封隔器封隔多層水力噴砂射孔與壓裂一體化工藝方法

2023-06-15 02:09:56

專利名稱：封隔器封隔多層水力噴砂射孔與壓裂一體化工藝方法
技術領域：
本發明公開了一種新型石油工業使用的封隔器封隔多層水力噴 砂射孔與壓裂一體化工藝方法，適用於套管完井方式的油氣井多層射 孔、壓裂改造。
背景技術：
對於一井多層的油氣井，由於各儲層間具有物性差異大，非均質 性強特點，採用水力噴砂工藝技術進行分層壓裂時，壓裂完成下層後， 再上提管柱，壓裂上層時，如果上層比下層破裂壓力高，有可能使該 進入上層的壓裂液"漏入"下層， 一方面使上層得不到充分壓裂改造， 另一方面，使下層"重複"得到改造，導致上下層均未得到有效改造， 嚴重影響油氣井產量。中國專利公告號CN101059070A，提供了一種噴砂射孔、壓裂一 體化的方法及其工藝管柱，實現了一套管柱完成井下套管噴砂射孔和 該射孔地層壓裂。將水力噴砂射孔和水力壓裂工藝"合二為一"，即 滿足了水力噴砂射孔的要求，又保證了水力壓裂要求。能在直井、水 平井、斜井內進行射孔壓裂施工。該工藝方法克服了常規噴射、壓裂 管柱上沒有封隔器，當完成一個地層套管噴射、壓裂後，如果再進行 下一地層套管噴射、壓裂施工，壓裂液就能進入在先射孔、壓裂的地 層技術缺陷。發明內容本發明的目的是提供一種封隔器封隔多層水力噴砂射孔與壓裂一 體化工藝方法，利用水力噴射、壓裂工具，先進行下層的壓裂，下層壓裂完成後，上提管柱，再進行上層的壓裂，此時，由於水力噴射噴嘴的節流作用，K344或Y344封隔器處於坐封狀態，避免了上層施工的壓裂 液"漏入"下層地層，同一趟管柱能完成多層水力噴射、壓裂施工，使 油氣井上下地層都得到有效改造。 本發明採用的技術方案是一、 本發明採用的封隔器封隔多層水力噴砂射孔與壓裂一體化管 柱組合從上至下主要由油管(l)、安全接頭(2)、水力噴射器(3)、 K344 或Y344封隔器(4)、單流閥(5)、篩管(6)、堵頭(7)所組成。其中， 水力噴射器(3)要下至需要射孔位置。二、 封隔器封隔多層水力噴砂射孔與壓裂一體化工藝方法A、 下入分層水力噴砂射孔與壓裂一體化工藝管柱管柱組合從 上至下主要是油管(l)、安全接頭(2)、水力噴射器(3)、 K344或Y344 封隔器(4)、單流閥(5)、篩管(6)、堵頭(7)所組成。其中，水力噴射 器(3)首先下至需要射孔的下層位置。B、 正洗射孔前用洗井液洗井,正洗井排量在500 10001/min之 間,達到進、出口的化驗水質相同。C、 下層水力噴砂射孔從油管(l)注入射孔液，射孔施工排量和 井口壓力由水力噴射器(3)的噴嘴數量、孔徑以及噴嘴與套管距離確 定。射孔時，射孔液從油管(l)注入，由油、套環空返出。至完成下 層套管射孔。D、 下層水力噴砂壓裂下層水力噴射射孔完成後，從油管(l) 注入壓裂液，採用O73.03mm油管注入，壓裂液的排量範圍是1. 6 2.8m7min(具體排量大小根據噴射器設計噴嘴數量和噴嘴直徑確 定)，注入壓裂液的壓力範圍約20 50MPa(具體根據不同儲層施工壓 力有所變化)。同時，油套環空注入原膠液進行壓裂施工，為了滿足 壓裂所需的排量和儲層裂縫延伸壓力的要求，油套環空注入排量為油管(l)注入排量的1/3 1/2。E、上層水力噴砂射孔、壓裂當下層壓裂完成後，進行反循環 壓井；完成壓井並上提管柱，水力噴射器上提至需要射孔的上層位置，進行上層水力噴射射孔、壓裂，施工方法與下層水力噴射射孔、壓裂 相同。在進行上層水力噴射壓裂時，由於水力噴射器在壓裂施工排量下其內外壓差大於10MPa，而K344或Y344封隔器的坐封節流壓差只 需4 8MPa，也就是說，上層水力噴射壓裂時，K344或Y344封隔器 一直處於坐封狀態，壓裂液不會"漏入"下層，只能進入需壓裂的上 層。上層段壓裂完成後，起出水力噴射射孔與壓裂一體化工藝管柱， 下入完井管柱，排液求產。合理的噴嘴孔徑尺寸，既能滿足水力噴砂射孔的要求，又保證水 力噴砂壓裂設計排量的要求。將水力噴砂射孔和水力壓裂工藝"合二 為一"。噴嘴孔徑為5 8毫米。噴嘴的數量一般4 16個。噴嘴的 排列關係是對稱分布。噴嘴的排列關係可以是螺旋形對稱分布。本發明的有益效果1、 利用封隔器封隔多層水力噴砂射孔與壓裂一體化工藝管柱， 施工既滿足了水力噴砂射孔的要求，又保證了水力壓裂設計排量。2、 由上述施工程序壓裂完成下一層後，只需上提工藝管柱至需 要壓裂的上一層，執行相同的施工程序壓裂上層，施工方便簡捷，周 期短。下層噴射壓裂完成後，再進行噴射壓裂上層時，因為有K344或 Y344封隔器的存在，壓裂液不會"漏入"到下層，保證上層得到有效 改造。3、 通過對水力噴射器上分布的噴嘴進行更換、封堵，可滿足不 同井對射孔孔徑和數量、壓裂施工排量、地層破裂壓力要求。克服了 由於儲層非均質性，傳統水利噴砂射孔壓裂封隔性能不可靠技術缺 陷。下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。


圖1為封隔器封隔多層水力噴砂射孔與壓裂一體化管柱下入直 井中實施射孔和壓裂作業示意圖。管柱組成為油管l、安全接頭2、水力噴射器3、 K344封隔器 4、單流閥5、篩管6、堵頭7 。
具體實施方式
實施例l:以一口有上下兩個油層的油井為例，對封隔器封隔多 層水力噴砂射孔與壓裂一體化工藝進行詳細說明。如一口定向油井，上、下有不同兩種砂巖儲層，層間距20m，上 層地層破裂壓力為38MPa，儲層緻密破裂壓力高；下層地層破裂壓力 為30MPa，儲層破裂壓力較低。參閱圖1。工藝管柱自上至下組成為油管1、安全接頭2、水 力噴射器3、 K344封隔器4、單流閥5、篩管6、堵頭7組成。水力 噴射器3的射嘴孔徑是6亳米，噴嘴的數量是6個。噴嘴的排列關係 是對稱排列，並且上下層噴嘴對中排列。A、 向井內下入封隔器封隔多層水力噴射射孔與壓裂一體化工藝 管柱管柱組合從上至下主要是油管1、安全接頭2、水力噴射器 3、 K344封隔器4、單流閥5、篩管6、堵頭7所組成。其中，水力噴 射器3要求下至需要射孔位置。B、 正洗射孔前用洗井液洗井，洗井排量小於10001/min，至進出 口水質一致。C、 下層水力噴射射孔從油管1注入射孔液，射孔施工排量和井口壓力由水力噴射器3的噴嘴數量、孔徑以及噴嘴與套管距離確 定。射孔時，射孔液從油管l注入，由油、套環空返出。D、 下層水力噴射壓裂水力噴射射孔完成後，按設計要求的排量，從油管l注入壓裂液，同時，油套環空注入原膠液進行壓裂施工， 為了滿足壓裂所需的排量和儲層裂縫延伸壓力的要求，油套環空注入排量為油管注入排量的1/2。 一般井深2000m，採用①73.03mm油管1 注入，壓裂施工排量為1.8 m7min，地面壓力是28 32MPa。E、上層水力噴射壓裂下層壓裂完成後，反循環壓井，如果確 認噴射器3性能完好，上提管柱後，在進行上層水力噴射壓裂時，採 用O 73. 03mm油管注入，壓裂施工排量為1. 8 m7min，地面壓力是34 40MPa。由於水力噴射器3在正常壓裂施工排量下其內外壓差大於 lOMPa，而K344封隔器4的坐封節流壓差只需5MPa，也就是說，上 層水力噴射壓裂時，K344封隔器4 一直處於坐封狀態，壓裂液不會 "漏入"下層，只能進入需壓裂的上層。整個層段壓裂完成後，起出 水力噴射射孔與壓裂一體化工藝管柱，下入完井管柱，排液求產。下入工藝管柱時，要求水力噴射器3下至需要射孔位置。管柱到 位後，首先採用洗井液小排量洗井，至進出口水質一致。從油管注入 射孔液，實施水力噴射射孔作業，排量和井口壓力由水力噴射器3的 噴嘴數量、孔徑以及噴嘴與套管距離確定。射孔時，射孔液從油管注 入，由油、套環空返出。然後，按設計要求的排量，從油管注入壓裂 液，同時，從油套環空注入原膠液進行壓裂施工，為了滿足壓裂所需 的排量和儲層延伸壓力要求，油套環空注入排量為油管注入排量的 1/2。下部壓裂完成後，反循環壓井，如果確認水力噴射器3性能完 好，上提管柱後，在進行上層水力噴射壓裂時，由於K344封隔器4 一直處於坐封狀態，壓裂液不會"漏入"下層，只能進入需壓裂的上 層。整個層段壓裂完成後，起出水力噴射射孔與壓裂一體化工藝管柱， 下入完井管柱，排液求產。使用一套水力噴砂射孔與壓裂一體化工藝管柱，能完成多種排量 的壓裂施工作業，配套工具簡單。因為不同井、不同油氣層段所需的射孔孔徑和數量、壓裂施工排量、地層破裂壓力不同，需要配備不同 的射孔工具和壓裂工具，而水力噴射器3巧妙的結構設計能解決這一問題，通過對水力噴射器3上分布的噴嘴進行更換、封堵，能滿足不同井對射孔孔徑和數量、壓裂施工排量、地層破裂壓力要求。實施例2:與實施例1基本相同，不同點是採用的封隔器是Y344 封隔器。另一個不同點是噴嘴，噴嘴孔徑為5毫米；噴嘴的數量16 個；噴嘴的排列關係是對稱分布，16個噴嘴分為4排，每排自下而 上螺旋形式分布。
權利要求
1. 一種封隔器封隔多層水力噴砂射孔與壓裂一體化工藝方法，其特徵在於A、下入分層水力噴砂射孔與壓裂一體化工藝管柱管柱組合從上至下主要是油管(1)、安全接頭(2)、水力噴射器(3)、K344或Y344封隔器(4)、單流閥(5)、篩管(6)、堵頭(7)所組成，其中，水力噴射器首先下至需要射孔的下層位置；B、正洗射孔前用洗井液洗井，正洗井排量在500～1000l/min之間，達到進、出口的化驗水質相同；C、下層水力噴砂射孔從油管(1)注入射孔液，射孔施工排量和井口壓力由水力噴射器的噴嘴數量、孔徑以及噴嘴與套管距離確定，射孔時，射孔液從油管(1)注入，由油、套環空返出，至完成下層套管射孔；D、下層水力噴砂壓裂下層水力噴砂射孔完成後，從油管(1)注入壓裂液，採用Φ73.03mm油管注入，壓裂液的排量1.6～2.8m3/min，注入壓裂液的壓力範圍約20～50MPa，同時，油套環空注入原膠液進行壓裂施工，為了滿足壓裂所需的排量和儲層裂縫延伸壓力的要求，油套環空注入排量為油管(1)注入排量的1/3～1/2；E、上層水力噴砂射孔、壓裂當下層壓裂完成後，進行反循環壓井；完成壓井並上提管柱，水力噴射器(3)上提至需要射孔的上層位置，進行上層水力噴射射孔、壓裂，施工方法與下層水力噴砂射孔、壓裂相同，在進行上層水力噴射壓裂時，由於水力噴射器(3)在壓裂施工排量下其內外壓差大於10MPa，而K344或Y344封隔器(4)的坐封節流壓差只需4～8MPa，也就是說，上層水力噴砂壓裂時，K344或Y344封隔器一直處於坐封狀態，壓裂液不會「漏入」下層，只能進入需壓裂的上層，上層段壓裂完成後，起出水力噴砂射孔與壓裂一體化工藝管柱，下入完井管柱，排液求產。
2、 如權利要求1所述的封隔器封隔多層水力噴砂射孔與壓裂一體化工藝方法，其特徵在於合理的噴嘴孔徑尺寸，既能滿足水力噴砂 射孔的要求，又保證水力噴砂壓裂設計排量的要求，將水力噴砂射孔和水力壓裂工藝"合二為一"，水力噴射器(3)的噴嘴孔徑為5 8毫米， 噴嘴的數量為4 16個。
3、 如權利要求1或2所述的封隔器封隔多層水力噴砂射孔與壓裂 一體化工藝方法，其特徵在於所述水力噴射器(3)的噴嘴的排列關係 是對稱分布。
4、 如權利要求3所述的封隔器封隔多層水力噴砂射孔與壓裂一體化工藝方法，其特徵在於所述的噴嘴的排列關係是螺旋形對稱分布。
全文摘要
封隔器封隔多層水力噴砂射孔與壓裂一體化工藝方法，應用於石油套管完井的油氣井多層射孔、壓裂。管柱包括油管、安全接頭、水力噴射器、K344或Y344封隔器、單流閥、篩管、堵頭。其中，水力噴射器位置下入需要射孔深度。通過正循環水力噴砂射孔下層，套管完成射孔後，水利噴砂壓裂下層；當下層完成水力噴砂壓裂後，進行反循環壓井，上提拖動管柱到上層射孔壓裂層段，繼續水利噴砂射孔壓裂上層。完成後，起出管柱下入完井管柱，排液求產。不需要每層單獨射孔，只需拖動油管實現對油氣井多層段的分層壓裂改造；該工藝是集射孔、壓裂、封隔一體化的新型增產措施工藝，壓裂可靠，施工方便簡捷，周期短。
文檔編號E21B43/11GK101270639SQ20081010564
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月30日 優先權日2008年4月30日
發明者付鋼旦, 周宗強, 徐永高, 李憲文, 捷 桂, 王道富, 趙振峰, 趙粉霞 申請人:中國石油天然氣股份有限公司