[实用新型]一种用于稠油热采井完井管柱热应力的释放装置及套管柱

说明书

本实用新型公开了一种用于稠油热采井完井管柱热应力的释放装置及套管柱，减少和消除注热流体过程中套管柱因热胀冷缩造成的应力和应变，从而降低套管柱因注热流体造成的损坏。本实用新型包括：在套管接箍部位设计热应力释放结构，对每根套管因热应变产生的热伸缩进行补偿，通过热应力释放结构能够补偿套管由于热胀冷缩产生的位移，对套管受到的热应力具有一定的释放作用，避免套管受到较大的热应力而损坏。同时，热应力释放机构安装在两段套管之间，使得全井筒的每两段套管之间都能够具有释放热应力的作用，从而可以将热应变从一点扩展到全井筒，使得套管受热应力相对分散和均匀，从而使套管不易损坏，大幅度延长了套管的使用寿命。

技术领域

本实用新型属于油田开发完井工艺技术领域，具体涉及稠油热采井完井设计中的一种装置及套管柱，用于消除注热流体过程中套管柱产生热应力和热应变。

背景技术

世界稠油资源储量相当丰富，己探明的储量有3000亿吨以上，稠油将成为今后的重要能源。由于稠油粘度较高，必须通过各种方法在井下对原油加热，降低稠油的粘度后才能进行采油工作。而利用水平井进行热蒸汽的注入，可以有效的增加油层的吸收半径和吸收效率，从而显著提高采油效率。

目前，注蒸汽开采被公认是是稠油开采最有效的技术，由于其投资回报率高、增产稳产效果明显，表现出很大的优势，近年来在我国有了较快的发展。但在进行注蒸汽开采稠油作业过程中同样出现了很多问题，套管损坏就是其中一例。在现场使用过程中，热采井套管损坏井的平均完好时间只有4年左右，寿命在5年以内的占套管损坏井数的大半，吞吐5个轮次以内就损坏的井占损坏总数的50％以上，有近15％左右的的井在第一个轮次内就破坏。因此弄清套管损坏的原因，并提出有效的防治措施，对注蒸汽水平井的完井设计和开采方式选择具有重要的意义。

相关技术中，针对稠油热采井套管保护预防热采井套管损坏的措施通常采取三种解决方法，一是采用提拉预应力的固井方法，在完井时，在套管柱下部连接地锚与底层固定，井口提拉使套管柱伸长，补偿注热流体时套管柱的热伸长，带来的问题是固井时套管居中度受影响，对于定向井和井眼轨迹复杂的井完井时，存在预应力提拉不到位，提拉距离短的问题。二是在油层部位安装一个套管热应力补偿器的方法，只能部分解决油层部分套管热应力应变的问题，而且在套管热伸长的过程中容易造成固井水泥环的破坏。三是增加套管的钢级和壁厚，只能部分吸收热应力与应变，不是根本的解决办法。

热应力作用是热采井套管变形损坏的主要原因，这也说明套管在热载荷作用下，套管受高温的深度加长，热膨胀应力在套管轴向的分布加长，造成水泥破坏的几率增大，套管失去约束的部位增多，套管变形损坏的可能性增大。在热采井完井的过程中，要求水泥返高要达到地面，油井的套管柱被固井水泥包裹与固定，注汽过程中高温的影响，套管柱将产生应力与应变，现有的提拉预应力完井、套管伸缩补偿器及增加套管钢级和壁厚等措施无法很好地释放套管的热应力，使得在注蒸汽过程中产生了大量的套管损坏现象，套管的使用寿命较短，严重影响了油田生产的运行。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种用于稠油热采井完井管柱热应力的释放装置及套管柱。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本实用新型实施例的第一方面提供一种用于稠油热采井完井管柱热应力的释放装置，包括：接箍本体和热应力释放结构；

所述接箍本体的两端均为锁扣结构，所述接箍本体的两端分别与相邻的两个套管的端部固定连接；

所述热应力释放结构，包括：应力槽；

所述接箍本体的内壁上或外壁上沿周向方向开设有至少一个所述应力槽；

所述应力槽位于靠近所述接箍本体的中部的位置。

在本实用新型的一个实施例中，还包括至少一个支撑环；所述应力槽位于所述接箍本体的内壁上，所述支撑环位于所述应力槽内；

所述支撑环的数量与所述应力槽的数量相同。