專利名稱：等井徑鉆完井工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油天然氣行業(yè)中鉆完井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種實(shí)現(xiàn)等井徑鉆完井 的工藝方法。
背景技術(shù)：
目前，在傳統(tǒng)的油氣井鉆井作業(yè)中，當(dāng)遇到需要封堵的地層時(shí)，常常采用提前下套 管的措施來(lái)解決問(wèn)題，其結(jié)果由于打亂了原鉆井設(shè)計(jì)所規(guī)定的套管序列，將引發(fā)一系列連 帶的技術(shù)問(wèn)題。特別是在深井、超深井和具有復(fù)雜地層的深井鉆井作業(yè)中，隨著下入井中的 套管層數(shù)的不斷增加，井眼直徑將不斷縮小。采用提前下套管的措施來(lái)封堵問(wèn)題地層的方 法，將導(dǎo)致最終無(wú)法鉆達(dá)目的層或目的層井眼較小。等井徑鉆完井技術(shù)能很好地解決上述問(wèn)題，順利鉆達(dá)目的層。該技術(shù)不僅能解決 由于漸縮式井身結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的尾管尺寸小、影響產(chǎn)油能力的問(wèn)題，也可以在不犧牲井眼直徑 尺寸的情況下封隔復(fù)雜地層規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，能優(yōu)化鉆井作業(yè)，降低總的開(kāi)采成本，減少對(duì)底層的 切削量、固井水泥漿和鉆井液的使用量、配套管材的使用量等。特別是能夠使海底油藏得到 更經(jīng)濟(jì)的開(kāi)發(fā)，提高鉆井施工安全性。同時(shí)，形成的等直徑的井身結(jié)構(gòu)不造成井徑損失，為 增加大位移井水平井段的長(zhǎng)度提供了基礎(chǔ)，可以增加與油藏的接觸，提高單井產(chǎn)量，減少井 數(shù)和建井設(shè)備，從而提高油田開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)性。等井徑鉆完井技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是對(duì)環(huán)境有 利，如井眼的減小和作業(yè)場(chǎng)地的減少可以減少泥漿的使用、排放以及使用較小的井架等。綜上所述，隨著油氣勘探與開(kāi)發(fā)事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)鉆井的類型和技術(shù)發(fā)展的 需求與日俱增，其中，等井徑鉆完井技術(shù)將會(huì)推動(dòng)油井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工方式根本性的 變革，將會(huì)逐漸發(fā)展成為鉆井設(shè)計(jì)中考慮的技術(shù)手段之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種等井徑鉆完井工藝方法，實(shí)現(xiàn)鉆井過(guò)程中從表層套管 到目的層具有相同直徑的井眼尺寸。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是等井徑鉆完井工藝方法，包括如下步驟A.鉆裸眼井段根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成鉆裸眼井段。鉆裸眼井段的鉆柱組合采用自下 而上是鉆頭連接鉆鋌，鉆鋌上部連接扶正器，扶正器上部連接鉆桿。B.下放膨脹套管和膨脹工具組合在裸眼井段中下入第一級(jí)膨脹套管，該膨脹套 管采用實(shí)體膨脹管材料加工制造而成，經(jīng)過(guò)膨脹作業(yè)后可以與上級(jí)膨脹套管形成搭接。膨 脹工具組合主要包括上級(jí)密封錨定裝置、伸縮機(jī)構(gòu)、上級(jí)可變徑膨脹錐、下級(jí)可變徑膨脹 錐、下級(jí)密封錨定裝置。上級(jí)密封錨定裝置位于膨脹套管內(nèi)并且與膨脹套管內(nèi)壁形成錨定， 通過(guò)鉆桿將膨脹套管和膨脹工具組合下放至裸眼井段底部。在以后的循環(huán)B過(guò)程中，上級(jí)可變徑膨脹錐和下級(jí)可變徑膨脹錐尚未變徑，處于 原始尺寸狀態(tài)，上級(jí)可變徑膨脹錐和下級(jí)可變徑膨脹錐的最大外徑小于膨脹套管外徑，以 保證上級(jí)可變徑膨脹錐和下級(jí)可變徑膨脹錐能正常下放。下級(jí)密封錨定裝置處于解除錨定
4狀態(tài)，其最大外徑也小于膨脹套管外徑。伸縮機(jī)構(gòu)處于長(zhǎng)度最大位置，可為膨脹作業(yè)提供足 夠的驅(qū)動(dòng)力。在石油鉆完井領(lǐng)域所使用的膨脹管技術(shù)已經(jīng)屬于成熟技術(shù)，可參見(jiàn)已申請(qǐng)的專利 和公開(kāi)發(fā)表的文章，例如公開(kāi)號(hào)為CN1594631的專利《石油油井用膨脹合金材料及膨脹管 裝置》，公開(kāi)號(hào)為CN1804365的專利《油田完井用膨脹管裝置》，《石油鉆采工藝》2005年01 期發(fā)表的《應(yīng)用于套管補(bǔ)貼的膨脹管技術(shù)》，《石油鉆探技術(shù)》2002年05期發(fā)表的《膨脹管技 術(shù)的應(yīng)用研究初探》，《鉆采工藝》2009年02期發(fā)表的《膨脹管技術(shù)在下4-421井的應(yīng)用》。 有關(guān)膨脹管材料和膨脹管膨脹工藝在本專利中不進(jìn)行詳細(xì)地闡述。C.可變徑膨脹錐變徑在地面上使用高壓泵通過(guò)鉆桿向膨脹工具組合內(nèi)注水打 壓，當(dāng)壓力達(dá)到10 15MPa時(shí)，可變徑膨脹錐進(jìn)行變徑。上級(jí)可變徑膨脹錐外徑變大，其變 徑后的外徑與井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中膨脹套管內(nèi)徑尺寸相等，下級(jí)可變徑膨脹錐外徑變大，其變 徑后的外徑應(yīng)該使得膨脹作業(yè)后下級(jí)膨脹套管與搭接喇叭口形成可靠的搭接?？勺儚脚蛎?錐在變徑后，用于膨脹的錐面在周向上連續(xù)，并且通過(guò)鎖定機(jī)構(gòu)鎖定可變徑膨脹錐在變徑 狀態(tài)，以確保在膨脹套管的膨脹過(guò)程中可變徑膨脹錐外徑尺寸保持不變?？勺儚脚蛎涘F可參見(jiàn)申請(qǐng)?zhí)枮?00920278210. 1的專利《一種用于等直徑鉆完井 的可變徑膨脹錐》，在本專利中不進(jìn)行具體敘述。D.膨脹套管形成搭接喇叭口 在可變徑膨脹錐變徑至設(shè)計(jì)尺寸以后，繼續(xù)打壓， 當(dāng)壓力達(dá)到15 20MPa時(shí)伸縮機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度變短，伸縮機(jī)構(gòu)所提供的驅(qū)動(dòng)力使膨脹錐在膨脹套 管中向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)8 10米后，停止打壓，使膨脹錐停止運(yùn)動(dòng)，從而形成搭接喇叭口， 該搭接喇叭口長(zhǎng)度為8 10米，滿足搭接的需要。此時(shí)下級(jí)錨定密封裝置應(yīng)處于搭接喇叭 口內(nèi)，以保證在后續(xù)工序中下級(jí)密封錨定裝置能夠與搭接喇叭口可靠的錨定和密封。E.下級(jí)可變徑膨脹錐回位搭接喇叭口形成以后，繼續(xù)打壓，當(dāng)壓力達(dá)到10 15MPa時(shí)下級(jí)可變徑膨脹錐產(chǎn)生回位動(dòng)作，恢復(fù)到變徑前的狀態(tài)，下級(jí)可變徑膨脹錐的最大 外徑小于上級(jí)可變徑膨脹錐變徑后的外徑。F.下級(jí)密封錨定裝置錨定，上級(jí)密封錨定裝置解除錨定下級(jí)可變徑膨脹錐回位 以后，繼續(xù)打壓，當(dāng)壓力達(dá)到20 25MPa時(shí)，控制下級(jí)密封錨定裝置與搭接喇叭口錨定，而 后上級(jí)密封錨定裝置與膨脹套管解除錨定。G.注固井水泥固井，下級(jí)密封錨定裝置丟手在地面上使用水泥車通過(guò)鉆桿和膨 脹工具組合向裸眼井壁和膨脹套管之間的環(huán)空注固井水泥，為了保證在后續(xù)工序中膨脹套 管能繼續(xù)膨脹，固井水泥的返高應(yīng)該滿足固井施工工藝的要求，并且在固井水泥中加入緩 凝劑以保證后續(xù)工序的膨脹套管的膨脹是在固井水泥候凝階段進(jìn)行的。注入固井水泥以 后，釋放水泥塞，用清水作為頂替液，使水泥塞運(yùn)動(dòng)到下級(jí)密封錨定裝置中的碰壓環(huán)處碰 壓，從而剪斷下級(jí)可變徑膨脹錐和下級(jí)密封錨定裝置的連接剪釘，使下級(jí)密封錨定裝置丟 手，以保證后續(xù)工序能夠順利進(jìn)行。H.上級(jí)可變徑膨脹錐繼續(xù)對(duì)膨脹套管進(jìn)行膨脹在水泥候凝階段，在地面上使用 高壓泵繼續(xù)注水打壓至20 25MPa。上級(jí)可變徑膨脹錐與膨脹套管之間形成密封，下級(jí)密 封錨定裝置與搭接喇叭口之間也形成密封，因而在膨脹套管下部形成了一個(gè)密閉的腔室， 通過(guò)向該腔室注入高壓液體，推動(dòng)上級(jí)可變徑膨脹錐向上運(yùn)動(dòng)，從而使膨脹套管繼續(xù)膨脹。I.膨脹作業(yè)結(jié)束，回收工具當(dāng)膨脹套管全部膨脹完成，繼續(xù)上提膨脹工具組合至井口，回收工具。J.磨銑膨脹工具組合回收后，下入磨銑工具，磨銑掉下級(jí)密封錨定裝置和水泥 塞。因?yàn)榕蛎浱坠芙?jīng)膨脹作業(yè)后，上部通徑小，下部搭接喇叭口通徑大，所以磨銑工具的刀 片應(yīng)該在搭接喇叭口區(qū)域內(nèi)打開(kāi)，進(jìn)行磨銑作業(yè)。搭接喇叭口內(nèi)壁比較光滑，從而保證下一 級(jí)膨脹套管能夠與上一級(jí)膨脹套管的搭接喇叭口可靠的懸掛和密封。K.鉆下一級(jí)井段的裸眼由于等井徑鉆完井工藝要求完井后全井具有相同的內(nèi) 徑，就是說(shuō)下一級(jí)井段的裸眼直徑與上一級(jí)井段的裸眼直徑應(yīng)該相同或近似，所以鉆下一 級(jí)井段的裸眼時(shí)，需要進(jìn)行擴(kuò)眼作業(yè)。因此，鉆下一級(jí)井段的裸眼采用的鉆柱組合自下而上 是雙心鉆頭上部連接擴(kuò)眼器，擴(kuò)眼器上部連接扶正器鉆桿，扶正器上部連接鉆桿。L.重復(fù)步驟B 步驟K的施工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)下一級(jí)膨脹套管和上一級(jí)膨脹套管的內(nèi) 徑相同。重復(fù)步驟B 步驟K的施工作業(yè)時(shí)需要注意的是(1)在步驟B中下入下一級(jí)膨 脹套管和膨脹工具組合時(shí)，要控制下放的深度，下放的深度應(yīng)該確保下一級(jí)膨脹套管經(jīng)過(guò) 膨脹作業(yè)后，下一級(jí)膨脹套管的上部可靠的搭接在上一級(jí)膨脹套管的搭接喇叭口處。(2)要 設(shè)計(jì)好膨脹套管的尺寸和可變徑膨脹錐的尺寸，保證在步驟H中，膨脹作業(yè)后，下一級(jí)膨脹 套管上部的通徑與上一級(jí)膨脹套管上部的通徑相同，同時(shí)下一級(jí)膨脹套管上部與上一級(jí)膨 脹套管的搭接喇叭口可靠的搭接。M.根據(jù)設(shè)計(jì)的井深以及每次膨脹作業(yè)的長(zhǎng)度，重復(fù)步驟K 步驟L，可實(shí)現(xiàn)全井等 井徑的井身。涉及的上級(jí)密封錨定裝置4和下級(jí)密封錨定裝置8可采用常規(guī)的水力錨封隔器， 本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知，生產(chǎn)廠家有貝克休斯公司、沈陽(yáng)大華石油設(shè)備有限公司，在本專利中 不做專利要求和具體敘述。伸縮機(jī)構(gòu)主要由上殼體，下殼體，活塞，連接桿構(gòu)成。上殼體上端連接上級(jí)密封錨 定裝置，上殼體內(nèi)有導(dǎo)向柱，中心導(dǎo)向柱有中心孔。連接桿下端連接上級(jí)可變徑膨脹錐。上 殼體與下殼體采用螺紋連接，上殼體與下殼體組成了完整的活塞筒，上殼體側(cè)壁有平衡孔。 活塞中心孔套在上殼體的導(dǎo)向柱上，活塞能在導(dǎo)向柱上滑動(dòng)；活塞與連接桿采用螺紋連接， 活塞與連接桿能在完整殼體之中沿著殼體上下滑動(dòng)?；钊南虏窟B接桿段外壁上開(kāi)有徑向 注入高壓液體的注入孔。在活塞外壁有密封槽，密封槽內(nèi)有密封圈。當(dāng)向注入孔注入高壓液 體時(shí)，由于密封的存在，所以由下殼體、活塞、連接桿構(gòu)成了一個(gè)壓力腔。在壓力腔中的高壓 液體的作用下，驅(qū)動(dòng)活塞和連接桿向上運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連接桿下端所連接的工具向上運(yùn)動(dòng)。 因此伸縮機(jī)構(gòu)的整體長(zhǎng)度也縮小了。高壓液體所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力可以根據(jù)“驅(qū)動(dòng)力=高壓液 體壓力X液體有效作用面積”來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明等井徑鉆完井工藝方法，實(shí)現(xiàn)等井徑鉆完井。通過(guò)兩個(gè) 直徑不同的變徑錐各變徑一次，形成搭接所需的內(nèi)徑和設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑，采用機(jī)械和 液壓相結(jié)合的方式完成脹管過(guò)程。該工藝方法能夠?qū)崿F(xiàn)完井后全井套管內(nèi)徑相同，能夠有 效處理鉆井風(fēng)險(xiǎn)和事故，提高鉆井過(guò)程的安全可靠性及鉆井速度；并且減少原材料使用，從 而降低鉆井和完井成本。


圖1是本發(fā)明等井徑鉆完井工藝方法的原理示意圖。
其中圖1. 1是鉆裸眼井段示意圖；圖1. 2是下放膨脹套管和膨脹工具組合示意 圖；圖1.3是可變徑膨脹錐變徑示意圖；圖1.4是膨脹套管形成搭接喇叭口示意圖；圖1.5 是下級(jí)可變徑膨脹錐回位示意圖；圖1.6是下級(jí)密封錨定裝置錨定，上級(jí)密封錨定裝置解 除錨定示意圖；圖1. 7是注水泥固井，下級(jí)密封錨定裝置丟手示意圖；圖1. 8是上級(jí)可變徑 膨脹錐繼續(xù)膨脹套管示意圖；圖1. 9是膨脹作業(yè)結(jié)束，回收工具示意圖；圖1. 10示意下一 級(jí)膨脹套管與上一級(jí)膨脹套管的搭接喇叭口形成搭接，并且上級(jí)與下級(jí)膨脹套管具有相同 的通徑；1. 11是全井等井徑的井身結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是上級(jí)與下級(jí)膨脹套管膨脹后搭接部分示意圖。圖3是伸縮機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)原理示意圖。圖中，1.鉆頭，2.裸眼井段，3.膨脹套管，4.上級(jí)密封錨定裝置，5.伸縮機(jī)構(gòu)， 6.上級(jí)可變徑膨脹錐，7.下級(jí)可變徑膨脹錐，8.下級(jí)密封錨定裝置，9.搭接喇叭口，10.固 井水泥，11.水泥塞，12.密閉的腔室，13.下一級(jí)膨脹套管，14.上殼體，15.下殼體，16.活 塞，17.注入孔，18.連接桿，19.壓力腔。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 以一個(gè)等井徑鉆完井工藝方法為例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明在施工過(guò)程中，施工步驟如下1、參閱圖1. 1。根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成鉆裸眼井段2。使用外徑尺寸為121//'的鉆頭1 鉆取裸眼井段2，采用的鉆柱組合為121//'的鉆頭1上部連接鉆鋌，鉆鋌上部連接扶正器，扶 正器上部連接5〃鉆桿，5〃鉆桿一直到井口。2、參閱圖1. 2。在所鉆取的裸眼井段2中下放第一級(jí)膨脹套管3和膨脹工具組合。 膨脹套管3由實(shí)體膨脹管材料加工制造而成，膨脹作業(yè)前，膨脹套管3外徑尺寸為203mm，壁 厚為10mm。膨脹工具組合主要包括上級(jí)密封錨定裝置4、伸縮機(jī)構(gòu)5、上級(jí)可變徑膨脹錐 6、下級(jí)可變徑膨脹錐7、下級(jí)密封錨定裝置8等。上級(jí)密封錨定裝置4位于膨脹套管3內(nèi) 并且與膨脹套管3形成錨定，通過(guò)鉆桿將膨脹套管3和膨脹工具組合下放至井底。上級(jí)可 變徑膨脹錐6和下級(jí)可變徑膨脹錐7尚未變徑，外徑尺寸均為200mm，均小于膨脹套管3外 徑，保證工具能正常下放。下級(jí)密封錨定裝置8處于解除錨定狀態(tài)，其最大外徑為195mm。 伸縮機(jī)構(gòu)5處于長(zhǎng)度最大位置，可為膨脹作業(yè)提供足夠的驅(qū)動(dòng)力。3、參閱圖1. 3。在地面上使用高壓泵通過(guò)鉆桿向膨脹工具組合內(nèi)注水打壓，當(dāng)壓力 達(dá)到12MPa時(shí)，可變徑膨脹錐進(jìn)行變徑。上級(jí)可變徑膨脹錐6外徑變?yōu)?25mm，下級(jí)可變徑 膨脹錐7外徑變?yōu)?45mm?？勺儚脚蛎涘F在變徑后，用于膨脹的錐面在周向上連續(xù)，并且通 過(guò)鎖定機(jī)構(gòu)鎖定可變徑膨脹錐在變徑狀態(tài)，以確保在膨脹套管3的膨脹過(guò)程中其外徑尺寸 保持不變。4、參閱圖1.4。在上級(jí)可變徑膨脹錐6和下級(jí)可變徑膨脹錐7變徑以后，繼續(xù)打 壓，當(dāng)壓力達(dá)到17MPa時(shí)伸縮機(jī)構(gòu)5長(zhǎng)度變短，伸縮機(jī)構(gòu)5所提供的驅(qū)動(dòng)力使膨脹錐6和7 在膨脹套管3中向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)9m后，停止打壓，使上級(jí)可變徑膨脹錐6和下級(jí)可變徑 膨脹錐7停止運(yùn)動(dòng)，從而形成搭接喇叭口 9，該搭接喇叭口 9長(zhǎng)度為9m。此時(shí)，下級(jí)密封錨 定裝置8應(yīng)處于搭接喇叭口 9內(nèi)，以保證在后續(xù)工序中下級(jí)密封錨定裝置8能夠與搭接喇 叭口 9可靠的錨定和密封。
5、參閱圖1.5。搭接喇叭口 9形成以后，向膨脹工具組合內(nèi)投球并繼續(xù)打壓，當(dāng)壓 力達(dá)到12MPa時(shí)下級(jí)可變徑膨脹錐7產(chǎn)生回位動(dòng)作，恢復(fù)到變徑前的狀態(tài)，其外徑尺寸為 200mm。6、參閱圖1. 6。下級(jí)可變徑膨脹錐7回位以后，繼續(xù)打壓，當(dāng)壓力達(dá)到21MPa時(shí)，控 制下級(jí)密封錨定裝置8與搭接喇叭口 9錨定，而后上級(jí)密封錨定裝置4與膨脹套管3解除 錨定，同時(shí)注固井水泥10通道重新建立。7、參閱圖1. 7。在地面上使用水泥車通過(guò)鉆桿和膨脹工具組合向裸眼2井壁和膨 脹套管3之間的環(huán)空注固井水泥10，由于在后續(xù)工序中膨脹套管3會(huì)繼續(xù)膨脹，從而造成裸 眼2和膨脹套管3之間的環(huán)空減小，所以需要控制固井水泥10的注入量，以保證固井水泥 10的返高滿足固井施工工藝要求的高度，并且在固井水泥10中加入緩凝劑以保證后續(xù)工 序的膨脹套管3的膨脹是在固井水泥10候凝階段進(jìn)行的。注入固井水泥10以后，釋放水 泥塞11，用清水作為頂替液，使水泥塞11運(yùn)動(dòng)到下級(jí)密封錨定裝置8中的碰壓環(huán)處碰壓，從 而剪斷下級(jí)可變徑膨脹錐7和下級(jí)密封錨定裝置8的連接剪釘，使下級(jí)密封錨定裝置8丟 手，以保證后續(xù)工序能夠順利進(jìn)行。8、參閱圖1.8。在固井水泥10候凝階段，在地面上使用高壓泵繼續(xù)注水打壓至 22MPa。上級(jí)可變徑膨脹錐6與膨脹套管3之間形成密封，下級(jí)密封錨定裝置8與搭接喇叭 口 9之間也形成密封，因而在膨脹套管3下部形成了一個(gè)密閉的腔室12，通過(guò)向該密閉的腔 室12注入高壓液體，推動(dòng)上級(jí)可變徑膨脹錐6向上運(yùn)動(dòng)，從而使膨脹套管3繼續(xù)膨脹。9、參閱圖1.9。當(dāng)膨脹套管3全部膨脹完成，繼續(xù)上提膨脹工具組合至井口，回收 工具。10、工具回收后，下入磨銑工具，磨銑掉下級(jí)密封錨定裝置8和水泥塞11。磨銑工 具的刀片應(yīng)該在搭接喇叭口 9區(qū)域內(nèi)打開(kāi)，以便磨銑作業(yè)后，搭接喇叭口 9內(nèi)壁比較光滑， 從而保證下一級(jí)膨脹套管13能夠與上一級(jí)膨脹套管3的搭接喇叭口 9可靠的懸掛和密封。11、鉆下一級(jí)井段的裸眼，采用的鉆柱組合為81/2〃父95/8〃雙心鉆頭1上部連接 310mm擴(kuò)眼器，310mm擴(kuò)眼器上部連接5〃扶正器，5〃扶正器上部連接5〃鉆桿。12、參閱圖1. 10。重復(fù)步驟2 步驟10的施工作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)下一級(jí)膨脹套管13和 上一級(jí)膨脹套管3的內(nèi)徑相同。需要注意的是，由于膨脹套管3和13經(jīng)過(guò)膨脹作業(yè)后，長(zhǎng) 度會(huì)變短，所以在步驟2中下入下一級(jí)膨脹套管13和膨脹工具組合時(shí)，要控制下放的深度， 下放的深度應(yīng)該確保下一級(jí)膨脹套管13經(jīng)過(guò)膨脹作業(yè)后，下一級(jí)膨脹套管13的上部可靠 的搭接在上一級(jí)膨脹套管3的搭接喇叭口 9處。13、參閱圖1. 11。根據(jù)設(shè)計(jì)的井深以及每次膨脹作業(yè)的長(zhǎng)度，重復(fù)步驟11 步驟 12共六次，實(shí)現(xiàn)一口全井套管內(nèi)徑為225mm的等直徑的井身。使用的工具中的伸縮機(jī)構(gòu)5是一個(gè)活塞式伸縮工具。主要由上殼體14、下殼體15、 活塞16、連接桿18構(gòu)成；上殼體14上端連接上級(jí)密封錨定裝置4，上殼體14內(nèi)有中心導(dǎo)向 柱，中心導(dǎo)向柱有中心孔。連接桿18下端連接上級(jí)可變徑膨脹錐6 ；上殼體14與下殼體15 采用螺紋連接，上殼體14側(cè)壁有平衡孔；活塞16中心孔套在上殼體14的導(dǎo)向柱上；活塞 16與連接桿18采用螺紋連接，活塞16的下部連接桿段外壁上開(kāi)有徑向注入高壓液體的注 入孔17 ；在活塞16外壁有密封槽，密封槽內(nèi)有密封圈；由下殼體15、活塞16、連接桿18構(gòu) 成了一個(gè)壓力腔19。
權(quán)利要求
一種等井徑鉆完井工藝方法，其特征是步驟如下A.鉆裸眼井段(2)根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成鉆裸眼井段(2)，鉆裸眼井段(2)的鉆柱組合采用自下而上是鉆頭(1)連接鉆鋌，鉆鋌上部連接扶正器，扶正器上部連接鉆桿；B.下放膨脹套管(3)和膨脹工具組合在裸眼井段中下入第一級(jí)膨脹套管(3)，該膨脹套管(3)采用實(shí)體膨脹管材料加工制造而成；膨脹工具組合主要包括上級(jí)密封錨定裝置(4)、伸縮機(jī)構(gòu)(5)、上級(jí)可變徑膨脹錐(6)、下級(jí)可變徑膨脹錐(7)、下級(jí)密封錨定裝置(8)；上級(jí)密封錨定裝置(4)位于膨脹套管(3)內(nèi)并且與膨脹套管(3)內(nèi)壁形成錨定，通過(guò)鉆桿將膨脹套管(3)和膨脹工具組合下放至裸眼井段(2)底部；在以后的循環(huán)B過(guò)程中，上級(jí)可變徑膨脹錐(6)和下級(jí)可變徑膨脹錐(7)尚未變徑，處于原始尺寸狀態(tài)，上級(jí)可變徑膨脹錐(6)和下級(jí)可變徑膨脹錐(7)的最大外徑小于膨脹套管(3)外徑，下級(jí)密封錨定裝置(8)處于解除錨定狀態(tài)，其最大外徑也小于膨脹套管(3)外徑，伸縮機(jī)構(gòu)(5)處于長(zhǎng)度最大位置；C.可變徑膨脹錐變徑在地面上使用高壓泵通過(guò)鉆桿向膨脹工具組合內(nèi)注水打壓，當(dāng)壓力達(dá)到10～15MPa時(shí)，可變徑膨脹錐進(jìn)行變徑，上級(jí)可變徑膨脹錐(6)外徑變大，其變徑后的外徑與井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中膨脹套管(3)內(nèi)徑尺寸相等，下級(jí)可變徑膨脹錐(7)外徑變大，其變徑后的外徑應(yīng)該使得膨脹作業(yè)后下級(jí)膨脹套管(3)與搭接喇叭口(9)形成可靠的搭接，可變徑膨脹錐在變徑后，用于膨脹的錐面在周向上連續(xù)，并且通過(guò)鎖定機(jī)構(gòu)鎖定可變徑膨脹錐在變徑狀態(tài)，在膨脹套管(3)的膨脹過(guò)程中可變徑膨脹錐外徑尺寸保持不變；D.膨脹套管(3)形成搭接喇叭口(9)在可變徑膨脹錐變徑至設(shè)計(jì)尺寸以后，繼續(xù)打壓，當(dāng)壓力達(dá)到15～20MPa時(shí)伸縮機(jī)構(gòu)(5)長(zhǎng)度變短，伸縮機(jī)構(gòu)(5)所提供的驅(qū)動(dòng)力使膨脹錐在膨脹套管(3)中向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)8～10米后，停止打壓，使膨脹錐停止運(yùn)動(dòng)，從而形成搭接喇叭口(9)，該搭接喇叭口(9)長(zhǎng)度為8～10米，下級(jí)錨定密封裝置應(yīng)處于搭接喇叭口(9)內(nèi)；E.下級(jí)可變徑膨脹錐(7)回位搭接喇叭口(9)形成以后，繼續(xù)打壓，當(dāng)壓力達(dá)到10～15MPa時(shí)下級(jí)可變徑膨脹錐(7)產(chǎn)生回位動(dòng)作，恢復(fù)到變徑前的狀態(tài)，其最大外徑小于上級(jí)可變徑膨脹錐(6)變徑后的外徑；F.下級(jí)密封錨定裝置(8)錨定，上級(jí)密封錨定裝置(4)解除錨定下級(jí)可變徑膨脹錐(7)回位以后，繼續(xù)打壓，當(dāng)壓力達(dá)到20～25MPa時(shí)，控制下級(jí)密封錨定裝置(8)與搭接喇叭口(9)錨定，而后上級(jí)密封錨定裝置(4)與膨脹套管(3)解除錨定；G.注固井水泥(10)固井，下級(jí)密封錨定裝置(8)丟手在地面上使用水泥車通過(guò)鉆桿和膨脹工具組合向裸眼井壁和膨脹套管(3)之間的環(huán)空注固井水泥(10)，固井水泥(10)的返高滿足固井施工工藝的要求高度，并且在固井水泥(10)中加入緩凝劑，注入固井水泥(10)后，釋放水泥塞(11)，用清水作為頂替液，使水泥塞(11)運(yùn)動(dòng)到下級(jí)密封錨定裝置(8)中的碰壓環(huán)處碰壓，剪斷下級(jí)可變徑膨脹錐(7)和下級(jí)密封錨定裝置(8)的連接剪釘，使下級(jí)密封錨定裝置(8)丟手；H.上級(jí)可變徑膨脹錐(6)繼續(xù)對(duì)膨脹套管(3)進(jìn)行膨脹在水泥候凝階段，在地面上使用高壓泵繼續(xù)注水打壓至20～25MPa，上級(jí)可變徑膨脹錐與膨脹套管(3)之間形成密封，下級(jí)密封錨定裝置(8)與搭接喇叭口(9)之間也形成密封，在膨脹套管(3)下部形成了一個(gè)密閉的腔室(12)，向該密閉的腔室(12)注入高壓液體，推動(dòng)上級(jí)可變徑膨脹錐向上運(yùn)動(dòng)，膨脹套管(3)繼續(xù)膨脹；I.膨脹作業(yè)結(jié)束，回收工具當(dāng)膨脹套管(3)全部膨脹完成，繼續(xù)上提膨脹工具組合至井口，回收工具；J.磨銑膨脹工具組合回收后，下入磨銑工具，磨銑掉下級(jí)密封錨定裝置(8)和水泥塞(11)，磨銑工具的刀片應(yīng)該在搭接喇叭口(9)區(qū)域內(nèi)打開(kāi)，進(jìn)行磨銑作業(yè)；K.鉆下一級(jí)井段的裸眼鉆下一級(jí)井段的裸眼時(shí)，需要進(jìn)行擴(kuò)眼作業(yè)，鉆下一級(jí)井段的裸眼采用的鉆柱組合自下而上是雙心鉆頭(1)上部連接擴(kuò)眼器，擴(kuò)眼器上部連接扶正器鉆桿，扶正器上部連接鉆桿；L.重復(fù)步驟B～步驟K的施工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)下一級(jí)膨脹套管(3)和上一級(jí)膨脹套管(3)的內(nèi)徑相同；M.根據(jù)設(shè)計(jì)的井深以及每次膨脹作業(yè)的長(zhǎng)度，重復(fù)步驟K～步驟L，實(shí)現(xiàn)全井等井徑的井身。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等井徑鉆完井工藝方法，其特征是在步驟B重復(fù)過(guò)程中，下 入下一級(jí)膨脹套管(13)和膨脹工具組合時(shí)，下放的深度為下一級(jí)膨脹套管(13)經(jīng)過(guò)膨脹 作業(yè)后，下一級(jí)膨脹套管(13)的上部可靠的搭接在上一級(jí)膨脹套管(3)的搭接喇叭口(9) 處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等井徑鉆完井工藝方法，其特征是在步驟H的重復(fù)過(guò)程中， 膨脹作業(yè)后，下一級(jí)膨脹套管(13)上部的通徑與上一級(jí)膨脹套管(3)上部的通徑相同，同 時(shí)下一級(jí)膨脹套管(13)上部與上一級(jí)膨脹套管(3)的搭接喇叭口(9)搭接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的等井徑鉆完井工藝方法，其特征是伸縮機(jī)構(gòu)(5)主 要由上殼體(14)、下殼體(15)、活塞(16)、連接桿(18)構(gòu)成；上殼體(14)上端連接上級(jí)密 封錨定裝置(4)，上殼體(14)內(nèi)有中心導(dǎo)向柱，中心導(dǎo)向柱有中心孔，連接桿(18)下端連 接上級(jí)可變徑膨脹錐(6)；上殼體(14)與下殼體(15)采用螺紋連接，上殼體(14)側(cè)壁有 平衡孔；活塞(16)中心孔套在上殼體(14)導(dǎo)向柱上；活塞(16)與連接桿(18)采用螺紋 連接，活塞(16)的下部連接桿段外壁上開(kāi)有徑向注入高壓液體的注入孔(17)；在活塞(16) 外壁有密封槽，密封槽內(nèi)有密封圈；由下殼體(15)、活塞(16)、連接桿(18)構(gòu)成了一個(gè)壓力 腔(19)。
全文摘要
等井徑鉆完井工藝方法，應(yīng)用于石油天然氣鉆完井施工中。首先鉆裸眼井段；其次下放膨脹套管和膨脹工具；利用泵使可變徑膨脹錐變徑；打壓使膨脹套管形成搭接喇叭口；下級(jí)密封錨定裝置錨定；使用水泥車通過(guò)鉆桿和膨脹工具向裸眼井壁和膨脹套管之間的環(huán)空注固井水泥；在水泥候凝階段，上級(jí)可變徑膨脹錐繼續(xù)對(duì)膨脹套管進(jìn)行膨脹；膨脹作業(yè)結(jié)束上提回收膨脹工具；下入磨銑工具磨銑下級(jí)密封錨定裝置和水泥塞；鉆下一級(jí)井段的裸眼；重復(fù)下入膨脹套管和膨脹工具施工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)全井等井徑的井身。效果是通過(guò)兩個(gè)直徑不同的變徑錐各變徑一次，形成搭接所需的內(nèi)徑和設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑，采用機(jī)械和液壓相結(jié)合的方式完成脹管過(guò)程。
文檔編號(hào)E21B7/20GK101915059SQ20101021863
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者呂明杰, 尹洪偉, 徐丙貴, 王雪, 賈濤, 郭慧娟 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院