本實(shí)用新型涉及油、氣田多層多段壓裂技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種針對(duì)低滲透油、氣田實(shí)施復(fù)雜縫網(wǎng)壓裂提高單井產(chǎn)量的多層(段)壓裂工藝管柱及方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究表明壓裂施工過(guò)程中增加裂縫的復(fù)雜程度可以有效提高低滲透油、氣田單井產(chǎn)量。目前，體積壓裂是構(gòu)建復(fù)雜縫網(wǎng)的主要技術(shù)手段，在水力壓裂過(guò)程中采用大排量、大砂量、大液量、低砂比的注入方式使天然裂縫不斷擴(kuò)張和脆性巖石產(chǎn)生剪切滑移,形成天然裂縫與人工裂縫相互交錯(cuò)的裂縫網(wǎng)絡(luò)，但是采用該項(xiàng)工藝技術(shù)施工成本高，備水難度大，壓后返排液量大，處理困難等問(wèn)題。而采用一種多層段壓裂工藝管柱及方法，可以通過(guò)較低的施工排量、液量，通過(guò)實(shí)時(shí)控制井底砂濃度，實(shí)現(xiàn)縫內(nèi)支撐劑暫堵，瞬時(shí)提高縫內(nèi)凈壓力，達(dá)到增加裂縫復(fù)雜程度形成天然裂縫與人工裂縫相互交錯(cuò)的裂縫網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)提高單井產(chǎn)量和最終采收率的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供了一種低成本、低液量來(lái)構(gòu)建復(fù)雜縫網(wǎng)提高單井產(chǎn)量的工藝管柱及方法，解決目前體積壓裂構(gòu)建復(fù)雜縫網(wǎng)施工成本高、備水難度大，壓后返排液量大，處理困難的問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種多層段壓裂工藝管柱，包括自上而下順次連接的上油管、安全丟手、噴射器、球座、振蕩器、混砂器、下油管、封隔器和堵頭。

所述的振蕩器為亥姆霍茲振蕩器，自上而下由上游噴嘴、振動(dòng)腔和下游噴嘴順次連接組成。

所述的噴射器設(shè)置有孔眼。

所述的所述的混砂器設(shè)置有導(dǎo)壓噴砂孔。

所述多層段壓裂工藝管柱還包括密封球，密封球坐落在球座上時(shí)，混砂器的通道開(kāi)啟，密封球返出球座時(shí)，混砂器的通道關(guān)閉。

所述的混砂器與封隔器之間的距離大于5m。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型采用噴砂射孔壓裂一體化管柱，通過(guò)投密封球改變出液通道，在不同的施工階段采用不同的出液通道：噴砂射孔階段采用水力噴砂器進(jìn)行噴砂射孔；壓裂階段采用振蕩器使高砂比攜砂液在流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的自激振動(dòng)，液體隨后流入井底混砂器，通過(guò)混砂器機(jī)械端口產(chǎn)生的旋流效應(yīng)引導(dǎo)流體旋流攪拌后將油管內(nèi)注入的高砂比攜砂液同油管與套管形成的環(huán)空注入的液體快速均勻混合后注入地層，在施工過(guò)程中通過(guò)改變油管與套管的環(huán)空液體排量實(shí)時(shí)控制井底砂濃度，實(shí)現(xiàn)支撐劑對(duì)裂縫暫堵，形成復(fù)雜縫網(wǎng)，從而達(dá)到提高單井產(chǎn)量的目的。段間采用封隔器封堵下層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以滿足一趟工具進(jìn)行多段壓裂的施工要求，與目前采用的人為造成縫口強(qiáng)制脫砂形成砂塞封隔下層工藝相比，封隔更加可靠，現(xiàn)場(chǎng)實(shí) 用性強(qiáng)，易于操作。

附圖說(shuō)明

圖1為一種多層段壓裂工藝管柱示意圖；

圖2為多層段壓裂工藝管柱施工過(guò)程示意圖；

圖3為主裂縫形成過(guò)程示意圖；

圖4為分支縫形成過(guò)程示意圖；

圖5為新分支縫形成過(guò)程示意圖；

圖6為復(fù)雜縫網(wǎng)壓力施工過(guò)程示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1-上油管、2-丟手、3-噴射器、4-球座、5-振蕩器、6-混砂器、7-下油管、8-封隔器、9-堵頭、10-孔眼、11-密封球、12-上游噴嘴、13-振動(dòng)腔、14-下游噴嘴、15-導(dǎo)壓噴砂孔，16-套管。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

如圖1所示，一種多層段壓裂工藝管柱，包括自上而下順次連接的上油管1、安全丟手2、噴射器3、球座4、振蕩器5、混砂器6、下油管7、封隔器8和堵頭9。

在本實(shí)施例中，將上油管1、丟手2、噴射器3、球座4、振蕩器5、混砂器6、下油管7、封隔器8和堵頭9自上而下順次連接而成的管柱下入井內(nèi)預(yù)定的改造位置；將噴射器孔眼10對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)段；從井口投入與噴射器3下端球座4對(duì)應(yīng)的密封球11，當(dāng)密封球11坐落在噴射器3下端球座4上時(shí)封堵球座以下液體流動(dòng)通道；通過(guò)水力噴射器3的孔眼進(jìn)行噴砂射孔，射孔結(jié)束后反循環(huán)將密封球11洗出返回地面；通過(guò)安全丟手2上提管柱，座封封隔器；油管內(nèi)注入的高砂比攜砂液，通過(guò)振蕩器5上噴嘴12，形成渦量擾動(dòng)，這股渦量擾動(dòng)到達(dá)振蕩腔13中產(chǎn)生新的渦量擾動(dòng)，這樣的過(guò)程得到不斷的重復(fù)就會(huì)形成自激振脈沖射流，產(chǎn)生自激振脈沖的高砂比攜砂液經(jīng)下噴嘴14進(jìn)入混砂器6中，通過(guò)混砂器6導(dǎo)壓噴砂孔15使出口流體在旋轉(zhuǎn)情況下與環(huán)空大排量液體接觸，短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)充分混合；本實(shí)用新型提供的一種井下脈沖循環(huán)控砂濃度多層段壓裂管柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)。

實(shí)施例2：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，所述的噴射器3設(shè)置有孔眼10；所述的所述的混砂器6設(shè)置有導(dǎo)壓噴砂孔15。所述多層段壓裂工藝管柱還包括密封球11，通過(guò)密封球11投入球座4及返出球座4，實(shí)現(xiàn)混砂器6通道的開(kāi)啟和關(guān)閉。

本實(shí)用新型所述的多層段壓裂工藝管柱為噴砂射孔壓裂一體化管柱，通過(guò)投密封球改變出液通道，在不同的施工階段采用不同的出液通道：噴砂射孔階段采用水力噴砂器進(jìn)行噴砂射孔；壓裂階段采用井底混砂器將油管內(nèi)注入的高砂比攜砂液同油管與套管形成的環(huán)空注入的液體快速均勻混合后注入地層，在施工過(guò)程中通過(guò)改變環(huán)空液體排量實(shí)時(shí)控制井底砂濃度， 實(shí)現(xiàn)支撐劑對(duì)裂縫暫堵，形成復(fù)雜縫網(wǎng)。段間采用封隔器進(jìn)行封隔，可以滿足一趟工具進(jìn)行多段壓裂的施工要求。

實(shí)施例3：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，所述的振蕩器5為亥姆霍茲振蕩器，自上而下由上游噴嘴12、振動(dòng)腔13和下游噴嘴14順次連接組成。流體流經(jīng)振動(dòng)腔13時(shí)，在振動(dòng)腔13的調(diào)制作用下產(chǎn)生水力脈動(dòng)于是從噴嘴噴出的水流就形成壓力時(shí)大時(shí)小的波動(dòng)壓力，通過(guò)流道形狀的改變使攜砂液在腔內(nèi)與下游碰撞壁發(fā)生碰撞可產(chǎn)生壓力擾動(dòng)形成脈沖振動(dòng)，流體形成強(qiáng)烈振動(dòng)的自激式脈沖射流。本實(shí)用新型通過(guò)振蕩器產(chǎn)生的自激式脈沖振動(dòng)原理與混砂器旋流混合原理使攜砂液與環(huán)空純液體在短時(shí)間內(nèi)充分均勻混合，可進(jìn)一步提高混砂效果，達(dá)到復(fù)雜縫網(wǎng)壓裂提高單井產(chǎn)量的目的。

所述的混砂器與封隔器之間的距離大于5m。本實(shí)用新型采用封隔器封堵下層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以滿足一趟工具進(jìn)行多段壓裂的施工要求，與目前采用的人為造成縫口強(qiáng)制脫砂形成砂塞封隔下層工藝相比，封隔更加可靠，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性強(qiáng)，易于操作。

實(shí)施例4：

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述多層段壓裂工藝管柱的施工方法，包括以下步驟：

步驟一，將上油管1、安全丟手2、噴射器3、球座4、振蕩器5、混砂器6、下油管7、封隔器8和堵頭9自上而下順次連接而成的多層段壓裂工藝管柱裝入套管16并下入井內(nèi)預(yù)定的改造位置；

步驟二，將噴射器3對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)段；

步驟三，從井口投入用于坐封混砂器6的密封球11，密封球11坐落在噴射器3下端球座4上；

步驟四，從上油管1注入射孔用攜砂液，所述攜砂液通過(guò)噴射器3的射孔進(jìn)行水力噴砂射孔作業(yè)，射孔結(jié)束后進(jìn)行起裂測(cè)試；

步驟五，通過(guò)環(huán)空注入建立反循環(huán)通道，反循環(huán)將密封球11洗出，開(kāi)啟混砂器6通道；

步驟六，通過(guò)安全丟手2上提管柱，使混砂器6上提至射孔段上方5～10m；

步驟七，座封封隔器8；

步驟八，油管以0.6～2m³/min的排量注入高砂比攜砂液，油管與套管16環(huán)空注入純液體，通過(guò)混砂器6將高砂比攜砂液同油套環(huán)空液體快速混合后注入地層進(jìn)行壓裂(如圖2所示)，并反復(fù)采用先提高后降低油管和套管16環(huán)空排量的步驟形成脈沖循環(huán)，實(shí)時(shí)控制井底砂濃度，實(shí)現(xiàn)縫內(nèi)支撐劑暫堵，并逐漸形成復(fù)雜縫網(wǎng)，瞬時(shí)提高縫內(nèi)凈壓力，實(shí)現(xiàn)井下脈沖循環(huán)控砂濃度壓裂施工；

步驟九，解封封隔器8，管柱上提至下一目標(biāo)段重復(fù)步驟2-8進(jìn)行施工。

作為優(yōu)選，步驟五所述的反循環(huán)通道的排量為0.3m³/min。

作為優(yōu)選，步驟八所述的高砂比攜砂液的濃度為1200～1800kg/m³。

作為優(yōu)選，步驟八所述的油管與套管形成的環(huán)空排量為4～10m³/min。

復(fù)雜裂縫形成過(guò)程如下：

油管低排量注入高砂比攜砂液，油管和套管16環(huán)空注入大排量純液體，通過(guò)混砂器6令高砂比攜砂液同環(huán)空液體快速混合后注入地層進(jìn)行壓裂(如圖2所示)，當(dāng)裂縫延伸至一定長(zhǎng)度(如圖3所示)后，降低油管與套管16形成的環(huán)空排量，提高注入裂縫內(nèi)攜砂液的砂濃度，實(shí)現(xiàn)縫內(nèi)支撐劑暫堵從而形成分支縫(如圖4所示)；提高環(huán)空液體排量降低注入裂縫內(nèi)攜砂液的砂濃度，使裂縫繼續(xù)擴(kuò)展后再次降低環(huán)空排量，提高注入裂縫內(nèi)攜砂液的砂濃度，通過(guò)縫內(nèi)支撐劑暫堵形成新的分支縫(如圖5所示)；提高環(huán)空液體排量降低注入裂縫內(nèi)攜砂液的砂濃度，重復(fù)上述過(guò)程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜縫網(wǎng)壓力施工(如圖6所示)。