本發明涉及石油工程，具體涉及一種無限分段防砂控水完井工藝管柱及方法。

背景技術：

1、國內大部分油田開發已進入中后期，普遍存在高含水、高采出程度的問題，如何控制含水率上升速度、延長油井生產時間是當前油田開發面臨的主要問題之一。分段控水完井工藝方法的控水原理主要是在軸向上將油井生產段分為若干個相互隔離的生產段，徑向上利用控流管柱對各段流速進行控制，實現均衡各段流速剖面的目的。目前徑向控制手段基本相同，而常用的軸向分段方式包括機械封隔器、覆膜阻水陶粒、化學凝膠段塞等。

2、機械封隔器分段方法是利用膨脹封隔器或擴張式封隔器實現對相鄰兩個生產段的封隔，該方法受限于封隔器下入難度大，因此單井下入數量有限，不適合需要精細分段的生產井，且對于易出砂的疏松砂巖地層，機械分段控水完井僅能依靠過濾篩管擋砂，防砂能力較弱。

3、覆膜阻水陶粒分段方法利用陶粒阻水特性，增加水相在密實堆積的陶粒間流動阻力，抑制水相在軸向的竄流強度。該方法與礫石充填防砂完井技術相似，具有較好的防砂效果。但該方法沒有在防砂管柱上建立分段機構，中后期需要調整控水策略時，無法在防砂管柱內實現分段，可調整性差。

4、分段充填防砂控水方法結合了機械分段和覆膜阻水陶粒分段的優勢，但由于分段充填封隔器的旁通通道小，導致充填時摩阻大，制約了充填排量和效率。且旁通通道易被陶粒堵塞，導致發生井下工具砂卡等復雜情況。

5、化學凝膠段塞分段方法通過凝膠段塞的非滲透性實現軸向封隔，該方法作業時需要增加一趟起下鉆作業，且凝膠受井下溫度、礦化度、儲層滲透率、斷層等多種因素影響，封隔效果難以判斷，成本高。

6、針對以上問題，目前還沒有封隔器可以實現管柱下入不受限、充填井封隔效果好、中后期具有調整功能的分段控水完井管柱及方法。

技術實現思路

1、針對現有技術的不足之處，本發明提出了一種能夠實現管柱下入不受限、充填井封隔效果好、中后期具有調整功能的無限分段防砂控水完井工藝管柱及方法。

2、根據本發明的無限分段防砂控水完井工藝管柱，包括：自上而下依次通過盲管相連的防砂頂部封隔器總成、多個分段篩管總成以及浮鞋總成，分段篩管總成包括通過盲管相連的形狀記憶封隔器和設有控水閥的控水篩管，其中，無限分段防砂控水完井工藝管柱與井壁之間的環空填充有阻水支撐劑。

3、進一步地，控水篩管替換為防砂篩管，無限分段防砂控水完井工藝管柱還包括插入在其內部的中心控流完井管柱，中心控流完井管柱包括自上而下依次通過生產油管相連的生產封隔器總成、多個控流總成以及堵頭，控流總成包括通過生產油管相連的控流部件和插入密封件，其中，控流部件為滑套或控流短節，控流短節上安裝有控水閥，插入密封件密封配合在形狀記憶封隔器中。

4、進一步地，阻水支撐劑為高分子聚合物支撐劑，阻水支撐劑的密度范圍為0.6-1.2g/cm3。

5、進一步地，形狀記憶封隔器包括封隔器基體和套設在封隔器基體上的形狀記憶套筒，形狀記憶套筒由形狀記憶聚合物材料制成，形狀記憶套筒的外表面設置有可溶保護套，可溶保護套構造為在特定時間后溶解，以露出形狀記憶套筒，形狀記憶套筒在井下的溫度條件下發生膨脹以封隔形狀記憶封隔器與井壁之間的環空。

6、進一步地，形狀記憶聚合物材料中包裹有聚氨酯類活化粉。

7、進一步地，單個形狀記憶封隔器的長度范圍為10-15m。

8、根據本發明的無限分段防砂控水完井工藝方法，采用上述無限分段防砂控水完井工藝管柱，包括以下步驟：步驟一：根據儲層滲透率和流體飽和度測井解釋結果，確定分段數量和分段位置；步驟二：根據生產制度預測或臨井生產數據，確定控水閥的孔徑和數量分布，并將控水閥安裝在控水篩管或控流短節上；步驟三：下入無限分段防砂控水完井工藝管柱和充填服務管柱到設計位置，使頂部封隔器坐封、驗封、丟手；步驟四：使用完井液進行正循環測試，計算井下漏失率；步驟五：采用充填服務管柱向無限分段防砂控水完井工藝管柱與井壁之間的環空填充具有預設的砂比的阻水支撐劑，逐漸增加注入排量和阻水支撐劑的下砂速度，當泵注壓力接近預設的限制壓力時，以階梯逐漸降低的泵注排量進行泵注；步驟六：當達到起脫砂壓力后充填服務管柱立即停止工作，反循環注入完井液以清洗充填服務管柱；步驟七：起出充填服務管柱，下入中心控流完井管柱。

9、進一步地，在步驟五中，砂比為阻水支撐劑的質量與完井液的體積的比值，預設的砂比的范圍為：0.2-0.5ppg。

10、進一步地，在步驟五中，砂比為0.2ppg，當泵注壓力接近預設的限制壓力時，以1bbl/min為階梯逐漸降低泵注排量。

11、進一步地，無限分段防砂控水完井工藝方法還包括步驟八：完井作業結束后安裝井口設備，等待形狀記憶封隔器形變后開井生產。

12、與現有技術相比，本發明的無限分段防砂控水完井工藝管柱及方法具有以下優點：

13、1)形狀記憶封隔器外徑尺寸可以與完井管柱尺寸相當，適用于井斜大、狗腿大、井眼軌跡復雜等特殊情況的分段封隔，下入簡單，無數量限制，配合阻水支撐劑可實現無限分段防砂控水一體化效果；

14、2)本發明提出無限分段防砂控水完井工藝方法與現有分段充填封隔器充填技術相比無旁通通道等縮徑存在，充填過程更安全，且可以采用較高的充填排量，顯著提升作業效率；

15、3)本發明提出的無限分段防砂控水完井工藝方法可達到礫石充填的防砂效果，同時具備中后期調整控水策略的功能，適合油井全生命周期的防砂控水需求；

16、4)封隔器封隔方式簡單，無需下入坐封工具或者注入高壓液體，作業安全且效率更高；

17、5)本發明提出的無限分段防砂控水完井工藝方法除了建立環空段間或層間的封隔外，還配合阻水支撐劑實現段內、層內的軸向阻水，實現無限分段防砂控水一體化效果。

技術特征：

1.一種無限分段防砂控水完井工藝管柱，其特征在于，包括：自上而下依次通過盲管相連的防砂頂部封隔器總成、多個分段篩管總成以及浮鞋總成，所述分段篩管總成包括通過盲管相連的形狀記憶封隔器和設有控水閥的控水篩管，其中，所述無限分段防砂控水完井工藝管柱與井壁之間的環空填充有阻水支撐劑。

2.根據權利要求1所述的無限分段防砂控水完井工藝管柱，其特征在于，所述控水篩管替換為防砂篩管，所述無限分段防砂控水完井工藝管柱還包括插入在其內部的中心控流完井管柱，所述中心控流完井管柱包括自上而下依次通過生產油管相連的生產封隔器總成、多個控流總成以及堵頭，所述控流總成包括通過生產油管相連的控流部件和插入密封件，其中，所述控流部件為滑套或控流短節，所述控流短節上安裝有控水閥，所述插入密封件密封配合在所述形狀記憶封隔器中。

3.根據權利要求1或2所述的無限分段防砂控水完井工藝管柱，其特征在于，所述阻水支撐劑為高分子聚合物支撐劑，所述阻水支撐劑的密度范圍為0.6-1.2g/cm3。

4.根據權利要求1或2所述的無限分段防砂控水完井工藝管柱，其特征在于，所述形狀記憶封隔器包括封隔器基體和套設在所述封隔器基體上的形狀記憶套筒，所述形狀記憶套筒由形狀記憶聚合物材料制成，所述形狀記憶套筒的外表面設置有可溶保護套，所述可溶保護套構造為在特定時間后溶解，以露出所述形狀記憶套筒，所述形狀記憶套筒在井下的溫度條件下發生膨脹以封隔所述形狀記憶封隔器與井壁之間的環空。

5.根據權利要求4所述的無限分段防砂控水完井工藝管柱，其特征在于，所述形狀記憶聚合物材料中包裹有聚氨酯類活化粉。

6.根據權利要求4所述的無限分段防砂控水完井工藝管柱，其特征在于，單個所述形狀記憶封隔器的長度范圍為10-15m。

7.一種無限分段防砂控水完井工藝方法，采用根據權利要求2至6中任一項所述的無限分段防砂控水完井工藝管柱，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據權利要求7所述的無限分段防砂控水完井工藝方法，其特征在于，在所述步驟五中，所述砂比為阻水支撐劑的質量與完井液的體積的比值，預設的所述砂比的范圍為：0.2-0.5ppg。

9.根據權利要求8所述的無限分段防砂控水完井工藝方法，其特征在于，在所述步驟五中，所述砂比為0.2ppg，當所述泵注壓力接近預設的限制壓力時，以1bbl/min為階梯逐漸降低泵注排量。

10.根據權利要求7所述的無限分段防砂控水完井工藝方法，其特征在于，還包括步驟八：完井作業結束后安裝井口設備，等待所述形狀記憶封隔器形變后開井生產。

技術總結
本發明屬于石油工程技術領域，公開了一種無限分段防砂控水完井工藝管柱及方法。該無限分段防砂控水完井工藝管柱包括：自上而下依次通過盲管相連的防砂頂部封隔器總成、多個分段篩管總成以及浮鞋總成，分段篩管總成包括通過盲管相連的形狀記憶封隔器和設有控水閥的控水篩管，其中，無限分段防砂控水完井工藝管柱與井壁之間的環空填充有阻水支撐劑。本發明的無限分段防砂控水完井工藝管柱及方法能夠實現管柱下入不受限、充填井封隔效果好、中后期具有調整功能的目的。

技術研發人員：莘怡成,袁征,李翔,徐鳳祥,王濤,張斌斌,馬宇奔,夏金娜
受保護的技術使用者：中海油田服務股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28