CN104420835A - 多簇射孔压裂完井管柱及施工方法 - Google Patents

多簇射孔压裂完井管柱及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多簇射孔压裂完井管柱及施工方法，该管柱由完井管柱、固井胶塞、多个阻塞器、多簇射孔枪和电缆组成，完井管柱由浮鞋、浮箍、爆破阀和多个预置球座通过套管依次连接，固井胶塞在固井作业后期坐落在浮箍上端；阻塞器的外径按等级依次增大，分别插在各个预置球座中，多簇射孔枪连接在各个阻塞器的尾端，多簇射孔枪尾端连接有电缆；该方法包括首先将完井管柱下入裸眼井筒内指定位置；再固井作业；然后依次完成第一级压裂作业、第二级压裂作业、第三级压裂作业、第四级压裂作业和第五级压裂作业。本发明管柱及施工方法用于对页岩油气藏储层进行多簇射孔压裂施工。

Description

多簇射孔压裂完井管柱及施工方法
技术领域
本发明涉及一种完井管柱及施工方法，特别涉及一种多簇射孔压裂完井管柱及施工方法。本发明管柱及施工方法适用于页岩油气藏储层进行压裂改造。
背景技术
目前，国内页岩油气藏开发工作正处于起步阶段，与国外差距较大，许多制约我国页岩油气开发的技术瓶颈亟待突破。多簇射孔压裂是针对页岩油气藏储层进行压裂改造的重要手段之一。目前常用的技术方法有：使用连续油管或者电缆将多簇射孔枪以及可钻式桥塞输送至井筒内，可钻式桥塞将井筒封隔后，再进行射孔、压裂作业，后期将可钻式桥塞钻除实现井筒内上下通径。此工艺需要对可钻式桥塞进行坐封，工艺要求高，且该项技术主要由国外公司掌握，价格昂贵。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种多簇射孔压裂完井管柱及施工方法，解决在多簇射孔压裂过程中工艺复杂、施工难度高，费用昂贵的问题,以简单的方式实现对页岩油气藏储层进行多簇射孔压裂改造的目的。
为解决上述技术问题，本发明多簇射孔压裂完井管柱由完井管柱100、固井胶塞9、阻塞器Ⅰ10、阻塞器Ⅱ11、阻塞器Ⅲ12、阻塞器Ⅳ13、多簇射孔枪14和电缆15组成，上述完井管柱100自下而上由浮鞋1、浮箍2、套管固井液压开启装置3、预置球座Ⅰ4、预置球座Ⅱ5、预置球座Ⅲ6、预置球座Ⅳ7通过套管8依次连接；
固井胶塞9在固井作业后期坐落在浮箍2上端；
阻塞器Ⅰ10、阻塞器Ⅱ11、阻塞器Ⅲ12、阻塞器Ⅳ13的外径按等级依次增大，分别插在预置球座Ⅰ4、预置球座Ⅱ5、预置球座Ⅲ6、预置球座Ⅳ7中；
多簇射孔枪14连接在各个阻塞器的尾端，多簇射孔枪14尾端连接有电缆15。
作为本发明的一种改进，上述阻塞器Ⅰ10、阻塞器Ⅱ11、阻塞器Ⅲ12、阻塞器Ⅳ13在直井完井中可以用不同直径的球代替。
一种使用权利要求1所述多簇射孔压裂完井管柱的施工方法，包括以下步骤：
a、将完井管柱100下入裸眼井筒内指定位置，完井管柱100自下而上由浮鞋1、浮箍2、套管固井液压开启装置3、预置球座Ⅰ4、预置球座Ⅱ5、预置球座Ⅲ6、预置球座Ⅳ7通过套管8依次连接；爆破阀3所处井段为第一段油层101，预置球座Ⅰ4位于第二段油层102下方、预置球座Ⅱ5位于第三段油层103下方、预置球座Ⅲ6位于第四段油层104下方、预置球座Ⅳ7位于第五段油层105下方，各个预置球座的内芯为易钻材料，其内径按等级依次增大，可以使相应的各级阻塞器插入到里面，形成密封，将井筒内部封隔成数段；
b、固井作业：先向完井管柱100内注水泥浆，再投入固井胶塞9，顶替水泥浆下行至浮鞋1处返出，将完井管柱100与裸眼井筒之间的环空注满水泥，当固井胶塞9行至并坐落在浮箍2内，此时碰压，待水泥浆候凝后，固井施工结束；
c、第一级压裂作业：向井筒内打压至套管固井液压开启装置3开启，然后进行压裂作业；
d、第二级压裂作业：自下而上连接阻塞器Ⅰ10、多簇射孔枪14、电缆15，将此套组合下入到完井管柱100内，并利用地面设备泵入液体，在液流的作用下确保阻塞器Ⅰ10插入到预置球座Ⅰ4内，实现预置球座Ⅰ4上、下的井筒空间封隔；然后通过爆破使电缆15带动多簇射孔枪14，与阻塞器Ⅰ10脱离，将多簇射孔枪14上提至第二段油层102处，进行多簇射孔作业，结束后将电缆15、多簇射孔枪14提出井筒，进行压裂施工；
e、第三级压裂作业：自下而上连接阻塞器Ⅱ11、多簇射孔枪14、电缆15，将此套组合下入到完井管柱100内，并利用地面设备泵入液体，在液流的作用下确保阻塞器Ⅱ11插入到预置球座Ⅱ5内，实现预置球座Ⅱ5上、下的井筒空间封隔，然后通过爆破使电缆15带动多簇射孔枪14，与阻塞器Ⅱ11脱离，将多簇射孔枪14上提至第三段油层103处，进行多簇射孔作业，结束后将电缆15、多簇射孔枪14提出井筒，进行压裂施工；
f、第四级压裂作业：自下而上连接阻塞器Ⅲ12、多簇射孔枪14、电缆15，将此套组合下入到完井管柱100内，并利用地面设备泵入液体，在液流的作用下确保阻塞器Ⅲ12插入到预置球座器Ⅲ6内，实现预置球座Ⅲ6上、下的井筒空间封隔，然后通过爆破使电缆15带动多簇射孔枪14，与阻塞器Ⅲ12脱离，将多簇射孔枪14、上提至第四段油层104处，进行多簇射孔作业，结束后将电缆15、多簇射孔枪14提出井筒，进行压裂施工；
g、第五级压裂作业：自下而上连接阻塞器Ⅳ13、多簇射孔枪14、电缆15，将此套组合下入到完井管柱100内，并利用地面设备泵入液体，在液流的作用下确保阻塞器Ⅱ11插入到预置球座器Ⅳ7内，实现预置球座Ⅳ7上、下的井筒空间封隔，然后通过爆破使电缆15带动多簇射孔枪14，与阻塞器Ⅳ13脱离，将多簇射孔枪14、上提至第五段油层105处，进行多簇射孔作业，结束后将电缆15、多簇射孔枪14提出井筒，进行压裂施工。
作为本发明的一种优选方案，上述预置球座Ⅰ4、预置球座Ⅱ5、预置球座Ⅲ6、预置球座Ⅳ7的内芯，以及相应插入在其内部的阻塞器Ⅰ10、阻塞器Ⅱ11、阻塞器Ⅲ12、阻塞器Ⅳ13在工艺施工结束后可以被钻除，实现完井管柱100内通径一致，便于后期作业。若在直井中应用，可以用不同直径的球代替阻塞器。
与现在技术方案相比，本发明多簇射孔压裂完井管柱及施工方法，使用预置球座和堵塞器代替现有技术中的可钻式桥塞，简化了施工工序，以较低廉的价格实现多簇射孔压裂完井，对地层进行了压裂改造，提高了页岩油气藏的开采效果。
附图说明
图1为本发明多簇射孔压裂完井管柱的柱结构示意图；
图2为本发明多簇射孔压裂完井管柱的第二级射孔、压裂施工示意图；
图3为本发明多簇射孔压裂完井管柱施工结束后井筒示意图。
图中：1.浮箍，2.浮鞋，3.套管固井液压开启装置，4.预置球座Ⅰ，5.预置球座Ⅱ，6.预置球座Ⅲ，7.预置球座Ⅳ，8.套管，9.固井胶塞，10.阻塞器Ⅰ，11.阻塞器Ⅱ，12.阻塞器Ⅲ，13.阻塞器Ⅳ，14.多簇射孔枪，15.电缆，100.完井管柱，101.第一段油层，102.第二段油层，103.第三段油层，104.第四段油层，105.第五段油层，106.压裂裂缝。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明多簇射孔压裂完井管柱主要由完井管柱100、固井胶塞9、阻塞器Ⅰ10、阻塞器Ⅱ11、阻塞器Ⅲ12、阻塞器Ⅳ13、多簇射孔枪14和电缆15共同组合实施完成。
如图1所示，在裸眼井筒内安装好完井管柱100；完井管柱100位于第一段油层101、第二段油层102、第三段油层103、第四段油层104和第五段油层105。完井管柱100自下而上由浮鞋1、浮箍2、套管固井液压开启装置3、预置球座Ⅰ4、预置球座Ⅱ5、预置球座Ⅲ6、预置球座Ⅳ7通过套管8依次连接；套管8可根据需要调整为不同长度。
浮鞋1、浮箍2所处井段为井底。浮鞋1的作用一是在管柱下入过程中起到引导作用，二是防止固井过程中水泥浆倒流。浮箍2的作用一是防止固井过程中水泥浆倒流，二是固井过程中与胶塞9接触起到碰压作用。
套管固井液压开启装置3所处井段为第一段油层101，套管固井液压开启装置3被开启后将成为井筒与第一段油层101的联通通道，以便进行第一级压裂作业。
预置球座Ⅰ4、预置球座Ⅱ5、预置球座Ⅲ6、预置球座Ⅳ7所处井段分别对应为第二段油层102、第三段油层103、第四段油层104、第五段油层105的下方位置，各个预置球座的的内芯为易钻材料，其内径按等级依次增大，可以分别与阻塞器Ⅰ10、阻塞器Ⅱ11、阻塞器Ⅲ12、阻塞器Ⅳ13相配合坐封，将井筒内部封隔成数段。
完井管柱100的作用是对井身实施固井作业，为下一步的射孔、压裂作业做好准备。
固井胶塞9在固井作业后期坐落在浮箍2上端，起到顶替水泥浆下行，以及碰压的作用。
阻塞器Ⅰ10、阻塞器Ⅱ11、阻塞器Ⅲ12、阻塞器Ⅳ13的外径按等级依次增大，主体材质为易钻材料，在固井作业结束后将先后插入到相应的预置球座中，将井筒内部封隔成数段。各个阻塞器的尾端均连接有多簇射孔枪14，多簇射孔枪14的尾端连接有电缆15。
应用本发明多簇射孔压裂完井管柱的施工方法即组装完井管柱100完毕后，先进行固井作业，再进行射孔、压裂作业，其具体操作步骤如：
A、固井作业：首先将完井管柱100下入裸眼井筒内指定位置，使爆破阀3位于第一段油层101内，预置球座Ⅰ4位于第二段油层102下方，预置球座Ⅱ5位于第三段油层103下方，预置球座Ⅲ6位于第四段油层104下方，预置球座Ⅳ7位于第五段油层105下方。向完井管柱100内注水泥，然后投入固井胶塞9，顶替水泥浆下行至浮鞋1处返出，将完井管柱100与裸眼井筒之间的环空注满水泥，当固井胶塞9行至并坐落在浮箍2内，此时碰压，待水泥浆凝固后，固井施工结束。
B、第一级压裂作业：向井筒内打压至套管固井液压开启装置3开启，然后进行压裂作业。
C、第二级压裂作业：如图2所示，自下而上连接阻塞器Ⅰ10、多簇射孔枪14、电缆15，将此套组合下入到完井管柱100内，并利用地面设备泵入液体，在液流的作用下确保阻塞器Ⅰ10插入到预置球座Ⅰ4内，实现预置球座Ⅰ4上、下的井筒空间封隔。然后通过爆破使电缆15带动多簇射孔枪14，与阻塞器Ⅰ10脱离，将多簇射孔枪14、上提至第二段油层102处，进行多簇射孔作业。结束后将电缆15、多簇射孔枪（14）提出井筒，进行压裂施工。
D、第三级压裂作业：自下而上连接阻塞器Ⅱ11、多簇射孔枪14、电缆15，将此套组合下入到完井管柱100内，并利用地面设备泵入液体，在液流的作用下确保阻塞器Ⅱ11插入到预置球座Ⅱ5内，实现预置球座Ⅱ5上、下的井筒空间封隔。然后通过爆破使电缆15带动多簇射孔枪14，与阻塞器Ⅱ11脱离，将多簇射孔枪14、上提至第三段油层103处，进行多簇射孔作业。结束后将电缆15、多簇射孔枪14提出井筒，进行压裂施工。
E、第四级压裂作业：自下而上连接阻塞器Ⅲ12、多簇射孔枪14、电缆15，将此套组合下入到完井管柱100内，并利用地面设备泵入液体，在液流的作用下确保阻塞器Ⅲ12插入到预置球座器Ⅲ6内，实现预置球座Ⅲ6上、下的井筒空间封隔。然后通过爆破使电缆15带动多簇射孔枪14，与阻塞器Ⅲ12脱离，将多簇射孔枪14、上提至第四段油层104处，进行多簇射孔作业。结束后将电缆15、多簇射孔枪14提出井筒，进行压裂施工。
F、第五级压裂作业：自下而上连接阻塞器Ⅳ13、多簇射孔枪14、电缆15，将此套组合下入到完井管柱100内，并利用地面设备泵入液体，在液流的作用下确保阻塞器Ⅱ11插入到预置球座器Ⅳ7内，实现预置球座Ⅳ7上、下的井筒空间封隔。然后通过爆破使电缆15带动多簇射孔枪14，与阻塞器Ⅳ13脱离，将多簇射孔枪14、上提至第五段油层105处，进行多簇射孔作业。结束后将电缆15、多簇射孔枪14提出井筒，进行压裂施工。
至此，使用本发明多簇射孔压裂完井管柱的完井施工全部结束，在各段油层形成多簇压裂裂缝106。生产方可根据需要进行采油作业，或下入钻头将各个阻塞器及其相应预置球座的内芯钻除，实现完井管柱100内通径一致，便于后期措施作业。
以上实施例为用于水平井的完井管柱及施工方法，在直井中，可用投球的方式代替各个阻塞器封隔各段井筒，然后用电缆15带动多簇射孔枪14下入井内进行各级射孔、压裂作业，其他工序不变。值得注意的是，上述实施例是示例而非限制本发明，依据本发明的基本原理，还可以设计出多于或少于5个油层的多簇射孔压裂完井管柱，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种多簇射孔压裂完井管柱，由完井管柱(100)、固井胶塞(9)、阻塞器Ⅰ(10)、阻塞器Ⅱ(11)、阻塞器Ⅲ(12)、阻塞器Ⅳ(13)、多簇射孔枪(14)和电缆(15)组成，其特征是：所述完井管柱(100)自下而上由浮鞋（1）、浮箍（2）、爆破阀（3）、预置球座Ⅰ（4）、预置球座Ⅱ（5）、预置球座Ⅲ（6）、预置球座Ⅳ（7）通过套管（8）依次连接；
所述固井胶塞（9）在固井作业后期坐落在浮箍（2）上端；
所述阻塞器Ⅰ（10）、阻塞器Ⅱ（11）、阻塞器Ⅲ（12）、阻塞器Ⅳ（13）的外径按等级依次增大，分别插在预置球座Ⅰ（4）、预置球座Ⅱ（5）、预置球座Ⅲ（6）、预置球座Ⅳ（7）中；
所述多簇射孔枪（14）连接在各个阻塞器的尾端，多簇射孔枪（14）尾端连接有电缆（15）。
2.根据权利要求1所述的多簇射孔压裂完井管柱，其特征是：所述阻塞器Ⅰ（10）、阻塞器Ⅱ（11）、阻塞器Ⅲ（12）、阻塞器Ⅳ（13）在直井完井中可以用不同直径的球代替。
3.一种使用权利要求1所述多簇射孔压裂完井管柱的施工方法，其特征是该方法包括以下步骤：
a、将完井管柱（100）下入裸眼井筒内指定位置，所述完井管柱(100)自下而上由浮鞋（1）、浮箍（2）、套管固井液压开启装置（3）、预置球座Ⅰ（4）、预置球座Ⅱ（5）、预置球座Ⅲ（6）、预置球座Ⅳ（7）通过套管（8）依次连接；套管固井液压开启装置（3）所处井段为第一段油层（101），预置球座Ⅰ（4）位于第二段油层（102）下方、预置球座Ⅱ（5）位于第三段油层（103）下方、预置球座Ⅲ（6）位于第四段油层（104）下方、预置球座Ⅳ（7）位于第五段油层（105）下方，各个预置球座的内芯为易钻材料，其内径按等级依次增大，可以使相应的各级阻塞器插入到里面，形成密封，将井筒内部封隔成数段；
b、固井作业：先向完井管柱（100）内注水泥浆，再投入固井胶塞（9），顶替水泥浆下行至浮鞋（1）处返出，将完井管柱（100）与裸眼井筒之间的环空注满水泥，当固井胶塞（9）行至并坐落在浮箍（2）内，此时碰压，待水泥浆候凝后，固井施工结束；
c、第一级压裂作业：向井筒内打压至套管固井液压开启装置（3）开启，然后进行压裂作业；
d、第二级压裂作业：自下而上连接阻塞器Ⅰ（10）、多簇射孔枪（14）、电缆（15），将此套组合下入到完井管柱（100）内，并利用地面设备泵入液体，在液流的作用下确保阻塞器Ⅰ（10）插入到预置球座Ⅰ（4）内，实现预置球座Ⅰ（4）上、下的井筒空间封隔；然后通过爆破使电缆（15）带动多簇射孔枪（14），与阻塞器Ⅰ（10）脱离，将多簇射孔枪（14）上提至第二段油层（102）处，进行多簇射孔作业，结束后将电缆（15）、多簇射孔枪（14）提出井筒，进行压裂施工；
e、第三级压裂作业：自下而上连接阻塞器Ⅱ（11）、多簇射孔枪（14）、电缆（15），将此套组合下入到完井管柱（100）内，并利用地面设备泵入液体，在液流的作用下确保阻塞器Ⅱ（11）插入到预置球座Ⅱ（5）内，实现预置球座Ⅱ（5）上、下的井筒空间封隔，然后通过爆破使电缆（15）带动多簇射孔枪（14），与阻塞器Ⅱ（11）脱离，将多簇射孔枪（14）上提至第三段油层（103）处，进行多簇射孔作业，结束后将电缆（15）、多簇射孔枪（14）提出井筒，进行压裂施工；
f、第四级压裂作业：自下而上连接阻塞器Ⅲ（12）、多簇射孔枪（14）、电缆（15），将此套组合下入到完井管柱（100）内，并利用地面设备泵入液体，在液流的作用下确保阻塞器Ⅲ（12）插入到预置球座器Ⅲ（6）内，实现预置球座Ⅲ（6）上、下的井筒空间封隔，然后通过爆破使电缆（15）带动多簇射孔枪（14），与阻塞器Ⅲ（12）脱离，将多簇射孔枪（14）、上提至第四段油层（104）处，进行多簇射孔作业，结束后将电缆（15）、多簇射孔枪（14）提出井筒，进行压裂施工；
g、第五级压裂作业：自下而上连接阻塞器Ⅳ（13）、多簇射孔枪（14）、电缆（15），将此套组合下入到完井管柱（100）内，并利用地面设备泵入液体，在液流的作用下确保阻塞器Ⅱ（11）插入到预置球座器Ⅳ（7）内，实现预置球座Ⅳ（7）上、下的井筒空间封隔，然后通过爆破使电缆（15）带动多簇射孔枪（14），与阻塞器Ⅳ（13）脱离，将多簇射孔枪（14）、上提至第五段油层（105）处，进行多簇射孔作业，结束后将电缆（15）、多簇射孔枪（14）提出井筒，进行压裂施工。
4.根据权利要求3所述的多簇射孔压裂完井管柱施工方法，其特征是：所述预置球座Ⅰ（4）、预置球座Ⅱ（5）、预置球座Ⅲ（6）、预置球座Ⅳ（7）的内芯，以及相应插入在其内部的阻塞器Ⅰ（10）、阻塞器Ⅱ（11）、阻塞器Ⅲ（12）、阻塞器Ⅳ（13）在工艺施工结束后能被钻除，实现完井管柱（100）内通径一致，便于后期作业。
5.根据权利要求3所述的多簇射孔压裂完井管柱施工方法，其特征是：所述阻塞器Ⅰ（10）、阻塞器Ⅱ（11）、阻塞器Ⅲ（12）、阻塞器Ⅳ（13）在直井完井中可以用不同直径的球代替阻塞器。
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