CN107605441B - 一种将液氮引入裸眼井的装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将液氮引入裸眼井的装置及方法，其中，装置包括液氮储存罐、密封液储存罐、增压输送设备、输送管线、后部密封器、液氮喷枪和前部密封器，液氮储存罐和密封液储存罐均与增压输送设备连接，增压输送设备通过输送管线与后部密封器连接，液氮喷枪的液氮进口、前部密封器的密封液进口分别与后部密封器的液氮出口、密封液出口连接，并且前部密封器将液氮喷枪的另一端封堵起来。本发明的有益之处在于：(1)结构简洁，容易操作使用；(2)利用液氮射孔，避免了对储层造成污染；(3)利用液氮浸泡冷冻储层岩石，有利于形成更多的缝网，进而可提高压裂的效果。

Description

一种将液氮引入裸眼井的装置与方法

技术领域

本发明涉及一种将液氮引入裸眼井的装置与方法，属于油气田开发技术领域。

背景技术

我国低渗、特低渗油田分布广泛，其有效开发是油田增产稳产的关键。

低渗透油气需经过压裂才能建立工业产能，故压裂效果的好坏往往影响着油井的开发效果及产能。

常规裸眼井射孔所采用的射孔弹及射孔液，在射孔结束后，不仅会对储层产生一定的污染，而且还会造成压裂施工裂缝开启压力过大，通常需要喷射一定的酸液进行解堵，而酸液对储层会进一步造成污染。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种将液氮引入裸眼井的装置以及利用该装置将液氮引入裸眼井的方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种将液氮引入裸眼井的装置，其特征在于，包括：液氮储存罐、密封液储存罐、增压输送设备、输送管线、后部密封器、液氮喷枪和前部密封器，其中，

前述后部密封器和前部密封器均由支承主体和环形橡胶密封圈组成，后部密封器的支承主体具有液氮通道和密封液通道，前部密封器的支承主体仅有密封液通道，环形橡胶密封圈套在支承主体的外缘，并且与密封液通道连通；

前述液氮储存罐和密封液储存罐均与增压输送设备连接，增压输送设备通过输送管线与后部密封器连接，液氮喷枪的液氮进口、前部密封器的密封液进口分别与后部密封器的液氮出口、密封液出口连接，并且前部密封器将液氮喷枪的另一端封堵起来。

前述的将液氮引入裸眼井的装置，其特征在于，还包括：导引头，前述导引头安装在前部密封器的前面。

前述的将液氮引入裸眼井的装置，其特征在于，前述导引头呈圆柱状，前端呈圆弧形，后端形成后螺纹连接部，与前部密封器螺纹连接。

前述的将液氮引入裸眼井的装置，其特征在于，还包括：串管接头，前述串管接头安装在后部密封器与输送管线之间。

利用前述的装置将液氮引入裸眼井的方法，其特征在于，包括以下步骤：

Step1：将井下工具管串下入水平井段预定位置；

Step2：开启增压输送设备，将液氮送入液氮喷枪中，利用高速射流进行射孔；

Step3：射孔结束后，将密封液送入后部密封器和前部密封器中，在二者之间形成密闭的空间；

Step4：持续向射孔浸泡层段喷入液氮，使液氮注满整个射孔浸泡层段密闭的空间，利用液氮浸泡冷冻射孔层段；

Step5：液氮浸泡结束后，将后部密封器和前部密封器解封，然后将井下工具管串上提至下一射孔浸泡层段，再次进行作业。

前述的方法，其特征在于，在Step2中，喷射时间不小于10min。

前述的方法，其特征在于，在Step4中，浸泡冷冻时间不小于1h。

本发明的有益之处在于：

(1)结构简洁，容易生产制造和操作使用；

(2)利用液氮射孔，避免了对储层造成污染；

(3)射孔结束后用液氮浸泡冷冻储层岩石，经过液氮浸泡冷冻作用后，在巨大温差作用下，岩石表面及内部结构发生破坏，产生众多微裂缝，甚至相互贯通，降低了裂缝开启压力，此时开始压裂更加有利于形成更多的缝网，进而可提高压裂的效果。

附图说明

图1是本发明的将液氮引入裸眼井的装置的组成示意图；

图2是图1中的导引头的剖面结构示意图；

图3是图1中的前部密封器的剖面结构示意图；

图4是图1中的前部密封器的右视图；

图5是图1中的液氮喷枪的剖面结构示意图；

图6是图1中的后部密封器的剖面结构示意图；

图7是图1中的后部密封器的右视图；

图8是图1中的串管接头的剖面结构示意图。

图中附图标记的含义：1-导引头、2-前部密封器、3-液氮喷枪、4-后部密封器、5-串管接头、6-输送管线、7-液氮储存罐、8-增压输送设备、9-密封液储存罐、21-支承主体、22-密封液进口、23-密封液通道、24-环形橡胶密封圈、31-喷嘴、41-支承主体、42-密封液进口、43-密封液出口、44-密封液通道、45-环形橡胶密封圈、46-液氮通道、51-液氮通道、52-密封液通道。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

一、将液氮引入裸眼井的装置

参照图1，本发明的将液氮引入裸眼井的装置，其包括：液氮储存罐7、密封液储存罐9、增压输送设备8、输送管线6、串管接头5、后部密封器4、液氮喷枪3、前部密封器2和导引头1。

参照图8，串管接头5同时具有液氮通道51和密封液通道52两条液体通道，这两条液体通道的一端分别与输送液氮的管线、输送密封液的管线连接，另一端分别与后部密封器4的液氮通道46、密封液进口42连接。

参照图6和图7，后部密封器4由支承主体41和环形橡胶密封圈45组成，支承主体41同时具有液氮通道46和密封液通道44两条通道，环形橡胶密封圈45套在支承主体41的外缘，并且与密封液通道44连通，环形橡胶密封圈45被密封液充起来以后，与裸眼井的壁之间便会无缝隙。

参照图3和图4，前部密封器2由支承主体21和环形橡胶密封圈24组成，与后部密封器4的支承主体41不同的是，前部密封器2的支承主体21仅有密封液通道23这一条通道，与后部密封器4相同的是，环形橡胶密封圈24也套在支承主体21的外缘，并且与密封液通道23连通，环形橡胶密封圈24被密封液充起来以后，与裸眼井的壁之间也会无缝隙。

当环形橡胶密封圈24和环形橡胶密封圈45都被密封液充起来以后，前部密封器2和后部密封器4二者之间就形成了一个密闭的空间(射孔浸泡层段)，该密闭的空间可以充满液氮，用来浸泡冷冻储层岩石。

参照图5，液氮喷枪3呈圆柱状，内部沿轴向形成有液氮通道，两端留有螺纹连接口，侧壁上形成有若干喷嘴31，液氮喷枪3中的液氮通过喷嘴31射出，实现射孔和向井底注入大量液氮(注入的液氮温度为-195.8℃，用于浸泡冷冻储层岩石)。液氮喷枪3既可以单独使用一节，也可以将多节串联起来一起使用，具体视裸眼井的长度而定。

参照图2，导引头1呈圆柱状，前端呈圆弧形，后端形成后螺纹连接部，与前部密封器2螺纹连接，导引头1起到引导井下工具管串顺利进入井底的作用。

输送管线、环形橡胶密封圈都应具有抗高压、耐低温属性，能满足-195.8℃液氮注入温度。

组装方式：

液氮储存罐7和密封液储存罐9均通过输送管线与增压输送设备8连接，增压输送设备8通过输送管线6与后部密封器4连接，输送管线6与后部密封器4之间设置有串管接头5，液氮喷枪3的液氮进口与后部密封器4的液氮出口连接，前部密封器2的密封液进口22与密封液出口43连接，并且前部密封器2将液氮喷枪3的另一端封堵起来，导引头1安装在前部密封器2的前面。

二、利用上述装置将液氮引入裸眼井的方法

该方法具体如下：

(1)连接井下工具管串和井口设备，对工具的密封性能进行检测，然后在导引头的引导下，将井下工具管串下入水平井段预定位置；

(2)开启增压输送设备，将液氮送入液氮喷枪中，高压液氮经过喷嘴产生高速射流，利用高速射流对储层产生强力的冲击作用进行射孔，喷射时间不小于10min；

(3)射孔结束后，减小液氮输送排量，同步将密封液送入后部密封器和前部密封器中，在密封液压力的作用下，环形密封橡胶开始膨胀，到最终与整个井壁贴合，该射孔井段被密封起来并形成圆柱形密封空间；

(4)持续向射孔浸泡层段喷入液氮，待液氮注满整个射孔浸泡层段密闭的空间时，利用液氮浸泡冷冻射孔层段，整个浸泡冷冻时间不小于1h，以达到较好的浸泡冷冻效果；

(5)液氮浸泡结束后，停止输送液氮，回抽密封液，环形密封橡胶收缩，将后部密封器和前部密封器解封，然后将井下工具管串上提至下一射孔浸泡层段，再次进行作业。

三、上述装置及方法的优势

1、装置

结构简洁，容易生产制造和操作使用。

2、方法

利用液氮射孔，避免了对储层造成污染。

射孔结束后用液氮浸泡冷冻储层岩石，经过液氮浸泡冷冻作用后，在巨大温差作用下，岩石表面及内部结构发生破坏，产生众多微裂缝，甚至相互贯通，降低了裂缝开启压力，此时开始压裂更加有利于形成更多的缝网，进而可提高压裂的效果。

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种将液氮引入裸眼井的装置，其特征在于，包括：液氮储存罐(7)、密封液储存罐(9)、增压输送设备(8)、输送管线(6)、串管接头(5)、后部密封器(4)、液氮喷枪(3)和前部密封器(2)，其中，

所述后部密封器(4)和前部密封器(2)均由支承主体(41,21)和环形橡胶密封圈(45,24)组成，后部密封器(4)的支承主体(41)具有液氮通道(46)和密封液通道(44)，前部密封器(2)的支承主体(21)仅有密封液通道(23)，环形橡胶密封圈(45,24)套在支承主体(41,21)的外缘，并且与密封液通道(44,23)连通；

所述液氮储存罐(7)和密封液储存罐(9)均与增压输送设备(8)连接，增压输送设备(8)通过输送管线(6)与后部密封器(4)连接，所述串管接头(5)安装在后部密封器(4)与输送管线(6)之间，液氮喷枪(3)的液氮进口、前部密封器(2)的密封液进口(22)分别与后部密封器(4)的液氮出口、密封液出口(43)连接，并且前部密封器(2)将液氮喷枪(3)的另一端封堵起来；

所述串管接头(5)、后部密封器(4)、液氮喷枪(3)和前部密封器(2)构成井下工具管串，使用时，该井下工具管串下入水平井段预定位置。

2.根据权利要求1所述的将液氮引入裸眼井的装置，其特征在于，还包括：导引头(1)，所述导引头(1)安装在前部密封器(2)的前面。

3.根据权利要求2所述的将液氮引入裸眼井的装置，其特征在于，所述导引头(1)呈圆柱状，前端呈圆弧形，后端形成后螺纹连接部，与前部密封器(2)螺纹连接。

4.利用权利要求1至3任意一项所述的装置将液氮引入裸眼井的方法，其特征在于，包括以下步骤：

Step1：将井下工具管串下入水平井段预定位置；

Step2：开启增压输送设备，将液氮送入液氮喷枪中，利用高速射流进行射孔；

Step3：射孔结束后，将密封液送入后部密封器和前部密封器中，在二者之间形成密闭的空间；

Step4：持续向射孔浸泡层段喷入液氮，使液氮注满整个射孔浸泡层段密闭的空间，利用液氮浸泡冷冻射孔层段；

Step5：液氮浸泡结束后，将后部密封器和前部密封器解封，然后将井下工具管串上提至下一射孔浸泡层段，再次进行作业。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在Step2中，喷射时间不小于10min。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在Step4中，浸泡冷冻时间不小于1h。

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