CN102777155B

CN102777155B - 一种页岩气桥塞分段完井方法

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Publication number: CN102777155B
Application number: CN201110123848.XA
Authority: CN
Inventors: 何祖清; 马开华; 丁士东; 姜向东; 郭朝辉; 安生; 赵旭; 张强; 吴俊霞
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: CN102777155A

Abstract

本发明提供了一种页岩气桥塞分段完井方法，属于非常规油气藏完井工程领域。本发明的方法首先使用液力泵将射孔枪和可钻除式桥塞通过传输电缆送至气井中的目的层段，进行射孔、压裂和坐封联作；然后对下一个目的层段进行射孔、压裂和坐封联作，经过多级重复后实现各目的层段的完井；最后通过连续油管下入钻铣工具钻除多级桥塞，建立产层通道，完井投产。本发明满足了页岩气开发井套管射孔完井的要求，为后期施工提供了坚固的井壁以及沟通产层的通道；满足了页岩气水平开发井多级分段的完井要求，可以实现下桥塞封隔、射孔和压裂工艺联作，简化了完井工序，节约了施工时间；可钻除式桥塞在水平段中可以一次性钻除多级桥塞，有效缩短了完井周期。

Description

一种页岩气桥塞分段完井方法

技术领域

本发明属于非常规油气藏完井工程领域，具体涉及一种页岩气桥塞分段完井方法。

背景技术

随着世界经济快速发展和对油气需求的攀升，页岩气作为一种非常规油气资源被不断发现和探明，其经济价值和战略意义也越来越受到了各国的高度重视。目前，全球页岩气总量为456×10¹²m³，中国泥页岩十分丰富，储量约456×10¹²m³，页岩气作为中国油气资源发展战略的重要组成部分，其钻探开发已经逐步启动，研究其配套的工艺技术将有着非常重要的意义。由于页岩气储层物性差且低孔低渗，研究表明通过桥塞有效划分单元压裂，既能够控制裂缝起始点，又能够沟通天然裂缝网络，是追求单井产能最大化最有效的完井方法。为此，国内外均投入力量开展了页岩气完井方法的研究。

检索国内外相关文献和专利，现有技术的现状如下：

在国外，北美是页岩气开发最早、规模最大、技术最先进的地方，近20年的矿场实践表明：85%的页岩气开发井均采用了水平井泵送桥塞多级分段完井方法。其简要工艺是：第一段TCP射孔，套管压裂；第二段，泵送桥塞，坐封和射孔一趟电缆完成，之后多级点火射孔，套管压裂；依次类推，最后通过连续油管快速钻除多段桥塞，完井投产。总体技术水准已经达到：可进行10-12段分段完井，抗压差5000psi-15000psi。

文献《页岩气藏开发的专项技术》中介绍了德克萨斯州中北部Fort Worth盆地的密西西比系（密西西比亚系是原北美古生界的一个系，位于泥盆系之上，宾夕法尼亚亚系之下，延续时间为距今345～320百万年，大致相当于欧洲的下石炭统。）的Barnett和俄克拉荷马州页岩水平井完井，有如下三种类型：

（1）用组合塞下套管、固井、多阶段分离压裂段；该方法复杂，分段数有限（只有2-6段）。

（2）各个阶段对射孔产层使用挠性油管或扣连接的油管供水或喷砂；该工艺复杂、工期长、成本高。

（3）机械井下钻具组合(BHA)型完井封隔器下入到水平页岩井中来固井和射孔。该管柱方案不能多级钻除。

文献《水平井分段压裂工艺技术现状及展望》中提到的水平井分段压裂采用的机械封隔、多段封隔方法，相对缩小了压裂通道；但是多级封隔器是无法钻除的。

文献《角64－H2井桥塞分段压裂技术》中介绍了该技术可实现“分次射孔,井筒内桥塞机械转向,固相纵向限缝高,光套管低摩阻泵注,前置酸预处理”。但该技术不能实现坐封、射孔和压裂联作；同时，该技术不是用于页岩气藏完井上的。

可以看出，随着我国页岩气勘探开发的起步，水平井将以其独特的优势成为页岩气钻完井的一种主导方式，但国内对于水平井分段完井的研究还处于起步阶段，尤其是采用桥塞进行页岩气水平井多段完井还是空白。目前，由于国内页岩气处于勘探阶段，暂无水平井投入开发，国内既没有这种完井方法也没有能满足分段完井的完全可钻除式工具。现有技术需采用油管下入常规工具分步实现射孔、封隔和压裂，这样既延长了施工周期，又限制了后期压裂投产的通道，同时无法实现多级分段完井。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种页岩气桥塞分段完井方法，用于满足致密性气藏水平井射孔和压裂联作的多级分段完井的要求，为我国页岩气以及相类似的非常规油气藏的高效开发奠定基础。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种页岩气桥塞分段完井方法，所述方法首先使用电缆传输及液力推送的方式将射孔枪3、E-坐封工具4和桥塞送至气井中的第一个目的层段，进行射孔、压裂和坐封联作；然后对下一个目的层段进行射孔、压裂和坐封联作，经过多级重复后完成各目的层段的施工；最后通过连续油管7下入钻铣工具8钻除各段内的桥塞，建立产层通道，完井投产；所述桥塞采用可钻除式桥塞5。

所述方法包括以下步骤：

（1）分段完井。

（2）多级钻塞。

其中，步骤（1）包括以下步骤：

（11）通过传输电缆2将射孔枪3下入气井套管1之中的第一个目的层段处，进行第一段射孔。

（12）起出射孔枪3，在气井套管1内泵入压裂液进行第一段压裂。

（13）通过传输电缆2依次下入可钻除式桥塞5、E-坐封工具4及射孔枪3，水平段开泵循环，将可钻除式桥塞5、E-坐封工具4及射孔枪3泵送至第一个目的层段内的预定位置。

（14）点火坐封可钻除式桥塞5，上提射孔枪3和E-坐封工具4至第二个目的层段内的预定位置，进行第二段射孔。

（15）起出射孔枪3及E-坐封工具4，投球至可钻除式桥塞5的球座处封隔已压裂段，然后在气井套管1内泵入压裂液进行第二段压裂。

（16）根据完井分段数的要求，重复步骤（13）至步骤（15），直至完成各个目的层段的施工。

步骤（2）包括以下步骤：

（21）通过连续油管7下入钻铣工具8。

（22）边加压边旋转连续油管7，同时从连续油管7内泵入洗井液，从上到下依次钻除各个目的层段内的可钻除式桥塞5，并由洗井液循环将钻屑6带出井口，进而沟通产层，完井投产。

在所述步骤（13）中，可钻除式桥塞5与E-坐封工具4是通过插接、销钉连接的，E-坐封工具4与射孔枪3是通过螺纹连接的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）满足了页岩气开发井套管射孔完井的要求，为后期施工提供了坚固的井壁以及沟通产层的通道。

（2）满足了页岩气水平开发井多级分段的完井要求，可以实现下桥塞封隔、射孔和压裂工艺联作，简化了完井工序，节约了施工时间。

（3）满足了页岩气压裂完井大排量、高砂比、高造缝压力等工艺参数的要求，为提高改造效果提供了条件。

（4）可钻除式桥塞的使用，在满足了多级分段射孔压裂之后，在水平段中可以一次性钻除多级桥塞，有效缩短了完井周期。

（5）页岩气采用桥塞完井方法可以满足生产后期重复压裂完井的需求。

（6）本发明中的完井管柱可耐工作压差为30-100Mpa，本发明的完井方法可分段3-15段，其分段工艺成功率为90%，使用本发明方法完井的气井生产寿命达到了10-15年。

附图说明

图1 是本发明方法所使用的页岩气桥塞完井管柱的结构示意图。

图2 是本发明页岩气桥塞分段完井方法中步骤1的示意图，图2-1至2-6分别对应分段完井步骤中的1至6步骤。

图3 是本发明页岩气桥塞分段完井方法中步骤2的示意图，图3-1和3-2分别对应多级钻塞步骤中的1和2步骤，图3-3是完井后的气井结构示意图。

其中，1为气井套管，2为传输电缆，3为射孔枪，4为E-坐封工具，5为可钻除式桥塞，6为钻屑，7为连续油管，8为钻铣工具，9为多级桥塞。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

一，完井管柱结构

如图1所示，本发明使用页岩气桥塞完井管柱从下到上主要包括可钻除式桥塞5、E-坐封工具4和射孔枪3，其中，可钻除式桥塞5与E-坐封工具4通过插接、销钉连接，射孔枪3与E-坐封工具4通过螺纹连接。E-坐封工具是坐塞的一种工具，其作用是提供桥塞坐封的机械动力，E表示通过电缆传输和电点火启动。所述完井管柱通过传输电缆2下入页岩气的气井套管1中，其具体位置根据气井完井施工设计而定。

二，一种页岩气桥塞分段完井方法

所述方法首先使用电缆传输及液力推送的方式将射孔枪3、E-坐封工具4和桥塞送至气井中的第一个目的层段，进行射孔、压裂和坐封联作；然后对下一个目的层段进行射孔、压裂和坐封联作，经过多级重复后完成各目的层段的施工；最后通过连续油管7下入钻铣工具8钻除各段内的桥塞，建立产层通道，完井投产；所述桥塞采用可钻除式桥塞5。

所述方法包括以下步骤：

（1）分段完井。

（2）多级钻塞。

其中，如图2所示，步骤（1）包括以下步骤：

（11）如图2-1所示，通过传输电缆2将射孔枪3下入气井套管1之中的第一个目的层段处，进行第一段射孔。

（12）如图2-2所示，起出射孔枪3，在气井套管1内泵入压裂液进行第一段压裂。

（13）如图2-3所示，通过传输电缆2依次下入可钻除式桥塞5、E-坐封工具4及射孔枪3，水平段开泵循环，将可钻除式桥塞5、E-坐封工具4及射孔枪3泵送至第一个目的层段内的预定位置。

（14）如图2-4所示，点火坐封可钻除式桥塞5，上提射孔枪3和E-坐封工具4至第二个目的层段内的预定位置，进行第二段射孔。

（15）如图2-5所示，起出射孔枪3及E-坐封工具4，投球至可钻除式桥塞5的球座处封隔已压裂段，然后在气井套管1内泵入压裂液进行第二段压裂。

（16）根据完井分段数的要求，重复步骤（13）至步骤（15），直至完成各个目的层段的施工，最后的结构如图2-6所示。

步骤（1）中完成了射孔、压裂和坐封联作，也就是说射孔、压裂和坐封三种不同而又复杂的工艺，只通过一趟电缆的下入和起出，在一个时段内连续依次实施，通称为“联作”。

如图3所示，步骤（2）包括以下步骤：

（21）如图3-1所示，通过连续油管7下入钻铣工具8。

（22）如图3-2所示，边加压边旋转连续油管7，同时从连续油管7内泵入洗井液，从上到下依次钻除各个目的层段内的可钻除式桥塞5（各段的可钻除式桥塞5被推压到一起后构成了图3-2中多级桥塞9），并由洗井液循环将钻屑6带出井口，进而沟通产层，完井投产。

完井后的气井结构如图3-3所示。

本发明的办法每段可以通过电缆一次下入桥塞及射孔枪，既可射孔又可实现封隔，同时可以满足最大通道（套管内径）压裂投产，无需油管多次周转使用，各工艺措施无需分步实现，能够衔接紧凑的实现射孔、封隔、压裂联作；本方法在于采用了一种新型的完全易钻除的桥塞，在射孔压裂之后通过连续油管下入一种钻铣工具就能够快速钻除多级桥塞，打通油气通道，来实现页岩等低渗油气藏的高效开发。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims

1.一种页岩气桥塞分段完井方法，其特征在于：所述方法首先使用电缆传输及液力推送的方式将射孔枪(3)、E-坐封工具(4)和桥塞送至气井中的第一个目的层段，进行射孔、压裂和坐封联作；然后对下一个目的层段进行射孔、压裂和坐封联作，经过多级重复后完成各目的层段的施工；最后通过连续油管(7)下入钻铣工具(8)钻除各段内的桥塞，建立产层通道，完井投产；所述桥塞采用可钻除式桥塞(5)；

所述方法包括以下步骤：

(1)分段完井

(2)多级钻塞

其中，步骤(1)包括以下步骤：

(11)通过传输电缆(2)将射孔枪(3)下入气井套管(1)之中的第一个目的层段处，进行第一段射孔；

(12)起出射孔枪(3)，在气井套管(1)内泵入压裂液进行第一段压裂；

(13)通过传输电缆(2)依次下入可钻除式桥塞5、E-坐封工具4及射孔枪3，水平段开泵循环，将可钻除式桥塞(5)、E-坐封工具(4)及射孔枪(3)泵送至第一个目的层段内的预定位置；

(14)点火坐封可钻除式桥塞(5)，上提射孔枪(3)和E-坐封工具(4)至第二个目的层段内的预定位置，进行第二段射孔；

(15)起出射孔枪(3)及E-坐封工具(4)，投球至可钻除式桥塞(5)的球座处封隔已压裂段，然后在气井套管(1)内泵入压裂液进行第二段压裂；

(16)根据完井分段数的要求，重复步骤(13)至步骤(15)，直至完成各个目的层段的施工；

步骤(2)包括以下步骤：

(21)通过连续油管(7)下入钻铣工具(8)；

(22)边加压边旋转连续油管(7)，同时从连续油管(7)内泵入洗井液，从上到下依次钻除各个目的层段内的可钻除式桥塞(5)，并由洗井液循环将钻屑(6)带出井口，进而沟通产层，完井投产。

2.根据权利要求1所述的页岩气桥塞分段完井方法，其特征在于：在所述步骤(13)中，可钻除式桥塞(5)与E-坐封工具(4)是通过插接、销钉连接的，E-坐封工具(4)与射孔枪(3)是通过螺纹连接的。