水平井分段壓裂裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于石油勘探開發(fā)領域，具體涉及一種水平井分段壓裂裝置及方法。該裝置包括爆燃壓裂組件、投球滑套組件以及設置在爆燃壓裂組件、投球滑套組件之間的點火接頭，點火接頭內(nèi)設置有點火組件；使用時，通過向裝置內(nèi)注入一定壓力的水，使得點火組件引爆爆燃組件，在井下地層形成預裂紋；再向裝置繼續(xù)注水，通過滑套組件上的出水孔對井下地層做功，從而形成最終的裂紋。使用本發(fā)明的裝置及方法，不僅結構簡單、易操作，而且大大提高了井下作業(yè)的質(zhì)量。
【專利說明】水平井分段壓裂裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于石油勘探開發(fā)領域，具體涉及一種爆燃壓裂和水力壓裂聯(lián)作的方式對 地層進行作業(yè)的水平井分段壓裂裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在水平井分段壓裂中，縫網(wǎng)系統(tǒng)的完善程度決定了在儲層中是否能夠獲得最大的 泄油面積，而裂縫的走向對縫網(wǎng)系統(tǒng)的完善程度影響很大，一般要求裂縫的走向應盡可能 地沿井筒徑向擴展，這樣就可有效避免段與段之間壓裂裂縫的交叉串通，提高壓裂效果。目 前低滲透油田水平井分段壓裂改造技術(如投球滑套工藝等)存在結構復雜、施工環(huán)節(jié)多、 工藝可靠性差、成本高等缺點。而常規(guī)的聚能射孔技術一般采用螺旋布孔方式，射孔后，在 井筒套管內(nèi)表面形成螺旋狀均布排列的多個孔眼，壓裂時，大多數(shù)情況下裂縫只能沿垂直 于天然最小主應力的方向擴展，裂縫走向不能控制，極有可能造成段與段之間壓裂裂縫的 交叉串通，影響壓裂效果。
[0003]近幾年水平井裸眼完井壓裂技術在開發(fā)低滲透油氣田方面越來越受到重視。該項 工藝技術的開展得益于裸眼分段壓裂工具性能的提高(耐溫150°C。耐壓差70MPa)良好的 工具性能滿足了水平井的。分段壓裂需求，使該工藝得以大范圍推廣應用。
[0004]國內(nèi)油田開始試驗時都使用國外服務公司的工具，收到了不錯的效果但是國外服 務公司的工具價格昂貴，要在國內(nèi)大規(guī)模推廣應用這項技術工具全部靠引進不太可行，原 因是:國內(nèi)油井的產(chǎn)量偏低，如應用該項工藝基本沒有效益可言；國外工具采用訂單式生 產(chǎn)，供貨期長，不能滿足國內(nèi)鉆井完井的生產(chǎn)節(jié)奏要求因此，水平井分段壓裂配套工具只能 走國產(chǎn)化的技術路線。在使用國外技術的過程中，我們發(fā)現(xiàn)靠水力壓裂技術在對地層進行 壓裂時，往往由于地層的破裂壓力較高，而導致施工效果不明顯甚至出現(xiàn)事故，同時，對所 有工藝技術的配套工具要求均比較苛刻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決【背景技術】中的問題，本發(fā)明提出一種可降低地層破裂壓力、施工方法簡 單、施工設備成本低、施工效果好的水平井分段壓裂裝置及方法。
[0006]本發(fā)明的具體技術方案是:
[0007]—種水平井分段壓裂裝置，包括爆燃壓裂組件以及與爆燃壓裂組件連接的投球滑 套點火組件；
[0008]所述投球滑套點火組件包括投球滑套組件以及點火組件；
[0009]所述投球滑套組件包括第一外套筒、滑套以及壓裂球；所述第一外套筒套裝在滑 套外部；所述滑套內(nèi)部開設有水流通道；所述滑套內(nèi)壁設置有凸臺；所述壓裂球倚靠在凸 臺上；所述第一外套筒的側壁上開設有出水孔；
[0010]所述點火組件包括依次設置的撞釘、點火管以及傳火管；所述水流通道通過滑套 外壁與撞釘連接。[0011]上述投球滑套組件還包括剪釘；所述剪釘一端安裝在第一外套筒的側壁，另一端安裝在滑套的外壁上。
[0012]上述剪釘?shù)臄?shù)量為多個且沿圓周方向均勻分布。
[0013]上述出水孔的數(shù)量為多個且沿圓周方向均勻陣列分布在第一外套筒上。
[0014]上述爆燃壓裂組件包括內(nèi)套筒、套裝在內(nèi)套筒外部的第二外套筒以及設置在第二外套筒和內(nèi)套筒之間的爆燃藥柱；所述內(nèi)套筒內(nèi)部設置有與水流通道相連通的空腔；所述第二外套筒上設置有多個篩孔；所述爆燃藥柱與傳火管相連接。
[0015]上述多個篩孔沿軸線方向且呈螺旋形在分布在第二外套筒上；
[0016]上述爆燃藥柱由火藥制成。
[0017]上述水平井分段壓裂裝置還包括與第二外套筒連接的第一接頭以及與第一外套筒連接的第二接頭。
[0018]基于上述的水平井分段壓裂裝置，現(xiàn)提出一種水平井分段壓裂方法，其特征在于， 包括以下步驟:
[0019]I】爆燃壓裂:
[0020]首先，將水平井分段壓裂裝置下放至井內(nèi)，再利用水泵按照設定的壓力開始從內(nèi)套筒空腔向水流通道注水，在水壓的作用下將設置在第一外套筒與滑套之間的剪釘切斷、 滑套下滑；之后水流通道與點火組件中撞釘連通，在水壓的作用下，推動撞針，撞針激發(fā)點火管，點火管通過傳火管引爆爆燃壓裂組件中的爆燃藥柱，爆炸后的壓力通過篩孔泄壓，從而完成該裝置對井下第一次作業(yè)，井下地層形成預裂紋；
[0021]2】水力壓裂:
[0022]增加泵壓繼續(xù)向從內(nèi)套筒空腔向水流通道注水，壓裂球帶動滑套繼續(xù)下滑，直到第一外套筒上的出水口外露，水流從出水口流出，對步驟I】形成的·地層預裂紋持續(xù)施壓，從而完成該裝置對井下的第二次作業(yè)，井下地層形成最終裂紋。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
[0024]1、本發(fā)明采用爆燃壓裂和水力壓裂聯(lián)作的方式進行井下作業(yè)，有效降低了地層的破裂壓力和水力壓裂的施工難度，也降低了對工藝技術配套工具的性能要求。
[0025]2、本發(fā)明采用水平井分段壓裂裝置結構簡單，便于操作，適用于我國油井的實際工況，實現(xiàn)了國內(nèi)大規(guī)模的市場應用和推廣。
[0026]3、本發(fā)明采用的點火組件，結構簡單，易于實施，確保了施工的安全性可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的結構圖。
[0028]圖2為本發(fā)明的A處結構圖。
[0029]1-爆燃壓裂組件、11-第二外套筒、111-篩孔、12-內(nèi)套筒、121-空腔、13-爆燃藥柱、2-水流通道、2-投球滑套點火組件、21-投球滑套組件、211-第一外套筒、2111-出水孔、 212-滑套、2121-水流通道、2122、凸臺、213-壓裂球、214-剪釘、22-點火組件、221-撞釘、 222-點火管、223-傳火管、3-第一接頭、4-第二接頭。
【具體實施方式】[0030]本發(fā)明提出一種可降低地層破裂壓力、施工方法簡單、施工設備成本低、施工效果好的水平井分段壓裂裝置及方法。
[0031]以下結合附圖對水平井分段壓裂裝置進行描述:
[0032]如圖1所示:一種水平井分段壓裂裝置，包括爆燃壓裂組件I以及與爆燃壓裂組件 I連接的投球滑套點火組件2 ；
[0033]其中,投球滑套點火組件包括投球滑套組件21以及點火組件22 ；
[0034]進一步的說，投球滑套組件21包括第一外套筒211、滑套212以及壓裂球213 ;所述第一外套筒211套裝在滑套212外部；滑套212內(nèi)部開設有水流通道2121 ;所述滑套212 內(nèi)壁設置有凸臺2122 ;壓裂球213倚靠在凸臺2122上；第一外套筒211的側壁上開設有出水孔2111 (出水孔的數(shù)量為多個且沿圓周方向均勻陣列分布)；
[0035]點火組件22包括依次設置的撞釘221、點火管222以及傳火管223 ;水流通道2121 通過滑套212外壁與撞釘221連接。
[0036]特別的，該投球滑套組件21還包括剪釘214 ;剪釘214 —端安裝在第一外套筒211 的側壁，另一端安裝在滑套212的外壁上，通過剪釘214將滑套212固定在第一外套筒211 上，防止非工作狀態(tài)下，滑套212和第一外套筒211發(fā)生相對移動(通常，剪釘214的數(shù)量為多個且沿圓周方向均勻分布)。
[0037]進一步說，本發(fā)明中的點火組件22包括依次設置的撞釘221、點火管222以及傳火管223 ;水流通道2121通過滑套212與撞釘221連接。
[0038]進一步說，爆燃壓裂組件I包括內(nèi)套筒12、套裝在內(nèi)套筒12外部的第二外套筒11 以及設置在第二外套筒11和內(nèi)套筒12之間的爆燃藥柱13 ;內(nèi)套筒12內(nèi)部設置有與水流通道2121相連通的空腔121 ;第二外套筒11上設置有多個篩孔111 (通常，篩孔111沿軸線方向且呈螺旋形在分布在第二外套筒上11);傳火管323與爆燃藥柱13連接。
[0039]進一步說，本發(fā)明使用的爆燃藥柱13由火藥制成。
`[0040]特別的，為了滿足不同井下作業(yè)的需要，有時要求同時下放多個儀器同時進行作業(yè)，因此，該水平井分段壓裂裝置還包括與第二外套筒11連接的第一接頭3以及與第一外套筒211連接的第二接頭4;
[0041]基于上述水平井分段壓裂裝置，現(xiàn)提出一種壓裂方法，該方法采用爆燃壓裂和水力壓裂聯(lián)作的方式進行，其具體是:
[0042]I】爆燃壓裂:
[0043]首先，將水平井分段壓裂裝置下放至井內(nèi)，再利用水泵開始向水平井分段壓裂裝置的水流通道注水，直到水壓將設置在第一外套筒與滑套之間的剪釘切斷、滑套下滑；之后水流通道與點火組件連通，在水壓的作用下，推動撞針，撞針激發(fā)點火管，點火管通過傳火管引爆爆燃壓裂組件中的爆燃藥柱，爆炸后的壓力通過篩孔泄壓，從而完成該裝置對井下第一次作業(yè)，井下地層形成預裂紋；
[0044]2】水力壓裂:
[0045]增加泵壓繼續(xù)向水平井分段壓裂裝置的水流通道注水，滑套繼續(xù)下滑，直到第一外套筒上的出水口外露，水流從出水口流出，對步驟I】形成的地層預裂紋持續(xù)施壓，從而完成該裝置對井下的第二次作業(yè)，井下地層形成最終裂紋。
[0046]特別的是，剪釘?shù)某袎耗芰镮OMpa;當設定水壓大于IOMpa時，剪釘就會被剪斷。
【權利要求】
1.一種水平井分段壓裂裝置，其特征在于:包括爆燃壓裂組件以及與爆燃壓裂組件連接的投球滑套點火組件； 所述投球滑套點火組件包括投球滑套組件以及點火組件； 所述投球滑套組件包括第一外套筒、滑套以及壓裂球；所述第一外套筒套裝在滑套外部；所述滑套內(nèi)部開設有水流通道；所述滑套內(nèi)壁設置有凸臺；所述壓裂球倚靠在凸臺上；所述第一外套筒的側壁上開設有出水孔； 所述點火組件包括依次設置的撞釘、點火管以及傳火管；所述水流通道通過滑套外壁與撞釘連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的水平井分段壓裂裝置，其特征在于:所述投球滑套組件還包括剪釘；所述剪釘一端安裝在第一外套筒的側壁，另一端安裝在滑套的外壁上。
3.根據(jù)權利要求2所述的水平井分段壓裂裝置，其特征在于:所述剪釘?shù)臄?shù)量為多個且沿圓周方向均勻分布。
4.根據(jù)權利要求3所述的水平井分段壓裂裝置，其特征在于:所述出水孔的數(shù)量為多個且沿圓周方向均勻陣列分布在第一外套筒上。
5.根據(jù)權利要求1至4任一權利要求所述的水平井分段壓裂裝置，其特征在于:所述爆燃壓裂組件包括內(nèi)套筒、套裝在內(nèi)套筒外部的第二外套筒以及設置在第二外套筒和內(nèi)套筒之間的爆燃藥柱；所述內(nèi)套筒內(nèi)部設置有與水流通道相連通的空腔；所述第二外套筒上設置有多個篩孔；所述爆燃藥柱與傳火管相連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的水平井分段壓裂裝置，其特征在于:所述多個篩孔沿軸線方向且呈螺旋形在分布在第二外套筒上；
7.根據(jù)權利要求6所述的水平井分段壓裂裝置，其特征在于:所述爆燃藥柱由火藥制成。
8.根據(jù)權利要求7所述的水平井分段壓裂裝置，其特征在于:所述水平井分段壓裂裝置還包括與第二外套筒連接的第一接頭以及與第一外套筒連接的第二接頭。
9.基于權利要求8所述的水平井分段壓裂裝置的水平井分段壓裂方法，其特征在于，包括以下步驟: I】爆燃壓裂: 首先，將水平井分段壓裂裝置下放至井內(nèi)，再利用水泵按照設定的壓力開始從內(nèi)套筒空腔向水流通道注水，在水壓的作用下將設置在第一外套筒與滑套之間的剪釘切斷、滑套下滑；之后水流通道與點火組件中撞釘連通，在水壓的作用下，推動撞針，撞針激發(fā)點火管，點火管通過傳火管引爆爆燃壓裂組件中的爆燃藥柱，爆炸后的壓力通過篩孔泄壓，從而完成該裝置對井下第一次作業(yè)，井下地層形成預裂紋； 2】水力壓裂: 增加泵壓繼續(xù)向從內(nèi)套筒空腔向水流通道注水，壓裂球帶動滑套繼續(xù)下滑，直到第一外套筒上的出水口外露，水流從出水口流出，對步驟I】形成的地層預裂紋持續(xù)施壓，從而完成該裝置對井下的第二次作業(yè)，井下地層形成最終裂紋。
【文檔編號】E21B43/263GK103590802SQ201310618688
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權日:2013年11月26日
【發(fā)明者】張國桉, 趙俊, 成建龍 申請人:西安通源石油科技股份有限公司