CN103075138A

CN103075138A - 一种水平井分段压裂、分段采油一体化管柱

Info

Publication number: CN103075138A
Application number: CN2013100094837A
Authority: CN
Inventors: 郑金中; 程心平; 杨万有; 张成富; 沈琼; 王瑶; 邹明华
Original assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Current assignee: CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2033-01-10
Also published as: CN103075138B

Abstract

本发明公开了一种水平井分段压裂、分段采油一体化管柱，包括：悬挂封隔器（4），所述悬挂封隔器（4）内设置有与插入密封（5）配合的密封筒，从而实现密封连接；所述插入密封（5）通过压裂油管（1）连接水力锚（3）；所述悬挂封隔器（4）通过完井油管（6）连接N组分段组合模块，N的取值大于等于2；第N组分段组合模块通过液控管线（8）和所述完井油管（6）连接底部开关（11），所述底部开关（11）螺纹连接导向器（12）。通过采用N组分段组合模块实现水平井分段压裂，分段数不受限制，且压裂管柱还可以作为采油管柱使用；当各级滑套式开关的内通径尺寸一致时，实现了选择性分段采油。

Description

一种水平井分段压裂、分段采油一体化管柱

技术领域

本发明涉及井下分段压裂和分段采油，尤其涉及一种水平井分段压裂、分段采油一体化管柱。

背景技术

在低渗透油气田开发的过程中，为了提高油气生产和开发效果，经常要对储层进行压裂改造；通过分段来实现对每段油层的采油。

现有技术中的水平井段压裂主要包括以下两种：

1）双封单卡分段压裂技术：采用小直径双封隔器单卡目的层压裂，通过反洗和拖动实现一趟管柱多个层段的压裂。但是此项工艺技术存在压裂层段有限，压裂完成后需下入完井管柱进行完井；

2）不动管柱压裂工艺：通过封隔器配合多级滑套，投入不同级差的压裂球进行井下各层段的压裂。现有技术中的压裂管柱的分段采油主要采用分级球座来实现，但由于球座内通径逐级减小，尺寸变化较大，压裂完成后，无法很好的实现油层的分层开采。

发明内容

本发明提供了一种水平井分段压裂、分段采油一体化管柱，该管柱很好地实现了水平井压裂管柱工艺与分层采油工艺的一体化组合，详见下文描述：

一种水平井分段压裂、分段采油一体化管柱，包括：悬挂封隔器，

所述悬挂封隔器内设置有插入密封配合的密封筒，实现密封连接；所述插入密封通过压裂油管连接水力锚；所述悬挂封隔器通过完井油管连接N组分段组合模块，N的取值大于等于2；第N组分段组合模块通过液控管线和所述完井油管连接底部开关，所述底部开关螺纹连接导向器；其中，

每组分段组合模块包括：滑套式开关，所述滑套式开关通过所述液控管线和所述完井油管依次连接扩张式封隔器和自膨胀式封隔器。

所述扩张式封隔器包括：分别与所述液控管线连接的扩张式封隔器上液控管线接口和扩张式封隔器下液控管线接口；还包括用于密封井筒的扩张式封隔器胶筒。

所述滑套式开关包括：分别与所述液控管线连接的滑套式开关上液控管线接口和滑套式开关下液控管线接口；还包括：活塞和滑套式开关球座，所述活塞带动滑套式开关移动套向所述滑套式开关下液控管线接口方向移动；所述活塞促进所述滑套式开关球座的形成，与压裂球相配合。所述压裂球具体为：可溶性材料的压裂球。N组所述滑套式开关的内径一致。

本发明提供的技术方案的有益效果是：通过采用N组分段组合模块实现水平井分段压裂，分段数不受限制，且压裂管柱还可以作为采油管柱使用；当各级滑套式开关的内通径尺寸一致时，实现了选择性分段采油；当压裂球采用低密度可溶性材料时，待压裂球溶解后，直径小于滑套式开关的内径，随生产排出井筒。

附图说明

图1为水平井分段压裂、分段采油一体化管柱的三层压裂的结构示意图；

图2为水平井分段压裂、分段采油一体化管柱的不限层压裂的结构示意图；

图3为扩张式封隔器的结构示意图；

图4为自膨胀式封隔器的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：压裂油管； 2：井筒；

3：水力锚； 4：悬挂封隔器；

5：插入密封； 6：完井油管；

7：滑套式开关； 8：液控管线；

9：扩张式封隔器； 10：自膨胀式封隔器；

11：底部开关； 12：导向器；

13：扩张式封隔器上液控管线接口： 14：扩张式封隔器胶筒；

15：扩张式封隔器下液控管线接口； 16：滑套式开关上液控管线接口；

17：滑套式开关移动套； 18：活塞；

19：滑套式开关球座； 20：滑套式开关下液控管线接口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1和图2，该一种水平井分段压裂、分段采油一体化管柱包括：悬挂封隔器4，悬挂封隔器4内设置有插入密封5配合的密封筒，实现密封连接；插入密封5通过压裂油管1连接水力锚3；悬挂封隔器4通过完井油管6连接N组分段组合模块，N的取值大于等于2；第N组分段组合模块通过液控管线8和完井油管6连接底部开关11，底部开关11螺纹连接导向器12；其中，

每组分段组合模块包括：滑套式开关7、扩张式封隔器9和自膨胀式封隔器10，滑套式开关7通过液控管线8和完井油管6依次连接扩张式封隔器9和自膨胀式封隔器10。

其中，参见图1，二组分段组合模块形成了三段油层。滑套式开关7、扩张式封隔器9和自膨胀式封隔器10组成第一组分段组合模块；另一组滑套式开关7、扩张式封隔器9和自膨胀式封隔器10组成第二组分段组合模块。N组分段组合模块之间保证相同的部件尺寸一致。实际应用时，当只需要对第三段油层进行采油时，只需要将第二组中的滑套式开关7打开，同时关闭第一组中的滑套式开关7即可。N的取值大于等于2，根据实际应用中的需要来确定接多少组分段组合模块，本发明实施例对具体的数量不做限制。

本发明实施例对上述部件的型号不做限定，只需满足和井筒2的规格相匹配即可。

参见图3，扩张式封隔器9包括：分别与液控管线8连接的扩张式封隔器上液控管线接口13和扩张式封隔器下液控管线接口15；还包括用于密封井筒2的扩张式封隔器胶筒14，当液控管线8中的液体通过扩张式封隔器胶筒14时，扩张式封隔器内部被撑开，来实现对井筒2的密封。

参见图4，滑套式开关7包括：分别与液控管线8连接的滑套式开关上液控管线接口16和滑套式开关下液控管线接口20；还包括：活塞18和滑套式开关球座17，活塞18带动滑套式开关移动套17向滑套式开关下液控管线接口20方向移动；活塞18促进滑套式开关球座19的形成，与压裂球的规格相匹配。实际应用中，压裂时工作人员投放的压裂球设置在滑套式开关球座19上，滑套式开关下液控管线接口20使得液控管线8中的液体进入滑套式开关7的内部，在活塞18的促进下，滑套式开关球座19逐渐与压裂球的规格相匹配。

其中，当设置在滑套式开关球座19上的压裂球采用低密度的可溶性材料时（例如：金属复合材料），压裂完成后，压裂球溶解后，直径小于滑套式开关7的内径，可随生产排出井筒2。

实际应用时，扩张式封隔器9在压裂时起主要密封功能，自膨胀式封隔器10在生产时起主要密封功能。N个滑套式开关7的内通径一致，每个滑套式开关7都对应当层油层层段，两个滑套式开关7之间使用扩张式封隔器9和自膨胀式封隔器10隔开。导向器12位于管柱最底部，用于管柱下放过程中的引导。

下面以三段油层为例详细说明该一体化管柱的工作原理，详见下文描述：

为了保证压裂工具能顺利下入预定位置，破除井筒2的内部台阶、消除井壁阻点，首先下入通井工具，对井筒2进行通井，并确保通井工具多次下入到井筒2底部，通井完成后，起出通井管柱。利用钻杆将悬挂封隔器4、完井油管6、液控管线8、第一组分段组合模块、第二组分段组合模块、底部开关11和导向器12组成的分层压裂管串下入到设定位置。从钻杆内打压坐封悬挂封隔器4、两组分段组合模块中的扩张式封隔器，将油层一、二和三段全部分隔开，接着投球丢手悬挂封隔器4，起出钻杆。下入由压裂油管1、水力锚3和插入密封5组合的对接管柱，将对接管柱与分层压裂管串对接，完成水平井分段压裂分段采油一体化管柱的下入。

下一步对油层一段进行压裂，从压裂油管1内加压，按设计压力对油层一段实施压裂，同时压裂压力通过与底部开关11相连接的液控管线8将压力传递至滑套式开关7，从而在滑套式开关7内形成滑套式开关球座19，为油层二段的压裂做准备。待油层一段压裂完成后，从压裂油管1内投入压裂球，使用小排量泵速推动其下行，待压裂球抵达滑套式开关球座19后，即可进行油层二段的压裂。从压裂油管1内加压，使滑套式开关7的内置密封套下移，打开滑套式开关7，从而使油管和油层二段沟通，就可以按设计压力进行油层二段的压裂。这样通过前段的压裂压力，形成后段滑套式开关球座19，从而依次完成后续层段的压裂，从而实现全部地层的压裂。

完成所有层段压裂后，压裂管柱则作为采油管柱使用，即可进行生产。自膨胀式封隔器10会在10天到15天的时间内完全膨胀坐封，作为后期采油管柱的主要密封系统。压裂球采用低密度可溶性材料，待溶解后，其直径小于滑套式开关7的内径，可随生产液返排出井筒。若需对地层进行选择性开采，则可以通过连续油管下入专用工具，对滑套式开关7进行选择性开启和关闭，从而实现分段采油。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水平井分段压裂、分段采油一体化管柱，包括：悬挂封隔器（4），其特征在于，

所述悬挂封隔器（4）内设置有插入密封（5）配合的密封筒，实现密封连接；所述插入密封（5）通过压裂油管（1）连接水力锚（3）；所述悬挂封隔器（4）通过完井油管（6）连接N组分段组合模块，N的取值大于等于2；第N组分段组合模块通过液控管线（8）和所述完井油管（6）连接底部开关（11），所述底部开关（11）螺纹连接导向器（12）；其中，

每组分段组合模块包括：滑套式开关（7）、扩张式封隔器（9）和自膨胀式封隔器（10），所述滑套式开关（7）通过所述液控管线（8）和所述完井油管（6）依次连接扩张式封隔器（9）和自膨胀式封隔器（10）。

2.根据权利要求1所述的一种水平井分段压裂、分段采油一体化管柱，其特征在于，所述扩张式封隔器（9）包括：

分别与所述液控管线（8）连接的扩张式封隔器上液控管线接口（13）和扩张式封隔器下液控管线接口（15）；还包括用于密封井筒（2）的扩张式封隔器胶筒（14）。

3.根据权利要求1所述的一种水平井分段压裂、分段采油一体化管柱，其特征在于，所述滑套式开关（7）包括：

分别与所述液控管线（8）连接的滑套式开关上液控管线接口（16）和滑套式开关下液控管线接口（20）；还包括：活塞（18）和滑套式开关球座（19），所述活塞（18）带动滑套式开关移动套（17）向所述滑套式开关下液控管线接口（20）方向移动；所述活塞（18）促进所述滑套式开关球座（19）的形成，与压裂球相配合。

4.根据权利要求3所述的一种水平井分段压裂、分段采油一体化管柱，其特征在于，所述压裂球具体为：可溶性材料的压裂球。

5.根据权利要求1或3所述的一种水平井分段压裂、分段采油一体化管柱，其特征在于，N组所述滑套式开关（7）的内径一致。