CN103615226A - 水力喷射钻孔压裂方法 - Google Patents

Abstract

一种水力喷射钻孔压裂方法，其包括如下步骤：a）在套管内下入底部开设有径向导向器出口的水力喷射钻孔管柱；b）在水力喷射钻孔管柱内下入套管开窗工具对套管进行开孔；c）待套管开孔完毕后，上提套管开窗工具，在水力喷射钻孔管柱内下入水力钻孔工具对措施目的层进行高压水射流喷射钻孔；d）上提水力钻孔工具，重复步骤b和c，直至完成井下所有措施目的层的钻孔作业；e）待井下所有措施目的层钻孔完毕后，上提水力钻孔工具及水力喷射钻孔管柱；f）加砂压裂。本发明的水力喷射钻孔压裂方法，可实现在措施层段里完成多分支定向水力喷射钻孔压裂，充分发挥了钻孔技术定向能力强、压裂技术控制储层范围广的特点，达到充分改善油井储层流体渗流条件的目的。

Description

水力喷射钻孔压裂方法

技术领域

本发明有关于一种钻孔压裂方法，尤其有关于一种石油、天然气开发作业领域中的水力喷射钻孔压裂方法。

背景技术

目前，水力喷射定向钻孔技术作为一种新的增产工艺，在低渗透油田开发领域越来越多地得到应用，如地质勘探、油井增产、改善注汽、注水效果等。通过该技术可直接有效的沟通储层远端裂缝，提高生产层段的渗流能力，使井间剩余油得到动用，实现增产增效。但钻孔沟通储层裂缝仍具有偶然性、机会性，有的地层因裂缝发育丰度不足，钻孔连通裂缝有限，导致投产后增产效果较差，因此，单一使用水力喷射定向钻孔技术可以提高，但不能充分改善储层的渗流能力。

压裂技术作为油田常规增产措施工艺，其优点是控制储层范围广，不足就是压裂起裂点和缝的延展方向不可控。压裂时，裂缝起裂点一般都是地层薄弱处，针对很多油水井反复压裂措施后，仍效果不佳的根本原因就是距离油井地层远端致密的剩余油富集区无法起裂，人工造缝仍按原有裂缝形态起裂和延展。另外，针对油井有边底水或井筒附近存在断层现象，压裂措施因不可控制原因，很少在这类油水井中应用，因此，其应用也有局限性。

综上所述，现有单一使用水力喷射钻孔技术和压裂技术作为增产方法均存在一定不足，需要进一步改进。

因此，有必要提供一种新的钻孔压裂方法，来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种水力喷射钻孔压裂方法，可以实现在措施层段里完成多分支定向水力喷射钻孔压裂，充分发挥了钻孔技术定向能力强、压裂技术控制储层范围广的特点，达到充分改善油井储层流体渗流条件的目的。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种水力喷射钻孔压裂方法，所述水力喷射钻孔压裂方法包括如下步骤：

a）在套管内下入水力喷射钻孔管柱，所述水力喷射钻孔管柱的底部开设有径向导向器出口；

b）在所述水力喷射钻孔管柱内下入套管开窗工具，所述套管开窗工具的末端穿出所述径向导向器出口，启动所述套管开窗工具对所述套管进行开孔；

c）待所述套管开孔完毕后，上提所述套管开窗工具，在所述水力喷射钻孔管柱内下入水力钻孔工具，所述水力钻孔工具的末端穿出所述径向导向器出口并穿入所述套管的开孔内，通过所述水力钻孔工具对措施目的层进行高压水射流喷射钻孔；

d）上提所述水力钻孔工具，重复步骤b和步骤c，直至完成井下所有措施目的层的钻孔作业；

e）待所述井下所有措施目的层钻孔完毕后，上提所述水力钻孔工具及所述水力喷射钻孔管柱；

f）下压裂管柱，对井下各措施目的层进行加砂压裂作业。

在优选的实施方式中，在所述步骤a与所述步骤b之间还包括步骤a1：通过自然伽玛校深，调整所述水力喷射钻孔管柱底部的径向导向器出口至井下措施目的层处。

在优选的实施方式中，在所述步骤a1与步骤b之间还包括步骤a2：通过陀螺定向，在井口处旋转所述水力喷射钻孔管柱，使所述水力喷射钻孔管柱底部的径向导向器出口对准所述措施目的层的钻孔方向。

在优选的实施方式中，在所述步骤f后还包括步骤g：待压裂作业完毕后，排空井中压裂液进行投产。

在优选的实施方式中，所述水力喷射钻孔管柱包括：

锚定器，其上端连接有油管；

导向器，其上端与所述锚定器相连，所述导向器的底部侧壁上开设有所述径向导向器出口。

在优选的实施方式中，所述导向器的底部开设有轴向通道和水平通道，所述轴向通道与所述水平通道相连通，所述水平通道的末端与所述径向导向器出口相连通。

在优选的实施方式中，所述套管开窗工具包括连续钢管，所述连续钢管的下端连接有螺杆钻，所述螺杆钻的下端连接有万向节，所述外向节的末端连接有钻头。

在优选的实施方式中，所述水力钻孔工具包括连续钢管，所述连续钢管的下端连接有高压胶管，所述高压胶管的末端连接有喷嘴。

本发明的水力喷射钻孔压裂方法的特点及优点是：可以在措施目的层段里完成多分支定向水力喷射钻孔压裂作业，首先通过套管开窗工具定向钻孔，将井筒远端裂缝或剩余油富集区与井筒进行沟通，之后通过水力钻孔工具的水力喷射钻孔的“导向”作用，促使压裂在地层中形成“网状裂缝”，充分发挥了钻孔技术定向能力强、压裂技术控制储层范围广的特点；然后，再通过加砂压裂，促进钻孔孔道二次裂缝的形成，增强与天然裂缝沟通程度，定向钻孔使导向性压裂效果最优化，达到充分改善油井储层流体渗流条件的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，但不作为对本发明方法的限定。

图1为本发明的水力喷射钻孔压裂方法流程图。

图2为本发明的水力喷射钻孔管柱的主视图。

图3为本发明的水力喷射钻孔管柱内下放套管开窗工具的主视图。

图4为本发明的水力喷射钻孔管柱内下放水力钻孔工具的主视图。

图5为本发明实施水力喷射钻孔压裂方法一实施例的布孔参数关系图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明提供一种水力喷射钻孔压裂方法，其包括如下步骤：

a）在套管内下入水力喷射钻孔管柱，所述水力喷射钻孔管柱的底部开设有径向导向器出口21；

b）在所述水力喷射钻孔管柱内下入套管开窗工具5，所述套管开窗工具5的末端穿出所述径向导向器出口21，启动所述套管开窗工具5对所述套管进行开孔；

c）待所述套管开孔完毕后，上提所述套管开窗工具5，在所述水力喷射钻孔管柱内下入水力钻孔工具6，所述水力钻孔工具6的末端穿出所述径向导向器出口21并穿入所述套管的开孔内，通过所述水力钻孔工具6对措施目的层进行高压水射流喷射钻孔；

d）上提所述水力钻孔工具6，重复步骤b和步骤c，直至完成井下所有措施目的层的钻孔作业；

e）待所述井下所有措施目的层钻孔完毕后，上提所述水力钻孔工具6及所述水力喷射钻孔管柱；

f）下压裂管柱，对井下各措施目的层进行加砂压裂作业。

具体是，该水力喷射钻孔管柱包括锚定器1和导向管2，其中，锚定器1的上端连接有油管3，其下端通过接箍4与导向器2的上端相连，锚定器1用于将该水力喷射钻孔管柱锚定在套管内壁上。

导向管2大体呈圆柱管体状，其上端具有中心孔22，其底部开设有轴向通道23和水平通道24，该轴向通道23的上端与中心孔22相连通，其下端与水平通道24相连通，水平通道24的末端与径向导向器出口21相连通。

在上述步骤a中，首先将该水力喷射钻孔管柱组装完毕后，下入井下套管内，然后，进行步骤a1：通过自然伽玛校深，调整水力喷射钻孔管柱底部的径向导向器出口21，使径向导向器出口21处于井下措施目的层处；之后，进行步骤a2：通过陀螺定向，在井口处旋转该水力喷射钻孔管柱，使水力喷射钻孔管柱底部的径向导向器出口21对准措施目的层的钻孔方向。待上述步骤a、a1和a2完成后，将该水力喷射钻孔管柱的锚定器1固定在套管内壁上。

在上述步骤b中，待水力喷射钻孔管柱固定完毕后，将套管开窗工具5下入该水力喷射钻孔管柱内。在本发明中，套管开窗工具5包括连续钢管51，连续钢管51的下端连接有螺杆钻52，螺杆钻52的下端连接有万向节53，外向节53穿出径向导向器出口21的末端连接有钻头54。其中，连续钢管51和螺杆钻52位于导向管2的中心孔22中，万向节53穿设在导向管2的轴向通道23和水平通道24内，钻头54位于径向导向器出口21处。当套管开窗工具5安装完毕后，启动螺杆钻52，此时钻头54在万向节53的带动下旋转并伸出径向导向器出口21，以对套管壁进行磨铣开孔作业。其中，导向管2内相连通的轴向通道23和水平通道24形成90度转向，能够使套管开窗工具5直接碰触到套管内壁，以进行套管内壁开窗，直至套管壁被钻成规则圆孔。

在上述步骤c中，待套管开孔完毕后，将套管开窗工具5上提出水力喷射钻孔管柱，然后在水力喷射钻孔管柱内下入水力钻孔工具6。在本发明中，水力钻孔工具6包括连续钢管61，连续钢管61的下端连接有高压胶管62，高压胶管62的末端连接有喷嘴63。其中，连续钢管61位于导向管2的中心孔22中，高压胶管62穿设在导向管2的轴向通道23和水平通道24内，喷嘴63穿出径向导向器出口21和套管上的开孔。当水力钻孔工具6安装完毕后，从井口向连续钢管61内灌注高压水，高压水经高压胶管62从喷嘴63喷出，从而实现对井下措施目的层的钻孔作业。在本发明中，该高压水射流破岩钻孔的动力液为清水和磨料的混合溶液，磨料粒径为60～100目。

在上述步骤d中，待井下某一措施目的层钻孔完毕后，将水力钻孔工具6上提出水力喷射钻孔管柱，准备对井下下一措施目的层进行钻孔作业，也即重复步骤b和步骤c，直至完成井下所有措施目的层的钻孔作业。

在上述步骤e中，待井下所有措施目的层钻孔完毕后，从井口上提水力钻孔工具6及水力喷射钻孔管柱。

在上述步骤f中，下入压裂管柱，依据水力喷射钻孔的布孔长度、孔孔间距、孔孔夹角和钻孔数量，计算压裂排量、滤失、加砂量等参数，并采用“测试压裂”指导主压裂的压裂模式，也即通过“测试压裂”促使压裂液向钻孔方向扩展，并最终在钻孔方向上某一地层薄弱处起裂，使钻孔孔道平面上扩展了二次微裂缝，之后，加大加砂压力，通过主压裂加大平面上二次裂缝的规模，并从纵向上促进层间裂缝的相互干扰，最终实现对含油区的体积化压裂，充分达到改善储层渗流场的目的，实现增油。

在步骤f后的步骤g中，待压裂作业完毕后，排空井中压裂液进行后续投产作业。

本发明的水力喷射钻孔压裂方法，可以在措施目的层段里完成多分支定向水力喷射钻孔压裂作业，首先通过套管开窗工具5定向钻孔，将井筒远端裂缝或剩余油富集区与井筒进行沟通，之后通过水力钻孔工具6的水力喷射钻孔的“导向”作用，促使压裂在地层中形成“网状裂缝”，充分发挥了钻孔技术定向能力强、压裂技术控制储层范围广的特点；然后，再通过加砂压裂，促进钻孔孔道二次裂缝的形成，增强与天然裂缝沟通程度，定向钻孔使导向性压裂效果最优化，达到充分改善油井储层流体渗流条件的目的。

根据本发明的一个实施例，在对某生产井进行水力钻孔压裂前，需先对该生产井进行选井条件筛选，使符合下述条件的生产井进行水力钻孔压裂：1）地层压力系数≥0.5；2）产液指数为0.3t/m（潜山除外）；3）渗透率为20～1000（单位：10^-3μm²）；4）油层厚度大于或等于3m；5）岩性为砂岩、火山岩或白云岩；6）钻孔井段井斜小于或等于30度；7）油井垂直深度小于或等于3500m。

图5所示为一具体实施例中，对某符合上述选井筛选条件的生产井，通过水力钻孔工具6对多个措施层进行钻孔后的井下布孔参数关系图。其中，布孔长度L为30～100m，孔孔间距D为3～5m，孔孔夹角θ小于90度，钻孔孔数为5～9个分支。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种水力喷射钻孔压裂方法，其特征在于，所述水力喷射钻孔压裂方法包括如下步骤：

a）在套管内下入水力喷射钻孔管柱，所述水力喷射钻孔管柱的底部开设有径向导向器出口；

b）在所述水力喷射钻孔管柱内下入套管开窗工具，所述套管开窗工具的末端穿出所述径向导向器出口，启动所述套管开窗工具对所述套管进行开孔；

c）待所述套管开孔完毕后，上提所述套管开窗工具，在所述水力喷射钻孔管柱内下入水力钻孔工具，所述水力钻孔工具的末端穿出所述径向导向器出口并穿入所述套管的开孔内，通过所述水力钻孔工具对措施目的层进行高压水射流喷射钻孔；

d）上提所述水力钻孔工具，重复步骤b和步骤c，直至完成井下所有措施目的层的钻孔作业；

e）待所述井下所有措施目的层钻孔完毕后，上提所述水力钻孔工具及所述水力喷射钻孔管柱；

f）下压裂管柱，对井下各措施目的层进行加砂压裂作业。

2.如权利要求1所述的水力喷射钻孔压裂方法，其特征在于，在所述步骤a与所述步骤b之间还包括步骤a1：通过自然伽玛校深，调整所述水力喷射钻孔管柱底部的径向导向器出口至井下措施目的层处。

3.如权利要求2所述的水力喷射钻孔压裂方法，其特征在于，在所述步骤a1与步骤b之间还包括步骤a2：通过陀螺定向，在井口处旋转所述水力喷射钻孔管柱，使所述水力喷射钻孔管柱底部的径向导向器出口对准所述措施目的层的钻孔方向。

4.如权利要求1所述的水力喷射钻孔压裂方法，其特征在于，在所述步骤f后还包括步骤g：待压裂作业完毕后，排空井中压裂液进行投产。

5.如权利要求1所述的水力喷射钻孔压裂方法，其特征在于，所述水力喷射钻孔管柱包括：

锚定器，其上端连接有油管；

导向器，其上端与所述锚定器相连，所述导向器的底部侧壁上开设有所述径向导向器出口。

6.如权利要求5所述的水力喷射钻孔压裂方法，其特征在于，所述导向器的底部开设有轴向通道和水平通道，所述轴向通道与所述水平通道相连通，所述水平通道的末端与所述径向导向器出口相连通。

7.如权利要求1所述的水力喷射钻孔压裂方法，其特征在于，所述套管开窗工具包括连续钢管，所述连续钢管的下端连接有螺杆钻，所述螺杆钻的下端连接有万向节，所述外向节的末端连接有钻头。

8.如权利要求1所述的水力喷射钻孔压裂方法，其特征在于，所述水力钻孔工具包括连续钢管，所述连续钢管的下端连接有高压胶管，所述高压胶管的末端连接有喷嘴。

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