CN103244083A - 泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱及方法，该工艺管柱包括下入井筒中的一外油管和穿设在该外油管内的喷砂管柱；喷砂管柱自上而下顺序由内油管、扶正器、水力喷射器、单向阀、筛管和堵头连接构成；水力喷射器位于油层的射孔位置。本发明是将水力喷砂射孔与泡沫冲砂技术进行结合，在进行水力喷砂射孔的同时，从外油管中注入泡沫流体，利用泡沫流体来降低井筒液柱压力，减小水力喷砂射孔的围压；同时提高携砂能力，清除水力喷射器喷嘴周围堆积的磨料和岩屑，从而增大射孔的深度；进一步，泡沫流体可以形成井筒“负压”，减小液体渗入地层，从而降低了射孔过程中对储层的伤害。
Description
技术领域
本发明是关于一种油井水力喷砂射孔技术，尤其涉及一种泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱及方法。
背景技术
水力喷砂射孔是利用高压加砂流体对油井套管、水泥环和地层进行喷射钻孔的一种新技术；由于在射孔的过程中不会产生压实带，减少了对油层的污染和伤害，在低渗油藏、严重污染地层和压裂前期预处理中应用很广泛。
射孔深度是衡量水力喷砂射孔效果的主要指标之一；而射孔深度又与流体压力、含砂量、砂粒性质和围压等因素有关；由于受到设备条件的限制，很难通过提高流体压力、含砂量以及改变砂粒性质等方法来增加射孔深度。研究表明，围压减小，水力喷砂射孔深度呈直线增加。油井水力喷砂射孔的围压主要是由井筒液柱压力造成的，因此，通过降低井筒液柱压力，可以有效地增大水力喷砂射孔的深度。现有的水力喷砂射孔技术，如：中国专利CN101539007A和中国专利CN2580110Y中涉及到的水力喷砂射孔技术，都没有采取降低井筒液柱压力的方式来增加射孔深度。另一方面，由于液体的携砂能力较差，大量喷射后的磨料以及破碎的岩屑在喷嘴周围堆积，阻挡磨料浆体喷射到地层上，消耗了磨料浆体的冲击能量，严重影响了喷砂射孔的深度。此外，井筒液柱压力通常大于地层压力，在射孔的过程中，大量液体会渗入储层中，对储层造成伤害。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱及方法，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱及方法，通过借助泡沫流体来降低井筒液柱压力，减小水力喷砂射孔的围压，同时提高携砂能力，清除喷嘴周围堆积的磨料和岩屑，从而增大射孔的深度，减小射孔对储层的伤害。
本发明的目的是这样实现的，一种泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱，所述工艺管柱包括下入井筒中的一外油管和穿设在该外油管内的喷砂管柱；所述喷砂管柱自上而下顺序由内油管、扶正器、水力喷射器、单向阀、筛管和堵头连接构成；所述水力喷射器位于油层的射孔位置。
在本发明的一较佳实施方式中，所述外油管的底端延伸至扶正器的底部。
在本发明的一较佳实施方式中，所述外油管通过地面设备向井下注入泡沫流体；所述内油管通过地面设备向井下输送喷砂射孔磨料浆体。
在本发明的一较佳实施方式中，所述泡沫流体为氮气泡沫流体，氮气泡沫流体中的起泡剂浓度至少要大于临界胶束浓度的5倍；所述磨料浆体采用粒径为20～40目的石英砂为磨料，磨料浆体的浓度为120kg/m3。
在本发明的一较佳实施方式中，所述内油管的长度比外油管的长度短1～2m。
本发明的目的还可以这样实现，一种利用权利要求1所述的泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱进行喷砂射孔的方法，该方法包括以下步骤：
(1)洗井：在井筒中下入外油管，从外油管中注入氮气泡沫流体进入井筒环空中，与井筒内积液混合，将井筒内积液变成泡沫，从油套环空中返出；循环洗井，直到返出的流体不含杂质；
(2)下入喷砂管柱：将喷砂管柱连接好，从外油管中下入；其中内油管和扶正器位于外油管内部，水力喷射器、单向阀、筛管和堵头从外油管中伸出；所述水力喷射器下至需要射孔的油层部位；
(3)喷砂射孔：从内油管中注入喷砂射孔磨料浆体，通过水力喷射器喷射到油层上；在喷砂射孔的同时，从外油管中注入氮气泡沫流体，氮气泡沫流体在喷射流体的搅动下，将井筒中的液体变成泡沫，从油套环空中返出；
(4)射孔完成：喷砂射孔完成后，停止注入磨料浆体。
在本发明的一较佳实施方式中，在步骤(1)中，注入的氮气泡沫流体中的起泡剂浓度至少要大于临界胶束浓度的5倍，以保证注入的泡沫被液体稀释后，仍具有很好的起泡能力。
在本发明的一较佳实施方式中，在步骤(4)中，停止注入磨料浆体后，继续注入氮气泡沫流体，直到返出的流体不含杂质，停止注入泡沫流体。
在本发明的一较佳实施方式中，所述井筒为直井或为水平井。
由上所述，本发明的泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱及方法，是将水力喷砂射孔与泡沫冲砂技术进行结合，在进行水力喷砂射孔的同时，从外油管中注入泡沫流体，利用泡沫流体来降低井筒液柱压力，减小水力喷砂射孔的围压；同时提高携砂能力，清除水力喷射器喷嘴周围堆积的磨料和岩屑，从而增大射孔的深度；进一步，泡沫流体可以形成井筒“负压”，减小液体渗入地层，从而降低了射孔过程中对储层的伤害。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1：为本发明泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱下入直井中的结构示意图。
附图标号：
1外油管、2内油管、3扶正器、4水力喷射器、5单向阀、6筛管、7堵头、8井筒、9油层、100泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提出一种泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱100，所述工艺管柱100包括下入井筒8中的一外油管1和穿设在该外油管1内的喷砂管柱；所述喷砂管柱自上而下顺序由内油管2、扶正器3、水力喷射器4、单向阀5、筛管6和堵头7连接构成；所述水力喷射器4位于油层9的射孔位置；所述内油管2的总长度比外油管1的总长度短1～2m，从而保障内油管2和扶正器3位于外油管1内部，而水力喷射器4、单向阀5、筛管6和堵头7从外油管1中伸出；在本实施方式中，所述外油管1的底端延伸至扶正器3的底部；所述外油管1通过地面设备(图中未示出)向井下注入氮气泡沫流体；所述内油管2通过地面设备(图中未示出)向井下输送喷砂射孔磨料浆体并从水力喷射器4射出。
本发明还提供一种利用上述泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱进行喷砂射孔的方法，本发明的方法即可用于直井，也可用于水平井；在本实施方式中，以直井为例进行说明。该方法包括以下步骤：
(1)洗井：在井筒中下入外油管1，从外油管1中注入氮气泡沫流体进入井筒环空中，与井筒内积液混合，将井筒内积液变成泡沫，从油套环空中返出；循环洗井，直到返出的流体不含杂质；其中，注入的氮气泡沫流体中的起泡剂浓度至少要大于临界胶束浓度的5倍，以保证注入的泡沫被液体稀释后，仍具有很好的起泡能力；所述临界胶束浓度为起泡剂在溶剂中缔合形成“胶束”的最低浓度；当起泡剂浓度大于临界胶束浓度后，多余的起泡剂会以“胶束”的形式存在于液体中，不参与起泡作用，起泡能力不再增加，当液体被稀释后，“胶束”中的起泡剂会释放出来，参与起泡作用。不同的起泡剂有不同的“临界胶束浓度”，可以通过实验测得。在本实施方式中，氮气泡沫流体中的起泡剂浓度为3％；
(2)下入喷砂管柱：将喷砂管柱连接好，从外油管1中下入；由于内油管2的总长度比外油管1的总长度短1～2m，从而保障了内油管2和扶正器3位于外油管1内部，水力喷射器4、单向阀5、筛管6和堵头7从外油管1中伸出(如图1所示)；所述水力喷射器4下至需要射孔的油层9部位；
(3)喷砂射孔：从内油管2中注入喷砂射孔磨料浆体，通过水力喷射器4喷射到油层9上；所述磨料浆体采用粒径为20～40目的石英砂为磨料，磨料浆体的浓度为120kg/m3；在喷砂射孔的同时，从外油管1中注入氮气泡沫流体，氮气泡沫流体在喷射流体的搅动下，将井筒8中的液体变成泡沫，从油套环空中返出；由于泡沫流体能够降低井筒中液体的密度，使得井筒液柱压力降低，从而减小了水力喷砂射孔的围压，有利于增大射孔深度；
(4)射孔完成：喷砂射孔完成后，内油管2停止注入磨料浆体；外油管1继续注入氮气泡沫流体，直到返出的流体不含杂质，停止注入泡沫流体；起出喷砂管柱和外油管，根据需要，可以下入完井管柱，排液求产，也可以下入压裂管柱，进行压裂增产。
由上所述，本发明的泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱及方法，是将水力喷砂射孔与泡沫冲砂技术进行结合，在进行水力喷砂射孔的同时，从外油管中注入泡沫流体，利用泡沫流体来降低井筒液柱压力，减小水力喷砂射孔的围压；同时提高携砂能力，清除水力喷射器喷嘴周围堆积的磨料和岩屑，从而增大射孔的深度；进一步，泡沫流体可以形成井筒“负压”，减小液体渗入地层，从而降低了射孔过程中对储层的伤害。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱，其特征在于：所述工艺管柱包括下入井筒中的一外油管和穿设在该外油管内的喷砂管柱；所述喷砂管柱自上而下顺序由内油管、扶正器、水力喷射器、单向阀、筛管和堵头连接构成；所述水力喷射器位于油层的射孔位置。
2.如权利要求1所述的泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱，其特征在于：所述外油管的底端延伸至扶正器的底部。
3.如权利要求2所述的泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱，其特征在于：所述外油管通过地面设备向井下注入泡沫流体；所述内油管通过地面设备向井下输送喷砂射孔磨料浆体。
4.如权利要求3所述的泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱，其特征在于：所述泡沫流体为氮气泡沫流体，氮气泡沫流体中的起泡剂浓度至少要大于临界胶束浓度的5倍；所述磨料浆体采用粒径为20～40目的石英砂为磨料，磨料浆体的浓度为120kg/m3。
5.如权利要求2所述的泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱，其特征在于：所述内油管的长度比外油管的长度短1～2m。
6.一种利用权利要求1所述的泡沫辅助水力喷砂射孔工艺管柱进行喷砂射孔的方法，该方法包括以下步骤：
(1)洗井：在井筒中下入外油管，从外油管中注入氮气泡沫流体进入井筒环空中，与井筒内积液混合，将井筒内积液变成泡沫，从油套环空中返出；循环洗井，直到返出的流体不含杂质；
(2)下入喷砂管柱：将喷砂管柱连接好，从外油管中下入；其中内油管和扶正器位于外油管内部，水力喷射器、单向阀、筛管和堵头从外油管中伸出；所述水力喷射器下至需要射孔的油层部位；
(3)喷砂射孔：从内油管中注入喷砂射孔磨料浆体，通过水力喷射器喷射到油层上；在喷砂射孔的同时，从外油管中注入氮气泡沫流体，氮气泡沫流体在喷射流体的搅动下，将井筒中的液体变成泡沫，从油套环空中返出；
(4)射孔完成：喷砂射孔完成后，停止注入磨料浆体。
7.如权利要求6所述的泡沫辅助水力喷砂射孔方法，其特征在于：在步骤(1)中，注入的氮气泡沫流体中的起泡剂浓度至少要大于临界胶束浓度的5倍，以保证注入的泡沫被液体稀释后，仍具有很好的起泡能力。
8.如权利要求6所述的泡沫辅助水力喷砂射孔方法，其特征在于：在步骤(4)中，停止注入磨料浆体后，继续注入氮气泡沫流体，直到返出的流体不含杂质，停止注入泡沫流体。
9.如权利要求6所述的泡沫辅助水力喷砂射孔方法，其特征在于：所述氮气泡沫流体中的起泡剂浓度至少要大于临界胶束浓度的5倍；所述磨料浆体采用粒径为20～40目的石英砂为磨料，磨料浆体的浓度为120kg/m3。
10.如权利要求6所述的泡沫辅助水力喷砂射孔方法，其特征在于：所述井筒为直井或为水平井。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |