一種油氣開采裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及為一種油氣開采裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油開采中，打通油流通道是一項重要工藝。但是在現(xiàn)有技術(shù)中，常利用聚能彈射孔方式和水力噴射射孔方式打通油流通道。
[0003]半個多世界來，聚能彈射孔方式雖然在射孔工藝、工具和方法上有很大進(jìn)步。但是，射孔對儲層產(chǎn)生的壓實帶污染問題無法克服，大幅降低儲層有效滲透率，對原油生產(chǎn)極為不利。
[0004]另外，在水力噴射射孔方面，雖然在壓裂液，支撐劑和壓裂工藝等方面取得了長足進(jìn)展，但水力壓裂的基本工藝并未發(fā)生根本變化。在實際操作過程中，通過地面籠統(tǒng)加壓，在井下地層中形成裂縫。由于儲藏地層應(yīng)力的不均勻性，裂縫位置和方向難以控制。特別是在壓裂裸眼水平井時，大的井壁暴露面積會造成大量壓裂液漏失，降低了有效改造面積。從而，通過水力噴砂射孔技術(shù)不能保證裂縫位置和發(fā)展方向，對儲藏地層的改造可能得不到預(yù)期效果。
[0005]由此，需要提供一種油氣開采裝置和方法，能有效地控制油流通道的位置和發(fā)展方向，保證對儲藏地層的改造達(dá)到預(yù)期效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述部分或全部技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種油氣開采裝置和方法。本發(fā)明的裝置能夠有效地控制儲藏地層的孔道的位置和發(fā)展方向，使對儲藏地層的改造達(dá)到預(yù)期效果，以增加油氣產(chǎn)量。并且利用該裝置進(jìn)行油氣開采的方法施工流程簡單，操作成本低，對環(huán)境影響小。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出了一種油氣開采裝置，其特征在于，包括:
[0008]至少一個開采單元，其包括射流短節(jié)和與射流短節(jié)可拆卸式連接的調(diào)整短節(jié)，其中，射流短節(jié)的側(cè)壁上設(shè)置有貫穿的安裝孔，調(diào)整短節(jié)上設(shè)置有用于油氣由地層流入開采單元的內(nèi)腔的油孔，
[0009]針管，其第二端設(shè)置有自進(jìn)式噴頭，在初始狀態(tài)下，針管的第一端設(shè)置在開采單元的內(nèi)腔中，自進(jìn)式噴頭設(shè)置在安裝孔中，在向開采單元中泵送液體的過程中，針管在自進(jìn)式噴頭帶動下于儲藏地層中延伸以形成開采孔道。
[0010]在油氣開采過程中，將此裝置作為管柱的一部分被下方到預(yù)定儲藏地層中，從地面向管柱中泵送液體，開采單元中的液體由針管的第一端進(jìn)入并由第二端的噴頭噴出以破碎巖層。同時，由于針管的過流面積小于開采單元的過流面積，形成節(jié)流壓差，從而節(jié)流壓力推動針管由安裝孔向地層中延伸。最終，針管在儲藏巖層中邊延伸邊噴射破擊巖層，并在地層中形成孔道。油氣通過孔道流入管柱與井眼之間的環(huán)空，并通過油孔流入開采單元的內(nèi)腔中，并返出地面。另外，開采單元由射流短節(jié)和調(diào)整短節(jié)連接而成，則在開采單元的軸向方向可調(diào)節(jié)開采單元的長度，以適應(yīng)不同井眼需要。尤其對于水平井，這種可拆卸連接方式方便了下井操作。并且這種結(jié)構(gòu)的開采單元加工容易，生產(chǎn)成本低。由此，使用此裝置用于油氣開采時，通過安裝孔的位置，針管的長度等便能有效地控制孔道的位置和發(fā)展方向，達(dá)到儲藏地層改造的預(yù)期效果。在操作過程中，耗費液體少，操作成本低，對儲藏地層的改造可控性高。另外，避免采用射孔彈所產(chǎn)生的對儲藏的污染，對環(huán)境影響小。
[0011]在一個實施例中，噴頭構(gòu)造為桶狀結(jié)構(gòu)，其開口端與針管固定連接以接納來自針管的液體，其底壁上設(shè)置沿噴頭的軸向的第一噴嘴，其側(cè)壁上設(shè)置第二噴嘴，第二噴嘴構(gòu)造為在由噴頭的內(nèi)側(cè)向外側(cè)方向上由下游向上游傾斜。優(yōu)選地，第二噴嘴與噴頭的軸向的銳角為20?80度。通過這種設(shè)置，經(jīng)由地面泵送的高壓液體，通過第一噴嘴向前沖擊巖層并形成孔道。同時，高壓液體由第二噴嘴向斜后方(與第一噴嘴液體噴射方向大體相反的巖層中)噴射，產(chǎn)生的反作用力為噴頭提供了驅(qū)動力，以使針管更容易地深入地層。
[0012]在一個實施例中，在針管的第一端設(shè)置用于限制針管的第一端頭穿出安裝孔的限位部。通過這種設(shè)置，使針管的第一端不穿過安裝孔，則維持開采單元內(nèi)的高壓不能通過安裝孔泄露。尤其是，在裝置上設(shè)置多個針管時，由于地層應(yīng)力不均衡，有的針管在地層中延伸速度快，而有的針管在地層中延伸速度慢。先形成孔道的針管的第一端通過限位部的作用繼續(xù)位于開采單元的內(nèi)腔中，以維持開采單元的內(nèi)腔中壓力，從而驅(qū)動其他針管繼續(xù)在地層中延伸。由此，通過上述設(shè)置增加了儲藏改造有效性。
[0013]在一個實施例中，安裝孔上游的開采單元的內(nèi)腔構(gòu)造為弧狀部，臨近針管的第二端頭的針管設(shè)置在與安裝孔相對式設(shè)置的弧狀部內(nèi)。通過上述設(shè)置，可控制針管在儲藏地層中的前進(jìn)方向，更好控制孔道的形成方向。并且能使針管更容易地向地層中延伸。
[0014]在一個實施例中，在開采單元的內(nèi)腔的上設(shè)置用于限制針管的位置的定位件。優(yōu)選地，定位件構(gòu)造為環(huán)狀，并在開采單元的內(nèi)腔的由上游到下游方向上設(shè)置多個定位環(huán)，針管能穿過定位環(huán)而在開采單元的內(nèi)腔中延伸。通過這種設(shè)置，在開采單元的內(nèi)腔中定位了針管的位置，使得在針管向地層中延伸時，針管只能沿著定位環(huán)在開采單元的內(nèi)腔中運(yùn)動，而不會在開采單元的內(nèi)腔中竄動。由此，提供了裝置可控性。
[0015]在一個實施例中，在安裝孔的內(nèi)壁與針管的外壁之間設(shè)置密封組件，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，以使得液體能通過傳壓孔而作用于彈性密封件。通過上述設(shè)置，當(dāng)開采單元的內(nèi)腔中以一定排量通過液體時，液體通過傳壓孔作用在彈性密封件上，使其沿安裝孔的徑向膨脹，從而實現(xiàn)針管和安裝孔之間的密封。開采單元內(nèi)液體壓力越大，彈性密封件受擠壓越厲害，針管和安裝孔之間的密封性能越高。并且此結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)。
[0016]在一個實施例中，在射流短節(jié)的周向上設(shè)置多個安裝孔，各安裝孔均設(shè)置有與其對應(yīng)的針管和密封組件。通過此種設(shè)置，在一趟管柱上可形成多個孔道，從而增加了儲藏的開采效果。同時提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種油氣開采方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0018]步驟一:將根據(jù)上述的裝置作為管柱的一部分被放入儲藏地層預(yù)定位置；
[0019]步驟二:向管柱內(nèi)泵送液體，針管在儲藏地層中延伸，液體由第二噴嘴噴出，以驅(qū)動噴頭向儲藏地層延伸，液體由第一噴嘴射出以沖擊巖石，并在地層中形成油氣孔道；
[0020]步驟三:停止泵送，儲藏地層中的油氣通過孔道進(jìn)入管柱與井眼之間的環(huán)空，并通過油孔進(jìn)入開采單元的內(nèi)腔中。優(yōu)選地，液體可以為酸性液體，在針管前進(jìn)過程中以腐蝕巖層，更好的形成孔道。
[0021]由此，采用此方法形成井眼孔道，操作簡單，施工方便。并且采用此方法形成的井眼孔道的位置和長度可控。
[0022]本申請中，用語“第一端”與位于開采單元內(nèi)腔中的針管的一端相同，用語“第二端”指與“第一端”相反，并與在針管向儲藏地層中延伸的針管的前端相同。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括以下優(yōu)點。通過此裝置生成井眼孔道時，能有效地控制孔道位置和發(fā)展方向，增強(qiáng)了對孔道的可控性。在裝置上可設(shè)置多個針管，則在儲藏地層中生成的孔道面積的和長度大，從而能有效增加泄油其面積和產(chǎn)能?？筛鶕?jù)實際井眼需求，在裝置上設(shè)置多個開采單元，并且通過調(diào)整射流短節(jié)和調(diào)整短節(jié)，增加裝置的使用范圍。施工流程簡單，不需要進(jìn)行固井、射孔、