CN108222911B - 一种水平裸眼井增产完井管柱及联作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平裸眼井增产完井管柱及联作方法,包括大尺寸钻杆，所述大尺寸钻杆上连接有循环滑套，所述大尺寸钻杆的下部通过液压尾管悬挂器连接有套设在大尺寸钻杆外部的打孔尾管；所述大尺寸钻杆的末端连接有位于打孔尾管内的小尺寸钻杆，所述小尺寸钻杆上由上至下依次连接有：单流阀，减震器，压力起爆器，延时装置，不装弹射孔枪，射孔和爆燃压裂联作射孔枪，枪尾。本发明实现了水平裸眼井的射孔、爆燃压裂和打孔管完井联作作业，并有效拓展爆燃压裂技术应用范围，节省了起下钻次数，减少了对井下工具压力冲击、卡钻、各工艺干扰等风险，确保井下作业安全，采用大孔密、大孔径和一定相位角的射孔和爆燃压裂结合，提升增产作业效果。
Description
技术领域
本发明涉及油气田储层改造技术及完井领域，特别涉及一种水平裸眼井增产完井管柱及联作方法。
背景技术
爆燃压裂又称为高能气体压裂，在国内有三十余年研究及应用历史，已经在国内各大中低渗油藏中规模化应用，效果突出，是油田重点发展的一项低成本气体压裂技术。但目前该项技术主要应用于套管射孔井及井斜角小的裸眼井中，在水平裸眼井中目前暂未有研究及实施案例，主要存在作业后井壁易坍塌，施工管柱易卡钻等风险，同时存在爆燃后气体不易进入储层，造缝效果不明显等问题。而以南海东部油田为代表的低渗储层水平裸眼井比例高，例如陆丰13-1油田，目前裸眼井比例占完井方式的50％以上，且近水低渗，欠缺有效增产技术手段，而爆燃压裂技术目前在国内500-5000m井斜角小的裸眼井中成功应用也提供了一条新的技术思路，由此有必要对该项技术进行适度改进，拓展爆燃压裂技术应用范围。
专利87215505.6公开了一种压裂弹、专利89213979.X公开了油层爆燃压裂器、专利91227960.5公开了高能气体压裂用气体发生器，它们适用于井深500-5000m的套管井和井斜角较小的裸眼井中，均不适应于水平井中，采用炸药及不支撑井壁的完井方式，易造成水平裸眼井井壁坍塌，造成卡钻等事故，且解决气体不易进入储层问题效果不理想。专利200910219129.0公开了一种水平井油层高能气体压裂装置，可进行水平井分段压裂改造，较为适应于套管、打孔管完井，但不适应于裸眼井中，也易发生卡枪等事故。专利201610456915.2公开了一种具有保护储层封隔功能的完井方式，采用裸眼射孔后进行高能气体压裂，形成人工裂缝，增强后续完井大幅度提高储层的吸收能力和渗流能力，该作业也较为适合于井斜角较小的井，同时后序具有固井和套管射孔步骤，为一种套管射孔完井方式。
综上所述，目前国内缺少一种水平裸眼完井爆燃压裂增产技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种水平裸眼井增产完井管柱及联作方法，实现水平裸眼井的射孔、爆燃压裂增产和打孔管完井联作作业，有效拓展爆燃压裂技术应用范围，并节省了起下钻次数，提高了工艺安全性和有效性。
本发明所采用的技术方案是：一种水平裸眼井增产完井管柱，包括设置在上层套管内的大尺寸钻杆，所述大尺寸钻杆上连接有循环滑套，所述大尺寸钻杆的下部、位于循环滑套的下方通过液压尾管悬挂器连接有套设在大尺寸钻杆外部的打孔尾管；所述大尺寸钻杆的末端连接有位于打孔尾管内的小尺寸钻杆，所述小尺寸钻杆上由上至下依次连接有：只允许从井口向井底方向液体流动、不允许反向流动的单流阀，减震器，压力起爆器，延时装置，不装弹射孔枪，射孔和爆燃压裂联作射孔枪，枪尾。
所述打孔尾管采用全段均打孔，长度至少比施工井段末端深度长50m；所述打孔尾管上、位于施工井段处的打孔孔眼与位于打孔尾管内的射孔和爆燃压裂联作射孔枪的孔眼一一对齐，所述打孔尾管上、位于施工井段处的孔眼孔径大小和孔密均不小于射孔和爆燃压裂联作射孔枪的射孔参数，所述打孔尾管上、位于施工井段处的孔眼分布与射孔和爆燃压裂联作射孔枪的射孔相位一致。
所述液压尾管悬挂器包括液压尾管悬挂器卡瓦机构、液压尾管封隔器和液压丢手装置；所述液压丢手装置采用同时具备机械丢手功能的液压丢手装置，以防在液压失效情况下，采用下压管柱旋转的机械方式进行丢手。
所述大尺寸钻杆根据井筒尺寸采用外径139.7mm、127.0mm、88.9mm的钻杆组合；所述小尺寸钻杆外径小于大尺寸钻杆外径和液压尾管封隔器内径，所述小尺寸钻杆采用外径88.9mm、73.0mm的钻杆组合。
所述减震器为纵向减震器；所述减震器的数量为至少两个，相邻所述减震器之间采用直接串联或通过小尺寸钻杆相互连接；所述减震器与压力起爆器之间的距离不超过50m。
所述压力起爆器为不开孔的压力起爆器或压力开孔起爆器；当所述压力起爆器为不开孔的压力起爆器时，所述液压尾管悬挂器采用液压工具；当所述压力起爆器为压力开孔起爆器时，所述液压尾管悬挂器采用投球液压工具。
本发明所采用的另一技术方案是：一种基于上述水平裸眼井增产完井管柱的联作方法，包括以下步骤：
步骤(1)，将增产完井管柱下放至处理干净后的油水井底；
步骤(2)，上提管柱，将射孔和爆燃压裂联作射孔枪正对于施工井段；
步骤(3)，管柱内先加预设液压进行射孔和爆燃压裂联作作业；
步骤(4)，管柱内再不断增加液压，直至液压尾管悬挂器卡瓦机构坐挂和液压尾管封隔器坐封于上层套管内，并将施工管柱外部丢手，打孔尾管留存于井下；
步骤(5)，打开循环滑套，循环压井作业；
步骤(6)，上提施工内部管柱，完成联作作业，进行上部完井作业。
步骤(3)中，所述的射孔和爆燃压裂联作作业采用袖套式增效复合射孔方式，采用大孔密、大孔径射孔方式，射孔参数为：20-40孔/m、孔径大于16mm、相位90-120℃，爆燃压裂火药采用双基药或火箭推进剂。
步骤(3)中，所述的预设液压为射孔和爆燃压裂联作作业最小加压值，所述的预设液压值为1000-2000psi，而液压尾管悬挂器卡瓦机构的坐挂液压大于所述的预设液压，液压尾管封隔器的坐封液压大于液压尾管悬挂器卡瓦机构的坐挂液压，施工管柱外部液压丢手装置的液压大于液压尾管封隔器的坐封液压，施工管柱外部液压丢手装置的液压值为2500-3500psi。
本发明的有益效果是：
1、有效拓展爆燃压裂技术应用范围：管柱及联作方法适用于水平裸眼完井。
2、实现一趟管柱增产和完井联作作业：射孔、爆燃压裂后直接进行打孔管完井作业，同时可起出爆燃压裂内部管柱。
3、确保井下作业安全：采用全段均打孔、长度至少比施工井段末端深度长50m、施工井段打孔孔眼与管柱内部结构的联作射孔枪全部孔眼对准的特制打孔管，防止射孔瞬间对打孔管强度的影响、对下入管柱的冲击以及增强对井壁的有效支撑；射孔枪上端至尾管封隔器部位采用一段小尺寸钻杆管柱，减少丢手起管柱时卡钻风险；采用多组减震器和单流阀组合，防止起爆瞬间对管柱冲击和管柱内压力造成后序工序不稳定；采用液压卡瓦机构坐挂、尾管封隔器坐封和丢手工具，并按照从小到大方式设置阶梯式爆燃压裂加压值、坐挂加压值、封隔器坐封加压值和丢手加压值，防止各项工艺之间压力干扰。
4、提升爆燃压裂作业效果：采用射孔和爆燃压裂结合使裸眼井更易产生裂缝，吸收爆燃压裂气体，增强爆燃压裂增产效果；采用大孔密、大孔径和一定相位角的射孔方式，为爆燃压裂提供有效气体吸收通道，并获得最佳施工效果。
附图说明
图1：本发明一种水平裸眼井增产完井管柱结构示意图。
附图标注：1—上层套管；2—大尺寸钻杆；3—小尺寸钻杆；4—循环滑套；5-液压尾管悬挂器卡瓦机构；6—液压尾管封隔器；7—液压丢手装置；8—打孔尾管；9—单流阀；10—减震器；11—压力起爆器；12—延时装置；13—不装弹射孔枪；14—射孔和爆燃压裂联作射孔枪；15—枪尾。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如附图1所示，一种水平裸眼井增产完井管柱，包括设置在上层套管1内的大尺寸钻杆2，所述大尺寸钻杆2上连接有循环滑套4，所述大尺寸钻杆2的下部、位于循环滑套4的下方通过液压尾管悬挂器连接有套设在大尺寸钻杆2外部的打孔尾管8；所述大尺寸钻杆2的末端连接有位于打孔尾管8内的小尺寸钻杆3，所述小尺寸钻杆3上由上至下依次连接有：单流阀9，减震器10，压力起爆器11，延时装置12，不装弹射孔枪13，射孔和爆燃压裂联作射孔枪14，枪尾15。
所述打孔尾管8采用全段均打孔，长度至少比施工井段末端深度长50m；所述打孔尾管8上、位于施工井段处的打孔孔眼与位于打孔尾管8内的射孔和爆燃压裂联作射孔枪14的孔眼一一对齐，所述打孔尾管8上、位于施工井段处的孔眼孔径大小和孔密均不小于射孔和爆燃压裂联作射孔枪14的射孔参数，所述打孔尾管8上、位于施工井段处的孔眼分布与射孔和爆燃压裂联作射孔枪14的射孔相位一致。
所述液压尾管悬挂器包括液压尾管悬挂器卡瓦机构5、液压尾管封隔器6和液压丢手装置7。其中，所述液压丢手装置7需同时具备机械丢手功能，即，采用同时具备机械丢手功能的液压丢手装置，以防在液压失效情况下，采用下压管柱旋转的机械方式进行丢手。
所述大尺寸钻杆2和小尺寸钻杆3用于整体管柱的基本连接。所述大尺寸钻杆2根据井筒尺寸采用外径139.7mm、127.0mm、88.9mm的钻杆组合；所述小尺寸钻杆3外径小于大尺寸钻杆2外径和液压尾管封隔器6内径，所述小尺寸钻杆3采用外径88.9mm、73.0mm的钻杆组合。
所述单流阀9只允许从井口向井底方向液体流动、不允许反向流动。
所述减震器10为纵向减震器；所述减震器10的数量为至少两个，相邻所述减震器10之间采用直接串联或通过小尺寸钻杆3相互连接；所述减震器10与压力起爆器11之间的距离不超过50m。
所述压力起爆器11为不开孔的压力起爆器或压力开孔起爆器；当所述压力起爆器11为不开孔的压力起爆器时，所述液压尾管悬挂器采用液压工具；当所述压力起爆器11为压力开孔起爆器时，所述液压尾管悬挂器采用投球液压工具。
基于上述水平裸眼井增产完井管柱的联作方法，包括以下步骤：
步骤(1)，将增产完井管柱下放至处理干净后的油水井底；
步骤(2)，上提管柱，将射孔和爆燃压裂联作射孔枪14正对于施工井段；
步骤(3)，管柱内先加预设液压进行射孔和爆燃压裂联作作业；
步骤(4)，管柱内再不断增加液压，直至液压尾管悬挂器卡瓦机构5坐挂和液压尾管封隔器6坐封于上层套管1内，并将施工管柱外部丢手，打孔尾管8留存于井下；
步骤(5)，打开循环滑套4，循环压井作业；
步骤(6)，上提施工内部管柱，完成联作作业，进行上部完井作业。
步骤(3)中，所述的射孔和爆燃压裂联作作业采用袖套式增效复合射孔方式，采用大孔密、大孔径射孔方式，射孔参数为：20-40孔/m、孔径大于16mm、相位90-120℃，爆燃压裂火药采用双基药或火箭推进剂。
步骤(3)中，所述的预设液压为射孔和爆燃压裂联作作业最小加压值，所述的预设液压值为1000-2000psi，而液压尾管悬挂器卡瓦机构5的坐挂液压大于所述的预设液压，液压尾管封隔器6的坐封液压大于液压尾管悬挂器卡瓦机构5的坐挂液压，施工管柱外部液压丢手装置7的液压大于液压尾管封隔器6的坐封液压，施工管柱外部液压丢手装置7的液压值为2500-3500psi。
本发明一种水平裸眼井增产完井管柱及联作方法，实现水平裸眼井的射孔、爆燃压裂增产和打孔管完井联作作业，有效拓展爆燃压裂技术应用范围，并节省了起下钻次数，提高了工艺安全性和有效性。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种水平裸眼井增产完井管柱，其特征在于，包括设置在上层套管内的大尺寸钻杆，所述大尺寸钻杆上连接有循环滑套，所述大尺寸钻杆的下部、位于循环滑套的下方通过液压尾管悬挂器连接有套设在大尺寸钻杆外部的打孔尾管；所述大尺寸钻杆的末端连接有位于打孔尾管内的小尺寸钻杆，所述小尺寸钻杆上由上至下依次连接有：只允许从井口向井底方向液体流动、不允许反向流动的单流阀，减震器，压力起爆器，延时装置，不装弹射孔枪，射孔和爆燃压裂联作射孔枪，枪尾。
2.根据权利要求1所述的一种水平裸眼井增产完井管柱，其特征在于，所述打孔尾管采用全段均打孔，长度至少比施工井段末端深度长50m；所述打孔尾管上、位于施工井段处的打孔孔眼与位于打孔尾管内的射孔和爆燃压裂联作射孔枪的孔眼一一对齐，所述打孔尾管上、位于施工井段处的孔眼孔径大小和孔密均不小于射孔和爆燃压裂联作射孔枪的射孔参数，所述打孔尾管上、位于施工井段处的孔眼分布与射孔和爆燃压裂联作射孔枪的射孔相位一致。
3.根据权利要求1所述的一种水平裸眼井增产完井管柱，其特征在于，所述液压尾管悬挂器包括液压尾管悬挂器卡瓦机构、液压尾管封隔器和液压丢手装置；所述液压丢手装置采用同时具备机械丢手功能的液压丢手装置，以防在液压失效情况下，采用下压管柱旋转的机械方式进行丢手。
4.根据权利要求1所述的一种水平裸眼井增产完井管柱，其特征在于，所述大尺寸钻杆根据井筒尺寸采用外径139.7mm、127.0mm、88.9mm的钻杆组合；所述小尺寸钻杆外径小于大尺寸钻杆外径和液压尾管封隔器内径，所述小尺寸钻杆采用外径88.9mm、73.0mm的钻杆组合。
5.根据权利要求1所述的一种水平裸眼井增产完井管柱，其特征在于，所述减震器为纵向减震器；所述减震器的数量为至少两个，相邻所述减震器之间采用直接串联或通过小尺寸钻杆相互连接；所述减震器与压力起爆器之间的距离不超过50m。
6.根据权利要求1所述的一种水平裸眼井增产完井管柱，其特征在于，所述压力起爆器为不开孔的压力起爆器或压力开孔起爆器；当所述压力起爆器为不开孔的压力起爆器时，所述液压尾管悬挂器采用液压工具；当所述压力起爆器为压力开孔起爆器时，所述液压尾管悬挂器采用投球液压工具。
7.一种基于上述权利要求1至6任一项所述的水平裸眼井增产完井管柱的联作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)，将增产完井管柱下放至处理干净后的油水井底；
步骤(2)，上提管柱，将射孔和爆燃压裂联作射孔枪正对于施工井段；
步骤(3)，管柱内先加预设液压进行射孔和爆燃压裂联作作业；
步骤(4)，管柱内再不断增加液压，直至液压尾管悬挂器卡瓦机构坐挂和液压尾管封隔器坐封于上层套管内，并将施工管柱外部丢手，打孔尾管留存于井下；
步骤(5)，打开循环滑套，循环压井作业；
步骤(6)，上提施工内部管柱，完成联作作业，进行上部完井作业。
8.根据权利要求7所述的一种水平裸眼井增产完井管柱的联作方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的射孔和爆燃压裂联作作业采用袖套式增效复合射孔方式，采用大孔密、大孔径射孔方式，射孔参数为：20-40孔/m、孔径大于16mm、相位90-120℃，爆燃压裂火药采用双基药或火箭推进剂。
9.根据权利要求7所述的一种水平裸眼井增产完井管柱的联作方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的预设液压为射孔和爆燃压裂联作作业最小加压值，所述的预设液压值为1000-2000psi，而液压尾管悬挂器卡瓦机构的坐挂液压大于所述的预设液压，液压尾管封隔器的坐封液压大于液压尾管悬挂器卡瓦机构的坐挂液压，施工管柱外部液压丢手装置的液压大于液压尾管封隔器的坐封液压，施工管柱外部液压丢手装置的液压值为2500-3500psi。
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