[发明专利]一种连续油管作业分级固井系统及固井方法

权利要求书

1.一种连续油管作业分级固井系统，其特征在于：包括：井口注入装置、分级箍、开窗工具、一级胶塞、二级胶塞，其中：

所述井口注入装置从上到下包括依次连接的顶替液注入平板闸阀（1）、三闸板防喷器（2）、水泥浆注入平板闸阀（3）；

所述分级箍包括上接头（4）、滑套（5）、弹簧（10）、下接头（12），所述上接头（4）的下部外壁与所述下接头（12）的上部内壁固定连接，所述下接头（12）的下部内壁上设有环形台阶（11），所述环形台阶（11）上设有弹簧（10），所述弹簧（10）上方设有所述滑套（5），所述滑套（5）的上端面与所述上接头（4）的下端面接触，所述滑套（5）的内壁上设有变径槽（9）；

所述开窗工具从上到下包括依次连接的连续油管接头（13）、锥体（15）、中心杆（17）、开窗工具本体（18）、连接头（19）、弹簧爪（20），所述中心杆（17）外侧设有胶筒（16），所述弹簧爪（20）下端两侧分别设有钢丝轴（22），所述钢丝轴（22）上设有钢丝（21），所述钢丝（21）通过所述钢丝轴（22）与所述弹簧爪（20）可转动连接；

所述一级胶塞包括一级胶塞本体（23）、位于所述一级胶塞本体（23）侧面的一级胶塞裙翼（24），所述一级胶塞本体（23）为实心；

所述二级胶塞包括二级胶塞本体（25）、位于所述二级胶塞本体（25）侧面的二级胶塞裙翼（26），所述二级胶塞本体（25）内部设有通孔（27），所述通孔（27）的直径与作业的连续油管外径相同。

2.根据权利要求1所述一种连续油管作业分级固井系统，其特征在于：所述下接头（12）的中部壳体上设有多个径向通孔（8），所述径向通孔（8）的中心位于同一平面。

3.根据权利要求2所述一种连续油管作业分级固井系统，其特征在于：所述滑套（5）的壳体上设有数量、大小与所述径向通孔（8）均相同的分流孔（6），所述分流孔（6）位于所述径向通孔（8）的上方，在所述分流孔（6）下方内壁上设有变径槽（9）。

4.根据权利要求1所述一种连续油管作业分级固井系统，其特征在于：所述滑套（5）与所述下接头（12）内壁之间设有多道密封圈（7）。

5.根据权利要求1所述一种连续油管作业分级固井系统，其特征在于：所述上接头（4）的内径与所述滑套（5）的内径相同。

6.根据权利要求1所述一种连续油管作业分级固井系统，其特征在于：所述开窗工具本体（18）穿过所述弹簧爪（20）与所述连接头（15）固定连接，所述连续油管接头（13）与所述锥体（15）采用丝扣连接，所述中心杆（17）与所述锥体（15）采用剪钉（14）连接。

7.根据权利要求1所述一种连续油管作业分级固井系统，其特征在于：所述弹簧爪（20）下端两侧设有凸台（201），所述凸台（201）中部纵向设有卡槽（202），所述钢丝轴（22）穿过所述卡槽（202）与所述弹簧爪（20）连接，所述钢丝（21）中部设有搭接直角（211），所述钢丝（21）一端与所述弹簧爪（20）下端一侧的钢丝轴（22）可转动连接，一端与所述弹簧爪（20）下端另一侧的钢丝轴（22）通过所述搭接直角（211）搭接后从所述的卡槽（202）伸出。

8.根据权利要求1所述一种连续油管作业分级固井系统，其特征在于：所述一级胶塞的材质为耐磨橡胶，所述一级胶塞裙翼（24）的外径大于作业的套管内径，所述一级胶塞裙翼（24）在井筒内可径向回缩，所述二级胶塞的材质为耐磨橡胶，所述二级胶塞裙翼（26）的外径大于作业的套管内径，所述二级胶塞裙翼（26）在井筒内可径向回缩。

9.一种连续油管作业分级固井方法，使用权利要求1-8所述的任意一种连续油管作业分级固井系统，其特征在于：包括以下步骤：

S1:下入分级箍；

将分级箍连接在套管的设计位置后，下入裸眼井内；

S2：安装井口注入装置；

S3：一级固井，具体过程为：

关闭三闸板防喷器（2），将一级胶塞至于井口注入装置的顶替液注入平板闸阀（1）、三闸板防喷器（2）之间，打开水泥浆注入平板闸阀（3）开始进行注水泥浆，当完成注水泥浆计算量时，关闭水泥浆注入平板闸阀（3），打开三闸板防喷器（2），打开顶替液注入平板闸阀（1）开始进行注清水顶替液，一级胶塞随清水顶替液进入套管，直至人工井底完成一级固井；

S4：下入开窗工具打开分级箍，具体过程为：

S41：将作业连续油管穿过二级胶塞与开窗工具，与连续油管接头（13）采用滚压连接，然后整体放入井口注入装置内，作业连续油管与井口注入装置采用盘根密封，开窗工具通过三闸板防喷器（2）后，三闸板防喷器（2）半封，使二级胶塞至于井口注入装置的三闸板防喷器（2）、顶替液注入平板闸阀（1）之间，此时水泥浆注入平板闸阀（3）、顶替液注入平板闸阀（1）关闭；

S42：作业连续油管将开窗工具送至分级箍以下位置，上提作业连续油管，在滑套（5）的变径槽（9）内两根钢丝（21）相互交叉搭接解除，弹簧爪（20）释放处于可径向收缩的自由状态，再次下放作业连续油管，弹簧爪（20）卡定于滑套（5）的变径槽（9）内，随作业连续油管继续下放，滑套（5）压缩弹簧（10）并下移实现滑套（5）的分流孔（6）与下接头（12）的径向通孔（9）联通，实现开窗过程；在此过程中，开窗工具的连续油管接头（13）、锥体（15）、胶筒（16）、中心杆（17）、开窗工具本体（18）、连接头（19）相对于弹簧爪（20）下移，连接头（19）撑实弹簧爪（20）并使其不再发生径向变形，剪钉（14）被剪断，锥体（15）使胶筒（16）径向扩张与滑套（5）密封；

S5：二级固井，具体过程为：

打开水泥浆注入平板闸阀（3）开始进行注水泥浆，当完成注水泥浆计算量时，关闭水泥浆注入平板闸阀，三闸板防喷器（2）实现全开，打开顶替液注入平板闸阀（1）开始进行注清水顶替液，二级胶塞随清水顶替液全程穿行于作业连续油管进入套管，直至分级箍位置完成二级固井；

S6：起出开窗工具，完成分级固井作业，具体过程为：

待二级固井的水泥浆凝固后，上提作业连续油管，锥体（15）与胶筒（16）脱离，胶筒（16）径向回缩，同时开窗工具的连续油管接头（13）、锥体（15）、胶筒（16）、中心杆（17）、开窗工具本体（18）、连接头（19）、相对于弹簧爪（20）上移，弹簧爪（20）失去中心支撑再次变为可径向变形的自由状态，开窗工具的摩擦力消除，二级胶塞随上提作业连续油管与开窗工具一起起出井口，开窗工具脱离分级箍后，弹簧（10）将滑套（5）上推回到原地面装配位置，实现滑套（5）的分流孔（6）与下接头（12）的径向通孔（9）错开，分级箍封闭，密封井筒。