基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管柱及壓裂方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于超低滲透儲(chǔ)層改造【技術(shù)領(lǐng)域】，用于油井水平井體積壓裂工藝，具體涉及一種基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管工藝柱及壓裂方法，采用常規(guī)油管傳輸，封隔器封隔已施工層，通過(guò)水力噴砂進(jìn)行水力噴砂射孔，配合地面環(huán)形防噴器組合壓裂樹帶壓拖動(dòng)管柱實(shí)現(xiàn)油、氣井水平井連續(xù)分段體積壓裂施工，解決現(xiàn)有的體積壓裂施工工藝過(guò)程中，需要通過(guò)放噴釋放地層壓力才能進(jìn)行拖動(dòng)管柱作業(yè)，延長(zhǎng)施工時(shí)間，增加施工成本的問(wèn)題，縮短施工時(shí)間、提高施工效率、降低施工成本。
【專利說(shuō)明】基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管柱及壓裂方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超低滲透儲(chǔ)層改造【技術(shù)領(lǐng)域】，用于油井水平井體積壓裂工藝，具體涉及一種基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管工藝柱及壓裂方法。

【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著油田的進(jìn)一步開發(fā)，水平井體積壓裂工藝方法作為一種高效的改造方式將作為超低滲透油藏的主要改造方式。體積壓裂技術(shù)具有大液量、大排量、大砂量的特點(diǎn)，靠油管內(nèi)泵注達(dá)不到設(shè)計(jì)排量要求，需要油管內(nèi)和油套環(huán)空同時(shí)注入。目前，一些油田水平井體積壓裂施工大量采用“封隔器封隔已施工層，水力噴砂射孔、油套同注，拖動(dòng)管柱實(shí)現(xiàn)自下而上逐層體積壓裂施工”，然而采用此方法施工時(shí)需要通過(guò)放噴釋放地層壓力才能進(jìn)行拖動(dòng)管柱作業(yè)，延長(zhǎng)施工時(shí)間，增加施工成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的體積壓裂施工工藝過(guò)程中，需要通過(guò)放噴釋放地層壓力才能進(jìn)行拖動(dòng)管柱作業(yè)，延長(zhǎng)施工時(shí)間，增加施工成本的問(wèn)題。
[0004]為此，本發(fā)明提供了一種基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管柱，包括油管，在油管的水平段上依次連接有可關(guān)閉式水力噴射工具、壓差控制循環(huán)閥、封隔器和導(dǎo)向扶正器，所述水力噴射工具、壓差控制循環(huán)閥、封隔器和導(dǎo)向扶正器之間的連接方式均為絲扣連接。
[0005]所述的水力噴射工具為機(jī)械式可關(guān)閉水力噴槍。
[0006]所述封隔器為機(jī)械壓縮式封隔器。
[0007]所述壓差控制循環(huán)閥包括上接頭、閥芯和下接頭，下接頭的頭部套裝在上接頭的尾部并通過(guò)止退螺釘固定；
閥芯位于上接頭和下接頭內(nèi)部，并且閥芯與上接頭、下接頭之間均設(shè)置有O型密封圈；上接頭的側(cè)壁和閥芯的側(cè)壁穿接有同一個(gè)剪切銷釘，上接頭的側(cè)壁上靠近剪切銷釘?shù)南虏块_設(shè)有通孔。
[0008]所述壓差控制循環(huán)閥為常閉閥。
[0009]一種如上述的基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管柱的壓裂方法，包括如下步驟，
1)連接工具串下鉆:
壓裂井口自下而上依次安裝井口大四通、環(huán)形防噴器；
依次連接工具串，自下而上為:導(dǎo)向扶正器+封隔器+壓差控制循環(huán)閥+可關(guān)閉水力噴射工具；
當(dāng)工具串下鉆完畢后，將井口下法蘭的懸掛器與油管相連接；
2)坐封:待工具串下放至設(shè)計(jì)位置后，坐封封隔器，同時(shí)水力噴射工具開啟；
3)射孔:向油管內(nèi)注入攜砂液，攜砂液在水力噴射工具的噴嘴形成高速攜砂射流，射開套管、固井水泥環(huán)以及地層；
4)壓裂:向油管和油套環(huán)空大排量注入壓裂液進(jìn)行壓裂施工；
5)帶壓解封封隔器:當(dāng)壓裂施工完畢后，關(guān)閉環(huán)形防噴器、壓裂井口和井口大四通所有閘門，卸掉壓裂井口與環(huán)形防噴器之間的連接螺栓，將管柱連同壓裂井口一起上提，解封封隔器，關(guān)閉水力噴射工具；
6)帶壓拖動(dòng)管柱:卸掉壓裂井口，調(diào)整管柱至下一個(gè)設(shè)計(jì)施工位置；
7)再次坐封:當(dāng)管柱調(diào)整完畢后，將壓裂井口再次連接到管柱上，再坐封封隔器，開啟水力噴射工具，連接壓裂井口與環(huán)形防噴器之間的連接螺栓，開啟環(huán)形防噴器；
8)重復(fù)射孔、壓裂:重復(fù)步驟3)、4)、5)、6)、7)直至所有的施工位置都?jí)毫淹瓿伞７飧羝黩?yàn)封失敗，起鉆更換工具串。
[0010]上述的步驟7)中封隔器再次坐封完成后，向油管內(nèi)泵注液體，通過(guò)測(cè)量液體壓力完成對(duì)封隔器進(jìn)行驗(yàn)封作業(yè)，若封隔器驗(yàn)封未失效，則繼續(xù)下一步施工作業(yè)，若封隔器驗(yàn)封失效，則需要起鉆更換工具串后再進(jìn)行施工作業(yè)。
[0011]上述的步驟3)中水力噴射工具的噴嘴形成高速攜砂射流的節(jié)流壓差小于壓差控制循環(huán)閥的開啟壓力。
[0012]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的這種基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管工藝柱及壓裂方法，采用常規(guī)油管傳輸，封隔器封隔已施工層，通過(guò)水力噴砂進(jìn)行水力噴砂射孔，配合地面環(huán)形防噴器組合壓裂樹帶壓拖動(dòng)管柱實(shí)現(xiàn)油、氣井水平井連續(xù)分段體積壓裂施工，縮短施工時(shí)間、提高施工效率、降低施工成本。
[0013]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的管柱結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是壓差控制循環(huán)閥結(jié)構(gòu)圖。
[0016]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1、壓裂井口 ；2、環(huán)形防噴器；3、井口大四通；4、水力噴射工具；5、壓差控制循環(huán)閥；6、封隔器；7、導(dǎo)向扶正器；8、油管；9、油套環(huán)空；10、上接頭；11、閥芯；12、下接頭；13、止退螺釘；14、剪切銷釘；15、通孔。

【具體實(shí)施方式】
[0017]為了克服現(xiàn)有的體積壓裂施工工藝過(guò)程中，需要通過(guò)放噴釋放地層壓力才能進(jìn)行拖動(dòng)管柱作業(yè)，延長(zhǎng)施工時(shí)間，增加施工成本的問(wèn)題。本實(shí)施例提供了一種基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管柱，如圖1所示，包括油管8，在油管8的水平段上依次連接有可關(guān)閉式水力噴射工具4、壓差控制循環(huán)閥5、封隔器6和導(dǎo)向扶正器7，所述水力噴射工具4、壓差控制循環(huán)閥5、封隔器6和導(dǎo)向扶正器7之間的連接方式均為絲扣連接，水力噴射工具4為機(jī)械式可關(guān)閉水力噴槍，封隔器6為機(jī)械壓縮式封隔器。
[0018]可關(guān)閉水力噴槍、機(jī)械壓縮式封隔器在油田水力噴砂射孔作用中應(yīng)用已經(jīng)很廣泛，在這里對(duì)其結(jié)構(gòu)不做特別限定和說(shuō)明，常規(guī)可關(guān)閉水力噴槍、機(jī)械壓縮式封隔器即可滿足本工具串的要求。
[0019]這種結(jié)構(gòu)的管柱結(jié)構(gòu)，壓裂施工的時(shí)候要和壓裂井口 I共同拖動(dòng)，并且在環(huán)形防噴器2的配合下使用，實(shí)現(xiàn)帶壓拖動(dòng)，避免放噴釋放地層壓力才能進(jìn)行拖動(dòng)管柱作業(yè)，節(jié)省了時(shí)間，降低了施工成本。
[0020]壓差控制循環(huán)閥5為常閉閥，如圖2所示，包括上接頭10、閥芯11和下接頭12，下接頭12的頭部套裝在上接頭10的尾部并通過(guò)止退螺釘13固定；閥芯11位于上接頭10和下接頭12內(nèi)部，并且閥芯11與上接頭10、下接頭12之間均設(shè)置有O型密封圈；上接頭10的側(cè)壁和閥芯11的側(cè)壁穿接有同一個(gè)剪切銷釘14，上接頭10的側(cè)壁上靠近剪切銷釘14的下部開設(shè)有通孔15。
[0021]對(duì)于壓差控制循環(huán)閥5，主要用于在施工過(guò)程中封隔器6失效，以至于噴槍無(wú)法正常開啟噴砂射孔時(shí)候使用，常規(guī)時(shí)候?yàn)槌ｉ]狀態(tài)，當(dāng)管柱內(nèi)部壓力高于管柱外部壓力時(shí)，參照?qǐng)D2，內(nèi)部高壓對(duì)閥芯11產(chǎn)生向下的液壓作用力，此液壓作用力剪斷剪切銷釘14，閥芯11向下移動(dòng)，此時(shí)管柱內(nèi)外的液體可以通過(guò)上接頭10上面的通孔15溝通，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)管柱內(nèi)、外循環(huán)，安全起鉆更換鉆具。
[0022]一種如上述的基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管柱的壓裂方法，包括如下步驟，
I)連接工具串下鉆:
壓裂井口 I自下而上依次安裝井口大四通3、環(huán)形防噴器2;
依次連接工具串，自下而上為:導(dǎo)向扶正器7+封隔器6+壓差控制循環(huán)閥5+可關(guān)閉水力噴射工具4 ;
當(dāng)工具串下鉆完畢后，將井口下法蘭的懸掛器與油管相連接。
[0023]2)坐封:待工具串下放至設(shè)計(jì)位置后，通過(guò)上提、下放管柱，封隔器6在這里選用機(jī)械壓縮式封隔器，機(jī)械壓縮式封隔器的卡瓦錨定于套管內(nèi)壁上，施加一定的鉆壓壓縮封隔器6的膠筒，坐封封隔器6，封隔器6在坐封的同時(shí)管柱受到軸向的壓縮力，水力噴射工具4 (在這里選用機(jī)械式可關(guān)閉水力噴槍)在此軸向壓縮力的作用壓縮，開啟噴嘴出液孔，管柱內(nèi)、外通過(guò)水力噴射工具的噴嘴進(jìn)行連通；
3)射孔:向油管8內(nèi)泵注攜砂液，攜砂液流在噴槍的噴嘴形成高速攜砂射流，射開套管、固井水泥環(huán)以及地層。水力噴砂射孔時(shí)，液流流經(jīng)噴嘴時(shí)產(chǎn)生的節(jié)流壓差小于壓差控制循環(huán)閥5的開啟壓力，此時(shí)壓差循環(huán)閥5出液關(guān)閉狀態(tài)；
4)壓裂:射孔結(jié)束后，向油管8內(nèi)泵注液體，迫使地層起裂，地層起裂后，向油管8內(nèi)和油套環(huán)空9大排量注入壓裂液進(jìn)行壓裂施工；
5)帶壓解封封隔器:當(dāng)壓裂施工完畢后，關(guān)閉環(huán)形防噴器2、壓裂井口I和井口大四通3所有閘門，卸掉壓裂井口 I與環(huán)形防噴器2之間的連接螺栓，將管柱連同壓裂井口 I 一起上提，解封封隔器6，關(guān)閉水力噴射工具4 ;此時(shí)油管內(nèi)和油套環(huán)空的井控狀態(tài)如下:環(huán)形防噴器2密封油套環(huán)空9，并且可以實(shí)現(xiàn)油套環(huán)空9動(dòng)密封。井架游動(dòng)系統(tǒng)連同井內(nèi)管柱一起上提，此時(shí)由于壓裂井口 I連接油管8，油管8內(nèi)的液流通道被壓裂井口 2的閘門組合封閉，此時(shí)管柱內(nèi)的液流不會(huì)流出，當(dāng)壓裂井口 I連同井內(nèi)管柱一起上提時(shí)，封隔器6在坐封時(shí)施加的管柱軸向壓縮力消失，同時(shí)噴槍在自身復(fù)位彈簧的作用下重新關(guān)閉，關(guān)閉油、套液流連接通道，此時(shí)油套環(huán)空9內(nèi)的液體不能進(jìn)入油管8內(nèi)部。當(dāng)上提至一定高度(大于封隔器6的解封高度)時(shí)，封隔器6解封，下放井口至環(huán)形防噴器2的法蘭面，此時(shí)可以開啟壓裂井口 I的閘門，如果油管內(nèi)無(wú)返出液體，說(shuō)明井下機(jī)械可關(guān)閉噴槍已關(guān)閉。此時(shí)可以進(jìn)行卸井口，帶壓拖動(dòng)動(dòng)管柱作業(yè)。
[0024]由于常規(guī)油管在起、下鉆時(shí)管柱會(huì)有下放的動(dòng)作，機(jī)械可關(guān)閉式噴槍的開啟壓縮力遠(yuǎn)大于機(jī)械壓縮式封隔器與套管壁的摩擦力，在動(dòng)管柱的時(shí)候，水力噴槍不會(huì)開啟。
[0025]6)帶壓拖動(dòng)管柱:油管8內(nèi)和油套環(huán)空9在此刻不會(huì)有井控風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)可以進(jìn)行帶壓拖動(dòng)管柱作業(yè)，調(diào)整管柱至下一個(gè)設(shè)計(jì)施工位置；
7)再次坐封:當(dāng)管柱調(diào)整完畢后，將井口油管8再次連接壓裂井口I (壓裂井口 I所有閘門關(guān)閉)，通過(guò)上提、下放管柱坐封封隔器6，封隔器6在坐封的同時(shí)機(jī)械可關(guān)閉式噴槍開啟，連接壓裂井口與環(huán)形防噴器的連接螺栓，開啟環(huán)形防噴器2 ;
8)重復(fù)射孔、壓裂:重復(fù)步驟3)、4)、5)、6)、7)直至所有的施工位置都?jí)毫淹瓿?。封隔器?yàn)封失敗，起鉆更換工具串。
[0026]上述的步驟7)中封隔器6再次坐封完成后，向油管8內(nèi)泵注液體，通過(guò)測(cè)量液體壓力完成對(duì)封隔器6進(jìn)行驗(yàn)封作業(yè)，若封隔器驗(yàn)封未失效，則繼續(xù)下一步施工作業(yè)，若封隔器驗(yàn)封失效，則需要起鉆更換工具串后再進(jìn)行施工作業(yè)。
[0027]在工具串中，連接有壓差控制循環(huán)閥5，當(dāng)機(jī)械壓縮式封隔器卡瓦機(jī)構(gòu)失效，即管柱不能錨定時(shí)，此時(shí)管柱沒有支撐點(diǎn)作為支點(diǎn)來(lái)壓縮管柱，進(jìn)而機(jī)械可關(guān)閉式噴槍無(wú)法開啟，管柱內(nèi)外無(wú)連接通道進(jìn)行油管內(nèi)放噴或循環(huán)壓井，此時(shí)起管柱存在風(fēng)險(xiǎn)。此時(shí)油管內(nèi)憋高壓，開啟壓差控制循環(huán)閥5，進(jìn)行循環(huán)壓井或管柱內(nèi)放噴，起鉆更換鉆具。
[0028]本發(fā)明的這種壓裂管柱和壓裂方法，采用常規(guī)油管傳輸，封隔器封隔已施工層，通過(guò)水力噴砂進(jìn)行水力噴砂射孔，配合地面環(huán)形防噴器組合壓裂樹帶壓拖動(dòng)管柱實(shí)現(xiàn)油、氣井水平井連續(xù)分段體積壓裂施工，縮短施工時(shí)間、提高施工效率、降低施工成本。
[0029]以上例舉僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管柱，包括油管(8)，其特征在于:在油管(8)的水平段上依次連接有可關(guān)閉式水力噴射工具(4)、壓差控制循環(huán)閥(5)、封隔器(6)和導(dǎo)向扶正器(7)，所述水力噴射工具(4)、壓差控制循環(huán)閥(5)、封隔器(6)和導(dǎo)向扶正器(7)之間的連接方式均為絲扣連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管柱，其特征在于:所述的水力噴射工具(4)為機(jī)械式可關(guān)閉水力噴槍。
3.如權(quán)利要求1所述的基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管柱，其特征在于:所述封隔器(6)為機(jī)械壓縮式封隔器。
4.如權(quán)利要求1所述的基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管柱，其特征在于:所述壓差控制循環(huán)閥(5)包括上接頭(10)、閥芯(11)和下接頭(12)，下接頭(12)的頭部套裝在上接頭(10)的尾部并通過(guò)止退螺釘(13)固定； 閥芯(11)位于上接頭(10)和下接頭(12)內(nèi)部，并且閥芯(11)與上接頭(10)、下接頭(12)之間均設(shè)置有O型密封圈； 上接頭(10)的側(cè)壁和閥芯(11)的側(cè)壁穿接有同一個(gè)剪切銷釘(14)，上接頭(10)的側(cè)壁上靠近剪切銷釘(14)的下部開設(shè)有通孔(15)。
5.如權(quán)利要求4所述的基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管柱，其特征在于:所述壓差控制循環(huán)閥(5)為常閉閥。
6.一種如權(quán)利要求f 5中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的基于常規(guī)油管帶壓拖動(dòng)的水平井體積壓裂管柱的壓裂方法，其特征在于:包括如下步驟， 1)連接工具串下鉆: 壓裂井口(I)自下而上依次安裝井口大四通(3)、環(huán)形防噴器(2); 依次連接工具串，自下而上為:導(dǎo)向扶正器(7) +封隔器(6) +壓差控制循環(huán)閥(5) +可關(guān)閉水力噴射工具(4)； 當(dāng)工具串下鉆完畢后，將井口下法蘭的懸掛器與油管相連接。 2)坐封:坐封封隔器(6)，在封隔器坐封的同時(shí)，水力噴射工具(4)在管柱的壓縮力作用下開啟； 3)射孔:向油管(8)內(nèi)注入攜砂液，攜砂液在水力噴射工具(4)的噴嘴形成高速攜砂射流，射開套管、固井水泥環(huán)以及地層； 4)壓裂:向油管(8)和油套環(huán)空(9)大排量注入壓裂液進(jìn)行壓裂施工； 5)帶壓解封封隔器:當(dāng)壓裂施工完畢后，關(guān)閉環(huán)形防噴器(2)、壓裂井口(I)和井口大四通(3)所有閘門，卸掉壓裂井口(I)與環(huán)形防噴器(2)之間的連接螺栓，將管柱連同壓裂井口(I) 一起上提，解封封隔器(6)，關(guān)閉水力噴射工具(4); 6)帶壓拖動(dòng)管柱:卸掉壓裂井口(1)，調(diào)整管柱至下一個(gè)設(shè)計(jì)施工位置； 7)再次坐封:當(dāng)管柱調(diào)整完畢后，將壓裂井口(I)再次連接到管柱上，再坐封封隔器(6)，開啟水力噴射工具(4)，連接壓裂井口(I)與環(huán)形防噴器(2)之間的連接螺栓，開啟環(huán)形防噴器(2); 8)重復(fù)射孔、壓裂:重復(fù)步驟3)、4)、5)、6)、7)直至所有的施工位置都?jí)毫淹瓿?；封隔器?yàn)封失敗，起鉆更換工具串。
7.如權(quán)利要求4所述的壓裂方法，其特征在于:所述的步驟7)中封隔器(6)再次坐封完成后，向油管(8)內(nèi)泵注液體，通過(guò)測(cè)量液體壓力完成對(duì)封隔器(6)進(jìn)行驗(yàn)封作業(yè)，若封隔器驗(yàn)封未失效，則繼續(xù)下一步施工作業(yè)，若封隔器驗(yàn)封失效，則需要起鉆更換工具串后再進(jìn)行施工作業(yè)。
8.如權(quán)利要求4所述的壓裂方法，其特征在于:所述的步驟3)中水力噴射工具(4)的噴嘴形成高速攜砂射流的節(jié)流壓差小于壓差控制循環(huán)閥(5)的開啟壓力。
【文檔編號(hào)】E21B43/114GK104153753SQ201410423460
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】孫虎, 王祖文, 隆世明, 蘇敏文, 鄧小強(qiáng), 鄧?yán)^學(xué), 李尊團(tuán), 寧治軍, 張文, 許建偉, 王建樹, 李景彬, 安永江 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司