一種用于不動管柱水力噴砂壓裂的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于不動管柱水力噴砂壓裂的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣開采技術(shù)領(lǐng)域中，目前主要采用不動管柱水力噴砂壓裂方法來完成壓裂作業(yè)。這種方法主要是逐段進(jìn)行壓裂作業(yè)。在每段壓裂作業(yè)中，都是先對套管進(jìn)行射孔，然后經(jīng)該孔對地層進(jìn)行壓裂。
[0003]為了確保壓裂作業(yè)可以順利進(jìn)行，通常在前段壓裂作業(yè)結(jié)束后而后分段壓裂作業(yè)開始前，需要對油管進(jìn)行放噴排液作業(yè)，以使井口處的壓力趨近于零。但是，由于在放噴排液過程中環(huán)空內(nèi)的壓力會逐漸降低，會導(dǎo)致環(huán)空內(nèi)的砂出現(xiàn)沉降堆積現(xiàn)象，從而在壓裂管柱與套管之間形成堆積層，由此卡住壓裂管柱，影響進(jìn)行后續(xù)其他作業(yè)。另外，這種放噴排液過程較為繁瑣復(fù)雜，施工效率低，例如高地層壓力井放噴降壓需要24小時以上，因此該過程會增加施工成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述部分或全部問題，本發(fā)明提供一種用于不動管柱水力噴砂壓裂的裝置及方法，其可以有效地避免砂在環(huán)空內(nèi)出現(xiàn)沉降堆積現(xiàn)象，由此可以避免在壓裂管柱與套管之間形成堆積層，從而避免卡住壓裂管柱。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于不動管柱水力噴砂壓裂的裝置，包括:壓裂管柱，壓裂管柱包括多個依次連接的分段，在各分段中均設(shè)有噴嘴單元，各噴嘴單元依次噴射；在噴嘴單元對地層進(jìn)行壓裂后形成在套管與相應(yīng)的分段之間的封堵層，以用于封隔開已完成壓裂的分段與將進(jìn)行壓裂的分段。
[0006]在一個實(shí)施例中，封堵層是由噴嘴單元噴出的封堵劑凝結(jié)而形成的膠狀體。
[0007]在一個實(shí)施例中，封堵層是由環(huán)空運(yùn)送的封堵劑凝結(jié)而形成的膠狀體。
[0008]在一個實(shí)施例中，封堵劑由兩性聚丙烯酰胺、陽離子單體、陰離子單體、交聯(lián)劑、弓丨發(fā)劑按照和水的重量比(0.3-1): (6-12): (1-5): (0.02-0.06): (0.02-0.06): (81.9-93)的比例在水中進(jìn)行溶液交聯(lián)聚合而成。
[0009]在一個實(shí)施例中，封堵層處于已完成壓裂的分段內(nèi)的噴嘴單元到將進(jìn)行壓裂的分段內(nèi)的噴嘴單元之間。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于不動管柱水力噴砂壓裂的方法，包括步驟:步驟1，通過壓裂管柱的分段對地層進(jìn)行壓裂；步驟2，導(dǎo)入封堵劑，使其流動到套管與該分段之間，并形成用于隔開該分段和下一分段的封堵層。
[0011]在一個實(shí)施例中，該用于不動管柱水力噴砂壓裂的方法還包括步驟3，即壓力管柱的各分段逐段進(jìn)行上述步驟I和2。
[0012]在一個實(shí)施例中，封堵劑經(jīng)壓裂管柱的噴嘴單元噴射出。
[0013]在一個實(shí)施例中，封堵劑能夠在第一固定時間后形成膠狀的封堵層，并在第二固定時間后溶解或融化成液體。
[0014]在一個實(shí)施例中，封堵劑由兩性聚丙烯酰胺、陽離子單體、陰離子單體、交聯(lián)劑、弓丨發(fā)劑按照和水的重量比(0.3-1): (6-12): (1-5): (0.02-0.06): (0.02-0.06): (81.9-93)的比例在水中進(jìn)行溶液交聯(lián)聚合而成，第一固定時間為60分鐘，第二固定時間為4-24小時。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的用于不動管柱水力噴砂壓裂的裝置和方法，可以有效地避免砂在環(huán)空內(nèi)出現(xiàn)沉降堆積現(xiàn)象，由此避免了在壓裂管柱與套管之間形成堆積層，從而可以避免卡住壓裂管柱。此外，根據(jù)本發(fā)明的用于不動管柱水力噴砂壓裂的裝置和方法無需進(jìn)行放噴排液作業(yè)，使得施工效率大大提高，從而節(jié)約生產(chǎn)成本。同時，根據(jù)本發(fā)明的用于不動管柱水力噴砂壓裂的裝置的封堵劑，不僅可以在需要時及時形成高強(qiáng)度膠狀體的封堵層以用來隔開已完成壓裂的分段與將進(jìn)行壓裂的分段，而且還可以在不需要時把高強(qiáng)度膠狀體緩慢地溶解或融化成液體，從而避免干擾后續(xù)排液求產(chǎn)作業(yè)和施工。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的用于不動管柱水力噴砂壓裂的裝置的結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，生產(chǎn)成本低廉，使用安全高效，從而便于實(shí)施推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0017]在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中:
[0018]圖1示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于不動管柱水力噴砂壓裂的裝置。
[0019]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0021]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供了一種用于不動管柱水力噴砂壓裂的裝置10。該裝置10包括壓裂管柱I。壓裂管柱I包括多個依次連接的分段2。在各分段2中均設(shè)有噴嘴單元6。噴嘴單元6例如為噴嘴組，即由多個噴嘴組成。噴嘴單元6可用于噴出支撐劑(例如石英砂)，以便用于完成壓裂作業(yè)。各分段2內(nèi)的噴嘴單元6依次進(jìn)行噴射，使得壓裂作業(yè)是逐段進(jìn)行的。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，裝置10還包括在噴嘴單元6對地層進(jìn)行壓裂后形成在套管4與相應(yīng)的分段2之間(即環(huán)空7)的封堵層3。封堵層3用于隔開已完成壓裂的分段2與將進(jìn)行壓裂的分段2。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，封堵層3可由噴嘴單元6噴出的封堵劑凝結(jié)而形成的膠狀體，也可由環(huán)空7運(yùn)送的封堵劑凝結(jié)而形成的膠狀體。優(yōu)選地，封堵層3在軸向上處于已完成壓裂的分段2內(nèi)的噴嘴單元6到將進(jìn)行壓裂的分段2內(nèi)的噴嘴單元6之間。這樣，可以保證更好的封隔效果。
[0024]封堵劑可由兩性聚丙烯酰胺、陽離子單體、陰離子單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑按照和水的重量比(0.3-1): (6-12): (1-5): (0.02-0.06): (0.02-0.06): (81.9-93)的比例在水中進(jìn)行溶液交聯(lián)聚合而成。其中，陽離子單體例如為二甲基二烯丙基氯化胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺(DAC)、甲基或丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺(DMC);陰離子單體例如為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸鈉或丙烯酸；交聯(lián)劑例如為PEI樹脂、C10-30烷基丙烯酸脂或NN-亞甲基雙丙烯酰胺；引發(fā)劑例如為硫代硫酸鈉、硫代硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉。