水平井多級多縫分段壓裂方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水平井多級多縫分段壓裂方法，包括：1）待套管固井完井后，確定壓裂段數(shù)及分級數(shù)，確定分段封隔器坐封位置及分級射孔位置；2）在泥漿條件下，采用定向射孔工藝，每級射孔個數(shù)為7～10個，孔眼直徑為8mm；3）完成射孔后，通過分段工具將井筒套管的內(nèi)部空間隔離，從而實現(xiàn)水平井分段；4）確定壓裂施工時的最大排量、施工壓力等加砂壓裂參數(shù)；5）投球坐封全部封隔器；根據(jù)啟動球與噴砂滑套、接球座之間的匹配關(guān)系依次壓裂多個水平段；從而實現(xiàn)水平井多級多縫壓裂。它在不增加封隔器數(shù)量的條件下，完成增加人工裂縫條數(shù)的壓裂改造施工，不僅保證了施工效果，而且明顯提高了全井段的動用程度，壓裂施工成本低。
【專利說明】水平井多級多縫分段壓裂方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣井壓裂增產(chǎn)技術(shù)，具體是一種水平井多級多縫分段壓裂方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，采用水平井技術(shù)并結(jié)合分段壓裂改造技術(shù)，已成為高效開發(fā)致密油氣藏的公認的最為有效的手段。常規(guī)水平井分段壓裂改造通過增加封隔器、噴砂滑套個數(shù)實現(xiàn)對水平井段進行多段壓裂，形成多個填砂裂縫，以擴大油氣井泄油面積，從而提高單井產(chǎn)能。該方法由于受到水平井井筒尺寸及工具外徑尺寸的限制，只能根據(jù)封隔器個數(shù)確定分段級數(shù)，無法在有限的封隔器內(nèi)增加形成的人工裂縫條數(shù)，從而限制壓裂改造效果?？傮w上來說，針對完井方式的不同可分為裸眼完井分段壓裂改造和套管完井分段壓裂改造兩種方式。
[0003]裸眼完井分段改造要求井壁滿足不失穩(wěn)條件，不考慮分段工具的成本，是低成本鉆完井的首選。然而，一方面裸眼封隔器考慮其性能的穩(wěn)定劑封隔的可靠性，通常采用進口工具，大大增加了改造成本；另一方面，由于人工裂縫起裂點的不確定，會造成對有利層段無法實現(xiàn)充分改造的風(fēng)險，目的性不強。
[0004]套管完井方式井身的完整性和了操作性最強，分段工藝的配套也最為完善，是國內(nèi)外優(yōu)先考慮的完井方式。滿足套管完井的水平井分段壓裂改造工藝可分為橋塞式分段、水力噴射分段、管內(nèi)多級滑套封隔器分段及管外封隔器分段壓裂改造集中方式。
[0005]橋塞式分段壓裂改造和水力噴射分段壓裂改造工藝理論上可以實現(xiàn)不限級數(shù)改造，但由于改造過程中需要井口帶壓作業(yè)，因此對于高壓或異常高壓氣井需配套井口帶壓裝置，同時，由于拖動管柱及射孔、壓裂需在同一時間段內(nèi)完成，造成施工周期較長，對于水鎖、水敏傷害嚴重的儲層造成一定的負面影響，增產(chǎn)效果不理想。
[0006]管外封隔器主要以斯倫貝謝的TAP (非標系統(tǒng))為主要代表，可實現(xiàn)不限級數(shù)改造。該工藝在完井過程中將分段滑套與套管一起下入，施工過程中通過打開不同位置的滑套達到分段改造的目的。該工藝的現(xiàn)場實施過程中由于分段工具組合的可靠性不強，常出現(xiàn)導(dǎo)壓系統(tǒng)故障導(dǎo)致打不開滑套、固井因素堵塞噴砂滑套無法壓開儲層的情況，國內(nèi)現(xiàn)存應(yīng)用較少。
[0007]管內(nèi)多級滑套封隔器分段壓裂工藝是套管完井普遍采用的方式，一般為先射孔，后一次性下入封隔器及分段工具組合。該工藝可靠性強，施工簡單。由于分段的實現(xiàn)是采用投球方式，利用不同尺寸的球開啟對應(yīng)的滑套工具，因此套管尺寸、油管尺寸及滑套球的級差共同決定了分段級數(shù)的設(shè)計。以139.7mm套管、73.02mm油管施工為例，目前最多可實現(xiàn)12級的分段壓裂改造。另外由于多段施工井下工具較多，對于長水平段水平井施工過程中的節(jié)流摩阻會造成趾端施工排量受限，造成儲層改造不充分，影響單井的產(chǎn)能。因此，對于采用套管完井、多級滑套封隔器組合實現(xiàn)分段壓裂改造的水平井，如何提高分段級數(shù)實現(xiàn)對儲層的充分改造、降低施工時間減小水基壓裂液的儲層傷害、減少工具成本節(jié)約單井儲層改造費用是失效高效開發(fā)致密油氣藏的關(guān)鍵所在。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于:利用上述管內(nèi)多級滑套封隔器分段壓裂工藝的特性，在不增加水平井分段封隔器數(shù)量的前提下，提供一種能夠有效增加裂縫條數(shù)、降低施工成本的水平井多級多縫分段壓裂方法。
[0009]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種水平井多級多縫分段壓裂方法，包括下列順序步驟:
1).待套管固井完井后，根據(jù)水平井段的油氣顯示情況，確定壓裂段數(shù)及分級數(shù)，確定分段封隔器坐封位置及分級射孔位置；
2).在泥漿條件下，根據(jù)分級條數(shù)下入定向射孔工具，采用定向射孔工藝，每級射孔個數(shù)為7?10個，孔眼直徑為8mm ;
3).完成射孔后，下入水平井分段工具，該工具的封隔器周面與水平井井筒套管的內(nèi)壁密封配合，將井筒套管的內(nèi)部空間隔離，從而實現(xiàn)水平井分段；
4).根據(jù)限流壓裂理論，由射孔孔眼個數(shù)確定射孔節(jié)流摩阻，從而確定壓裂施工時的最大排量、施工壓力等加砂壓裂參數(shù)；
5).壓裂施工前，投球坐封全部封隔器，后提高壓力打掉球座施工第一層；根據(jù)啟動球與噴砂滑套、接球座之間的匹配關(guān)系依次壓裂多個水平段，啟動球為低密度球；從而實現(xiàn)水平井多級多縫壓裂。
[0010]進一步的，所述定向射孔工具主要由從上至下依次組合在一起的篩管、延時起爆器、安全槍和射孔槍構(gòu)成。
[0011]進一步的，所述分段工具主要由從上到下依次組合在一起的扶正器、水力錨、封隔器、扶正器、噴砂滑套、接球座、扶正器、水力錨、封隔器和扶正器構(gòu)成。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:該技術(shù)可以保證在不增加封隔器數(shù)量的條件下，完成增加人工裂縫條數(shù)的壓裂改造施工，不僅保證了壓裂施工效果，而且明顯提高了全井段的動用程度，壓裂施工成本低，它具有設(shè)計合理、工藝簡單、便于操作、施工效果明顯、高效、低風(fēng)險等特點。

【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明包括下列順序步驟:
0.待套管固井完井后，根據(jù)水平井段的油氣顯示情況，確定壓裂段數(shù)及分級數(shù)，確定分段封隔器坐封位置及分級射孔位置；
2).在泥漿條件下，根據(jù)分級條數(shù)下入定向射孔工具，該定向射孔工具主要由從上至下依次組合在一起的篩管、延時起爆器、安全槍和射孔槍構(gòu)成；采用定向射孔工藝，每簇射孔
0.5米，每級射孔個數(shù)為7?10個，孔眼直徑為8_，射孔參數(shù)具體由該級儲層物性決定，依據(jù)儲層破裂壓力的精確設(shè)計確定每簇的合理節(jié)流壓差；
3).完成射孔后，下入水平井分段工具，該分段工具主要由從上到下依次組合在一起的扶正器、水力錨、封隔器、扶正器、噴砂滑套、接球座、扶正器、水力錨、封隔器和扶正器構(gòu)成，該工具的封隔器周面與水平井井筒套管的內(nèi)壁密封配合，將井筒套管的內(nèi)部空間隔離，從而實現(xiàn)水平井分段； 4).根據(jù)限流壓裂理論，由射孔孔眼個數(shù)確定射孔節(jié)流摩阻，從而確定壓裂施工時的最大排量、施工壓力等加砂壓裂參數(shù)；
5).壓裂施工前，投球坐封全部封隔器，驗封合格后，提高壓力打掉球座施工第一層；根據(jù)啟動球與噴砂滑套、接球座之間的匹配關(guān)系依次壓裂多個水平段，啟動球為低密度球；從而實現(xiàn)水平井多級多縫壓裂。
[0014]下面接結(jié)合新沙21-4H井施工實際，對本發(fā)明作進一步說明。
[0015]該井埋深2178.6m，水平段長815m，通過前期對水平段測井解釋分析，確定分段數(shù)為4段，I至4段各段分級數(shù)分別為2、2、3、3，這樣在井筒中只有4個封隔器的情況下，可以形成10條裂縫。具體做法是:
1.在密度1.9g/cm3的泥漿中對各段進行射孔，第一段射孔2級為10個/0.5m，在排量5m3/min下的孔眼摩阻為5.46MPa ;第二段射孔2級為10個/0.5m，在排量5.5mVmin下的孔眼摩阻為4.1OMPa ;第三段射孔3級為9個/0.5m，在排量6.5m3/min下的孔眼摩阻為5.06MPa ;第四段射孔3級分別為9個/0.5m、7個/0.5m、9個/0.5m，在排量7mVmin下的孔眼摩阻6.85MPa，可以保證各個射孔段裂縫的順利開啟；
2.分段壓裂管柱分別帶有4個噴砂滑套，全部封隔器坐封后投球開啟噴砂滑套控制改造位置，噴砂滑套及所對應(yīng)投球尺寸為45.5mm、47.625mm, 42.5mm、44.45mm, 39mm、41.275mm，36mm、38.1mm ；
3.壓裂施工第一段最高壓力為92.06MPa，若只有I條縫最高壓力應(yīng)為112MPa，判斷形成2條裂縫；第二段最高壓力為89.30MPa，若只有I條縫最高壓力應(yīng)為113MPa，判斷形成2條裂縫；第三段最高壓力為89.30MPa，若只有I條縫最高壓力應(yīng)為130MPa，若只有2條縫最高壓力應(yīng)為95MPa，判斷形成3條裂縫；第四段最高壓力為79.42MPa，若只有I條縫最高壓力應(yīng)為140MPa，若只有2條縫最高壓力應(yīng)為95MPa，判斷形成3條裂縫；
4.本井壓裂累計入地液量1468.4m3，加砂180.5m3;壓后在油壓22.2MPa，套壓23.6MPa下輸氣產(chǎn)量為5.0331X 104m3/d，無阻流量為21.6392X 104m3/d。多條裂縫的產(chǎn)生明顯提高了全井段的動用程度，獲得較好改造效果。
【權(quán)利要求】
1.一種水平井多級多縫分段壓裂方法，包括下列順序步驟: 1).待套管固井完井后，根據(jù)水平井段的油氣顯示情況，確定壓裂段數(shù)及分級數(shù)，確定分段封隔器坐封位置及分級射孔位置； 2).在泥漿條件下，根據(jù)分級條數(shù)下入定向射孔工具，采用定向射孔工藝，每級射孔個數(shù)為7?10個，孔眼直徑為8mm ; 3).完成射孔后，下入水平井分段工具，該工具的封隔器周面與水平井井筒套管的內(nèi)壁密封配合，將井筒套管的內(nèi)部空間隔離，從而實現(xiàn)水平井分段； 4).根據(jù)限流壓裂理論，由射孔孔眼個數(shù)確定射孔節(jié)流摩阻，從而確定壓裂施工時的最大排量、施工壓力等加砂壓裂參數(shù)； 5).壓裂施工前，投球坐封全部封隔器，后提高壓力打掉球座施工第一層；根據(jù)啟動球與噴砂滑套、接球座之間的匹配關(guān)系依次壓裂多個水平段，啟動球為低密度球；從而實現(xiàn)水平井多級多縫壓裂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述水平井多級多縫分段壓裂方法，其特征在于:所述定向射孔工具主要由從上至下依次組合在一起的篩管、延時起爆器、安全槍和射孔槍構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述水平井多級多縫分段壓裂方法，其特征在于:所述分段工具主要由從上到下依次組合在一起的扶正器、水力錨、封隔器、扶正器、噴砂滑套、接球座、扶正器、水力錨、封隔器和扶正器構(gòu)成。
【文檔編號】E21B43/26GK104481487SQ201410631114
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】戚斌, 趙祚培, 慈建發(fā), 黃禹忠, 劉林, 王興文, 宋燕高, 李永明, 劉斌, 康杰 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西南油氣分公司