CN105986797B - 水平井的分段压裂方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水平井的分段压裂方法。该方法包括：根据套管中压裂层段的级数，在套管的内壁沿套管中心轴线方向上设置固定座；将套管下入到水平井内的预设位置；依次对第二至第N级压裂层段执行以下操作：将可溶球座设置在射孔工具串下端；泵送射孔工具串与可溶球座至相应的压裂层段中；控制可溶球座形成闭合可溶球座，闭合可溶球座的外径大于固定座通径，并控制射孔工具串与闭合可溶球座分离，以使闭合可溶球座抵在相应的压裂层段内的固定座上，控制射孔工具串在相应的压裂层段内的第一预设位置射孔；提出射孔工具串，并对相应的压裂层段进行压裂处理；投入可溶性球至闭合可溶球座的通孔处，以对相应的压裂层段进行封堵。

Description

水平井的分段压裂方法

技术领域

本发明实施例涉及采油工程技术领域，尤其涉及一种水平井的分段压裂方法。

背景技术

目前，为了更好地提高油气采收率，国内外对低渗透、非常规油气藏的水平井进行了增产改造，水平井分段压裂技术应运而生。水平井分段压裂技术是一项先进的完井技术。其是低压、低渗透油气藏开发的重要增产采纳措施之一，也是页岩气快速发展的关键技术。目前水平井分段压裂技术中最常用的技术是速钻桥塞分段压裂技术。

速钻桥塞分段压裂技术具有封隔可靠、施工效率高、可满足大排量施工等特点。速钻桥塞分段压裂技术在水平井压裂完后，采用连续油管及井下工具钻除桥塞，恢复井筒畅通。但由于连续油管及井下工具钻除桥塞的施工较复杂，所以存在较大的施工风险。并且由于钻除桥塞过程中受水平井水平段的长度、水垂比以及地貌特征等因素的影响较大，所以钻除桥塞的作业费用较高，制约了水平井的分段压裂技术的发展。

发明内容

本发明实施例提供一种水平井的分段压裂方法，实现了水平井的分段压裂后的免钻除桥塞作业，降低了钻除桥塞施工风险和成本。

本发明实施例提供一种水平井的分段压裂方法，包括：

根据套管中压裂层段的级数，在套管的内壁沿套管中心轴线方向上设置固定座；

将所述套管下入到水平井内的预设位置；

依次对第二至第N级压裂层段执行以下操作：将可溶球座设置在射孔工具串下端；泵送所述射孔工具串与所述可溶球座至相应的压裂层段中；控制所述可溶球座形成闭合可溶球座，所述闭合可溶球座的外径大于所述固定座通径，并控制所述射孔工具串与所述闭合可溶球座分离，以使所述闭合可溶球座抵在相应的压裂层段内的固定座上，控制所述射孔工具串在相应的压裂层段内的第一预设位置射孔；提出所述射孔工具串，并对相应的压裂层段进行压裂处理；投入可溶性球至闭合可溶球座的通孔处，以对所述相应的压裂层段进行封堵，其中N为大于2的自然数。

进一步地，如上所述的水平井的分段压裂方法，所述将所述套管下入到水平井内的预设位置之后，还包括：

对第一级压裂层段执行以下操作：通过所述射孔工具串或定压滑套在所述套管和油层之间形成通路；对所述第一级压裂层段进行压裂处理。

进一步地，如上所述的水平井的分段压裂方法，所述对所述第一级压裂层段，通过所述射孔工具串或定压滑套在所述套管和油层之间形成通路之前，还包括：

采用通井规对所述套管进行通井处理，以使每个压裂层段在泵送所述射孔工具串与所述可溶球座至相应的压裂层段中前，所述套管为通径套管。

进一步地，如上所述的水平井的分段压裂方法，所述可溶球座通过坐封工具和径向扩张机构设置在所述射孔工具串下端，所述控制所述可溶球座形成闭合可溶球座，所述闭合可溶球座的外径大于所述固定座通径，并控制所述射孔工具串与所述闭合可溶球座分离，具体包括：

控制所述射孔工具串中的火药柱点燃，推动所述径向扩张机构向可溶球座的轴向方向做功，使所述可溶球座形成闭合可溶球座，并控制所述坐封工具进行丢手操作，所述射孔工具串与所述闭合可溶球座分离。

进一步地，如上所述的水平井的分段压裂方法，所述控制所述射孔工具串在相应的压裂层段内的第一预设位置射孔，具体包括：

控制所述射孔工具串在相应的压裂层段内的第一预设位置进行多簇射孔。

进一步地，如上所述的水平井的分段压裂方法，所述对相应的压裂层段进行压裂处理，具体包括：

向所述相应的压裂层段注入压裂液和支撑剂，以使所述压裂液和所述支撑剂沿所述射孔进入地层及油层，形成裂缝。

进一步地，如上所述的水平井的分段压裂方法，所述对相应的压裂层段进行压裂处理之后，还包括：

采用顶替液进行过顶替处理。

进一步地，如上所述的水平井的分段压裂方法，所述对第N级压裂层段投入可溶性球至闭合可溶球座的通孔处，以对所述相应的压裂层段进行封堵后，还包括：

对所述套管进行放喷及完井处理。

本发明实施例提供一种水平井的分段压裂方法，通过根据套管中压裂层段的级数，在套管的内壁沿套管中心轴线方向上设置固定座；将套管下入到水平井内的预设位置；依次对第二至第N级压裂层段执行以下操作：将可溶球座设置在射孔工具串下端；泵送射孔工具串与可溶球座至相应的压裂层段中；控制可溶球座形成闭合可溶球座，闭合可溶球座的外径大于固定座通径，并控制射孔工具串与闭合可溶球座分离，以使闭合可溶球座抵在相应的压裂层段内的固定座上，控制射孔工具串在相应的压裂层段内的第一预设位置射孔；提出射孔工具串，并对相应的压裂层段进行压裂处理；投入可溶性球至闭合可溶球座的通孔处，以对相应的压裂层段进行封堵。实现了水平井的分段压裂后的免钻除桥塞作业，降低了钻除桥塞施工风险和成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明水平井的分段压裂方法实施例一的第一流程图；

图2为本发明水平井的分段压裂方法实施例一的第二流程图；

图3为本发明水平井的分段压裂方法实施例一中泵送射孔工具串与可溶球座至相应的压裂层段中的剖面结构示意图；

图4为本发明水平井的分段压裂方法实施例一中射孔工具串在相应的压裂层段内的第一预设位置射孔后的剖面结构示意图；

图5为本发明水平井的分段压裂方法实施例一中可溶球封堵后的剖面结构示意图；

图6为本发明水平井的分段压裂方法实施例二的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

图1为本发明水平井的分段压裂方法实施例一的流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤101，根据套管中压裂层段的级数，在套管的内壁沿套管中心轴线方向上设置固定座。

具体地，本实施例中，根据套管中压裂层段的级数N₁，在套管的内壁沿套管中心轴线方向上设置固定座，固定座的个数N₂＝N₁-1。其中，第二至第N级压裂层段中每一级压裂层段都对应一个固定座，固定座位于每个压裂层段的底部。固定座为沿中心轴线的截面通孔为矩形或梯形地筒状结构，其用于支撑闭合可溶球座。

本实施例中，固定座可等间隔地设置在套筒内壁上也可根据井底油层的分布情况进行固定座的设置，对此本实施例不做限定。

步骤102，将套管下入到水平井内的预设位置。

本实施例中，根据水平井井筒的位置，将套管下入到水平井内的预设位置。其中，预设位置可根据水平井的水平段长度预先设定，也可通过其他方式设定，对此本实施例不做限定。

步骤103，依次对第二至第N级压裂层段执行以下操作：将可溶球座设置在射孔工具串下端；泵送射孔工具串与可溶球座至相应的压裂层段中；控制可溶球座形成闭合可溶球座，闭合可溶球座的外径大于固定座通径，并控制射孔工具串与闭合可溶球座分离，以使闭合可溶球座抵在相应的压裂层段内的固定座上，控制射孔工具串在相应的压裂层段内的第一预设位置射孔；提出射孔工具串，并对相应的压裂层段进行压裂处理；投入可溶性球至闭合可溶球座的通孔处，以对相应的压裂层段进行封堵，其中N为大于2的自然数。

本实施例中，对第二至第N级压裂层段是依次进行压裂作业的。具体地，对第二级至第N级压裂层段依次进行压裂作业时，分为以下六个步骤执行，如图2所示。

步骤103a，将可溶球座设置在射孔工具串下端。

本实施例中将可溶球座4设置在射孔工具3串下端，能够在电缆作业下，将可溶球座4下至相应的压裂层段内的靠近固定座2的位置，射孔工具串3下至相应的压裂层段内的远离固定座2的位置。

本实施例中的可溶球座在满足一定压力温度的条件下，在预设时间内会溶于压裂液中。可溶球座4是具有通径的筒状结构，可溶球座4的外径小于固定座2的通径。

步骤103b，泵送射孔工具串与可溶球座至相应的压裂层段中。

具体地，如图3所示，本实施例中，在将射孔工具串3与可溶球座4下入到满足设定条件的井斜后，在地面采用压裂车泵送射孔工具串3及可溶球座4至套管1相应的压裂层段中。具体地，可溶球座4下至相应的压裂层段内的靠近固定座2的位置，射孔工具串3下至相应的压裂层段内的远离固定座2的位置。

步骤103c，控制可溶球座形成闭合可溶球座，闭合可溶球座的外径大于固定座通径，并控制射孔工具串与闭合可溶球座分离，以使闭合可溶球座抵在相应的压裂层段内的固定座上，控制射孔工具串在相应的压裂层段内的第一预设位置射孔。

具体地，在电缆作业下，控制可溶球座4形成闭合可溶球座5，该闭合可溶球座5相对于可溶球座4，通径没有改变，但该闭合可溶球座5的外径大于固定座2通径。并在电缆作业下控制射孔工具串3与闭合可溶球座5分离，在射孔工具串3与闭合可溶球座5分离后，闭合可溶球座5在液压作用下，抵在相应的压裂层段内的固定座2上，并在电缆作业下控制分离后的相应射孔工具串3在相应的压裂层段内的第一预设位置射孔，形成的射孔6。

其中，第一预设位置在相应的压裂层段的前部，位于下一级压裂层段对应的固定座2和相应的压裂层段内的闭合可溶球座5之间。

步骤103d，提出射孔工具串，并对相应的压裂层段处进行压裂处理。

本实施例中，如图4所示，在对相应的压裂层段进行射孔处理后，提出射孔工具串3，然后对相应的压裂层段进行压裂处理。

具体地，在对相应的压裂层段进行压裂处理时，向相应的压裂层段注入压裂液和支撑剂，以使压裂液和支撑剂沿射孔6进入地层及油层，形成裂缝。

步骤103e，投入可溶性球至闭合可溶球座的通孔处，以对所述相应的压裂层段进行封堵。

本实施例中，如图5所示，在对相应的压裂层段进行压裂处理后，投入可溶性球7，该可溶性球7的直径大于闭合可溶球座5的通径，以对相应的压裂层段进行封堵。

本实施例中，该可溶性球和闭合可溶球座在满足一定压力温度的条件下，在预设时间内会溶于压裂液中。本实施例中，可溶球以及闭合可溶球座溶于压裂液的预设时间能够保证各级压裂层段进行压裂过程中，上一级压裂层段处于封堵状态。

步骤103f，判断N是否等于压裂层段的级数N₁，若是，则结束，若否，则使N＝N+1，执行步骤103a。

本实施例中，在当前压裂层段采用可溶球对相应的压裂层段进行封堵后，判断当前压裂层段是否为压裂层段的级数N₁的最后一级压裂层段，若是，则结束压裂，完成水平井的分段压裂，若否，则对下一级压裂层段继续进行压裂处理。

本实施例中，通过根据套管中压裂层段的级数，在套管的内壁沿套管中心轴线方向上设置固定座；将套管下入到水平井内的预设位置；依次对第二至第N级压裂层段执行以下操作：将可溶球座设置在射孔工具串下端；泵送射孔工具串与可溶球座至相应的压裂层段中；控制可溶球座形成闭合可溶球座，闭合可溶球座的外径大于固定座通径，并控制射孔工具串与闭合可溶球座分离，以使闭合可溶球座抵在相应的压裂层段内的固定座上，控制射孔工具串在相应的压裂层段内的第一预设位置射孔；提出射孔工具串，并对相应的压裂层进行压裂处理；投入可溶性球至闭合可溶球座的通孔处，以对相应的压裂层段进行封堵，在逐级进行分段压裂处理后，由于闭合可溶球座以及可溶球溶于压裂液的预设时间保证各级压裂层段进行压裂过程中，上一级压裂层段处于封堵状态，并且闭合可溶球座和可溶球在满足一定压力温度的条件下，在预设时间后会溶于压裂液中，所以实现了水平井的分段压裂后的免钻除桥塞作业，降低了钻除桥塞施工风险和成本。

图6为本发明水平井的分段压裂方法实施例二的流程图，如图6所示，该方法包括：

步骤201，根据套管中压裂层段的级数，在套管的内壁沿套管中心轴线方向上设置固定座。

步骤202，将套管下入到水平井内的预设位置。

本实施例中，步骤201-步骤202和本发明水平井的分段压裂方法实施例一的步骤101-1步骤102相同，在此不再一一赘述。

步骤203，采用通井规对套管进行通井处理，以使每个压裂层段在泵送射孔工具串与可溶球座至相应的压裂层段中前，套管为通径套管。

本实施例中，将套管下入到水平井内的预设位置后，进行固井处理，该固井处理后，在套管中可能会引入杂物，为了使后续压裂过程的顺利进行，采用通井规对套管进行通井处理，以使每个压裂层段在泵送射孔工具串与可溶球座至相应的压裂层段中前，套管为通径套管。

步骤204，对第一级压裂层段进行压裂处理。

本实施例中，在对第一级压裂层段进行压裂处理时，通过射孔工具串或定压滑套在套管和油层之间形成通路，并采用压裂液和支撑剂对第一级压裂层段进行压裂处理。

步骤205，依次对第二至第N级压裂层段进行压裂处理。

本实施例中，在依次对第二至第N级压裂层段进行压裂处理时，采用本发明水平井的分段压裂方法实施例一的步骤103a-步骤103f的方法。

进一步地，在将可溶球座设置在射孔工具串下端时，在可溶球座通过坐封工具和径向扩张机构设置在射孔工具串下端，那么在控制可溶球座形成闭合可溶球座，闭合可溶球座的外径大于固定座通径，并控制射孔工具串与闭合可溶球座分离时，具体为：控制射孔工具串中的火药柱点燃，推动径向扩张机构向可溶球座的轴向方向做功，使可溶球座形成闭合可溶球座，并控制坐封工具进行丢手操作，射孔工具串与闭合可溶球座分离。

本实施例中也可采用其他的控制方法控制可溶球座形成闭合可溶球座，并控制射孔工具串与闭合可溶球座分离，对此本实施例不做限定。

进一步地，在射孔工具串与闭合可溶球座分离后，控制射孔工具串在相应的压裂层段内的第一预设位置射孔时，进行的是多簇射孔。

优选地，本实施例中，在对相应的压裂层段进行压裂处理之后，采用顶替液进行过顶替处理。

本实施例中，在对相应的压裂层段进行压裂处理之后，采用顶替液进行过顶替处理，能够保证下一级压裂层段能顺利进行压裂作业。

步骤206，对套管进行放喷及完井处理。

本实施例中，对第N级压裂层段进行压裂处理完后，对套管进行放喷及完井处理，其中N等于压裂层段的级数N₁。

本实施例中，在对第N级压裂层段进行压裂处理完后，才进行放喷处理，能够保证水平井的水平段无支撑剂残留。

本实施例中，对第一级压裂层段通过射孔工具串或定压滑套在套管和油层之间形成通路，对第一级压裂层段进行压裂处理，并依次对第二至第N级压裂层段采用闭合可溶球座及可溶球的方式进行封堵，能够在逐级进行分段压裂处理后，由于闭合可溶球座以及可溶球溶于压裂液的预设时间保证各级压裂层段进行压裂过程中，上一级压裂层段处于封堵状态，并且闭合可溶球座和可溶球在满足一定压力温度的条件下，在预设时间后会溶于压裂液中，所以实现了水平井的分段压裂后的免钻除桥塞作业，降低了钻除桥塞施工风险和成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种水平井的分段压裂方法，其特征在于，包括：

根据套管中压裂层段的级数，在套管的内壁沿套管中心轴线方向上设置固定座；

将所述套管下入到水平井内的预设位置；

依次对第二至第N级压裂层段执行以下操作：将可溶球座设置在射孔工具串下端；泵送所述射孔工具串与所述可溶球座至相应的压裂层段中；控制所述可溶球座形成闭合可溶球座，所述闭合可溶球座的外径大于所述固定座通径，并控制所述射孔工具串与所述闭合可溶球座分离，以使所述闭合可溶球座抵在相应的压裂层段内的固定座上，控制所述射孔工具串在相应的压裂层段内的第一预设位置射孔；提出所述射孔工具串，并对相应的压裂层段进行压裂处理；投入可溶性球至闭合可溶球座的通孔处，以对所述相应的压裂层段进行封堵，其中N为大于2的自然数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述套管下入到水平井内的预设位置之后，还包括：

对第一级压裂层段执行以下操作：通过所述射孔工具串或定压滑套在所述套管和油层之间形成通路；对所述第一级压裂层段进行压裂处理。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述第一级压裂层段，通过所述射孔工具串或定压滑套在所述套管和油层之间形成通路之前，还包括：

采用通井规对所述套管进行通井处理，以使每个压裂层段在泵送所述射孔工具串与所述可溶球座至相应的压裂层段中前，所述套管为通径套管。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述可溶球座通过坐封工具和径向扩张机构设置在所述射孔工具串下端，所述控制所述可溶球座形成闭合可溶球座，所述闭合可溶球座的外径大于所述固定座通径，并控制所述射孔工具串与所述闭合可溶球座分离，具体包括：

控制所述射孔工具串中的火药柱点燃，推动所述径向扩张机构向可溶球座的轴向方向做功，使所述可溶球座形成闭合可溶球座，并控制所述坐封工具进行丢手操作，所述射孔工具串与所述闭合可溶球座分离。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制所述射孔工具串在相应的压裂层段内的第一预设位置射孔，具体包括：

控制所述射孔工具串在相应的压裂层段内的第一预设位置进行多簇射孔。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对相应的压裂层段进行压裂处理，具体包括：

向所述相应的压裂层段注入压裂液和支撑剂，以使所述压裂液和所述支撑剂沿所述射孔进入地层及油层，形成裂缝。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对相应的压裂层段进行压裂处理之后，还包括：

采用顶替液进行过顶替处理。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述对第N级压裂层段投入可溶性球至闭合可溶球座的通孔处，以对所述相应的压裂层段进行封堵后，还包括：

对所述套管进行放喷及完井处理。