水平井機械分層與水力噴射壓裂酸化復(fù)合工藝管柱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及油田水平井作業(yè)工具領(lǐng)域內(nèi)一種水平井機械分層與水力噴射壓裂酸化復(fù)合工藝管柱，包括套管和油管，油管下端連接有安全接頭，安全接頭下方的油管上交叉設(shè)有若干級滑套噴砂器和水力噴射器，各級所述滑套噴砂器兩側(cè)分別設(shè)有封隔器，各級所述水力噴射器兩端分別設(shè)有扶正器，與最末端噴砂器連接油管上依次連接有球座、篩管和引鞋，除最末端噴射器外的各水力噴射器內(nèi)分別設(shè)有用于封隔噴砂口的滑套一，所述滑套噴砂器內(nèi)設(shè)有滑套二，各滑套上口分別配合設(shè)有球座，所述油管內(nèi)對應(yīng)設(shè)有與各滑套下口對應(yīng)的限位座，各級滑套的內(nèi)通徑尺寸及與各級滑套配合的低密度球直徑從近井口向遠井口方向依次遞減，并且前一級滑套內(nèi)徑大于下一級低密度球直徑。
【專利說明】水平井機械分層與水力噴射壓裂酸化復(fù)合工藝管柱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油田水平井作業(yè)工具領(lǐng)域，特別涉及一種水平井機械分層與水力噴射壓裂酸化復(fù)合工藝管柱。
【背景技術(shù)】
[0002]水平井雖然可以增加井筒與油層的接觸面積、提高油氣的產(chǎn)量和最終的采收率，但由于低滲透油藏的滲透率低、滲流阻力大、連通性差，有時水平井的單井產(chǎn)能也較低，滿足不了經(jīng)濟開發(fā)的要求，還要對水平井進行壓裂增產(chǎn)，提高水平井的產(chǎn)能。水平井水平段壓裂與直井壓裂改造的工作重點有所不同。國內(nèi)外于20世紀80年代開始研究水平井的壓裂增產(chǎn)改造技術(shù)，在水力裂縫的起裂、延伸，水平井壓后產(chǎn)量預(yù)測，水力裂縫條數(shù)和裂縫幾何尺寸的優(yōu)化，儲層保護，分段壓裂施工技術(shù)與井下分隔工具等方面取得了一定進展，但總體來講配套完善程度不足，特別是水平井分段壓裂改造技術(shù)和井下分隔工具方面與實際生產(chǎn)需求還存在較大的差距，有待進一步加大投入人力、物力攻關(guān)研究。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的水平井壓裂施工方法主要有水平井水力噴射分段壓裂技術(shù)和水平井雙封隔器+滑套噴砂器分段壓裂技術(shù)。
[0004]水力噴射分層壓裂是集射孔、壓裂、隔離為一體的新型增產(chǎn)措施，使用專用噴射工具產(chǎn)生高速流體穿透套管和巖石形成孔眼，射流在噴射通道中形成增壓，環(huán)空中泵入流體增加環(huán)空壓力，噴射流體增壓和環(huán)空壓力的疊加超過破裂壓力壓開地層。其技術(shù)原理是根據(jù)伯努利方程，流體通過噴射工具時壓能被轉(zhuǎn)換成動能，高速流體沖擊形成射孔通道完成水力射孔；裂縫形成后，高速流體噴射進入孔道和裂縫，孔道相當于一個“射流泵”；環(huán)空流體在射流作用下進入地層維持裂縫的延伸，控制環(huán)空壓力低于地層的延伸壓力。整個過程利用水動力學(xué)原理實現(xiàn)水力封隔，不需要其他機械封隔措施。通過拖動管柱，將噴嘴放到下一個需要改造的層段，可依次`壓開所需改造井段。該技術(shù)的優(yōu)勢在于:` I)不需要機械封隔，能夠自動隔離，對裸眼、篩管及管外竄流等封隔器無法坐封的水平井分段壓裂同樣適用；
2 )無需單獨射孔作業(yè)，實現(xiàn)了射孔、壓裂一次完成，一次管柱可進行多段壓裂，比傳統(tǒng)壓裂工藝節(jié)省了作業(yè)工序。
[0005]3)可進行定向噴射壓裂，準確造縫。
[0006]4 )噴射壓裂可以有效降低地層破裂壓力，保證高破裂壓力地層的壓開和壓裂施工。
[0007]5)該工藝壓井次數(shù)少，對儲層傷害小，施工程序簡單，能夠產(chǎn)生較高的經(jīng)濟效 Mo
[0008]6)施工安全性高，可以用一趟管柱在水平井中快速、準確地壓開多條裂縫，水力噴射工具可以與常規(guī)油管相連接入井，也可以與大直徑連續(xù)油管相結(jié)合，使施工更快捷。
[0009]但水力噴射分段壓裂還存在如下缺點:
O摩擦阻力大，施工井口壓力高，環(huán)空壓裂對套管損傷大，深井應(yīng)用受到一定限制；
2)由于噴嘴的磨損大，壽命有限，每段噴砂量比機械分層加砂量少；
3)施工砂比遠低于常規(guī)壓裂砂比；
4)不適合已經(jīng)開采一時間后地層的壓裂改造再開采的情況。
[0010]水平井封隔器+滑套分段壓裂是一種適合低滲透油田油井開發(fā)，在套管內(nèi)不動管柱進行多段機械分段壓裂工藝技術(shù)。其工藝原理是采取從趾端到跟端順序射孔、壓裂的方式作業(yè)。此工藝管柱和封隔器不受卡距限制，可以對長、短射孔段針對性壓裂改造。存在問題:水平井封隔器常常采用液壓坐封，但容易出現(xiàn)封隔器砂卡不能解封，造成井下事故。
[0011]缺點:
1)處理砂堵困難；
2)封隔器的耐溫、耐壓受到井深的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中水平井分段施工壓裂工藝管柱存在的問題，提供 一種水平井機械分層與水力噴射壓裂酸化復(fù)合工藝管柱，以適用于井段復(fù)雜水平井分
段壓裂改造，分段壓裂改造目標更明確，適應(yīng)性更強，效果更好。
[0013]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種水平井機械分層與水力噴射壓裂酸化復(fù)合工藝管柱，包括從井口延伸至井下水平井段的套管和油管，所述油管下端連接有安全接頭，所述安全接頭下方的油管上交叉設(shè)有若干級滑套噴砂器和水力噴射器，各級所述滑套噴砂器兩側(cè)分別設(shè)有封隔器，各級所述水力噴射器兩端分別設(shè)有扶正器，與最末端噴砂器連接的油管末端依次連接有球座、篩管和引鞋，除最末端噴射器外的各水力噴射器內(nèi)分別設(shè)有用于封隔噴砂口的滑套一，所述滑套噴砂器內(nèi)設(shè)有用于封隔噴砂進口和封隔器進液口的滑套二，各滑套上口分別配合設(shè)有球座，所述油管內(nèi)對應(yīng)設(shè)有與各滑套下口對應(yīng)的限位座，所述滑套投球后滑至噴口解封位置時下口與相對應(yīng)的限位座抵靠，各級滑套的內(nèi)通徑尺寸及與各級滑套配合的低密度球直徑從近井口向遠井口方向依次遞減，并且前一級滑套內(nèi)徑大于下一級低密度球直徑。
[0014]本發(fā)明的工藝管柱，將水力噴射分段壓裂管柱和封隔器+滑套噴砂器分段壓裂相結(jié)合，形成一種水平井機械分層+水力噴射壓裂酸化工藝管柱，該管柱是由兩種管柱結(jié)合，可以根據(jù)不同水平井段地層特點和壓裂改造要求，將兩種壓裂管柱進行交叉組合，以彌補單一管柱的缺點，適應(yīng)性更強，壓裂改造效果更好。
[0015]作為本發(fā)明的近一步改進，所述滑套噴砂器設(shè)有兩級，所述水力噴射器設(shè)有三級，從遠井口向近井口依次為第一級水力噴射器、第一級滑套噴砂器、第二級水力噴射器、第二級滑套噴砂器和第三級水力噴射器。
[0016]為進一步提高本發(fā)明的工藝管柱的施工安全性，所述封隔器為K344封隔器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的水平井機械分層與水力噴射壓裂酸化復(fù)合工藝管柱連接示意圖 其中，I引鞋；2篩管；3球座；4、6、11、13、17、19扶正器；5第一級水力噴射器；7、10、
14,16封隔器；8滑套二 ；9第一級滑套噴砂器；12第二級水力噴射器；15第二級滑套噴砂器；18第三級水力噴射器18 ；20安全接頭；21油管；22套管。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示為本發(fā)明的水平井機械分層與水力噴射壓裂酸化復(fù)合工藝管柱，本實施例的工藝柱管以五段為例，具體包括從井口延伸至井下水平井段的套管22和油管21，油管21下端的水平井段連接有安全接頭23，安全接頭20下方的油管上從遠井口向近井口依次連接有第一級水力噴射器5、第一級滑套噴砂器9、第二級水力噴射器12、第二級滑套噴砂器15和第三級水力噴射器。第一水力噴射器5兩端的油管上分別設(shè)置扶正器4和扶正器6，第一級滑套噴砂器9兩端的油管上分別連接有K344封隔器7和K344封隔器10，第二級水力噴射器12兩端的油管上分別連接有扶正器11和扶正器13，第二級滑套噴砂器15兩端的油管上分別連接K344封隔器14和K344封隔器16，同樣第三級水力噴射器18兩端的油管上分別連接扶正器17和扶正器19 ;扶正器4油管上依次連接有球座3、篩管2和引鞋1，第二級水力噴射器12和第三級水力噴射器18內(nèi)分別設(shè)有用于封隔噴砂口的滑套一，各滑套噴砂器內(nèi)設(shè)有用于封隔噴砂進口和封隔器進液口的滑套二 8，各滑套上口分別配合設(shè)有球座，油管內(nèi)對應(yīng)設(shè)有與各滑套下口對應(yīng)的限位座，各滑套通過剪切銷釘固定，投球后剪切銷釘被剪斷滑套滑至噴口解封位置下口與相對應(yīng)的限位座抵靠，為實現(xiàn)各水平地層的逐級壓裂，各級滑套的內(nèi)通徑尺寸及與各級滑套配合的低密度球直徑從近井口向遠井口方向依次遞減，并且前一級滑套內(nèi)徑大于下一級低密度球直徑，以便于實現(xiàn)從遠井口向近井口各地層段依次順序壓裂施工。實施例中，低密度球可以是空心鋼球、樹脂球等。
[0019]發(fā)明的工藝管柱共分為五段結(jié)構(gòu)，進行水平井段壓裂施工時，先通井以便于施工管柱順利下入施工水平井段，然后將上述施工管柱下入待施工的水平井段，并校深。然后開始依次對各段進行壓裂施工，施工包括如下過程:
O首先投第一低密度球，使其正好與球座3密封以密封球座下部的通道；
2)第一段油管噴砂射孔；
3)射孔結(jié)束后環(huán)空同時泵注、壓裂，直至壓裂結(jié)束；
4)進行第二段壓裂，投第二低密度球，第一級滑套噴砂器9內(nèi)的剪切銷釘剪斷使其內(nèi)的滑套滑至與相對應(yīng)的限位座抵靠，并且第二低密度球?qū)⑾虏康挠凸芡ǖ烂芊?，噴砂器兩端的K344封隔器7、10坐封，對管柱加液加壓進行第二段壓裂施工；
5、投第三低密度球，重復(fù)I) -4)步，直至所有層段壓裂結(jié)束，放噴排液。
[0020]本發(fā)明中，K344封隔器和水力噴射壓裂結(jié)構(gòu)，相互位置根據(jù)地層要求確定，可以交叉組合，并且可以實現(xiàn)不提升管柱一次完層多段管柱的水平井段的壓裂施工。封隔器采用K344型，壓裂后封隔器膠筒自動復(fù)原，該封隔器具有外徑小、膨脹比大、壓差高等特點，使得封隔器外徑小，減少了管柱下入及起初的難度，減少砂卡幾率，增加施工的安全可靠性。
[0021]本發(fā)明中，滑套噴砂器與水力噴射器的交叉組合方式不限于上述實施例的組合方式，可以根據(jù)地層不同井段地層特點和壓裂改造要求任意組合，分段壓裂也不限于本實施例中的五段，可以是滿足地層要求的二段以上任意交叉組合段數(shù)。凡是在本發(fā)明公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要創(chuàng)造性的勞動就可以對其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發(fā)明保護的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水平井機械分層與水力噴射壓裂酸化復(fù)合工藝管柱，包括從井口延伸至井下水平井段的套管和油管，所述油管下端連接有安全接頭，所述安全接頭下方的油管上交叉設(shè)有若干級滑套噴砂器和水力噴射器，各級所述滑套噴砂器兩側(cè)分別設(shè)有封隔器，各級所述水力噴射器兩端分別設(shè)有扶正器，與最末端噴砂器連接的油管末端依次連接有球座、篩管和引鞋，除最末端噴射器外的各水力噴射器內(nèi)分別設(shè)有用于封隔噴砂口的滑套一，所述滑套噴砂器內(nèi)設(shè)有用于封隔噴砂進口和封隔器進液口的滑套二，各滑套上口分別配合設(shè)有球座，所述油管內(nèi)對應(yīng)設(shè)有與各滑套下口對應(yīng)的限位座，所述滑套投球后滑至噴口解封位置時下口與相對應(yīng)的限位座抵靠，各級滑套的內(nèi)通徑尺寸及與各級滑套配合的低密度球直徑從近井口向遠井口方向依次遞減，并且前一級滑套內(nèi)徑大于下一級低密度球直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井機械分層與水力噴射壓裂酸化復(fù)合工藝管柱，其特征在于，所述滑套噴砂器設(shè)有兩級，所述水力噴射器設(shè)有三級，從遠井口向近井口依次為第一級水力噴射器、第一級滑套噴砂器、第二級水力噴射器、第二級滑套噴砂器和第三級水力噴射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平井機械分層與水力噴射壓裂酸化復(fù)合工藝管柱，其特征在于，所述封隔器為K344封隔器。
【文檔編號】E21B43/26GK103821489SQ201410087051
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】儲明來, 袁玉峰, 葉紅, 錢國全, 杲春, 錢雯 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司江蘇油田分公司