CN107476793B - 一种深层页岩气压裂管柱及压裂工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种深层页岩气压裂管柱及压裂工艺方法，压裂管柱包括：复合连续油管和工具管串，工具管串包括：复合连续油管接头及丢手短节、磁定位器、扶正器、射孔枪、桥塞坐封工具以及易钻桥塞，复合连续油管、复合连续油管接头及丢手短节、磁定位器、扶正器、射孔枪、另一扶正器、桥塞坐封工具依次连接；复合连续油管中铺设有信号电缆和动力电缆，信号电缆与磁定位器通信连接，动力电缆与射孔枪和桥塞坐封工具电气连接。本发明能够实现连续油管输送桥塞，磁定位校深、电缆坐封桥塞、电缆射孔工艺的整合，解决了长水平井应用泵送桥塞、射孔压裂出现的问题，避免泵送消耗大量液体，大大提高了工艺的适应性和安全性，能够降低页岩气的开发费用。

Description

一种深层页岩气压裂管柱及压裂工艺方法
技术领域
本发明涉及油气藏压裂技术领域，特别涉及一种适用于页岩气水平井桥塞、射孔联作压裂作业的深层页岩气压裂管柱及压裂工艺方法。
背景技术
目前国内页岩气开发压裂常用水平井泵送桥塞射孔联作分段压裂方法，该方法施工过程为：(1)通井、刮管，确保井筒内干净、通畅；(2)连续油管传输，进行第1段射孔；(3)光套管压裂第1段；(4)通过电缆下入射孔枪+桥塞联作管串，过造斜段后泵入液体将工具串推送到位，电点火坐封桥塞，上提电缆至射孔位置射孔，起出电缆和射孔枪，光套管压裂第2段(投球式桥塞在压裂前先投球隔离下层)；(5)重复上述桥塞坐封、射孔、压裂过程，依次完成后续各段压裂；(6)各段压裂完成后，用连续油管钻掉桥塞进行排液、试气。(参见文献《页岩气水平井泵送桥塞射孔联作常见问题及对策》，石油钻采工艺，2014，36(3)：75-78.)。
然而，随着页岩气水平井水平段的长度不断增加，水平井泵送桥塞射孔联作分段压裂工艺在施工中出现以下问题：泵送桥塞因压力高而不能泵送、桥塞坐封后不丢手、桥塞坐封时电缆不点火、电缆点火后桥塞不坐封、射孔枪不响或2簇射孔只射1簇、连续油管射孔意外丢手等各种问题。这些问题的出现会造成分段施工中断、甚至无法继续按设计施工，或造成修井，增加施工周期，带来完井费用的大大增加，降低页岩气藏开发效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种深层页岩气压裂管柱及压裂工艺方法，其能够解决泵送桥塞因压力高而不能泵送、电缆失效等问题。
为达上述目的，本发明提供一种深层页岩气压裂管柱，其包括：复合连续油管和工具管串，其中所述工具管串包括：复合连续油管接头及丢手短节、磁定位器、扶正器、射孔枪、桥塞坐封工具以及易钻桥塞，并且所述复合连续油管、复合连续油管接头及丢手短节、磁定位器、扶正器、射孔枪、另一扶正器、桥塞坐封工具依次连接；所述复合连续油管中铺设有信号电缆和动力电缆，所述信号电缆与所述磁定位器通信连接，所述动力电缆与所述射孔枪和桥塞坐封工具电气连接。
所述的深层页岩气压裂管柱，其中，所述复合连续油管包括：主管、外保护层、中间层、所述信号电缆以及所述动力电缆，所述外保护层围设在所述主管的圆周外侧，并且外保护层与主管之间具有所述中间层，所述信号电缆和动力电缆均铺设于所述中间层内。
所述的深层页岩气压裂管柱，其中，所述信号电缆和动力电缆均沿着主管的延伸方向铺设在所述中间层内。
所述的深层页岩气压裂管柱，其中，所述外保护层采用复合材料制成。
所述的深层页岩气压裂管柱，其中，所述外保护层采用纤维材料制成。
所述的深层页岩气压裂管柱，其中，所述信号电缆和动力电缆的外圆周上铺设一层保护膜，再在保护膜上铺设所述外保护层。
所述的深层页岩气压裂管柱，其中，所述复合连续油管、复合连续油管接头及丢手短节、磁定位器、扶正器、射孔枪、另一扶正器、桥塞坐封工具依次通过螺纹连接。
本发明还提供一种应用上述的深层页岩气压裂管柱的压裂工艺方法，其包括以下步骤：
(1)将复合连续油管与工具管串连接，并且使复合连续油管内的信号电缆与工具管串中的磁定位器进行通信连接，使复合连续油管内的动力电缆与射孔枪和桥塞坐封工具进行电气连接；
(2)进行第一段压裂施工：将复合连续油管连同所述射孔工具管串一同入井，射孔工具管串下至设计层段，无需泵送，利用工具管串中的磁定位器进行磁定位校深，调整工具管串中的射孔枪位置，使射孔枪与设计位置一致，而后通电进行点火射孔，上提管柱然后进行第一段光套管压裂施工；
(3)进行第二段压裂施工：再次将复合连续油管连同射孔工具管串、桥塞工具管串一同入井，无需泵送，至设计层段后进行磁定位校深，调整桥塞位置与设计位置一致，通电点火坐封桥塞并丢手，上提管柱再次进行磁定位校深，使射孔枪对准射孔位置，通电点火进行射孔，然后上提管柱至井口，进行光套管压裂施工；
(4)压裂施工结束后，再次下入压裂管柱，进行桥塞坐封封堵下层，然后进行射孔，对射孔层段进行压裂；
所述的压裂工艺方法，其中，多次重复步骤(4)，直至施工结束。
综上所述，本发明的有益效果是：本发明通过提出深层页岩气压裂管柱结构及压裂工艺方法,能够实现连续油管输送桥塞，磁定位校深、电缆坐封桥塞、电缆射孔工艺的整合，解决了长水平井应用泵送桥塞、射孔压裂出现的问题，避免泵送消耗大量液体，大大提高了工艺的适应性和安全性，能够降低页岩气的开发费用。本发明有利于桥塞分段压裂工艺在深层页岩气水平井中的推广应用。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为根据本发明的深层页岩气压裂管柱的结构示意图；
图2为复合连续油管的横向剖视图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
首先如图1所示，本发明提供一种深层页岩气压裂管柱，其中，所述管柱主要包括：复合连续油管1和工具管串，所述工具管串包括：复合连续油管接头及丢手短节2、磁定位器3、扶正器4、射孔枪5、桥塞坐封工具6以及易钻桥塞7等。其中，所述复合连续油管1、复合连续油管接头及丢手短节2、磁定位器3、扶正器4、射孔枪5、另一扶正器4、桥塞坐封工具6依次连接，并且连接方式可采用常用的螺纹连接，但不以此为限。再如图2所示，所述复合连续油管1主要包括：主管11、外保护层12、中间层13、中间层信号电缆131、中间层动力电缆132。所述外保护层12围设在所述主管11的圆周外侧，并且外保护层12与主管11之间具有所述中间层13。所述中间层信号电缆131和中间层动力电缆132均沿着主管11的延伸方向铺设在所述中间层13内。其中，所述中间层信号电缆131主要是为磁定位短节3传输信号，而所述中间层动力电缆132主要是为射孔枪5和桥塞坐封工具6供电。
所述外保护层12可采用复合材料制成，例如具有高强度的碳纤维等纤维材料制成。为了将外保护层12稳固地围设在主管11的圆周外侧，还可以先在主管11外沿主管11的延伸方向安装所述中间层信号电缆131和中间层动力电缆132，而后在中间层信号电缆131和中间层动力电缆132的外圆周上铺设一层保护膜14，再在保护膜14上铺设所述外保护层2。
其中，复合连续油管1的主管11内可以进行液体循环，外保护层12对主管11及中间层13的中间层信号电缆131和中间层动力电缆132进行保护，这样复合连续油管1可以同时具备普通连续油管和电缆的功能，而电缆无需单独下入，确保作业的安全性。
以上各部件在地面检测后，各部件按照设计顺序连接，由井口下入至井底；靠磁定位器3确定桥塞坐封位置，然后地面通电启动桥塞坐封工具，工具启动后，坐封桥塞；然后上提射孔枪5至设计位置射孔，射孔后提出工具管串，然后进行压裂施工。
本发明还提供一种应用上述深层页岩气压裂管柱的压裂工艺方法，其主要包括以下步骤：
(1)将复合连续油管1与工具管串连接，注意确保复合连续油管1内的中间层信号电缆131与工具管串中的磁定位器3进行通信连接，并确保复合连续油管1内的中间层动力电缆132与射孔枪5、桥塞坐封工具6进行电气连接；
(2)进行第一段压裂施工：将复合连续油管连同所述射孔工具管串一同入井，工具管串下至设计层段，无需泵送，利用工具管串中的磁定位器3进行磁定位校深，调整工具管串中的射孔枪5位置，使射孔枪5与设计位置一致，而后通电进行点火射孔，上提管柱然后进行第一段光套管大排量压裂施工；
(3)进行第二段压裂施工：再次将复合连续油管连同射孔工具管串、桥塞工具管串一同入井，无需泵送，至设计层段后进行磁定位校深，调整桥塞位置与设计位置一致，通电点火坐封桥塞并丢手，上提管柱再次进行磁定位校深，使射孔枪对准射孔位置，通电点火进行射孔，然后上提管柱至井口，进行光套管压裂大排量施工(所述的大排量需满足页岩气藏压裂)；
(4)压裂施工结束后，再次下入该压裂管柱，进行桥塞坐封封堵下层，然后进行射孔，对射孔层段进行压裂；
(5)多次重复步骤(4)，直至施工结束。
综上所述，本发明通过提出深层页岩气压裂管柱结构及压裂工艺方法,能够实现连续油管输送桥塞，磁定位校深、电缆坐封桥塞、电缆射孔工艺的整合，解决了长水平井应用泵送桥塞、射孔压裂出现的问题，避免泵送消耗大量液体，大大提高了工艺的适应性和安全性，能够降低页岩气的开发费用。本发明有利于桥塞分段压裂工艺在深层页岩气水平井中的推广应用。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种深层页岩气压裂管柱，其特征在于，包括：复合连续油管和工具管串，其中所述工具管串包括：复合连续油管接头及丢手短节、磁定位器、扶正器、射孔枪、桥塞坐封工具以及易钻桥塞，并且所述复合连续油管、复合连续油管接头及丢手短节、磁定位器、扶正器、射孔枪、另一扶正器、桥塞坐封工具依次连接；所述复合连续油管中铺设有信号电缆和动力电缆，所述信号电缆与所述磁定位器通信连接，所述动力电缆与所述射孔枪和桥塞坐封工具电气连接。
2.根据权利要求1所述的深层页岩气压裂管柱，其特征在于，所述复合连续油管包括：主管、外保护层、中间层、所述信号电缆以及所述动力电缆，所述外保护层围设在所述主管的圆周外侧，并且外保护层与主管之间具有所述中间层，所述信号电缆和动力电缆均铺设于所述中间层内。
3.根据权利要求2所述的深层页岩气压裂管柱，其特征在于，所述信号电缆和动力电缆均沿着主管的延伸方向铺设在所述中间层内。
4.根据权利要求2所述的深层页岩气压裂管柱，其特征在于，所述外保护层采用复合材料制成。
5.根据权利要求2所述的深层页岩气压裂管柱，其特征在于，所述外保护层采用纤维材料制成。
6.根据权利要求2所述的深层页岩气压裂管柱，其特征在于，所述信号电缆和动力电缆的外圆周上铺设一层保护膜，再在保护膜上铺设所述外保护层。
7.根据权利要求1所述的深层页岩气压裂管柱，其特征在于，所述复合连续油管、复合连续油管接头及丢手短节、磁定位器、扶正器、射孔枪、另一扶正器、桥塞坐封工具依次通过螺纹连接。
8.一种应用根据权利要求1至7中任一项所述的深层页岩气压裂管柱的压裂工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将复合连续油管与工具管串连接，并且使复合连续油管内的信号电缆与工具管串中的磁定位器进行通信连接，使复合连续油管内的动力电缆与射孔枪和桥塞坐封工具进行电气连接；
(2)进行第一段压裂施工：将复合连续油管连同射孔工具管串一同入井，工具管串直接下至设计层段，无需泵送，利用工具管串中的磁定位器进行磁定位校深，调整工具管串中的射孔枪位置，使射孔枪与设计位置一致，而后通电进行点火射孔，上提管柱然后进行第一段光套管压裂施工；
(3)进行第二段压裂施工：再次将复合连续油管连同射孔工具管串、桥塞工具管串一同入井，无需泵送，至设计层段后进行磁定位校深，调整桥塞位置与设计位置一致，通电点火坐封桥塞并丢手，上提管柱再次进行磁定位校深，使射孔枪对准射孔位置，通电点火进行射孔，然后上提管柱至井口，进行光套管压裂施工；
(4)压裂施工结束后，再次下入压裂管柱，进行桥塞坐封封堵下层，然后进行射孔，对射孔层段进行压裂。
9.根据权利要求8所述的压裂工艺方法，其特征在于，多次重复步骤(4)，直至施工结束。
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