U型井水力噴射壓裂方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種U型井水力噴射壓裂方法，包括以下步驟，步驟一：在水平井的套管內(nèi)下入帶有噴槍的油管，在水平井的油管和套管之間的環(huán)空處設(shè)置套管閘門，在直井的套管內(nèi)設(shè)置排液閘門；步驟二：關(guān)閉套管閘門，打開排液閘門，在水平井與直井連通的情況下，通過油管進行射孔。射孔結(jié)束后，打開套管閘門，向水平井的油管和套管內(nèi)注入壓裂基液，以將油管內(nèi)的射孔砂經(jīng)直井頂替到地面；步驟三：關(guān)閉排液閘門，通過向油管和套管進行壓裂，壓裂結(jié)束后，通過油管向地層裂縫內(nèi)注入攜砂液；步驟四：關(guān)閉排液閘門，向水平井的油管和套管內(nèi)注入活性液體，以將油管內(nèi)的壓裂砂經(jīng)直井頂替到地面，完成壓裂。
【專利說明】U型井水力噴射壓裂方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種U型井壓裂方法，特別是一種U型井水力噴射壓裂方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣開采領(lǐng)域中，U型井通常由一口定向水平井和一口直井組成。水平井的水平段的靶點末端與直井相連通，兩口井形成大體“U”字形的結(jié)構(gòu)，因此稱之為U型井。在煤層氣井的開發(fā)中，U型井的水平井用于壓力施工，而直井用于排水降壓采氣和排除煤粉。在設(shè)計中，U型井一般布置在煤層構(gòu)造的高部位，直井布置在煤層構(gòu)造的低部位，而且一般采用篩管完井方式。
[0003]油氣井的增產(chǎn)改造常用的方法是水力噴射壓裂方法，U型井的增產(chǎn)改造也不例外。水力噴射壓裂方法主要包括水力噴砂射孔和水力噴砂壓裂兩個步驟。在噴砂射孔時，會形成高速含砂流體以將地層射開一個紡錘形孔道，建立井筒和地層連接通道。在噴砂壓裂時，高速射流產(chǎn)生的孔內(nèi)增壓和環(huán)空負壓使得無需機械封隔器便能完成分段壓裂的過程。
[0004]對于篩管完井的水平油氣井，水力噴射壓裂方法是唯一有效的改造手段。對于篩管完井的水平井，在噴砂射孔階段攜帶石英砂的射孔液需要從壓裂管柱5與篩管4間環(huán)形空間返出，但由于液體的漏失、活性水攜砂能力差等原因，部分石英砂會沉降下來，堆積在壓裂管柱5上，如圖1所示。由于在篩管完井的水平井中，流體即可以在壓裂管柱5與篩管4間的空間流動，也可以在篩管4與裸眼井壁2間流動，因此正洗、反洗均不利于沖砂，從而容易導致砂卡管柱，無法完成后續(xù)井段的壓裂施工作業(yè)，影響壓裂效果與生產(chǎn)。對于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的U型井而言，由于其采用較小尺寸的篩管完井，使得壓裂管柱與篩管之間的空間更小，流體流動阻力更大，進一步加劇了砂卡管柱的幾率，難以通過常規(guī)水力噴射壓裂對其進行改造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種U型井水力噴射壓裂方法。這種U型井水力噴射壓裂方法能夠在水力噴射壓裂過程中防止砂卡管柱，保證施工順利進行。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提供了一種U型井水力噴射壓裂方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一:在水平井的套管內(nèi)下入帶有噴槍的油管，并將噴槍設(shè)置到預(yù)定位置，在水平井的油管和套管之間的環(huán)空處設(shè)置套管閘門，在直井的套管內(nèi)設(shè)置排液閘門；
[0008]步驟二:關(guān)閉套管閘門，打開排液閘門，在水平井與直井連通的情況下，向油管內(nèi)注入含砂射孔液進行射孔，射孔結(jié)束后，打開套管閘門，向水平井的油管和套管內(nèi)同時注入壓裂基液，以將油管內(nèi)的射孔砂經(jīng)直井頂替到地面；
[0009]步驟三:關(guān)閉排液閘門，向油管和套管內(nèi)注入壓裂基液進行壓裂，壓裂結(jié)束后，通過油管向所形成的地層裂縫內(nèi)注入攜砂液，同時向水平井的套管內(nèi)注入壓裂基液；
[0010]步驟四:關(guān)閉排液閘門，向水平井的油管和套管內(nèi)同時注入壓裂基液，以將油管內(nèi)的壓裂砂頂替到所形成的地層裂縫內(nèi)，完成壓裂。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的U型井水力噴射壓裂的方法，在噴砂射孔施工過程中通過控制設(shè)置水平井和直井內(nèi)的閘門，可改變含砂射孔液的出液通道，使得射孔砂不經(jīng)過水平井的油管與篩管之間的空間返出地面，而是從直井中返出底面，避免了油管砂卡。此外向套管內(nèi)注入壓裂基液也會防止攜砂液進入油管與篩管之間的空間內(nèi)，這也避免了油管砂卡。
[0012]在一個實施例中，在步驟二中，含砂射孔液的排量為2.0-2.5m3/min。在一個優(yōu)選的實施例中，含砂射孔液中的砂的質(zhì)量含量為6-8%。通過噴槍噴射含砂射孔液，在地層中形成一定長度的孔道，從而實現(xiàn)井筒與地層的連通，為后續(xù)壓裂施工做必要準備。
[0013]在一個實施例中，在步驟二中，油管內(nèi)的壓裂基液的排量大于所述套管內(nèi)的壓裂基液的排量。套管內(nèi)注入壓裂基液用于防止油管內(nèi)的射孔砂流到套管和篩管之間的環(huán)空內(nèi)，從而防止油管砂卡。在一個優(yōu)選的實施方案中，油管內(nèi)的壓裂基液的排量為2.0-2.5m3/min，套管內(nèi)的壓裂基液的排量為0.8-1.0m3/min。
[0014]在一個實施例中，在步驟三中，油管內(nèi)的攜砂液的排量大于套管內(nèi)的壓裂基液的排量。在壓裂時，套管內(nèi)的壓裂基液用作補液以維持裂縫的延伸。在一個優(yōu)選的實施例中，油管內(nèi)的攜砂液的排量為2.0-2.5m3/min，套管內(nèi)的壓裂基液的排量為0.8-1.0m3/min。
[0015]在一個實施例中，在步驟四中，油管內(nèi)的壓裂基液的排量大于套管內(nèi)的壓裂基液的排量。套管內(nèi)注入壓裂基液用于防止油管內(nèi)的壓裂砂流到套管和油管之間的環(huán)空內(nèi)，從而防止油管砂卡。在一個優(yōu)選的實施方案中，油管內(nèi)的壓裂基液的排量為2.0-2.5m3/min,套管內(nèi)的壓裂基液的排量為0.8-1.0m3/min。
[0016]在一個實施例中，在步驟四之后，還包括步驟五:在U型井內(nèi)壓力降低后，打開排液閘門，向水平井的油管和套管內(nèi)注入壓裂基液洗井以確保水平井與直井連通。通過步驟五保證水平井與直井連通，可為后續(xù)施工做好準備。
[0017]在一個實施例中，壓裂基液包括質(zhì)量含量為0.2%的助排劑、0.05%殺菌劑，余量為水。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于，本發(fā)明的U型井水力噴射壓裂方法使得射孔砂不經(jīng)過水平井的油管與篩管間的空間返出地面，而是從直井中返出底面，避免了油管砂卡。另外，本發(fā)明的U型井水力噴射壓裂方法不但適用于不動管柱水力噴射壓裂施工，也適用于拖動管柱水力噴射壓裂施工，還適用于多段壓裂，應(yīng)用范圍較廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明作進一步詳細說明，其中:
[0020]圖1是根據(jù)技術(shù)的U型井水力噴射壓裂中頂替步驟的示意圖；
[0021]圖2-7是根據(jù)本發(fā)明的U型井水力噴射壓裂步驟的示意圖。
[0022]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例繪制。
【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0024]如圖2所示，U型井30包括水平井10和直徑20，并且水平井10的水平段靶點末端與直井20相連通，形成直井洞穴27。[0025]下面根據(jù)圖2-5描述U型井水力噴射壓力過程。如圖2所示，在通過篩管14將水平井10完井之后，向井筒內(nèi)下入套管13。然后，向套管13內(nèi)下入帶有噴槍16的油管15，直到噴槍16到達欲進行壓裂的位置。在直井20內(nèi)也下入套管23。最后，在水平井10的油管15和套管13之間的環(huán)空處設(shè)置套管閘門11，在直井20的套管23內(nèi)設(shè)置排液閘門24。在一個優(yōu)選的實施例中，為了便于壓裂之后的施工步驟，將直井20的井筒直徑設(shè)計為較大，并且在套管23內(nèi)還下入排液管柱28，并且在排液管柱28與套管23之間設(shè)置封堵器29，而將排液閘門24設(shè)置在排液管柱28內(nèi)，如圖2所不。
[0026]在進行噴砂射孔時，首先關(guān)閉套管閘門11，并打開排液閘門24。在一個實施例中，射孔前需要確保水平井10與直井20連通，例如以0.8-1.0mVrnin的排量向水平井10的油管15內(nèi)注入壓裂基液，并且保證活性液體從直井20的套管23內(nèi)排出，從而確保水平井10和直井20之間的連通。
[0027]在射孔時，在水平井10的油管15注入含砂射孔液，通過噴槍16射孔，含砂射孔液的流向如圖3中的箭頭所示。在一個實施例中，油管15內(nèi)含砂射孔液的排量為2.0-2.5m3/min,含砂射孔液中的砂的質(zhì)量含量為6-8%。
[0028]射孔結(jié)束后，打開套管閘門11，保持排液閘門24打開，通過向水平井10的油管15和套管13內(nèi)注入壓裂基液，以將油管15內(nèi)的射孔砂經(jīng)直井20頂替到地面，壓裂基液的流動路徑如圖4中的箭頭所示。在一個實施例中，油管15內(nèi)的壓裂基液的排量大于套管13內(nèi)的壓裂基液的排量。這樣，套管13內(nèi)的壓裂基液能防止油管15內(nèi)的射孔砂進入篩管14和油管15之間的環(huán)空內(nèi)，從而防止油管15砂卡。在一個優(yōu)選的實施例中，油管15內(nèi)的壓裂基液的排量為2.0-2.5m3/min，套管13內(nèi)的壓裂基液的排量為0.8-1.0m3/min。
[0029]接著，保持套管閘門11打開，并關(guān)閉排液閘門24。向油管15和套管13內(nèi)注入壓裂基液進行壓裂，形成地層裂縫19，壓裂基液的流動路徑如圖5中的箭頭所示。在一個實施例中，油管15內(nèi)的壓裂基液的排量大于套管13內(nèi)的壓裂基液的排量。例如，油管15內(nèi)的壓裂基液的排量為2.0-2.5m3/min，套管13內(nèi)的前置液的排量為0.8-1.0m3/min。套管內(nèi)的壓裂基液用于壓裂時維持地層裂縫19的延伸。應(yīng)注意地是，壓裂基液中不含有固體顆粒，以防止油管15砂卡。在完成壓裂之后，通過油管15向所形成的地層裂縫19內(nèi)注入攜砂液，以對所形成的地層裂縫19進行支撐，攜砂液的流動路徑如圖6中的箭頭所示。為了防止攜砂液進入篩管14和油管15之間的環(huán)空內(nèi)而造成油管15砂卡，需要向套管13內(nèi)注入壓裂基液，如圖6所示。
[0030]為了將油管15內(nèi)的壓裂砂壓入到地層裂縫19內(nèi)，在保持套管閘門11打開，并關(guān)閉排液閘門24，向水平井的油管15和套管13內(nèi)注入壓裂基液，如圖7所示，完成壓裂。在一個實施例中，油管15內(nèi)的壓裂基液的排量大于套管13內(nèi)的壓裂基液的排量。這樣，套管13內(nèi)的壓裂基液能防止油管15內(nèi)的壓裂砂進入篩管14和油管15之間的環(huán)空內(nèi)，從而防止油管15砂卡。在一個優(yōu)選的實施例中，油管15內(nèi)的壓裂基液的排量為2.0-2.5m3/min，套管13內(nèi)的壓裂基液的排量為0.8-1.0m3/min。
[0031 ] 完成壓裂后，為了確保水平井10與直井20之間的良好連通，方便后續(xù)施工，可待U型井內(nèi)的壓力降低到零后，打開套管閘門11和排液閘門24，并通過水平井10的油管15和套管13注入壓裂基液進行洗井，并且保證壓裂基液從直井20的油管28內(nèi)排出，從而確保水平井10和直井20之間的連通。[0032]雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的物質(zhì)。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種U型井水力噴射壓裂方法，包括以下步驟: 步驟一:在水平井的套管內(nèi)下入帶有噴槍的油管，并將噴槍設(shè)置到預(yù)定位置，在所述水平井的油管和套管之間的環(huán)空處設(shè)置套管閘門，在直井的套管內(nèi)設(shè)置排液閘門； 步驟二:關(guān)閉所述套管閘門，打開所述排液閘門，在所述水平井與所述直井連通的情況下，向所述油管內(nèi)注入含砂射孔液進行射孔，射孔結(jié)束后，打開所述套管閘門，向所述水平井的油管和套管內(nèi)同時注入壓裂基液，以將所述油管內(nèi)的射孔砂經(jīng)所述直井頂替到地面； 步驟三:關(guān)閉所述排液閘門，向所述油管和套管內(nèi)注入壓裂基液進行壓裂，壓裂結(jié)束后，通過所述油管向所形成的地層裂縫內(nèi)注入攜砂液，同時向所述水平井的套管內(nèi)注入壓裂基液； 步驟四:關(guān)閉所述排液閘門，向所述水平井的油管和套管內(nèi)同時注入壓裂基液，以將所述油管內(nèi)的壓裂砂頂替到所形成的地層裂縫內(nèi)，完成壓裂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U型井水力噴射壓裂方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述油管內(nèi)的壓裂基液的排量大于所述套管內(nèi)的壓裂基液的排量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的U型井水力噴射壓裂方法，其特征在于，在所述步驟三中，所述油管內(nèi)的攜砂液的排量大于所述套管內(nèi)的壓裂基液的排量。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的U型井水力噴射壓裂方法，其特征在于，在所述步驟四中，所述油管內(nèi)的壓裂基液的排量大于所述套管內(nèi)的壓裂基液的排量。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的U型井水力噴射壓裂方法，其特征在于，在所述步驟二中，含砂射孔液的排量為2.0-2.5m3/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的U型井水力噴射壓裂方法，其特征在于，所述含砂射孔液中的砂的質(zhì)量含量為6-8%。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的U型井水力噴射壓裂方法，其特征在于，所述油管內(nèi)的壓裂基液的排量為2.0-2.5m3/min，所述套管內(nèi)的壓裂基液的排量為0.8-1.0m3/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的U型井水力噴射壓裂方法，其特征在于，所述油管內(nèi)的攜砂液的排量為2.0-2.5m3/min，所述套管內(nèi)的壓裂基液的排量為0.8-1.0m3/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的U型井水力噴射壓裂方法，其特征在于，所述油管內(nèi)的壓裂基液的排量為2.0-2.5m3/min，所述套管內(nèi)的壓裂基液的排量為0.8-1.0m3/min。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的U型井水力噴射壓裂方法，其特征在于，所述壓裂基液包括質(zhì)量含量為0.2%的助排劑、0.05%殺菌劑，余量為水。
【文檔編號】E21B43/267GK103867179SQ201210531769
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月11日
【發(fā)明者】吳春方, 陳作, 蔣廷學, 曲海, 秦鈺銘, 劉世華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院