组合3从上到下依次连接组成钻进管柱；具体的，钻杆丢手上接头11与丢手下接头21之间通过花键进行周向连接；在正常钻进的过程中传递扭矩；钻进时，钻井介质经由管柱中空下行通过止回阀32，从钻头33进入环空，沿环空上行回到井口装置7；

S3、进入完井工序，当进行生产时，油管组合4、地层封隔器工具组合2及产层工具组合3从上到下依次连接组成完井管柱进行生产作业；当进行生产时，所述引鞋丢手上接头43与丢手下接头21结合连接整个完井管柱。将钻杆悬挂封隔器22定位至裸眼产层段6顶端，然后坐封并对产层进行封隔，封隔位置根据井下工况进行选取封隔器一般有两种封隔位置，一是在产层裸眼段没有套管的地方封隔，二是在套管段封隔；此时旁通阀31中的旁通流道关闭，阻止裸眼产层段6中的油气产物进入管柱中空；

S4、坐封完成后，上提整个上部钻杆组合1，通过安装在钻杆悬挂封隔器22上方的丢手下接头21与钻杆丢手上接头11实现将上部钻具组合的脱离若丢手下接头21与钻杆丢手上接头11脱离失败，则选用爆炸松扣脱离，即使上部钻具组合脱离地层封隔器工具组合2并退出井筒；

S5、将油管组合4下到井内；

S6、对钻杆悬挂封隔器22进行坐封，钻杆悬挂封隔器22在回接油管组合4时将产层压力隔绝在远离井口的裸眼产层段6，裸眼产层段6的油气产物无法进入多层套管段5的管柱环空；安装于钻头33上部的止回阀32使油气产物无法通过钻头33进入管柱中空；然后利用油管组合4上的扶正器42使引鞋丢手上接头43居中并与丢手下接头21连接；

S7、钻井介质为液体，投入承压球34，上部井口装置7往中空打压打开旁通阀31中的旁通流道；S8、若旁通流道成功打开，所述裸眼产层段6中的油气产物可通过旁通流道进入管柱中空进行生产作业；若旁通流道未打开，使用油管组合4内的中空射孔枪44射孔开辟备用流道，所述裸眼产层段6中的油气产物通过旁通流道进入管柱中空进行生产作业。

实施例3：

应用实施例1中的适用于气体与液体钻井井下带压完井工具进行钻完井作业：

S1、根据完井工艺的需要，将地层分为多层套管段5和能由封隔器分成多个子层的裸眼产层段6；

S2、正常钻井至目的产层，正常钻进过程中，将上部钻杆组合1、地层封隔器工具组合2及产层工具组合3从上到下依次连接组成钻进管柱；具体的，钻杆丢手上接头11与丢手下接头21之间通过花键进行周向连接；在正常钻进的过程中传递扭矩；钻进时，钻井介质经由管柱中空下行通过止回阀32，从钻头33进入环空，沿环空上行回到井口装置7；

S3、进入完井工序，当进行生产时，油管组合4、地层封隔器工具组合2及产层工具组合3从上到下依次连接组成完井管柱进行生产作业；当进行生产时，所述引鞋丢手上接头43与丢手下接头21结合连接整个完井管柱。将钻杆悬挂封隔器22定位至裸眼产层段6顶端，然后坐封并对产层进行封隔，封隔位置根据井下工况进行选取封隔器一般有两种封隔位置，一是在产层裸眼段没有套管的地方封隔，二是在套管段封隔；此时旁通阀31中的旁通流道关闭，阻止裸眼产层段6中的油气产物进入管柱中空；

S4、坐封完成后，上提整个上部钻杆组合1，通过安装在钻杆悬挂封隔器22上方的丢手下接头21与钻杆丢手上接头11实现将上部钻具组合的脱离若丢手下接头21与钻杆丢手上接头11脱离失败，则选用爆炸松扣脱离，即使上部钻具组合脱离地层封隔器工具组合2并退出井筒；

S5、将油管组合4下到井内；

S6、对钻杆悬挂封隔器22进行坐封，钻杆悬挂封隔器22在回接油管组合4时将产层压力隔绝在远离井口的裸眼产层段6，裸眼产层段6的油气产物无法进入多层套管段5的管柱环空；安装于钻头33上部的止回阀32使油气产物无法通过钻头33进入管柱中空；然后利用油管组合4上的扶正器42使引鞋丢手上接头43居中并与丢手下接头21连接；

S7、钻井介质非液体，投入承压球34，往管柱中空吊灌液体，上部井口装置7往中空打压打开旁通阀31中的旁通流道；

S8、若旁通流道成功打开，所述裸眼产层段6中的油气产物可通过旁通流道进入管柱中空进行生产作业；若旁通流道未打开，使用油管组合4内的中空射孔枪44射孔开辟备用流道，所述裸眼产层段6中的油气产物通过旁通流道进入管柱中空进行生产作业。

Claims (8)

1.一种适用于气体与液体钻井井下带压完井的工具，其特征在于，包括上部钻杆组合（1）、地层封隔器工具组合（2）、产层工具组合（3）以及油管组合（4）；其中，

所述上部钻杆组合（1）由钻杆（12）和安装在钻杆（12）下端的钻杆丢手上接头（11）组成；

所述地层封隔器工具组合（2）由从上到下依次设置的丢手下接头（21）、钻杆悬挂封隔器（22）及产层封隔器（23）组成；

所述产层工具组合（3）由从上到下依次设置的旁通阀（31）、止回阀（32）及钻头（33）组成；

所述油管组合（4）由从上到下依次设置的油管、扶正器（42）、引鞋丢手上接头（43）组成；

当正常钻进时，将上部钻杆组合（1）、地层封隔器工具组合（2）及产层工具组合（3）从上到下依次连接组成钻进管柱进行钻进作业；

当进行生产时，油管组合（4）、地层封隔器工具组合（2）及产层工具组合（3）从上到下依次连接组成完井管柱进行生产作业。

2.根据权利要求1所述的适用于气体与液体钻井井下带压完井的工具，其特征在于，当正常钻进时，所述钻杆丢手上接头（11）与丢手下接头（21）结合连接整个钻进管柱，钻杆丢手上接头（11）与丢手下接头（21）之间通过花键进行周向连接。

3.根据权利要求1所述的适用于气体与液体钻井井下带压完井的工具，其特征在于，当进行生产时，所述引鞋丢手上接头（43）与丢手下接头（21）结合连接整个完井管柱。

4.一种适用于气体与液体钻井井下带压完井的方法，其特征在于，应用权利要求1-3中任意一项所述的适用于气体与液体钻井井下带压完井的工具进行，具体包括下述步骤：

S1、根据完井工艺的需要，将地层分为多层套管段（5）和能由封隔器分成多个子层的裸眼产层段（6）；

S2、正常钻井至目的产层，正常钻进过程中，将上部钻杆组合（1）、地层封隔器工具组合（2）及产层工具组合（3）从上到下依次连接组成钻进管柱；钻进时，钻井介质经由管柱中空下行通过止回阀（32），从钻头（33）进入环空，沿环空上行回到井口装置（7）；

S3、进入完井工序时，将钻杆悬挂封隔器（22）定位至裸眼产层段（6）顶端，然后坐封并对产层进行封隔；此时旁通阀（31）中的旁通流道关闭，阻止裸眼产层段（6）中的油气产物进入管柱中空；

S4、坐封完成后，上提整个上部钻杆组合（1），使上部钻具组合脱离地层封隔器工具组合（2）并退出井筒；

S5、将油管组合（4）下到井内；

S6、利用油管组合（4）上的扶正器（42）使引鞋丢手上接头（43）居中并与丢手下接头（21）连接；

S7、若钻井介质为液体，投入承压球（34），上部井口装置（7）往中空打压打开旁通阀（31）中的旁通流道；

若钻井介质非液体，投入承压球（34），往管柱中空吊灌液体，上部井口装置（7）往中空打压打开旁通阀（31）中的旁通流道；

S8、若旁通流道成功打开，所述裸眼产层段（6）中的油气产物可通过旁通流道进入管柱中空进行生产作业；

若旁通流道未打开，使用油管组合（4）内的中空射孔枪（44）射孔开辟备用流道，所述裸眼产层段（6）中的油气产物通过旁通流道进入管柱中空进行生产作业。

5.根据权利要求4所述的适用于气体与液体钻井井下带压完井的方法，其特征在于，所述步骤S2中，钻杆丢手上接头（11）与丢手下接头（21）之间通过花键进行周向连接。

6.根据权利要求4所述的适用于气体与液体钻井井下带压完井的方法，其特征在于，所述步骤S4中，通过安装在钻杆悬挂封隔器（22）上方的丢手下接头（21）与钻杆丢手上接头（11）实现将上部钻具组合的脱离。

7.根据权利要求6所述的适用于气体与液体钻井井下带压完井的方法，其特征在于，若丢手下接头（21）与钻杆丢手上接头（11）脱离失败，则选用爆炸松扣脱离。

8.根据权利要求4所述的适用于气体与液体钻井井下带压完井的方法，其特征在于，所述步骤S6中，钻杆悬挂封隔器（22）在回接油管组合（4）时将产层压力隔绝在远离井口的裸眼产层段（6），还包括对钻杆悬挂封隔器（22）进行坐封。

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