[發(fā)明專利]用于鉆井過程中防塌的可變徑套管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310110149.0
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN104088587A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙金海;張軍;張克堅(jiān);何江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;E21B33/12
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯(lián)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油天然氣鉆井工程領(lǐng)域，具體涉及一種用于鉆井過程中防塌的可變徑套管。

背景技術(shù)

隨著石油勘探開發(fā)的深度不斷提高，勘探開發(fā)的難度日益增大，鉆井過程中遇到的地層復(fù)雜情況越來越多。當(dāng)鉆頭通過泥巖、砂巖與泥巖接觸面、煤層等這些易垮塌地層進(jìn)行氣體鉆井作業(yè)時(shí)，井口或井壁容易出現(xiàn)垮塌。井口或井壁若坍塌會(huì)出現(xiàn)下鉆遇阻、遇卡、埋鉆等復(fù)雜情況。不僅帶來了安全問題，增加了鉆井成本，而且嚴(yán)重影響油氣資源的勘探開發(fā)進(jìn)度。

尤其是在超深井鉆井過程中，鉆到易垮塌地層時(shí)，若不能及時(shí)阻止井壁的進(jìn)一步垮塌，等到通道被堵死，將大幅地增加鉆井成本，延長鉆井作業(yè)周期。有時(shí)還需要將氣體鉆井轉(zhuǎn)換成泡沫鉆井或者轉(zhuǎn)換成常規(guī)的鉆井液鉆井，由于氣體鉆井、泡沫鉆井以及鉆井液鉆井適用的工況不同，適用氣體鉆井的工況在換成泡沫鉆井或鉆井液鉆井后，容易給施工帶來很大的不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種用于超深井中防塌且施工方便的可變徑套管，使用該可變徑套管能防止井壁垮塌或阻止井壁的進(jìn)一步垮塌從而減少鉆井中的安全問題、降低鉆井成本、保證油氣資源的勘探開發(fā)進(jìn)度。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的用于鉆井過程中防塌的可變徑套管，包括由一整塊彈性板材彎成的套管本體，套管本體的兩端疊合形成疊合段，所述疊合段設(shè)有使套管本體只能往直徑擴(kuò)大方向變形的卡接結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的用于鉆井過程中防塌的可變徑套管具有以下優(yōu)點(diǎn)。在本發(fā)明中，套管本體在卡接結(jié)構(gòu)的限制下只能向直徑擴(kuò)大方向變形。在使用前套管本體會(huì)設(shè)有卡箍等限制變形結(jié)構(gòu)。當(dāng)鉆井過程中遇到易垮塌地層時(shí)，將本發(fā)明的用于鉆井過程中防塌的可變徑套管下放入易垮塌層，將卡箍等限制變形結(jié)構(gòu)松開。由于套管本體由一整塊彈性板材彎成，在彈性力作用下套管本體往直徑擴(kuò)大的方向變形。套管本體的外壁緊貼于井壁，從而達(dá)到防止井壁垮塌或及時(shí)阻止井壁的進(jìn)一步垮塌的目的。由于本發(fā)明施工方便、能防塌和阻止井壁的進(jìn)一步垮塌，從而能減少因井壁垮塌而帶來的安全問題、降低鉆井成本、保證油氣資源的勘探開發(fā)進(jìn)度。

作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述卡接結(jié)構(gòu)包括設(shè)在板材一端的卡扣和設(shè)在板材另一端的卡槽。卡槽和卡扣結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)通過卡扣和卡槽的配合使得套管本體只能往直徑擴(kuò)大方向變形的目的。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述卡槽包括供卡扣移動(dòng)的傾斜面和限制卡扣移動(dòng)的卡止面。卡止面限制卡扣往套管本體直徑縮小的方向移動(dòng)，從而限制了套管本體往直徑縮小的方向變形。卡扣只能沿傾斜面移動(dòng)，此時(shí)套管本體往直徑擴(kuò)大的方向變形。

作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，所述傾斜面的傾斜角α為10°～45°。傾斜角α太小，不僅加工時(shí)不太方便，而且為了過度平緩，傾斜面長度要延長，進(jìn)一步造成疊合段長度增加。傾斜角太大，套管本體直徑擴(kuò)大時(shí)容易出現(xiàn)因過度不平緩而產(chǎn)生振動(dòng)的現(xiàn)象。

作為本發(fā)明的還有一種改進(jìn)，設(shè)有若干個(gè)所述卡槽，其中各個(gè)所述卡槽的傾斜面的傾斜角沿套管本體的直徑擴(kuò)大方向減小。套管本體往直徑擴(kuò)大方向變形時(shí)傾斜角越來越小，受到的阻力越來越小而且過度更平緩。相反的，套管本體往直徑縮小方向受到的阻力越來越大。只能通過工具使套管本體往直徑縮小的方向變形。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選，所述卡扣有兩個(gè)，兩個(gè)卡扣設(shè)在板材的同一端且分別位于所述疊合段的起始和末尾。兩個(gè)卡扣與多個(gè)卡槽配合可實(shí)現(xiàn)多種直徑，方便用于不同直徑的井壁。

作為本發(fā)明的另一種具體實(shí)施例，所述卡接結(jié)構(gòu)包括分設(shè)在板材一端的第一鋸齒以及與第一鋸齒配合的第二鋸齒。第一鋸齒與第二鋸齒配合容易實(shí)現(xiàn)套管本體只能往直徑擴(kuò)大方向變形的目的。而且第一鋸齒和第二鋸齒容易加工和實(shí)現(xiàn)。

作為本發(fā)明的還有一種優(yōu)選，所述第一鋸齒和第二鋸齒均為非對稱鋸齒。通過非對稱鋸齒可以實(shí)現(xiàn)套管本體只能往直徑擴(kuò)大方向變形，非對稱鋸齒在套管本體往直徑縮小方向移動(dòng)時(shí)卡止。

作為本發(fā)明的還有一種優(yōu)選，所述疊合段的長度占板材寬度的5％～15％。疊合段的長度太短，容易出現(xiàn)往直徑擴(kuò)大方向變形時(shí)管徑擴(kuò)大小，達(dá)不到對井壁強(qiáng)有力的支撐。疊合段的長度太長，增加了成本。而且疊合段的長度太長的套管本體用于大直徑的井壁時(shí)，往直徑擴(kuò)大方向變形擴(kuò)大慢，達(dá)不到快速往直徑擴(kuò)大方向變形支撐井壁的目的。

除以上所述的優(yōu)點(diǎn)外，本發(fā)明的用于鉆井過程中防塌的可變徑套管還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1．本發(fā)明的可變徑套管在往直徑擴(kuò)大方向變形后的管內(nèi)徑與原井眼尺寸很接近，幾乎不發(fā)生井眼直徑的縮小，不會(huì)阻礙鉆頭的正常通過。