一种油气藏型储气库注采井完井管柱技术领域
本实用新型涉及完井设备领域，特别涉及一种油气藏型储气库注采井完井管柱。
背景技术
天然气从地下开采出来后，需要输送至地面球罐或地下储气库进行集中存储，以
便在需要时进行取用。油气藏型储气库，因其储气层的渗透率和孔隙度适中，不易漏气，运
行过程中稳定可靠，且造价低廉，所以得到了广泛的应用。而为了向储气层中注入气体，或
将天然气从储气层中采出并进行利用，提供一种便于注气和采气的完井管柱是十分必要
的。
现有技术提供了一种油气藏型储气库完井管柱，该完井管柱包括：表层套管、技术
套管、生产套管、安全阀、滑套、封隔器、密封球、剪切球座、油管。安全阀、滑套、封隔器、剪切
球座通过油管顺次连通，形成管柱主体。剪切球座内设置有剪切环，剪切环通过销钉固定在
剪切球座的内壁上。封隔器的侧壁上设置有卡瓦，通过卡瓦使封隔器固定在生产套管的内
壁上，技术套管、表层套管依次逐层套装在生产套管的外侧，形成完井管柱。使用时，将该完
井管柱下入注采井中，使安全阀通过油管连接至注采井口，并使剪切球座位于储气层的上
方。向油管中注入压力液，使封隔器对油套环空进行封隔作业。封隔作业完毕后，向管柱主
体中投入密封球以打压剪切球座，此时剪切球座中的销钉被剪断，密封球与剪切环落入注
采井的井底。完井管柱处于畅通常态，从而使天然气能够顺利注入或排出储气层，实现天然
气的存储和取用。
设计人发现现有技术至少存在以下技术问题：
现有技术提供的完井管柱，在解除剪切球座和密封球的密封时，剪切球座和密封
球直接掉落进入井底，掉落的瞬间完井管柱内突然泄压，容易使封隔器的卡瓦沿生产套管
向上移动，从而对生产套管的内壁造成机械损伤，且容易导致封隔器的封隔失效，不利于后
续注气和采气过程的进行。
实用新型内容
本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种能够避免生产套管机械
磨损、防止封隔器封隔失效的油气藏型储气库注采井完井管柱，具体技术方案如下：
本实用新型实施例提供了一种油气藏型储气库注采井完井管柱，所述完井管柱包
括：多根油管、井下安全阀、滑套、封隔器、生产套管、技术套管、表层套管、可溶球和球座。所
述井下安全阀、所述滑套、所述封隔器、所述球座通过所述油管由上至下顺次连通，并形成
管柱主体，且所述井下安全阀顶部设置有所述油管，所述油管连接至注采井的井口。通过所
述封隔器将所述管柱主体悬置在所述生产套管的内壁上，并且所述技术套管套装在所述生
产套管的外侧，所述表层套管套装在所述技术套管的外侧。所述球座中部设置有与所述可
溶球相适配，并且上下连通的球槽。所述可溶球从所述井口的油管进入所述管柱主体，并落
入所述球座内封堵所述球槽。
具体地，作为优选，所述完井管柱还包括上流动短节和下流动短节，所述上流动短
节的顶部与所述油管连接并导通，底部与所述井下安全阀的顶部连接并导通，所述下流动
短节的顶部与所述井下安全阀的底部连接并导通，底部与另一所述油管连接并导通。具体
地，作为优选，所述流动短节的侧壁厚度为14.5-17.5mm。
具体地，作为优选，所述球座的底部距离储气层的上边界50-60m。
具体地，作为优选，所述生产套管的底部位于所述储气层下边界以下80-100m处。
具体地，作为优选，所述封隔器为永久式封隔器。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本实用新型实施例提供的油气藏型储气库注采井完井管柱，通过将现有技术中的
普通密封球替换为可溶球，并将剪切球座替换为与可溶球相配合的球座，通过向油管中注
入压井液，使可溶球在压井液中KCl、NaCl等一价或二价金属盐的作用下溶解，从而无需打
掉球座即可使管柱主体逐渐解除密封，使管柱主体通过球座的球槽与储气层相连通，以实
现注气和采气过程的顺利进行。使用可溶球后，管柱主体逐渐泄压，不会使封隔器的卡瓦突
然向上移动，从而使生产套管的管壁免受封隔器卡瓦的损伤，且保证了封隔器的坐封效果，
便于后续注气和采气过程的安全进行。同时，与可溶球配合的球座坐封封隔器时无需使用
钢丝等作业设备，从而降低了作业风险，提高了安全生产系数。可见，本实用新型实施例提
供的油气藏型储气库注采井完井管柱，能够避免生产套管的机械磨损、防止封隔器的封隔
失效，且使用方便，适于规模化推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需
要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实
施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图
获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的油气藏型储气库注采井完井管柱的结构示意图。
附图标记分别表示：
1 油管，
2 井下安全阀，
3 滑套，
4 封隔器，
5 生产套管，
6 技术套管，
7 表层套管，
8 可溶球，
9 球座，
10 上流动短节，
11 下流动短节，
12 储气层。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施方
式作进一步地详细描述。
本实用新型实施例提供了一种油气藏型储气库注采井完井管柱，如附图1所示，该
完井管柱包括：多根油管1、井下安全阀2、滑套3、封隔器4、生产套管5、技术套管6、表层套管
7、可溶球8、球座9。其中，井下安全阀2、滑套3、封隔器4、球座9通过油管1顺次连通，并形成
管柱主体，且井下安全阀2顶部设置有油管1，油管1连接至注采井的井口。通过封隔器4将管
柱主体悬置在生产套管5的内壁上，并且技术套管6套装在生产套管5的外侧，表层套管7套
装在技术套管6的外侧。球座9中部设置有与可溶球8相适配，并且上下连通的球槽，可溶球8
从井口的油管1进入管柱主体，并落入球座9内封堵球槽。
本实用新型实施例提供的油气藏型储气库注采井完井管柱，通过将现有技术中的
普通密封球替换为可溶球8，并将剪切球座9替换为与可溶球8相配合的球座9，通过向油管1
中注入压井液，使可溶球8在压井液中KCl、NaCl等一价或二价金属盐的作用下溶解，从而无
需打掉球座9即可使管柱主体逐渐解除密封，使管柱主体与储气层12相连通，以实现注气和
采气过程的顺利进行。使用可溶球8后，管柱主体逐渐泄压，不会使封隔器4的卡瓦突然向上
移动，从而使生产套管5的管壁免受封隔器4卡瓦的损伤，且保证了封隔器4的坐封效果，便
于后续注气和采气过程的安全进行。同时，与可溶球8配合的球座9坐封封隔器4时无需使用
钢丝等作业设备，从而降低了作业风险，提高了安全生产系数。可见，本实用新型实施例提
供的油气藏型储气库注采井完井管柱，能够避免生产套管5的机械磨损、防止封隔器4的封
隔失效，且使用方便，适于规模化推广应用。
其中，井下安全阀2、滑套3、封隔器4、球座9通过油管1顺次连通，且各部件之间通
过气密封螺纹接头连接，形成管柱主体，井下安全阀2通过油管1连接至注采井的井口。井下
安全阀2处于靠近井口的位置，以使井下安全阀2在注采井内出现危险状况时及时关闭，保
证注采井的安全。而封隔器4、滑套3和球座9则处于注采井的中下部，且靠近储层的位置，以
便于对天然气进行注入和采集。同时，管柱主体外壁上逐层套装有生产套管5、技术套管6、
表层套管7，通过各层套管对管柱主体进行保护，保证管柱主体注气和采气过程的顺利进
行。
为了避免采气和注气时管柱内高速流动的气体对井下安全阀2造成冲蚀，本实用
新型实施例提供的油气藏型储气库注采井完井管柱还包括上流动短节10和下流动短节11，
上流动短节10的顶部与上部的油管1连接并导通，底部与井下安全阀2的顶部连接并导通，
下流动短节11的顶部与井下安全阀2的底部连接并导通，底部与另一油管1连接并导通，以
对井下安全阀2的顶部和底部进行保护，防止气体的冲蚀包括对井下安全阀2造成损伤。上
流动短节10和下流动短节11实际上就是油管短节，但其侧壁较厚，一般为14.5-17.5mm，例
如为14.5mm、15mm、16mm、17.5mm等。因此，上下流动的气体首先冲蚀到上流动短节10或下流
动短节11，避免了流动气体对井下安全阀2的直接损伤，延长了井下安全阀2的使用寿命。
具体地，为了便于注气和采气过程的进行，生产套管5纵向穿过储气层12，且生产
套管5底部位于储气层12下边界以下80-100m处，即生产套管5底部所在的深度比储气层12
的下边界更深，以为井底作业预留足够的空间。同时，管柱主体的底部，即球座9所在的位
置，距离储气层12的上边界50-60m，以便于封隔器4的坐封，避免封隔器4对注气和采气过程
产生阻碍。
具体地，本实用新型实施例提供的油气藏型储气库注采井完井管柱中用到的封隔
器4为永久式封隔器，该封隔器4的侧壁上设置有卡瓦，坐封时，卡瓦抓紧生产套管5的内壁，
通过封隔器4将管柱主体与生产套管5之间的环空分割为上下相互独立的两部分，上部分中
注入环空保护液，以避免生产套管5及管柱主体中各部件的腐蚀。如果采用现有技术中的剪
切球座对封隔器4进行坐封，当需要卸下剪切球座时，剪切球座突然掉落，管柱主体内部突
然泄压，形成一个向上的反作用力，容易使卡瓦向上移动，造成封隔器4的封隔失效，同时卡
瓦也会划伤生产套管5的内壁。而采用可溶球8后，球座9随完井管柱进入注采井，可溶球8与
球座9相配合，球座9的球槽分为相互连通的上部和下部，上部呈凹陷形，以与可溶球8相适
配，可溶球8落入球槽的上部后，能够实现油管的封堵，以便于封隔器4的坐封。球槽下部为
圆柱形，且中部设置有通孔，通孔的直径小于可溶球8的直径，以使可溶球8刚落入球槽时，
能够将球槽封堵。而压井液中KCl、NaCl等一价或二价金属盐能够将可溶球8逐渐溶解，从而
使球槽的上部和下部相连通，使油管1与注采井底部相连通。该过程较为平缓，使得管柱主
体中的压力能够逐渐泄出，从而避免了卡瓦的移动，防止了生产套管5的机械损伤，使封隔
器4的封隔效果得到了保障。
其中，本实用新型实施例采用的可溶球8是由金属复合材料制成的实心球，其密度
比铝小，但强度与钢铁相当，因此具有相对较低的比重和较高的剪切强度。可溶球8的大小
和溶解速度可根据注采井的工况和完井液的类型进行调整，一般可溶球8和球座9的最高承
压能力为70MPa，耐温177℃。该可溶球8可溶解于金属盐的水溶液中，其溶解速度受水溶液
中金属阳离子的类型、溶液温度等的影响，3％的氯化钾溶液是可获得最理想溶解速率的溶
液。同时，溶液温度越高，可溶球8的溶解速率越大。在利用可溶球8进行具体施工作业以前，
可以利用压井液进行溶解实验，以确定可溶球8的溶解速度、时间以及压井液的注入量等参
数，然后再进行实际施工作业。可溶球8使管柱主体中的压力能够逐渐泄出，避免卡瓦的移
动，从而防止生产套管5的机械损伤，保证封隔器4的封隔效果。
具体地，为了保证注采井的安全作业，井下安全阀2为地面控制自平衡式安全阀。
这种井下安全阀2通过两个活塞控制系统共同控制活塞的开关，两个活塞控制系统单独与
控制管线相连，其与常规阀门的设计相比，在液体压力较低的环境下仍可使阀门充分完成
开关操作。使用时，从地面向井下安全阀2中注入高压液体，高压液体经控制管线进入活塞
腔，推动活塞下行，压缩弹簧，并顶开阀板，实现井下安全阀2的打开。保持地面的控制压力，
使井下安全阀2在正常状态下保持开启。当遇到地震、冰情、强台风等非正常情况时，地面控
制压力泄掉，阀板在弹簧作用下复位，实现井下安全阀2的紧急关闭，从而防止井喷事故、保
证注采井的作业安全。该地面控制自平衡式安全阀为本领域现有技术，举例来说，在《自平
衡地面控制的井下安全阀的可靠性和简化设计的发展》一文中也给予了描述，本实用新型
实施例在此并不对其作具体限定。
具体地，为了控制油管1与生产套管5的连通，完井管柱上设置有钢丝作业开关式
滑套3。滑套3的筒体上设置有通孔，当通孔打开时油管1与生产套管5之间处于连通状态，此
时可以沿油管1注入环空保护液，或对环空中已有的保护液进行替换。当通孔关闭时，油管1
与生产套管5之间处于隔开状态，可以通过油管1进行注气和采气过程。通过钢丝向油管1中
下入或起出堵塞器，可以控制滑套3中通孔的开关，实现滑套3的打开与关闭，以进行环空保
护液的替换或注采气过程。
本实用新型实施例提供的油气藏型储气库注采井完井管柱在使用时，需要先将原
井内管柱取出，然后再将油气藏型储气库注采井完井管柱下入注采井中。具体过程为，先通
过油管泵入KCl水溶液和可降解压井液，同时观察泵压，泵压显著升高后即停止泵入过程。
通过钢丝作业打开原井内管柱上的滑套，正循环可降解压井液，对注采井进行暂堵。然后，
拆除采气树、装上防喷器并试压至合格。缓慢上提原井内管柱，待确定原井内管柱上的封隔
器解封后，起出原井内管柱。向注采井中下入通井规，对管壁进行清洁。然后，依次将球座9、
永久封隔器4、滑套3(处于关闭状态)、下流动接头11、井下安全阀2、上流动接头10顺次通过
气密封螺纹油管1连接并下入注采井中。校对管柱主体的下入深度，然后将油管1悬挂在注
采井的井口。卸下防喷器，安装采气树，用钢丝下入通井规再次进行通井作业。然后，下入堵
塞器，使堵塞器坐落于滑套3处将油管1的下部封闭，并对油管1和采气树整体进行试压。试
压合格后，用钢丝起出堵塞器，然后投入可溶球8，缓慢打压坐封封隔器4。用钢丝下入滑套
移位工具，打开滑套3，再将滑套移位工具取出，此时滑套3与油管1相连通。然后正替环空保
护液，再用氮气掏空，具体掏空深度可根据施工时地层实测压力进行调整。再次下入滑套移
位工具，关闭滑套3。此时，可溶球8在KCl水溶液的作用下已经溶解，使管柱主体的底部逐渐
解除密封。解除密封的过程中，管柱主体中的压力是逐渐泄放的，所以不会对封隔器4的卡
瓦产生较大的作用力，从而避免了卡瓦向上移动对生产套管5内壁造成的损伤，保证了封隔
器4的坐封效果，使注气和采气过程能够顺利进行。打开采气树闸门放喷，待喷出与注入井
内等体积的压井液后，关闭采气树闸门，收拾井场，即可进行采气作业或注气作业，实现天
然气的存储和取用。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型的保护范围，
凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实
用新型的保护范围之内。