專利名稱：一種復合管柱水力噴射分段壓裂方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油氣井地層中進行水力壓裂的方法，具體涉及ー種復合管柱水力噴射分段壓裂方法。
背景技術(shù)：
隨著全球油氣資源的持續(xù)開采，低滲透地質(zhì)儲量占剩余儲量的比例持續(xù)增長，此外部分老油田儲層逐步進入低壓衰竭期，儲層的壓裂改造已成為新增低滲透區(qū)塊及老油田衰竭儲層油氣開發(fā)的基本エ藝。通常，在部分油氣井中需沿井筒間隔一定距離進行分層多段壓裂，裂縫達到足夠的尺寸及滲透率，方可最大限度通過井筒開采儲層中的油氣。常規(guī)的壓裂技術(shù)多使用射孔彈進行射孔，之后向井內(nèi)泵入壓裂液進行籠統(tǒng)壓裂， 井下裂縫起裂位置及走向受地應カ影響難以控制，特別是水平井，対稱的雙翼籠統(tǒng)壓裂會壓穿儲層周圍的水層，造成油層見水。常規(guī)分層壓裂技術(shù)多采用機械封隔器、暫堵劑或填砂實現(xiàn)分層壓裂。機械封隔器可在套管井實施分層或多段壓裂，但容易發(fā)生砂卡導致井下事故，且封隔器多次座封解封后封隔效果變差；應用暫堵劑分層則支撐劑的充填難以控制； 填砂分層壓裂施工周期過長，成本較高。連續(xù)油管壓裂技術(shù)自20世紀90年代產(chǎn)生以來已在國外油氣田增產(chǎn)改造中得到了廣泛的應用，此技術(shù)能夠選擇性封隔和增產(chǎn)，上提下放壓裂管柱及井下壓裂工具速度快，大大縮短作業(yè)時間；能在欠平衡條件下作業(yè)，不需要壓死井，從而減輕或避免油氣層傷害；能較為準確地進行壓裂工具定位，使每個小層都得到合理的壓裂改造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服常規(guī)壓裂技術(shù)中無法對薄互層進行定點壓裂，以及多層段壓裂封隔困難、施工作業(yè)時間長的問題，提供一種復合管柱水力噴射分段壓裂方法。為此，本發(fā)明所提供的一種復合管柱水力噴射分段壓裂方法，包括如下步驟(1)通過工作管柱將噴射壓裂裝置下至井內(nèi)待施工層位；所述噴射壓裂裝置具有多級串聯(lián)連接的噴槍；所述噴槍均為中空柱狀體，其側(cè)壁上設(shè)有至少兩個噴嘴；所述噴槍包括設(shè)于所述噴射壓裂裝置下部的第一級底部噴槍，以及位于底部噴槍上部的多級上部噴槍，其中各上部噴槍內(nèi)均設(shè)有能夠封閉該級噴嘴的滑套， 且所述滑套在外力作用下能夠在所述噴槍內(nèi)滑移，打開所述噴嘴；所述工作管柱與最上部噴槍相連接；(2)校準所述噴射壓裂裝置的位置，使其對準待施工層位，然后投球封堵第一級底部噴槍的單向閥； (3)通過所述工作管柱將射孔液泵至井下所述噴射壓裂裝置內(nèi)，通過所述噴嘴形成高速磨料射流，在地層中形成射孔孔眼； (4)通過所述工作管柱向井下所述噴射壓裂裝置泵入壓裂液，通過所述噴嘴產(chǎn)生的高速射流使所述射孔孔眼破裂延伸形成裂縫；
(5)完成一個層位壓裂之后，上提所述工作管柱將所述噴射壓裂裝置上移至下一施工層位，重復上述步驟C3) ；(6)拖動第一級底部噴槍施工兩至三層后，調(diào)整第二級上部噴槍的位置使其對準待施工層位；向所述工作管柱投球打開第二級上部噴槍的滑套，重復上述步驟(3) (5)；(7)拖動第二級上部噴槍施工兩至三層后，調(diào)整第三級上部噴槍的位置使其對準待施工層位；向所述工作管柱內(nèi)投球打開第三級噴槍的滑套，重復上述步驟(3) (5)；(8)待所有層位施工完畢后，上提所述工作管柱取出所述噴射壓裂裝置即完成對油井的分段壓裂。上述的復合管柱水力噴射分段壓裂方法中，所述多級噴槍之間可通過普通油管或連續(xù)油管相連接。上述的復合管柱水力噴射分段壓裂方法中，所述噴槍上可設(shè)有若干個扶正器，可保證所述噴槍位于井筒的中間。上述的復合管柱水力噴射分段壓裂方法中，所述扶正器可設(shè)于所述噴槍的端部。上述的復合管柱水力噴射分段壓裂方法中，所述噴槍的一個端部依次與多孔管和導錐相連接，所述多孔管可提供壓裂液進出的通道，所述導錐能夠保證噴射壓裂裝置能夠順利入井。本發(fā)明利用噴射壓裂裝置上的噴嘴對施工層位進行定點射孔壓裂，射孔過程中， 高速磨料射流射穿套管及井壁形成射孔孔眼，降低裂縫起裂壓カ；壓裂過程中向套管泵入液體，利用噴嘴噴出的高速射流的卷吸作用將環(huán)空中的液體卷入射孔孔道中，進而實現(xiàn)分層壓裂；壓裂完ー層后拖動管柱，使噴射壓裂裝置對準下一層位進行噴射壓裂，或者在井ロ 投球加壓打開下一級噴槍滑套進行噴射壓裂；本發(fā)明提供的定點射孔、壓裂、水力卷吸自封隔方法，克服了傳統(tǒng)公知技術(shù)存在的不足與缺陷，將拖動管柱與不動管柱噴射壓裂技術(shù)結(jié)合起來，能夠方便快速地實現(xiàn)直井分層與水平井分段壓裂。


圖1為本發(fā)明的噴射壓裂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的復合管柱水力噴射壓裂方法的流程圖。圖3為利用復合管柱在水平井中進行多段壓裂示意圖-ー級噴槍噴射壓裂第一広。圖4為拖動第一級底部噴槍噴射壓裂第二層示意圖。圖5為投球打開ニ級上部噴槍滑套，使用ニ級上部噴槍噴射壓裂第三層示意圖。圖6為拖動ニ級上部噴槍噴射壓裂第四層示意圖。圖7為投球打開三級上部噴槍滑套，使用三級上部噴槍噴射壓裂第五層示意圖。圖8為拖動三級上部噴槍噴射壓裂第六層示意圖。圖中各標記如下1工作管柱、2扶正器、3噴槍、31滑套式噴槍、32無滑套噴槍、4 噴嘴、5單向閥、6多孔管、7導錐、8射孔孔道。
具體實施方式
下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。圖1是本發(fā)明的噴射壓裂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置主要包括兩個滑套式噴槍31 和一個無滑套噴槍32 (如圖3-圖8)，各個噴槍3之間通過油管或油管短節(jié)相連，噴槍3為中空柱狀體，其側(cè)壁上設(shè)有6個噴嘴4，可產(chǎn)生高速射流，需具有較強的耐磨性，為陶瓷材料； 兩個滑套式噴槍31內(nèi)均設(shè)有能夠封閉該級噴槍噴嘴4的滑套(圖中未示出)，且該滑套在外力作用下能夠在噴槍31內(nèi)滑移，打開噴嘴4 ；噴槍3的兩端部各設(shè)有多個扶正器2，以保證噴槍3位于井筒中間；噴槍3的一個端部上設(shè)有單向閥5，用于封堵下部通道，使流體通過噴嘴4形成高速射流；設(shè)置單向閥5的端部依次與多孔管6和導錐7相連接。圖2是本發(fā)明的復合管柱水力噴射分段壓裂方法主要包括如下步驟1、拖動管柱噴砂射孔壓裂步驟(1)根據(jù)改造層位置，將三級噴槍3在地面使用普通油管連接成噴射壓裂裝置并下入井內(nèi)；(2)洗井一周，保證油管內(nèi)無雜質(zhì)，同時使油套環(huán)空充滿液體；(3)在井ロ向油管內(nèi)投鋼球，封堵最下級噴槍的單向閥，使液體通過噴嘴高速噴出；(4)通過工作管柱將射孔液泵送至噴射壓裂裝置，通過噴嘴形成高速的磨料射流切割套管及井壁，形成一定長度的射孔孔道和多條微裂縫；(5)射孔完成后，通過工作管柱將壓裂液(包括前置液和攜砂液)泵送至噴射壓裂裝置并通過噴嘴射入孔眼，推動和擠壓液體在地層內(nèi)形成裂縫并保持裂縫向遠端擴展；同時向油套環(huán)空泵入液體，増加井底壓カ維持裂縫開啟狀態(tài)，保證壓裂液體順利進入裂縫；(6)完成ー個層位壓裂后，關(guān)井使地層壓カ擴散；裂縫閉合之后上提工作管柱將噴射裝置上移至下一施工層位，重復步驟(4)至(5)；根據(jù)加砂量不同噴槍可拖動施工兩至三層，上提工作管柱包括不壓井作業(yè)和壓井作業(yè)兩種方式；2、投球打滑套噴砂射孔壓裂步驟(1)在地面從油管內(nèi)投球并低排量送球入座，在排量不變的情況下若油管壓カ突升突降，證明鋼球入座且滑套已被打開，坐封滑套的鋼球可封隔已完成施工層段的噴槍；(2)通過工作管柱將射孔液泵送至噴射壓裂裝置，通過噴嘴形成高速的磨料射流切割套管及井壁，形成一定長度的射孔孔道和多條微裂縫；(3)射孔完成后，通過工作管柱將壓裂液(包括前置液和攜砂液)泵送至噴射裝置并通過噴嘴射入孔眼，推動和擠壓液體在地層內(nèi)形成裂縫并保持裂縫向遠端擴展；同時向油套環(huán)空泵入液體，増加井底壓カ維持裂縫開啟狀態(tài)，保證壓裂液體順利進入裂縫；(4)完成ー個層位壓裂后，關(guān)井等待裂縫閉合；打開滑套后的噴槍可作為拖動式噴槍繼續(xù)使用，或者再次投球打開上級噴槍滑套，使上級噴槍上的噴嘴與裝置內(nèi)流體流道聯(lián)通，重復步驟⑵至⑶；(5)由下至上依次完成所有層段壓裂施工后上提工作管柱取出噴射壓裂裝置即可。圖3是利用復合管柱在水平井中進行多段壓裂示意圖，如圖所示的是ー級噴槍32 噴射壓裂第一層的示意圖；無滑套噴槍32與工作管柱1相連，工作管柱1可以是普通油管
5也可以是連續(xù)油管；噴砂射孔過程中，從噴嘴4射出的高速磨料射流穿透套管和地層形成具有一定深度的射孔孔道8，并在孔道末端形成多條微裂縫利于裂縫起裂；壓裂過程中，關(guān)閉油套環(huán)空，油管和套管同時注入液體；從噴嘴4出來的高速流體射向射孔孔道，同時將會在孔道入口附近形成低壓區(qū)卷吸環(huán)空中的流體進入射孔孔道8，油套同時注入的高壓液體將在孔道末端形成裂縫并向前延伸。圖4是拖動一級噴槍噴射壓裂第二層示意圖；壓裂完第一層后上提工作管柱1使無滑套噴槍32對準第二層位，重復噴砂射孔和壓裂過程，在第二層段造縫填砂；上提工作管柱1分為帶壓作業(yè)和不帶壓作業(yè)兩種工作方式，若工作管柱1為連續(xù)油管則一般使用不壓井作業(yè)機來上提管柱，若工作管柱1為普通油管則要正循環(huán)壓井后再上提管柱。圖5是使用ニ級滑套式噴槍噴射壓裂第三層示意圖，使用一級噴槍(無滑套噴槍 32)壓裂完第二層后，若ニ級噴槍(滑套式噴槍31)剛好已對準目的層，此時不動工作管柱 1投球加壓打開ニ級噴槍(滑套式噴槍31)滑套，滑套打開后液體將只能從ニ級噴槍的噴嘴射出；若二級噴槍沒有對準目的層，此時要拖動工作管柱1使ニ級噴槍對準待改造層位，接下來再投球打滑套；打開滑套后重復噴砂射孔和壓裂過程，在第三層段造縫填砂。圖6是拖動ニ級噴槍噴射壓裂第四層示意圖，壓裂完第三層后上提工作管柱1使 ニ級噴槍(滑套式噴槍31)對準第四層位，重復噴砂射孔和壓裂過程，在第四層段造縫填砂。圖7是投球打開三級噴槍滑套，使用三級噴槍(滑套式噴槍31)噴射壓裂第五層示意圖，與圖5類似，在使用ニ級噴槍壓裂完第四層后，若三級噴槍剛好已對準目的層，此時不動工作管柱1投球加壓打開三級噴槍滑套，滑套打開后液體將只能從三級噴槍的噴嘴射出；若三級噴槍沒有對準目的層，此時要拖動工作管柱1使三級噴槍對準待改造層位，接下來再投球打滑套；打開滑套后重復噴砂射孔和壓裂過程，在第五層段造縫填砂。圖8是拖動三級噴槍(滑套式噴槍31)噴射壓裂第六層示意圖，壓裂完第五層后上提工作管柱1使三級噴槍對準第六層位，重復噴砂射孔和壓裂過程，在第六層段造縫填砂。
權(quán)利要求
1.一種復合管柱水力噴射分段壓裂方法，包括如下步驟(1)通過工作管柱將噴射壓裂裝置下至井內(nèi)待施工層位；所述噴射壓裂裝置具有多級串聯(lián)連接的噴槍；所述噴槍均為中空柱狀體，其側(cè)壁上設(shè)有至少兩個噴嘴；所述噴槍包括設(shè)于所述噴射壓裂裝置下部的第一級底部噴槍，以及位于底部噴槍上部的多級上部噴槍，其中各上部噴槍內(nèi)均設(shè)有能夠封閉該級噴嘴噴嘴的滑套， 且所述滑套在外力作用下能夠在所述噴槍內(nèi)滑移，打開所述噴嘴；所述工作管柱與最上部噴槍相連接；(2)校準所述噴射壓裂裝置的位置，使其對準待施工層位，然后投球封堵第一級底部噴槍的單向閥；(3)通過所述工作管柱將射孔液泵至井下所述噴射壓裂裝置內(nèi)，通過所述噴嘴形成高速磨料射流，在地層中形成射孔孔眼；(4)通過所述工作管柱向井下所述噴射壓裂裝置泵入壓裂液，通過所述噴嘴產(chǎn)生的高速射流使所述射孔孔眼破裂延伸形成裂縫；(5)完成一個層位壓裂之后，上提所述工作管柱將所述噴射壓裂裝置上移至下一施工層位，重復上述步驟⑶ ⑷；(6)拖動第一級底部噴槍施工兩至三層后，調(diào)整第二級上部噴槍的位置使其對準待施 エ層位；向所述工作管柱投球打開第二級上部噴槍的滑套，重復上述步驟C3) (5)；(7)拖動第二級上部噴槍施工兩至三層后，調(diào)整第三級上部噴槍的位置使其對準待施 エ層位；向所述工作管柱內(nèi)投球打開第三級噴槍的滑套，重復上述步驟(3) (5)；(8)待所有層位施工完畢后，上提所述工作管柱取出所述噴射壓裂裝置即完成對油井的分段壓裂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述多級噴槍之間通過普通油管或連續(xù)油管相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述噴槍上設(shè)有若干個扶正器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述扶正器設(shè)于所述噴槍的端部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于所述噴槍的一個端部依次與多孔管和導錐相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復合管柱水力噴射分段壓裂方法。包括如下步驟(1)通過工作管柱將噴射壓裂裝置下至井內(nèi)待施工層位；(2)校準噴射壓裂裝置的位置，對準待施工層位，然后投球封堵第一級底部噴槍；(3)通過工作管柱將射孔液泵至井下噴射壓裂裝置內(nèi)，在地層中形成射孔孔眼；(4)通過工作管柱向井下噴射壓裂裝置泵入壓裂液，使射孔孔眼破裂延伸形成裂縫；(5)完成一個層位壓裂之后，上提工作管柱將噴射壓裂裝置上移至下一施工層位，重復(3)～(4)；(6)拖動第一級底部噴槍施工兩至三層后，向工作管柱投球打開第二級上部噴槍的滑套，重復(3)～(5)；(7)拖動第二級上部噴槍施工兩至三層后，調(diào)整第三級上部噴槍的位置使其對準待施工層位；向工作管柱內(nèi)投球打開第三級噴槍的滑套，重復(3)～(5)；(8)待所有層位施工完畢后，上提工作管柱取出噴射壓裂裝置。
文檔編號E21B43/26GK102536186SQ20121002710
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者劉書杰, 夏強, 彭成勇, 曹硯鋒, 李根生, 田守嶒, 范鑫, 黃中偉 申請人:中國海洋石油總公司, 中國石油大學(北京), 中海油研究總院