一種用于生成井眼裂縫的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油氣田開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及為一種用于生成井眼裂縫的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油開(kāi)采中，生成井眼裂縫是一項(xiàng)重要工藝。但是在現(xiàn)有技術(shù)中，為了生成井眼裂縫，常采用水力噴砂射孔技術(shù)。
[0003]在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，先利用水力噴射射孔，在儲(chǔ)藏地層中形成孔洞。為了增加儲(chǔ)藏地層中泄油、泄氣面積，射孔完成后進(jìn)行壓裂作用。若需在儲(chǔ)藏地層中形成更寬、更長(zhǎng)的裂縫，就需更大規(guī)模壓裂作業(yè)。但是大規(guī)模壓裂作用就要耗費(fèi)更多水資源，施工操作耗時(shí)長(zhǎng)，施工成本高。同時(shí)由于儲(chǔ)藏地層應(yīng)力的不均勻性，裂縫產(chǎn)生位置也可能不在射孔位置。并且只要儲(chǔ)藏地層起裂，裂縫數(shù)量就很難增加，即使增加泵注規(guī)模，液體仍沿原來(lái)形成的裂縫往深處延展。因此，通過(guò)水力噴砂射孔技術(shù)不能保證裂縫位置和發(fā)展方向，對(duì)儲(chǔ)藏地層的改造可能得不到預(yù)期效果。
[0004]由此，需要提供一種生成井眼裂縫的裝置和方法，能有效地控制井眼裂縫的位置和發(fā)展方向，保證對(duì)儲(chǔ)藏地層的改造達(dá)到預(yù)期效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種用于生成井眼裂縫的裝置和方法。本發(fā)明的裝置能夠?qū)Σ煌筒剡x擇水力參數(shù)進(jìn)行定向射孔，可有效地控制儲(chǔ)藏地層的井眼裂縫的位置和發(fā)展方向，使對(duì)儲(chǔ)藏地層的改造達(dá)到預(yù)期效果。并且利用該裝置生產(chǎn)井眼裂縫的方法操作簡(jiǎn)單，使得施工成本低，施工周期短。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出了一種用于生成井眼裂縫的裝置，其特征在于，包括:
[0007]母管，在母管的側(cè)壁上設(shè)置有貫穿的安裝孔，
[0008]子管，其過(guò)流面積小于母管的過(guò)流面積，在初始狀態(tài)下，子管的一端設(shè)置在母管的內(nèi)腔中，子管的另一端插入到安裝孔中，在向母管中泵送液體的過(guò)程中，子管通過(guò)安裝孔進(jìn)入儲(chǔ)藏地層中，
[0009]設(shè)置在子管的另一端的用于切削儲(chǔ)藏地層的巖土的鉆進(jìn)組件。
[0010]在石油完井過(guò)程中，將此裝置安裝在管柱上，然后被下方到預(yù)定儲(chǔ)藏地層后，從地面向母管中泵送液體，由于子管的一端處于母管的內(nèi)腔中，則液體由子管的一端進(jìn)入并由子管的另一端噴出破碎巖石，以形成孔洞。同時(shí)，由于子管的過(guò)流面積小于母管的過(guò)流面積，形成節(jié)流壓差，從而節(jié)流壓力推動(dòng)子管通過(guò)母管的安裝孔在孔洞中延伸。并且，由于在子管的另一端設(shè)置了鉆進(jìn)組件，在母管伸入儲(chǔ)藏地層的過(guò)程中，鉆進(jìn)組件可切削巖土，有助于子管更順利、更快捷的在儲(chǔ)藏地層中插入。最終，子管鉆進(jìn)儲(chǔ)藏巖層中，并在儲(chǔ)藏巖層中形成井眼裂縫。由此，使用此裝置生成用于儲(chǔ)藏開(kāi)采流道的井眼裂縫時(shí)，通過(guò)安裝孔的位置，子管的長(zhǎng)度等便能有效地控制井眼裂縫的位置和發(fā)展方向，達(dá)到儲(chǔ)藏地層改造的預(yù)期效果。在操作過(guò)程中，耗費(fèi)液體少，操作成本低，對(duì)儲(chǔ)藏地層的改造可控性高。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，鉆進(jìn)組件包括設(shè)置在子管的內(nèi)腔中能由液體驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)的芯軸，以及與芯軸固定連接并延伸出子管的另一端面的鉆頭，鉆頭上設(shè)置有能連通子管的內(nèi)腔的第一過(guò)流孔。通過(guò)這種設(shè)置，在子管伸入儲(chǔ)藏地層過(guò)程中，鉆頭在芯軸帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，用來(lái)切削巖土。同時(shí)，液體由第一過(guò)流孔噴出破碎巖土，在儲(chǔ)藏地層中形成孔洞，用于子管順利地插入到巖層中。并且此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，芯軸包括具有螺旋狀肋板的螺桿，設(shè)置在螺桿的外端的用于安裝鉆頭的安裝部，以及設(shè)置在安裝部和螺桿之間的連接部。通過(guò)這種設(shè)置使得螺桿能在液流作用下旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)安裝部旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)鉆頭。并且此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，在安裝部上設(shè)置有與第一過(guò)流孔連通的第二過(guò)流孔，在連接部上設(shè)置有用于連通第二過(guò)流孔和子管的內(nèi)腔的過(guò)流槽。通過(guò)上述設(shè)置，連通了第一過(guò)流孔和子管的內(nèi)腔，使來(lái)自子管的液體能從第一過(guò)流孔噴射以射穿巖土。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，鉆頭包括構(gòu)造為其直徑由內(nèi)端向外端方向逐漸減小的錐狀體，第一過(guò)流孔的外端的出口設(shè)置在錐狀體的側(cè)壁上。通過(guò)這種設(shè)置，錐狀體帶著子管在儲(chǔ)藏地層中更有效地鉆進(jìn)，同時(shí)，由第一過(guò)流孔向儲(chǔ)藏地層噴射液體。此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，在錐狀體的周向外側(cè)設(shè)置由錐狀體的底面沿內(nèi)端到外端方向延伸的鉆齒，鉆齒位于出口的上游。通過(guò)這種設(shè)置，錐狀體在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆齒旋轉(zhuǎn)式切削其周邊巖層，擴(kuò)大了孔洞形成直徑，有利于子管更順利插入儲(chǔ)藏地層。同時(shí)鉆齒的設(shè)置并不影響液體由第一過(guò)流孔向儲(chǔ)藏地層噴射。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，在鉆頭上設(shè)置多個(gè)第一過(guò)流孔，多個(gè)第一過(guò)流孔的出口在錐狀體的側(cè)壁上均勻分布，多個(gè)第一過(guò)流孔的出口的總過(guò)流面積小于第二過(guò)流孔的過(guò)流面積。通過(guò)這種設(shè)置，可分散式噴射巖層，增大了形成的孔洞面積。同時(shí)，提高了通過(guò)第一過(guò)流孔的出口的液體流速，有助于更快捷更好地形成孔洞。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，安裝孔在母管上向下傾斜，并且安裝孔的軸線與母管的軸線所形成的銳角為20?70°。優(yōu)選地，銳角為45°。通過(guò)這種設(shè)置，使子管更容易地安裝到母管上，并且在節(jié)流壓力作用下，子管更容易從安裝孔延伸到儲(chǔ)藏地層中。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括設(shè)置在安裝孔的內(nèi)壁與子管的外壁之間的密封組件，密封組件包括固定設(shè)置在安裝孔的外端的支撐環(huán)、固定設(shè)置在安裝孔的內(nèi)端的限位環(huán)，以及活動(dòng)式設(shè)置在限位環(huán)和支撐環(huán)之間的彈性密封件，其中，限位環(huán)上設(shè)置有傳壓孔，以使得液體能通過(guò)傳壓孔而作用于彈性密封件。通過(guò)上述設(shè)置，當(dāng)母管的內(nèi)腔中以一定排量通過(guò)液體時(shí)，液體通過(guò)傳壓孔作用在彈性密封件上，使其沿安裝孔的徑向膨脹，從而實(shí)現(xiàn)子管和安裝孔之間的密封。母管內(nèi)液體壓力越大，彈性密封件受擠壓越厲害，子管和安裝孔之間的密封性能越高。并且此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，在母管的周向上設(shè)置多個(gè)安裝孔，各安裝孔均設(shè)置有與其對(duì)應(yīng)的子管、鉆進(jìn)組件和密封組件。通過(guò)此種設(shè)置，在一趟完井管柱上可形成多個(gè)井眼裂縫，從而增加了儲(chǔ)藏的開(kāi)采效果。同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于生成井眼裂縫的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0021]步驟一:將根據(jù)上述的裝置放入儲(chǔ)藏地層預(yù)定位置；
[0022]步驟二:向母管內(nèi)泵送液體，當(dāng)在母管中的液體以第一定排量流動(dòng)時(shí)，液體由子管的另一端噴出以射穿巖層，并且在節(jié)流壓力作用下，子管向儲(chǔ)藏地層內(nèi)伸入，同時(shí)，鉆進(jìn)組件切削儲(chǔ)藏地層的巖土；
[0023]步驟三:在子管完全出插入到儲(chǔ)藏地層中形成井眼裂縫后，地面停泵；
[0024]由此，采用此方法形成井眼裂縫，操作簡(jiǎn)單，施工方便。并且采用此方法形成的井眼裂縫的位置和長(zhǎng)度可控。
[0025]本申請(qǐng)中，用語(yǔ)“內(nèi)端”指靠近母管的內(nèi)腔的一端，用語(yǔ)“外端”指遠(yuǎn)離母管的內(nèi)腔的一端。用語(yǔ)“上” “下”以裝置的實(shí)際工作方向?yàn)閰⒄铡?br>[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括以下優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)此裝置生成井眼裂縫時(shí)，能有效地控制裂縫位置和發(fā)展方向，增強(qiáng)了對(duì)裂縫的可控性。在儲(chǔ)藏地層中生成的孔眼裂縫面積和長(zhǎng)度大，從而能有效增加泄油其面積和產(chǎn)能。子管能完全插入儲(chǔ)藏地層，并可以超過(guò)鉆井污染帶，避免井眼污染。儲(chǔ)藏