[发明专利]一种用于油气井开采的易拔井下过滤器及其实现方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种用于油气井开采的易拔井下过滤器及其实现方法，适用于易出砂的疏松砂岩油藏的油气井和井下过滤器管柱外需要充填颗粒的井，上述油气井包括直井、斜井、水平井、注入井和生产井，属于石油天然气开采技术领域。

背景技术

井下过滤器包括井下防砂过滤器和具有控流功能的井下过滤器。其中井下防砂过滤器也称防砂管或防砂筛管， 具有控流功能的井下过滤器也称控流过滤器或控流筛管。

井下过滤器管柱有时是由一根井下过滤器组成，很多情况是由多根井下过滤器连接组成。

一方面，全球油气田存在大量易出砂的疏松砂岩油藏，对于疏松砂岩油藏的油气井，无论是直井，斜井还是水平井，油井出砂是油田开发经常遇见的问题之一。油井出砂的危害比较大，会造成油井产量大减，作业成本激增，经济损失严重。因而，防止井下地层出砂是极为重要的。

目前，油气井常用的机械防砂技术有三种：

1、在油气井中下入过滤器管柱防砂；

2、砾石充填防砂：首先下入过滤器管柱，然后在过滤器管柱和井壁的环空充填砾石，利用砾石层阻挡地层砂进入井筒。

3、连续封隔体分段控流油气井：另一方面，油气田也存在大量需要在管外充填颗粒的油气井，比如一种实施连续封隔体分段控流的油气井。这类油气井既有出砂井，也有不出砂井，包括直井、斜井和水平井，其所实施的连续封隔体分段控流技术是向油气井中下入控流过滤器管柱，然后再向控流过滤器管柱和井壁环空充入具有轴向防窜流的封隔体，该封隔体由防窜流颗粒组成。这类井简称为连续封隔体分段控流油气井。

采用上述三种完井方式的油气井，由于多种原因，往往需要拔出井下过滤器管柱，譬如：

1、井下过滤器管柱堵塞，需要清洗重新下入或下入新的过滤器管柱；

2、射孔孔眼被堵塞，需要拔出井下过滤器管柱，清洗射孔孔眼；

3、井下过滤器管柱损坏，需要拔出后下入新的井下过滤器管柱；

4、对油气井进行其它作业，需要拔出井下过滤器管柱。

对于在油气井中直接下入井下过滤器管柱防砂的油气井由于地层大量出砂，地层砂填满了井下过滤器管柱与井壁之间的环空、紧紧包住了井下过滤器管柱；对于砾石充填井或连续封隔体分段控流油气井，充填的砾石层或防窜流颗粒也紧紧包住了井下过滤器管柱。对于上述地层砂、砾石和防窜流颗粒，以下统称管外颗粒。

当进行拔管作业时，管外颗粒与其紧抱住的井下过滤器管柱会产生巨大的摩擦阻力，一般能达到1吨/米以上，而井下过滤器管柱长度很多都在上百米，那么上提力就需要上百吨，一般的修井作业设备根本无法提供如此高的上提力，而且井下过滤器管柱的连接强度也无法承受如此高的拉力，很多情况下，即使十几米井下过滤器管柱，上百吨拔力也难拔出。同时，上提时由于摩擦阻力的作用，管外颗粒和井下过滤器管柱之间还有可能发生自锁，更加难以拔出井下过滤器管柱。因此，如果不采取其它措施，利用直接上提的方式很多井无法拔出井下过滤器管柱。

对于无法拔出井下过滤器管柱的油气井，油田一般采用的解决措施是套铣作业。套铣作业是在井下过滤器管柱和井壁的环空内下入一个套铣管套于井下过滤器管柱外，边旋转边循环冲洗而清除掉包围在井下过滤器管柱周围的地层砂或砾石，使井下过滤器管柱易于拔出，套铣作业每套铣完一根井下过滤器，就需要分别将套铣管和过滤器从井下起出地面，然后再将套铣管柱下入井下，套铣下一根井下过滤器，一般从地面到井下作业位置有上千米距离，因此整个作业周期很长，成本很高。而且套铣作业对于井下过滤器管柱和井壁间隙的宽度尺寸有要求，如果尺寸较小，工具无法下入，该油气井就无法采用套铣作业进行拔管，甚至造成该油气井的报废。

因而，亟需开发出一种用于从出砂井或充填连续封隔体的油气井中易拔出的井下过滤器管柱。

考虑到管柱下井、起出的工艺、效率以及成本因素，油田普遍使用含有接箍的基管，在管柱连接过程中，需要给吊卡、卡瓦、液压动力钳预留一些位置，过滤段是不允许受力的，接箍两端必须留有一些盲段，因此，如图1所示，一般井下过滤器管柱上会形成两种台阶：一、接箍的外径比基管外径大，管柱连接时，接箍与基管会形成一个台阶1-1；二、防砂过滤套与基管之间形成台阶1-2。如2-7/8控水井下过滤器管柱中，基管直径?73毫米，接箍直径?89毫米，控水过滤套直径?102毫米，这样接箍与基管单边形成8毫米外径差的台阶，控水过滤套与基管单边形成14.5毫米外径差的台阶。