CN108204228B - 一种复合压裂工艺管柱及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合压裂工艺管柱及其使用方法，属于石油完井领域。用于套管井时，该复合压裂工艺管柱包括桥塞、依次连接的多个液压式平衡滑套、一个压差式滑套和浮鞋；所述液压式平衡滑套预置在水平段的趾端套管管柱中，所述桥塞设置在跟端套管管柱中。用于裸眼井时，该复合压裂工艺管柱包括桥塞、依次连接的多个液压式平衡滑套，一个压差式滑套和浮鞋；在相邻两个液压式平衡滑套之间均连接有裸眼封隔器；所述液压式平衡滑套预置在水平段的趾端套管管柱中，所述桥塞设置在跟端套管管柱中。

Description

一种复合压裂工艺管柱及其使用方法

技术领域

本发明属于石油完井领域，具体涉及一种复合压裂工艺管柱及其使用方法。

背景技术

近年来，随着低渗油气田、页岩油气田等非常规资源的开发越来越受到重视，滑套和桥塞分段压裂技术已成为针对该类油气藏开发的有效手段，对提高油气井单井产量具有明显技术优势。现行的滑套分段压裂技术主要包括投球式滑套+裸眼封隔器的管柱形式，用于裸眼分段压裂；另一种是套管上预置投球式滑套的管柱形式，用于套管井分段压裂。由于压裂施工时逐级投球，受球和球座尺寸限制，压裂级数一般10-20级不等。易钻桥塞分段压裂技术，则是通过电缆下入桥塞逐级进行压裂。上述两种技术，压裂施工后如果要实现全通径管柱生产，则需要下钻将滑套附件和桥塞钻除，才能实现大通径压裂施工，但是随着深层页岩气开发，井深不断加深，水平段不断加长，当井深超过3500米，或者水平段超过1000米时，利用连续油管对滑套附件和桥塞钻除时，难以施加有效钻压，导致钻除困难，增加施工风险。专利CN201520006462.4公布的套管滑套和水力桥塞组合式完井管柱则是采用投球式滑套与桥塞进行分段压裂，该技术虽然能够提供较多段数的压裂，但是还是存在滑套附件和桥塞钻除困难的问题，并不适用于深井、长水平段压裂施工。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种复合压裂工艺管柱及其使用方法，适用于深井、长水平分段的裸眼完井或者套管完井，通过在水平井段趾端套管管柱上预置全通径液压式平衡滑套，后期通过连续油管或者油管送入组合工具串，坐入滑套内套上，打开滑套进行该层段压裂施工。待滑套井段施工结束后，通过电缆泵送易钻桥塞或可溶桥塞下至水平段跟端部分井段，并进行分簇射孔、压裂连作。桥塞可通过下入磨铣工具钻除或在井下环境中自行溶解，实现生产管柱全通径，有效避免球座式滑套带来的级差和级数限制，也避免深井长水平后期钻塞的风险，从而提高了施工效率和可靠性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

用于套管井时，该复合压裂工艺管柱包括桥塞、依次连接的多个液压式平衡滑套、一个压差式滑套和浮鞋；

所述液压式平衡滑套预置在水平段的趾端套管管柱中，所述桥塞设置在跟端套管管柱中。

用于裸眼井时，该复合压裂工艺管柱包括桥塞、依次连接的多个液压式平衡滑套，一个压差式滑套和浮鞋；在相邻两个液压式平衡滑套之间均连接有裸眼封隔器；

所述液压式平衡滑套预置在水平段的趾端套管管柱中，所述桥塞设置在跟端套管管柱中。

所述桥塞采用高强度可溶解金属材料制成，在井内液体环境下能够自行溶解。

所述复合压裂工艺管柱进一步包括连续油管拖动式组合工具，其包括依次连接的丢手接头、扶正器、喷枪、平衡反洗阀、重复坐封封隔器和滑套定位器。

当用于套管井中时，所述复合压裂工艺管柱的使用方法，包括：

(S1)通过分析测井资料确定压裂位置后，从地面分别将浮鞋、压差式滑套、液压式平衡滑套顺次连接入井，并实施固井；

(S2)压裂施工时，首先进行憋压将压差式滑套打开，并进行该层段压裂施工，再通过连续油管送入所述连续油管拖动式组合工具；

(S3)当该复合压裂工艺管柱到达预定位置时，所述连续油管拖动式组合工具上的滑套定位器定位至趾端第一个液压式平衡滑套处；

(S4)下放连续油管管柱坐封所述重复坐封封隔器，通过油套环空加压打开液压式平衡滑套，并进行环空加砂压裂；当该段压裂结束后，上提连续油管，解封所述重复坐封封隔器，并定位至下一级液压式平衡滑套处重复步骤(S4)，直到趾端的液压式平衡滑套全部打开、压裂；

(S5)通过地面电缆将桥塞泵送至预定位置后，坐封桥塞并丢手、射孔，进行桥塞压裂；

(S6)待全部桥塞压裂结束后，下入连续油管进行桥塞磨铣或桥塞在井内环境下自行溶解；待桥塞全部磨铣或溶解后，即进行投产。

当用于裸眼井中时，所述复合压裂工艺管柱的使用方法包括：

(A1)通过分析测井资料确定压裂位置后，从地面分别将浮鞋、压差式滑套、液压式平衡滑套顺次连接下入井眼中，在液压式平衡滑套之间用裸眼封隔器进行分隔；

(A2)通过管内憋压坐封全部裸眼封隔器；

(A3)压裂施工时，首先进行憋压将压差式滑套打开，并进行该层段压裂施工，再通过连续油管送入所述连续油管拖动式组合工具；

(A4)当该复合压裂工艺管柱到达预定位置时，所述连续油管拖动式组合工具上的所述滑套定位器定位至趾端第一个液压式平衡滑套处；

(A5)下放连续油管管柱坐封所述重复坐封封隔器，通过油套环空加压打开液压式平衡滑套，并进行环空加砂压裂；当该段压裂结束后，上提连续油管，解封所述重复坐封封隔器，并定位至下一级液压式平衡滑套处重复步骤(A5)，直到趾端的液压式平衡滑套全部被打开、压裂；

(A6)通过地面电缆将桥塞泵送至预定位置后，坐封桥塞并丢手、射孔，进行桥塞压裂；

(A7)待全部桥塞压裂结束后，下入连续油管进行桥塞磨铣，或桥塞在井内环境下自行溶解，待桥塞全部磨铣或溶解后，即进行投产。

所述步骤(A5)和步骤(S4)进一步包括：

如果液压式平衡滑套未正常打开，则通过所述连续油管拖动式组合工具上的所述喷枪对套管和地层进行射孔，射孔结束后，通过油套环空进行压裂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用本管柱方案，可实现针对深井、长水平段的裸眼或套管井无限级压裂，提高压裂段数和储层改造规模；

(2)压后管柱内通径均保持一致；

(3)能有效解决深井、长水平段桥塞磨铣困难的问题；

(4)实现定点精细压裂，加大储层改造规模，提高单井产量。

附图说明

图1是本发明中用于裸眼完井时的管柱结构简图；

图2是本发明中用于套管完井时的管柱结构简图；

图3是拖动式工具总成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明介绍一种适用于深井、长水平段的裸眼完井或者套管完井的复合压裂工艺管柱及其用法，主要包括压差式滑套、液压式平衡滑套(即液压式平衡滑套)、裸眼封隔器，以及配套的连续油管拖动式组合工具，可用于裸眼井和套管井，可通过在水平段趾端部署液压式平衡滑套，跟端部署桥塞进行分段压裂。其中液压式平衡滑套预置在趾端套管管柱中，利用连续油管拖动式组合工具进行滑套开启和压裂施工，液压式平衡滑套压裂结束后则进行跟端桥塞压裂，压裂结束后，桥塞可以磨铣或井内自行溶解实现管柱大通径。该工艺管柱可有效解决深井、长水平段桥塞压裂难以钻除的问题，提高压裂施工效率。

通过分析测井资料确定压裂位置后，将压差式固井滑套、液压式平衡滑套，如果是裸眼井，则根据分段要求，在滑套之间连接裸眼封隔器，随着套管管柱预置下入井内趾端水平段。如果是套管井，则实施常规固井，如果是裸眼井则通过管内憋压坐封裸眼封隔器。后期压裂施工时，通过连续油管或油管送入组合管柱，该组合管柱包括滑套定位器、重复坐封封隔器、平衡阀、水力喷射器、丢手接头等。该管柱坐入滑套内套上，打开滑套进行该层段压裂施工。该段施工结束后，进行其他层段滑套压裂。待滑套全部打开并压裂后，通过下入易钻桥塞或可溶解桥塞至水平井跟端部分，并进行射孔、压裂连作施工。待全部压裂施工技术后，通过下入钻磨工具对易钻桥塞进行钻磨，可溶桥塞则可在井下环境中自行溶解，实现生产管柱全通径。其特点在于：

(1)可用于套管完井和裸眼完井管柱中；

(2)管柱下入及后期生产时均保持全通径，提高施工及生产安全；

(3)创新地在水平段趾端下入液压式平衡滑套，跟端下入桥塞，并进行分段压裂施工，不受级数及级差限制；

(4)桥塞采用高强度可溶解金属材料(例如可溶镁合金金属)，在井内液体环境下即可自行溶解，无需下钻钻除，提高施工效率。

如图1所示，当复合压裂工艺管柱用于裸眼井中时，通过分析测井资料确定压裂位置后，地面分别将浮鞋6，压差式固井滑套5，液压式平衡滑套4顺次连接入井眼7，液压式平衡滑套4之间用裸眼封隔器3进行分隔(设有一个浮鞋6，一个压差式固井滑套5和多个液压式平衡滑套4，相邻液压式平衡滑套4之间设有封隔器3，2、3是位于管柱内腔中，4、5是跟管柱一起下入)。待套管1管柱预置下入井内后，通过管内憋压坐封全部裸眼封隔器3。压裂施工时，首先憋压将压差滑套5打开，并进行该层段压裂施工，再通过连续油管送入拖动式工具总成，当管柱到达预定位置时，定位器17(定位器上有凸起的弹性爪，当达到滑套时，弹性爪进入滑套定位槽内，此时上提、下放管柱均有载荷显示，即可判断已定位至滑套处。)定位至趾端第一个液压式平衡滑套4处，下放连续油管管柱坐封封隔器16，通过油套环空加压打开液压式平衡滑套4(液压式平衡滑套的数量根据油层位置、所需要改造的油层数量来定)，并进行环空加砂压裂。当该段压裂结束后，上提管柱，解封封隔器16，并定位至下一级液压式平衡滑套4重复上述操作。如果出现液压式平衡滑套4未正常打开，则通过喷枪14对套管和地层进行射孔，射孔结束后，通过油套环空进行压裂。待趾端液压式平衡滑套全部打开、压裂后，通过地面电缆将桥塞2泵送至预定位置(根据改造的油层深度，下入电缆长度等于油层深度即认为达到预定位置)后，坐封桥塞并丢手、射孔，进行桥塞压裂流程。待全部桥塞压裂结束后，下入连续油管进行桥塞磨铣或桥塞在井内环境自行溶解。待桥塞全部磨铣或溶解后，即可进行投产。

如图2所示，当复合压裂工艺管柱用于套管井中时，通过分析测井资料确定压裂位置后，地面分别将浮鞋10，压差式滑套9，液压式平衡滑套8顺次连接入井(浮鞋10，压差式固井滑套9，液压式平衡滑套8依次连接，设有1个浮鞋10，1个压差式固井滑套9和多个液压式平衡滑套8，多个液压式平衡滑套8依次连接。)，并实施常规固井。压裂施工时，首先憋压将压差滑套9打开，并进行该层段压裂施工，再通过连续油管送入拖动式工具总成(如图3所示，包括依次连接的连续油管11、丢手接头12、扶正器13、喷枪14、平衡反洗阀15、重复坐封封隔器16和滑套定位器17)，当管柱到达预定位置时，定位器17定位至趾端第一个液压式平衡滑套8处，下放连续油管管柱坐封封隔器16，通过油套环空加压打开液压式平衡滑套8，并进行环空加砂压裂。当该段压裂结束后，上提管柱，解封封隔器16，并定位至下一级液压式平衡滑套8重复上述操作。如果出现液压式平衡滑套8未正常打开，则通过喷枪14对套管和地层进行射孔，射孔结束后，通过油套环空进行压裂。待趾端液压式平衡滑套全部打开、压裂后，通过地面电缆将桥塞2泵送至预定位置后，坐封桥塞并丢手、射孔，进行桥塞压裂流程。待全部桥塞压裂结束后，下入连续油管进行桥塞磨铣或桥塞在井内环境自行溶解。待桥塞全部磨铣或溶解后，即可进行投产。

本发明可应用于低渗油气储层、页岩气储层和页岩油储层分段压裂改造，具有广阔的应用前景。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (6)

1.一种复合压裂方法，其特征在于：所述方法采用复合压裂工艺管柱，所述复合压裂工艺管柱包括桥塞、依次连接的多个液压式平衡滑套、一个压差式滑套和浮鞋；所述液压式平衡滑套预置在水平段的趾端套管管柱中，所述桥塞设置在跟端套管管柱中；所述方法包括：

(S1)通过分析测井资料确定压裂位置后，从地面分别将浮鞋、压差式滑套、液压式平衡滑套顺次连接入井，并实施固井；

(S2)压裂施工时，首先进行憋压将压差式滑套打开，并进行该层段压裂施工，再通过连续油管送入连续油管拖动式组合工具；所述连续油管拖动式组合工具包括依次连接的丢手接头、扶正器、喷枪、平衡反洗阀、重复坐封封隔器和滑套定位器；

(S3)当该复合压裂工艺管柱到达预定位置时，所述连续油管拖动式组合工具上的滑套定位器定位至趾端第一个液压式平衡滑套处；

(S4)下放连续油管管柱坐封所述重复坐封封隔器，通过油套环空加压打开液压式平衡滑套，并进行环空加砂压裂；当该段压裂结束后，上提连续油管，解封所述重复坐封封隔器，并定位至下一级液压式平衡滑套处重复步骤(S4)，直到趾端的液压式平衡滑套全部打开、压裂；

(S5)通过地面电缆将桥塞泵送至预定位置后，坐封桥塞并丢手、射孔，进行桥塞压裂；

(S6)待全部桥塞压裂结束后，下入连续油管进行桥塞磨铣或桥塞在井内环境下自行溶解；待桥塞全部磨铣或溶解后，即进行投产。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述桥塞采用高强度可溶解金属材料制成，在井内液体环境下能够自行溶解。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(S4)进一步包括：

如果液压式平衡滑套未正常打开，则通过所述连续油管拖动式组合工具上的所述喷枪对套管和地层进行射孔，射孔结束后，通过油套环空进行压裂。

4.一种复合压裂方法，其特征在于：所述方法采用复合压裂工艺管柱，所述复合压裂工艺管柱包括桥塞、依次连接的多个液压式平衡滑套，一个压差式滑套和浮鞋；在相邻两个液压式平衡滑套之间均连接有裸眼封隔器；所述液压式平衡滑套预置在水平段的趾端套管管柱中，所述桥塞设置在跟端套管管柱中；所述方法包括：

(A1)通过分析测井资料确定压裂位置后，从地面分别将浮鞋、压差式滑套、液压式平衡滑套顺次连接下入井眼中，在液压式平衡滑套之间用裸眼封隔器进行分隔；

(A2)通过管内憋压坐封全部裸眼封隔器；

(A3)压裂施工时，首先进行憋压将压差式滑套打开，并进行该层段压裂施工，再通过连续油管送入连续油管拖动式组合工具；所述连续油管拖动式组合工具包括依次连接的丢手接头、扶正器、喷枪、平衡反洗阀、重复坐封封隔器和滑套定位器；

(A4)当该复合压裂工艺管柱到达预定位置时，所述连续油管拖动式组合工具上的所述滑套定位器定位至趾端第一个液压式平衡滑套处；

(A5)下放连续油管管柱坐封所述重复坐封封隔器，通过油套环空加压打开液压式平衡滑套，并进行环空加砂压裂；当该段压裂结束后，上提连续油管，解封所述重复坐封封隔器，并定位至下一级液压式平衡滑套处重复步骤(A5)，直到趾端的液压式平衡滑套全部被打开、压裂；

(A6)通过地面电缆将桥塞泵送至预定位置后，坐封桥塞并丢手、射孔，进行桥塞压裂；

(A7)待全部桥塞压裂结束后，下入连续油管进行桥塞磨铣，或桥塞在井内环境下自行溶解，待桥塞全部磨铣或溶解后，即进行投产。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述桥塞采用高强度可溶解金属材料制成，在井内液体环境下能够自行溶解。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(A5)进一步包括：

如果液压式平衡滑套未正常打开，则通过所述连续油管拖动式组合工具上的所述喷枪对套管和地层进行射孔，射孔结束后，通过油套环空进行压裂。

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