CN104727793A - 一种水平井体积压裂装置及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水平井体积压裂装置及其操作方法，水平井体积压裂装置包括依次连接的转头、封隔器、压差控制循环阀、超声波换能器、喷射器、导管、增压阀和进液口，所述转头包过若干锥形子转头，各子转头之间均设有出液孔，各出液孔均通过单向阀与导管连通，所述转头可沿导管的轴线旋转，所述导管上还套设有扶正器；一种采用该水平井体积压裂装置的操作方法，包括以下步骤：下钻、坐封、喷砂、震钻和超声裂缝扩张，并且对坐封、喷砂、震钻和超声裂缝扩张进行循环操作。该水平井体积压裂装置及其操作方法通过超声波震动与液体喷砂冲击相结合，通过转头旋转震动，实现了对水平井内的体积压裂，提升了压裂效果。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开采领域，特别涉及一种水平井体积压裂装置及其操作方法。
背景技术
体积压裂是体积改造这一全新的现代理论而提出的，通过水力压裂对储层实施改造，在形成一条或者多条主裂缝的同时，使得天然裂缝不断扩张和脆性延时产生剪切滑移，实现对天然裂缝、岩石层理的沟通，但是由于地质的差异，仅仅靠液体喷射冲击，在产生主裂缝后，二级裂缝甚至三级裂缝很难产生，需要进行额外地操作才能实现，非常地麻烦，而且很容易会破坏岩层的内部结构，造成损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术压裂效果不理想的不足，提供一种水平井体积压裂装置及其操作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水平井体积压裂装置，包括依次连接的转头、封隔器、压差控制循环阀、超声波换能器、喷射器、导管、增压阀和进液口，所述转头包过若干锥形子转头，各子转头之间均设有出液孔，各出液孔均通过单向阀与导管连通，所述转头可沿导管的轴线旋转，所述导管上还套设有扶正器。
作为优选，所述扶正器上设有两个通孔，两个通孔设置在导管两侧且关于导管的轴线对称，所述通孔内设有能使通孔开启或关闭的开关阀。
作为优选，所述封隔器为机械压缩式封隔器。
一种采用上述的水平井体积压裂装置的操作方法，包括以下步骤：
1） 下钻：关闭开关阀，将水平井体积压裂装置的转头伸入井下；
2） 坐封：坐封封隔器，在封隔器坐封的同时，开启进液口，并且启动增压阀；
3） 喷砂：打开开关阀，从进液口处注入携砂液，携砂液在增压阀的作用下，形成高速携砂射流，经过喷射器作用射开地层；
4） 震钻：控制转头旋转钻探并且向后移动一段距离，关闭开关阀，增大地层内部压强，使得近井地带解堵，防止地层粒屑堆积影响眼裂效果，增加裂缝的延伸；
5） 超声裂缝扩张：打开开关阀，带压解封封隔器，使得携砂液从通孔中带砂回流，打开超声波换能器，对已有的裂缝进行超声波震动，使得裂缝增大；
6） 重复步骤2）、3）、4）、5），使得转头位置不断移动，直到所有的施工位置均压裂完成，封隔器验证失败，起钻更换工具串。
具体地，所述步骤3）的高速携砂射流的速度大于150m/s。
具体地，所述步骤4）中转头在一次循环中移动的最大距离为10cm。
具体地，所述的步骤3）中经由增压阀增压后的高速射砂流的节流压差小于压差控制循环阀的开启压力。
本发明的有益效果是，该水平井体积压裂装置及其操作方法通过超声波震动与液体喷砂冲击相结合，通过转头旋转震动，实现了对水平井内的体积压裂，提升了压裂效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明水平井体积压裂装置的结构示意图；
图2是本发明水平井体积压裂装置的操作方法的流程图；
图中：1.转头，2.超声波换能器，3.导管，4.扶正器，5.增压阀，6.进液口，7.通孔，8.封隔器，9.压差控制循环阀，10.喷射器。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种水平井体积压裂装置，包括依次连接的转头1、封隔器8、压差控制循环阀9、超声波换能器2、喷射器10、导管3、增压阀5和进液口6，所述转头1包过若干锥形子转头，各子转头之间均设有出液孔，所述出液孔通过单向阀与导管3连通，所述转头1可沿导管3的轴线旋转，所述导管3上还套设有扶正器4。
作为优选，所述扶正器4上设有两个通孔7，两个通孔7设置在导管3两侧且关于导管3的轴线对称，所述通孔7内设有能使通孔7开启或关闭的开关阀。
作为优选，所述封隔器8为机械压缩式封隔器。
一种采用该水平井体积压裂装置的操作方法，包括以下步骤：
1） 下钻：关闭开关阀，将水平井体积压裂装置的转头1伸入井下；
2） 坐封：坐封封隔器8，在封隔器8坐封的同时，开启进液口6，并且启动增压阀5；
3） 喷砂：打开开关阀，从进液口6处注入携砂液，携砂液在增压阀5的作用下，形成高速携砂射流，经过喷射器10作用射开地层；
4） 震钻：控制转头1旋转钻探并且向后移动一段距离，关闭开关阀，增大地层内部压强，使得近井地带解堵，防止地层粒屑堆积影响眼裂效果，增加裂缝的延伸；
5） 超声裂缝扩张：打开开关阀，带压解封封隔器8，使得携砂液从通孔中带砂回流，打开超声波换能器2，对已有的裂缝进行超声波震动，使得裂缝增大；
6） 重复步骤2）、3）、4）、5），使得转头1位置不断移动，直到所有的施工位置均压裂完成，封隔器8验证失败，起钻更换工具串。
如图2所示，当封隔器8验证成功，则系统判别为N，重复步骤2）、3）、4）、5），当封隔器8验证失败，则系统判别为Y，则停止循环。
具体地，所述步骤3）的高速携砂射流的速度大于150m/s。
具体地，所述步骤4）中转头在一次循环中移动的最大距离为10cm。
具体地，所述的步骤3）中经由增压阀5增压后的高速射砂流的节流压差小于压差控制循环阀9的开启压力。
与现有技术相比，该水平井体积压裂装置及其操作方法通过超声波震动与液体喷砂冲击相结合，通过转头1旋转震动，实现了对水平井内的体积压裂，提升了压裂效果。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种水平井体积压裂装置，其特征在于，包括依次连接的转头（1）、封隔器（8）、压差控制循环阀（9）、超声波换能器（2）、喷射器（10）、导管（3）、增压阀（5）和进液口（6），所述转头（1）包过若干锥形子转头，各子转头之间均设有出液孔，各出液孔均通过单向阀与导管（3）连通，所述转头（1）可沿导管（3）的轴线旋转，所述导管（3）上还套设有扶正器（4）。
2.一种水平井体积压裂装置，其特征在于，所述扶正器（4）上设有两个通孔（7），两个通孔（7）设置在导管（3）两侧且关于导管（3）的轴线对称，所述通孔（7）内设有能使通孔（7）开启或关闭的开关阀。
3.一种水平井体积压裂装置，其特征在于，所述封隔器（8）为机械压缩式封隔器。
4.一种采用如权利要求1-3任一项所述的水平井体积压裂装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1） 下钻：关闭开关阀，将水平井体积压裂装置的转头（1）伸入井下；
2） 坐封：坐封封隔器（8），在封隔器（8）坐封的同时，开启进液口（6），并且启动增压阀（5）；
3） 喷砂：打开开关阀，从进液口（6）处注入携砂液，携砂液在增压阀（5）的作用下，形成高速携砂射流，经过喷射器（10）作用射开地层；
4） 震钻：控制转头（1）旋转钻探并且向后移动一段距离，关闭开关阀，增大地层内部压强，使得近井地带解堵，防止地层粒屑堆积影响眼裂效果，增加裂缝的延伸；
5） 超声裂缝扩张：打开开关阀，带压解封封隔器（8），使得携砂液从通孔（7）中带砂回流，打开超声波换能器（2），对已有的裂缝进行超声波震动，使得裂缝增大；
6） 重复步骤2、3、4、5，使得转头（1）位置不断移动，直到所有的施工位置均压裂完成，封隔器（8）验证失败，起钻更换工具串。
5.如权利要求4所述的水平井体积压裂装置的操作方法，其特征在于，所述步骤3）的高速携砂射流的速度大于150m/s。
6.如权利要求4所述的水平井体积压裂装置的操作方法，其特征在于，所述步骤4）中转头（1）在一次循环中移动的最大距离为10cm。
7.如权利要求4所述的水平井体积压裂装置的操作方法，其特征在于，所述的步骤3）中经由增压阀（5）增压后的高速射砂流的节流压差小于压差控制循环阀（9）的开启压力。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN105863596A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-08-17 | 中国矿业大学 | 煤矿井下超声波与水力压裂复合致裂煤体模拟装置及方法 |
| CN110043238A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-07-23 | 西南石油大学 | 一种页岩油开采方法 |
| CN111905907A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 机械研磨与超声波共同作用的煤屑清理系统及其工作方法 |
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