[发明专利]热采水平井专用套管弯矩补偿器

说明书

技术领域

本发明涉及石油工业稠油热采井套管管柱所需的热应力补偿工具，特别是热采水平井专用套管弯矩补偿器，连接在套管完井管柱的注汽段中，可以满足热采井套管管柱对注汽工艺的要求。

背景技术

　　由于水平井技术在油田的大规模推广，一些初期没有考虑到的问题也随之而来，如热采水平井的热应力问题也显得日益突出，限于当前实际的钻井技术和井下实际情况的复杂多变，水平井的井身轨迹经常会出现一些小的弯曲，这些弯曲在完井时一般会导致完井管柱在下入到水平段时有些困难，下放易遇阻，但完井时不会对管柱造成明显的损伤，因此也极易被人们所忽视。真正问题出现时往往是进入到热采注汽阶段，特别是油层出油不均时，油层段的实际井身结构又发生了一些变化，这时出油多的点往往容易形成空洞凹陷，管柱因自身重力和热应力的作用下，悬空段的管柱具有局部弯矩存在，弯矩处形成应力集中。当今学者早已证实，管柱在应力集中区的腐蚀速度是无应力集中区的几十倍，因此，在应力集中处如得不到有效补偿的情况下，极易发生破损造成井下出砂。而目前所有的补偿器不管是申请号为201020213151.2的剪钉式，还是申请号为200910017792.2的热熔式，都仅能在管柱的轴向上进行补偿，而对水平井水平段弯矩产生的应力集中无能为力，无法提供弯矩补偿。故研制一种能补偿管柱弯矩，抵消弯曲应力的专用工具便显得尤为重要。

发明内容

　　本发明的目的是提供热采水平井专用套管弯矩补偿器，为热采注汽水平井的套管管柱提供一定的额外弯距，对其水平段套管的弯矩进行补偿，最大限度地抵消水平段油层套管因各种原因造成的弯矩及其引起的热应力集中，提高完井管柱的安全性。

　　本发明是这样实现的：热采水平井专用套管弯矩补偿器包括外筒、热熔型限位环和下内筒，将上内筒与下内筒连接，连同热熔型限位环一起装入外筒后用挡环与外筒丝扣连接；上内筒的上部外圆是锥形面，下内筒的上部外圆与外筒的中部内圆是凸、凹状球形配合面。当热熔型限位环被注汽高温融化后，由上内筒和下内筒形成的管串可以弯曲，以适应油层段的实际井身变化。

　　与现有技术相比，本发明具有以下显著的效果：改变了以往对套管管柱弯矩无法补偿的不利局面，所提供的弯矩补偿器能有效地对热采水平段套管的弯矩进行补偿，提高完井管柱的安全。本发明结构简单、工作可靠，功能完善，对套管弯矩补偿后仍能保持其内通径不变。弯矩补偿器的成本低，适用性强，对使用条件要求低。现场应用方便，对施工队伍的技术要求较低，施工程序同常规完井过程相同，可将本补偿器连接在热采水平井完井管柱注汽段任何所需的位置，无需任何额外步骤。因此，具有显著的经济效益和较大的推广应用空间。

附图说明

　　图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详述本发明，参见图1，热采水平井专用套管弯矩补偿器包括外筒1、热熔型限位环4和下内筒6，将上内筒2与下内筒6连接，连同热熔型限位环4一起装入外筒1后用挡环7与外筒1丝扣连接；上内筒2的上部外圆是锥形面，下内筒6的上部外圆与外筒1的中部内圆是凸、凹状球形配合面。由上内筒2和下内筒6形成的管串可以以球形配合面处为轴，在预先设定的角度内向各个方向任意弯曲，以适应油层段的实际井身变化。外筒1两端内圆均设有内丝扣，其内圆自上而下依次加工上内筒保护台阶、密封槽、限位台阶、限位环安装腔、凹状球形配合面和挡环安装台阶；在限位环安装腔的体壁上加工泄流孔5，在密封槽中安装密封圈3。上内筒保护台阶在本弯矩补偿器提供补偿弯矩后会顺应上内筒2上部内圆的锥形面，在其内通径中下入工具时不会磕碰上内筒2。上内筒2的下部外圆设有丝扣，其上部内圆也是锥形面且与上部外圆锥形面的锥度相等。在弯矩补偿器提供补偿弯矩后，不影响该处完井套管的内通径尺寸。下内筒6的上部内圆设有上内筒安装台阶及内丝扣，下部外圆设有外丝扣，其上部外圆依次加工两个相连的凸、凹状球形配合面，分别与外筒1下部内圆的凹状球形配合面和挡环7上端内圆的凸状球形配合面相配合。挡环7的上部外圆设有丝扣与外筒1连接，其内圆是锥形面，该锥形面的锥度与上内筒2上端内圆和外圆的锥度相同，而挡环7的上端内圆是凸状球形配合面，该凸状球形配合面的弧度与下内筒6上部外圆的凹状球形配合面相符；在挡环7的下部内圆设有挡砂圈安装槽，其内安装挡砂圈8。热熔型限位环4的材质是低熔点合金材料。当温度达到设定值时自动融化释放由上内筒2和下内筒6连接构成的内管管串。如果不设计泄流孔5，融化后的热熔型限位环4也可以沿被注汽碳化后的密封圈3的密封槽，从上部流出。设计了泄流孔5就可以方便地沿泄流孔5流出。

本发明的现场操作过程同常规补偿器的应用一样，直接连接到水平井的完井管柱注汽段需要的位置，即可正常使用。在水平井水平段的完井管柱出现悬空弯矩时，提供弯矩上的补偿。