[實用新型]一種用于稠油熱采井完井管柱熱應力的釋放裝置及套管柱

有效

• 申請號: 202121618254.1
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN217481257U
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 王天琦;楊祖怡
• 申請（專利權）人: 西安努柏石油科技有限公司
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本實用新型公開了一種用于稠油熱采井完井管柱熱應力的釋放裝置及套管柱，減少和消除注熱流體過程中套管柱因熱脹冷縮造成的應力和應變，從而降低套管柱因注熱流體造成的損壞。本實用新型包括：在套管接箍部位設計熱應力釋放結構，對每根套管因熱應變產生的熱伸縮進行補償，通過熱應力釋放結構能夠補償套管由于熱脹冷縮產生的位移，對套管受到的熱應力具有一定的釋放作用，避免套管受到較大的熱應力而損壞。同時，熱應力釋放機構安裝在兩段套管之間，使得全井筒的每兩段套管之間都能夠具有釋放熱應力的作用，從而可以將熱應變從一點擴展到全井筒，使得套管受熱應力相對分散和均勻，從而使套管不易損壞，大幅度延長了套管的使用壽命。

技術領域

本實用新型屬于油田開發完井工藝技術領域，具體涉及稠油熱采井完井設計中的一種裝置及套管柱，用于消除注熱流體過程中套管柱產生熱應力和熱應變。

背景技術

世界稠油資源儲量相當豐富，己探明的儲量有3000億噸以上，稠油將成為今后的重要能源。由于稠油粘度較高，必須通過各種方法在井下對原油加熱，降低稠油的粘度后才能進行采油工作。而利用水平井進行熱蒸汽的注入，可以有效的增加油層的吸收半徑和吸收效率，從而顯著提高采油效率。

目前，注蒸汽開采被公認是是稠油開采最有效的技術，由于其投資回報率高、增產穩產效果明顯，表現出很大的優勢，近年來在我國有了較快的發展。但在進行注蒸汽開采稠油作業過程中同樣出現了很多問題，套管損壞就是其中一例。在現場使用過程中，熱采井套管損壞井的平均完好時間只有4年左右，壽命在5年以內的占套管損壞井數的大半，吞吐5個輪次以內就損壞的井占損壞總數的50％以上，有近15％左右的的井在第一個輪次內就破壞。因此弄清套管損壞的原因，并提出有效的防治措施，對注蒸汽水平井的完井設計和開采方式選擇具有重要的意義。

相關技術中，針對稠油熱采井套管保護預防熱采井套管損壞的措施通常采取三種解決方法，一是采用提拉預應力的固井方法，在完井時，在套管柱下部連接地錨與底層固定，井口提拉使套管柱伸長，補償注熱流體時套管柱的熱伸長，帶來的問題是固井時套管居中度受影響，對于定向井和井眼軌跡復雜的井完井時，存在預應力提拉不到位，提拉距離短的問題。二是在油層部位安裝一個套管熱應力補償器的方法，只能部分解決油層部分套管熱應力應變的問題，而且在套管熱伸長的過程中容易造成固井水泥環的破壞。三是增加套管的鋼級和壁厚，只能部分吸收熱應力與應變，不是根本的解決辦法。

熱應力作用是熱采井套管變形損壞的主要原因，這也說明套管在熱載荷作用下，套管受高溫的深度加長，熱膨脹應力在套管軸向的分布加長，造成水泥破壞的幾率增大，套管失去約束的部位增多，套管變形損壞的可能性增大。在熱采井完井的過程中，要求水泥返高要達到地面，油井的套管柱被固井水泥包裹與固定，注汽過程中高溫的影響，套管柱將產生應力與應變，現有的提拉預應力完井、套管伸縮補償器及增加套管鋼級和壁厚等措施無法很好地釋放套管的熱應力，使得在注蒸汽過程中產生了大量的套管損壞現象，套管的使用壽命較短，嚴重影響了油田生產的運行。

實用新型內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本實用新型提供了一種用于稠油熱采井完井管柱熱應力的釋放裝置及套管柱。本實用新型要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本實用新型實施例的第一方面提供一種用于稠油熱采井完井管柱熱應力的釋放裝置，包括：接箍本體和熱應力釋放結構；

所述接箍本體的兩端均為鎖扣結構，所述接箍本體的兩端分別與相鄰的兩個套管的端部固定連接；

所述熱應力釋放結構，包括：應力槽；

所述接箍本體的內壁上或外壁上沿周向方向開設有至少一個所述應力槽；

所述應力槽位于靠近所述接箍本體的中部的位置。

在本實用新型的一個實施例中，還包括至少一個支撐環；所述應力槽位于所述接箍本體的內壁上，所述支撐環位于所述應力槽內；

所述支撐環的數量與所述應力槽的數量相同。