[发明专利]一种预应力地锚及其用于水平井筛管分段完井的方法

说明书

本发明涉及石油钻井、固井、完井技术领域，具体涉及一种预应力地锚及其用于水平井筛管分段完井的方法，一种预应力地锚，包括中心管和依次套设于中心管外部的壳体、活塞、连接环、锚体和第一限位环，壳体、连接环和锚体与中心管形成环形空腔，活塞滑动设于环形空腔内；连接环一端与壳体固定连接，另一端与锚体径向滑动连接；锚体由若干个锚体单元构成，若干个锚体单元圆周排列并通过具有弹性的拧紧环结合成一个空心环，当活塞向下移动时，锚体径向扩张。本发明提供的预应力地锚和使用该预应力地锚进行水平井筛管分段完井的方法，适用范围广，锚定效果好，保证了完井提拉预应力时套管预应力的充分释放。

技术领域

本发明涉及石油钻井、固井、完井技术领域，具体涉及一种预应力地锚及其用于水平井筛管分段完井的方法。

背景技术

稠油（重质原油）是指在原始油藏温度下脱气原油粘度为100～10000mPas或者在15.6℃及大气压条件下密度为0.9340～1.0000g/cm³，由于稠油粘度高，因此通常采用注入300℃以上的高温蒸汽的方法进行热采，从而提高稠油井的产量。由于高温蒸汽的影响，井内套管会伸长变形，套管上窜冒出井口，使套管和井壁之间的水泥环受到破坏，严重影响油井的生产寿命。为了解决上述问题，国内外稠油热采普遍采用预应力固井，预应力固井就是给套管施加一定强度的拉应力，使套管在此状态下被水泥凝结，当温度升高时，就可抵消一部分套管受热产生的压应力，从而提高套管的耐温极限，减缓或避免注蒸汽造成的套管破坏。

进行预应力固井时，通常使用地锚事先将管串组件固定于井眼中，这种地锚一般为实心地锚，安装在管串组件的最下部，固井后通过碰压使锚爪张开，锚定地层，实现提拉的目的。这种结构的地锚在套管固井完井工艺中应用较多。但是目前筛管完井工艺已经成为水平井完井的主要工艺，筛管完井工艺是在水平井钻井技术日趋完善的基础上开发出的新工艺，适用于产层渗透性较好、不需要采用大型水力压裂进行增产措施的水平井，岩石胶结疏松、但地层较均质的水平井敏感油气层，以及不宜用套管射孔完井、又要防止地层坍塌的水平井筛管完井技术。这种完井方法可以使油气进入到套管内有较多的通道，而产层又不受水泥污染。一般在低压低渗透、不产水的单一裂缝性产层，或较为破碎的灰岩中使用。筛管完井工艺尤其适用于需要进行稠油热采的疏松砂岩油藏，因此筛管完井工艺同样面临着稠油热采时套管管段变形的问题，而前述结构的地锚并不适合筛管完井工艺。因此，迫切需要一种适合稠油热采水平井筛管完井工艺的预应力地锚以及预应力固井方法。

授权公告号为 CN103899264B的发明专利公开了一种油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置的应用方法，该方法中的预应力地锚装置包括在中心管外部套装液缸外套、活塞、推动底座、拉杆、锚爪和固定套；在中心管开设数个径向进液孔。装置的应用方法为：向油气井内下入包括固井循环开关、管外封隔器、油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置、盲板、筛管、引鞋组成的完井管串；井口打压，打开油气井筛管顶部固井完井提拉预应力地锚装置的锚爪；上提管串，提拉到设定吨位；继续加压，胀封管外封隔器；继续加压，打开固井循环开关，循环固井；侯凝结束后，下钻头钻穿盲板，通井到底，完成作业。上述技术方案可以用在水平井筛管完井工艺中，克服目前筛管完井工艺无法提拉预应力固井的难题。但是仍存在以下技术问题：

一、筛管完井工艺多用于需要进行稠油热采的疏松砂岩油藏，而上述预应力地锚装置的猫爪在疏松砂岩上锚定效果不理想，上述方法中使用的预应力地锚是通过锚爪张开刺入井壁内进行锚定，但是由于疏松砂岩物理力学性质差，结构松散，力学强度低等地质特点，使得起锚定作用的锚爪极易发生滑移，导致锚定失败，严重时可能会导致锚定层碎裂，因此其提拉消除预应力的效果不理想，工艺不够安全稳定；

二、预应力地锚装置设置在水平筛管段和竖直套管段相连接的弯接处，不利于使用时锚爪的锚定。

发明内容