海上壓裂工藝方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種海上壓裂工藝方法，包括以下步驟：先進(jìn)行壓裂地質(zhì)設(shè)計(jì)；安裝壓裂井口，安裝壓裂井口高壓管線并連接高壓軟管；壓裂設(shè)備裝船，壓裂設(shè)備吊裝到甲板上并固定，液罐區(qū)集中在船頭，向后依次為供液泵、砂囤、混砂泵撬、儀表撬、高壓注入泵機(jī)組及高壓管匯等，備水、裝料、配壓裂液，高壓管匯是連接各個(gè)高壓注入泵及高壓注入管線的總成，高壓注入泵是通過(guò)高壓管匯和高壓管線向油管內(nèi)注入壓裂液的動(dòng)力設(shè)備；壓裂施工船到達(dá)平臺(tái)后采取尾靠方式，系纜，與平臺(tái)舷邊高壓軟管連接，啟動(dòng)所有高壓注入泵，循環(huán)檢查并進(jìn)行管線試壓；試壓合格后按照設(shè)計(jì)泵注程序進(jìn)行壓裂施工。本發(fā)明方法用于海上勘探開(kāi)發(fā)井的試油壓裂施工。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
海上壓裂工藝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于海上石油勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中的增產(chǎn)方法，尤其是一種海上壓裂工藝方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，因成本高、風(fēng)險(xiǎn)大，壓裂僅局限于陸上，海上只有少量的酸化，酸化施工過(guò)程如下:1、進(jìn)行酸化地質(zhì)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)中要求結(jié)合海上安全生產(chǎn)需要，增加海上作業(yè)安全指導(dǎo)內(nèi)容。做好施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)和HSE策劃書(shū)及開(kāi)工檢查表。2、施工前，選適宜的天氣狀況:在預(yù)計(jì)施工時(shí)間范圍內(nèi)，施工海域風(fēng)力小于6級(jí)，能見(jiàn)度大于500m。把2臺(tái)2000型泵撬、酸液儲(chǔ)液罐等設(shè)備從碼頭裝到貨船上，在船上配好施工用的酸液(也可先配好再裝到船上液罐中)，運(yùn)送到海上試油平臺(tái)附近；3、利用試油平臺(tái)上的吊機(jī)，把從貨船上注酸泵撬到平臺(tái)上的井口之間用Φ73πιπι鎧式高壓軟管吊起并連接好，試壓70Mpa，不刺不漏為合格；4、酸化施工，把貨船酸液儲(chǔ)罐內(nèi)配好的酸液泵注到井內(nèi)，擠入地層中與地層中粘土礦物或隹丐質(zhì)膠結(jié)物反應(yīng)；排量小于2m3/min,泵壓小于56Mpa。5、放噴、誘噴排出地層中反應(yīng)物及地層流體。
[0003]此方法施工復(fù)雜、難度大、存在著酸液腐蝕、酸液傷人及酸液污染等較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，還存在碳酸鹽巖地層適應(yīng)酸化而砂巖地層不適合酸化的問(wèn)題，不能滿足砂巖地層增產(chǎn)改造需要。
[0004]由于此前國(guó)內(nèi)海上壓裂施工存在空白，而在海上探井試油過(guò)程中，對(duì)于射孔后滲透性差、原始產(chǎn)量低的地層，必須進(jìn)行增產(chǎn)措施改造，壓裂工藝能起到發(fā)揮地層最大產(chǎn)能的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種海上壓裂工藝方法，解決海上因風(fēng)浪、潮汐作用，船體搖晃無(wú)法使用鋼質(zhì)硬管線連接和平臺(tái)空間狹小無(wú)法放置眾多壓裂設(shè)備的難題，實(shí)現(xiàn)了海上也可以組織實(shí)施大型壓裂的目的。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明海上壓裂工藝方法，包括以下步驟:
[0007]A.結(jié)合海上安全生產(chǎn)需要，進(jìn)行壓裂地質(zhì)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)；
[0008]B.海上作業(yè)平臺(tái)按照壓裂工藝設(shè)計(jì)要求，完成井筒準(zhǔn)備工作，安裝壓裂井口，安裝壓裂井口高壓管線到平臺(tái)舷邊，并與平臺(tái)舷邊高壓軟管連接；
[0009]C.壓裂設(shè)備裝船，壓裂施工船型為載重4000噸級(jí)以上船舶，壓裂設(shè)備吊裝到甲板上并固定，液罐區(qū)集中在船頭，向后依次為供液泵、砂囤、混砂泵撬、儀表撬、高壓注入泵機(jī)組及高壓管匯等，備水、裝料、配壓裂液，高壓管匯是連接各個(gè)高壓注入泵及高壓注入管線的總成，高壓注入泵是通過(guò)高壓管匯和高壓管線向油管內(nèi)注入壓裂液的動(dòng)力設(shè)備；
[0010]D.根據(jù)氣象條件確定發(fā)船、配液和施工時(shí)間，壓裂施工船到達(dá)平臺(tái)后采取尾靠方式，系纜，與平臺(tái)舷邊高壓軟管連接，啟動(dòng)所有高壓注入泵，循環(huán)檢查并進(jìn)行管線試壓；[0011 ] E.試壓合格后按照設(shè)計(jì)泵注程序進(jìn)行壓裂施工，打開(kāi)壓裂井口總閘門(mén)，啟動(dòng)壓裂泵，依次向油管內(nèi)注入前置液、攜砂液、頂替液，頂替完成后，壓裂施工結(jié)束；
[0012]F.壓裂施工結(jié)束后，關(guān)井、高壓管線泄壓，拆高壓管線、解纜，壓裂施工船離開(kāi)作業(yè)平臺(tái)回港，壓裂井進(jìn)行裝油嘴控制開(kāi)井放噴求產(chǎn)作業(yè)。
[0013]上述壓裂施工規(guī)模達(dá)到液量500m3，加砂40m3，施工排量5.5m3/min。
[0014]上述壓裂施工船型為載重4000噸級(jí)。
[0015]上述砂囤為兩個(gè),且容積均為20m3,架高1.5m并固定在船甲板上,其底部設(shè)置為帶閥門(mén)的漏斗。
[0016]上述高壓軟管為外層纏有多層鋼絲的能自由彎曲的承壓管線；所述高壓管線為鋼制硬管線。
[0017]上述高壓軟管上端經(jīng)平焊在平臺(tái)纜樁上或甲板上的高壓軟管固定裝置固定，高壓軟管下端與壓裂施工船上的高壓管線連接。
[0018]上述壓裂井口附近的高壓管線上安裝關(guān)井和泄壓閥門(mén)組。
[0019]與現(xiàn)在技術(shù)方案相比，本發(fā)明海上壓裂工藝方法作為一項(xiàng)儲(chǔ)層增產(chǎn)改造措施，適用于海上勘探開(kāi)發(fā)井的試油壓裂施工，解決了試油平臺(tái)空間狹小、搬運(yùn)設(shè)備困難、安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)大等條件的限制。本方法為進(jìn)一步正確評(píng)價(jià)儲(chǔ)層，增加儲(chǔ)量，提高產(chǎn)量提供了有利保證。本發(fā)明克服了輪式拉砂翻斗車(chē)不能上船加砂的難題；克服了鋼制硬管線無(wú)法連接和固定的問(wèn)題。由于施工船的不停搖晃，鋼制硬管線無(wú)法實(shí)現(xiàn)固定不動(dòng)，采用高壓軟管連接與固定，滿足了施工的需要，解決了管線連接難題；設(shè)計(jì)配套了緊急情況下關(guān)井和泄壓裝置，確保在緊急情況下能迅速關(guān)井和泄壓。解決了惡裂海況、大風(fēng)、涌浪及纜繩斷等緊急情況下關(guān)井、泄壓等難題。

【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明海上壓裂工藝方法，包括以下步驟:
[0021]A.結(jié)合海上安全生產(chǎn)需要，進(jìn)行壓裂地質(zhì)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)；
[0022]B.海上作業(yè)平臺(tái)按照壓裂工藝設(shè)計(jì)要求，完成井內(nèi)下壓裂施工管柱工作。安裝好壓裂井口，連接好井口到平臺(tái)舷邊附近的高壓管線；
[0023]C.首先進(jìn)行設(shè)備裝船，船型為載重4000噸級(jí)以上，壓裂用設(shè)備吊裝到甲板上并固定，液罐區(qū)集中在船頭，向后依次為供液泵、砂囤、混砂泵撬、儀表撬、高壓注入泵機(jī)組及高壓管匯等，備水、裝料、配壓裂液；
[0024]D.根據(jù)氣象條件確定發(fā)船、配液和施工時(shí)間，壓裂施工船到達(dá)平臺(tái)后采取尾靠方式，系纜、連接井口高壓軟管，此高壓軟管為外層纏有多層鋼絲的能自由彎曲的承壓管線，啟動(dòng)所有泵撬機(jī)組，循環(huán)檢查并進(jìn)行管線試壓；
[0025]E.試壓合格后按照設(shè)計(jì)泵注程序進(jìn)行壓裂施工；打開(kāi)壓裂井口總閘門(mén)(因地面壓裂流程試壓時(shí)此閘門(mén)是關(guān)閉的)，啟動(dòng)壓裂泵，按工藝設(shè)計(jì)步驟，依次沿油管內(nèi)注入前置液、攜砂液、頂替液。頂替完成后，壓裂施工結(jié)束。
[0026]F.壓裂施工結(jié)束后，關(guān)井、高壓(大于35MPa)管線泄壓，拆高壓(大于35MPa)管線、解纜，壓裂施工船離開(kāi)作業(yè)平臺(tái)〔用于井筒各種作業(yè)(如起下管柱)的海上固定設(shè)備〕回港，壓裂井進(jìn)行裝油嘴控制開(kāi)井放噴求產(chǎn)作業(yè)。
[0027]上述壓裂施工規(guī)?？蛇_(dá)到液量500m3，加砂40m3，施工排量5.5m3/min，施工泵壓80Mpa以內(nèi)。
[0028]上述設(shè)備如壓裂泵撬、壓裂灌等在碼頭裝船，船型為載重4000噸級(jí)貨船，壓裂用設(shè)備吊裝到甲板上并固定，類(lèi)似于可以移動(dòng)的陸地井場(chǎng)，以便解決平臺(tái)空間狹小的難題。
[0029]上述高壓管線:井口到平臺(tái)舷邊附近的高壓管線為鋼制硬管線，平臺(tái)舷邊到壓裂施工船的管線為高壓軟管，高壓軟管下端到高壓管匯及壓裂液注入泵為鋼制硬管線，載有壓裂設(shè)備和壓裂液的施工船行駛到海上作業(yè)平臺(tái)附近，用高壓軟管一端與壓裂施工船上高壓管線連接，另一端與作業(yè)平臺(tái)上的壓裂井口管線連接。高壓管線及高壓軟管總長(zhǎng)約100米。高壓軟管起到連接壓裂施工船與試油平臺(tái)的肘腕作用。高壓軟管的強(qiáng)度、通徑、及兩端固定尤為重要，因此設(shè)計(jì)配套了高壓軟管固定裝置，使用時(shí)平焊在平臺(tái)纜樁上或甲板上。
[0030]結(jié)合海上利用壓裂施工船承載壓裂設(shè)備靠駁平臺(tái)施工的需要，配套加工了長(zhǎng)X寬X高為:2.8mX 2.3mX 3.2m容積為20m3的加砂砂囤兩個(gè)，架高1.5m并固定在貨船甲板上的適當(dāng)位置，底部留有帶閥門(mén)的漏斗，給混砂撬供砂。
[0031]由于風(fēng)浪、潮汐、海流作用，給壓裂施工帶來(lái)很大風(fēng)險(xiǎn)，因此，在壓裂施工過(guò)程中如遇惡劣氣候需停止壓裂施工緊急撤離時(shí)，設(shè)計(jì)配套了緊急情況下由一組閥門(mén)組成的關(guān)井和泄壓裝置，確保在緊急情況下能迅速關(guān)井和泄壓。
[0032]上述管線試壓合格后按照設(shè)計(jì)泵注程序進(jìn)行壓裂施工；由于壓裂施工船與平臺(tái)為兩個(gè)巨大的單體，不在一個(gè)層面，且噪音很大，信息指令傳遞完全由無(wú)線電通訊實(shí)現(xiàn)，且頻道要避開(kāi)周?chē)叫写坏耐ㄓ嶎l道。
[0033]本發(fā)明結(jié)合海上利用拖船承載壓裂設(shè)備靠駁平臺(tái)施工的需要，配套加工了長(zhǎng)X寬X高為:2.8mX2.3mX3.2m容積為20m3的加砂砂囤兩個(gè)，架高1.5m并固定在貨船甲板上的適當(dāng)位置，底部留有帶閥門(mén)的漏斗，給混砂撬供砂。設(shè)計(jì)配套了高壓軟管固定裝置，使用時(shí)平焊在平臺(tái)纜樁上或甲板上。設(shè)計(jì)配套了緊急情況下關(guān)井和泄壓裝置，確保在緊急情況下能迅速關(guān)井和泄壓。
[0034]自本方法發(fā)明結(jié)束了國(guó)內(nèi)海上不能壓裂的歷史，為海上勘探開(kāi)發(fā)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)油氣層提供了技術(shù)保證。
[0035]本發(fā)明作為一項(xiàng)儲(chǔ)層增產(chǎn)改造措施，適用于海上勘探開(kāi)發(fā)井的試油壓裂施工，解決了試油平臺(tái)空間狹小、搬運(yùn)設(shè)備困難、安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)大等條件的限制。本方法為進(jìn)一步正確評(píng)價(jià)儲(chǔ)層，增加儲(chǔ)量，提高產(chǎn)量提供了有利保證。拓展了壓裂領(lǐng)域，在海上勘探開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景廣闊。
[0036]實(shí)施例1:ch39井(第一層3950.5-3993.6m)壓裂施工步驟:
[0037]1.依據(jù)ch39井(第一層3950.5-3993.6m)壓裂地質(zhì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)及施工設(shè)計(jì)開(kāi)始做壓裂準(zhǔn)備。結(jié)合海上安全生產(chǎn)需要，做好施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)和HSE策劃書(shū)及開(kāi)工檢查表。
[0038]2.海上作業(yè)平臺(tái)按照壓裂工藝設(shè)計(jì)要求，完成井筒準(zhǔn)備工作。完成壓裂施工管柱:PllO Φ 89mm油管+C>89mm內(nèi)滑套水力泵(內(nèi)徑60mm) +托砂皮碗(內(nèi)徑59mm) +C>89mm加厚短節(jié)2m + Φ IlOmm投勞式壓力計(jì)托筒(內(nèi)徑52mm) + Φ 114mmRTTS封隔器(內(nèi)徑48mm,耐溫150°C) X3500±0.5m (避開(kāi)套管接箍位置)+Φ 73mm油管I根+喇叭口(內(nèi)徑62mm)。安裝好壓裂井口: 105MPa采油樹(shù)，連接好井口到平臺(tái)舷邊附近的高壓管線，在舷邊焊接安裝高壓軟管固定卡箍，固定牢高壓軟管，在井口附近連接好緊急情況下關(guān)井和泄壓閥門(mén)組，等待壓裂施工船的到來(lái)。
[0039]3.壓裂料集港裝船，按照壓裂工藝設(shè)計(jì)要求，將所有壓裂用設(shè)備和材料集結(jié)到碼頭，首先進(jìn)行設(shè)備裝船，船型應(yīng)載重4000噸級(jí)或更大噸位船舶，本著船體前后平衡，左右平衡的原則，吊裝到甲板上并固定，儲(chǔ)液罐區(qū)集中在船頭，向后依次為供液泵、砂頓(既裝滿砂，施工時(shí)也能根據(jù)需要從底部閥門(mén)放出砂給混砂撬供砂)、混砂泵撬、儀表撬、高壓注入泵機(jī)組及高壓管匯等。其次，備淡水480m3、壓裂砂40m3，其它按設(shè)計(jì)用量裝料。
[0040]4.配液用罐在卸壓裂用清水之前，必須用清水將罐壁和罐底沖洗干凈，在確保無(wú)殘留洗罐液后，方可卸水。配液用罐、水必須清潔干凈，無(wú)雜質(zhì)，無(wú)油污，40m3罐泵出有效體積按37m3計(jì)算。
[0041]5.液體配制方法:留2罐清水I罐用于洗泵循環(huán)I罐用于頂替；用4m3自卸水罐配交聯(lián)劑，加入高溫交聯(lián)劑和氫氧化鈉后，充分循環(huán)至氫氧化鈉完全溶解，施工時(shí)向?qū)Ｓ媒宦?lián)劑罐供液；10個(gè)40m3罐配漿液，先配分散劑和超級(jí)瓜膠，待其溶脹后，加入KCl充分循環(huán)溶解，再依次加入粘度保持劑、防膨劑、助排劑，加入完后泵車(chē)循環(huán)30min直至均勻。配制壓裂液時(shí)，嚴(yán)格遵守安全環(huán)保規(guī)定，切實(shí)穿戴好勞保。
[0042]6.要求按照壓力76MPa、排量5.5m3/min的壓裂設(shè)計(jì)參數(shù)準(zhǔn)備壓裂高壓泵注機(jī)組，并準(zhǔn)備至少一臺(tái)的備用泵，由施工單位組織準(zhǔn)備。
[0043]7.根據(jù)氣象條件，航行距離、時(shí)間，決定發(fā)船、配壓裂液和施工時(shí)間，在船靠平臺(tái)前配好壓裂用液，做好壓裂施工準(zhǔn)備，壓裂施工船靠平臺(tái)，系纜、連接高壓軟管并固定牢固，啟動(dòng)所有泵撬機(jī)組，循環(huán)檢查并進(jìn)行管線試壓:對(duì)井口和高壓管線試壓76MPa，平衡壓力管線試壓30MPa。
[0044]8.高壓管線試壓合格后按照壓裂工藝設(shè)計(jì)泵注程序進(jìn)行壓裂施工。打開(kāi)壓裂井口總閘門(mén)，啟動(dòng)高壓注入泵，依次向油管內(nèi)注入前置液、攜砂液、頂替液，頂替完成，共注入壓裂液量378.7m3，加砂39.8m3，施工排量5.5m3/min，施工泵壓59_66MPa，平衡壓力20MPa。
[0045]9.壓裂施工結(jié)束后，關(guān)井、管線泄壓，拆管線、解纜，壓裂施工船離開(kāi)平臺(tái)回港。開(kāi)井放噴求產(chǎn):日產(chǎn)油54.72m3，水95.28m3，結(jié)論油水同層。
【權(quán)利要求】
1.一種海上壓裂工藝方法，其特征是，所述方法包括以下步驟: A.結(jié)合海上安全生產(chǎn)需要，進(jìn)行壓裂地質(zhì)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)； B.海上作業(yè)平臺(tái)按照壓裂工藝設(shè)計(jì)要求，完成井筒準(zhǔn)備工作，安裝壓裂井口，安裝壓裂井口高壓管線到平臺(tái)舷邊，并與平臺(tái)舷邊高壓軟管連接； C.壓裂設(shè)備裝船，壓裂施工船型為載重4000噸級(jí)以上船舶，壓裂設(shè)備吊裝到甲板上并固定，液罐區(qū)集中在船頭，向后依次為供液泵、砂囤、混砂泵撬、儀表撬、高壓注入泵機(jī)組及高壓管匯等，備水、裝料、配壓裂液，高壓管匯是連接各個(gè)高壓注入泵及高壓注入管線的總成，高壓注入泵是通過(guò)高壓管匯和高壓管線向油管內(nèi)注入壓裂液的動(dòng)力設(shè)備； D.根據(jù)氣象條件確定發(fā)船、配液和施工時(shí)間，壓裂施工船到達(dá)平臺(tái)后采取尾靠方式，系纜，與平臺(tái)舷邊高壓軟管連接，啟動(dòng)所有高壓注入泵，循環(huán)檢查并進(jìn)行管線試壓； E.試壓合格后按照設(shè)計(jì)泵注程序進(jìn)行壓裂施工，打開(kāi)壓裂井口總閘門(mén)，啟動(dòng)壓裂泵，依次向油管內(nèi)注入前置液、攜砂液、頂替液，頂替完成后，壓裂施工結(jié)束； F.壓裂施工結(jié)束后，關(guān)井、高壓管線泄壓，拆高壓管線、解纜，壓裂施工船離開(kāi)作業(yè)平臺(tái)回港，壓裂井進(jìn)行裝油嘴控制開(kāi)井放噴求產(chǎn)作業(yè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上壓裂工藝方法，其特征是，所述壓裂施工規(guī)模達(dá)到液量500m3,加砂 40m3,施工排量 5.5m3/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上壓裂工藝方法，其特征是，所述壓裂施工船型為載重4000噸級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上壓裂工藝方法，其特征是，為便于裝卸、擺放和平衡貨船，所述砂囤為兩個(gè)，且容積均為20m3，架高1.5m并固定在船甲板上，其底部設(shè)置為帶閥門(mén)的漏斗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上壓裂工藝方法，其特征是，所述高壓軟管為外層纏有多層鋼絲的能自由彎曲的承壓管線；所述高壓管線為鋼制硬管線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海上壓裂工藝方法，其特征是，所述高壓軟管上端經(jīng)平焊在平臺(tái)纜樁上或甲板上的高壓軟管固定裝置固定，高壓軟管下端與壓裂施工船上的高壓管線連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上壓裂工藝方法，其特征是，所述壓裂井口附近的高壓管線上安裝關(guān)井和泄壓閥門(mén)組。
【文檔編號(hào)】E21B43/26GK104234681SQ201310240726
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】李萬(wàn)強(qiáng), 郭秀庭, 何炳振, 蔡茂佳, 李曉祥 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司