CN108868725A - 等离子脉冲预处理桥塞分段压裂方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种等离子脉冲预处理桥塞分段压裂方法，包括以下步骤：I)将射孔枪、等离子脉冲发生装置下至套管的目的层段的预设位置，进行射孔；II)采用等离子脉冲发生装置对目的层段进行预处理，进行目的层段的压裂作业；III)将射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具与桥塞泵送至下一目的层段；IV)进行坐封、射孔、等离子脉冲预处理和压裂作业；V)重复步骤III)和IV)，直至完成各目的层段的分段压裂。该方法通可有效降低目的层段压裂时的施工压力，确保作业安全。

Description

等离子脉冲预处理桥塞分段压裂方法

技术领域

本发明涉及石油非常规油气藏完井工程技术领域，具体涉及一种等离子脉冲预处理桥塞分段压裂方法。

背景技术

水平井桥塞分段压裂技术作为一种非常规油气藏开发的有效技术手段，在国内外得到了广泛应用。特别是在国内的页岩气资源开发中，主要采用桥塞分段压裂完井工艺，取得了良好的储层改造效果。但是对于许多深层非常规油气资源来说，地层破裂压力大，压裂时施工压力高，这样就造成了施工风险大，对压裂施工设备的性能要求高，部分施工井甚至很难进行压裂作业。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能降低压裂时施工压力从而降低施工风险的桥塞分段压裂方法。

为了实现上述目的，本发明实施方式提供如下解决技术方案：

本发明提供了一种等离子脉冲预处理桥塞分段压裂方法，该方法包括以下步骤：

I)将射孔枪、等离子脉冲发生装置下至套管的目的层段的预设位置，进行射孔；

II)采用等离子脉冲发生装置对目的层段进行预处理，进行目的层段的压裂作业；

III)将射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具与桥塞泵送至下一目的层段；

IV)进行坐封、射孔、等离子脉冲预处理和压裂作业；

V)重复步骤III)和IV)，直至完成各目的层段的分段压裂。

本发明的等离子脉冲预处理桥塞分段压裂方法，通过等离子脉冲发生装置对目的层段的射孔段对应的储层进行预处理，使得目的层段形成微裂缝或宏观裂缝，进而可有效降低目的层段压裂时的施工压力，确保作业安全。因而，本发明的等离子脉冲预处理桥塞分段压裂方法可满足高地层破裂压力下的桥塞分段压裂作业需求。

在本发明的一种实施方式中，在步骤I)和步骤II)之间，还包括以下步骤：

上提射孔枪和等离子脉冲发生装置，使等离子脉冲发生装置对准目的层段的射孔段。该步骤使得等离子脉冲发生装置对准目的层段的射孔段，更有效地发挥等离子脉冲发生装置对目的层段储层的预处理作用，降低消耗，保证预处理效果。

在本发明的一种优选的实施方式中，步骤II)采用等离子脉冲发生装置对目的层段进行预处理，包括：

采用等离子脉冲发生装置对射孔段的储层进行等离子脉冲处理，通过等离子脉冲发生装置周期性的电爆炸形成的等离子脉冲以及冲击波，使储层产生裂缝。通过等离子脉冲发生装置周期性的冲击波，更好地发挥等离子脉冲作用效果。

在本发明的一种实施方式中，步骤II)采用等离子脉冲发生装置对目的层段进行预处理，包括：

采用等离子脉冲发生装置对射孔段的储层进行等离子脉冲处理，使储层产生裂缝，所述储层产生裂缝中的裂缝包括需要借助工具检测的微裂缝和/或肉眼能直接观测的宏观裂缝。

在本发明的一种实施方式中，步骤III)中将射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具与桥塞泵送至下一目的层段，包括：

在水平段开泵，通过电缆将射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具以及桥塞经一次管串泵送下入到套管的下一目的层段。等离子脉冲发生装置可随射孔枪、桥塞坐封工具一次管串下入到井内，不需要单独下入，作业快捷方便。

在本发明的一种实施方式中，步骤IV)进行坐封、射孔、等离子脉冲预处理和压裂作业，包括：

点火，通过桥塞坐封工具坐封桥塞；

上提射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具至所述的下一目的层段的预设位置进行射孔；

对准所述的下一目的层段的射孔段。射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具可连接在一起作为一个整体进行下入井内和在套管内进行上提操作，不需要单独下入，节省作业时间，作业快捷方便。

在本发明的一种实施方式中，步骤IV)进行坐封、射孔、等离子脉冲预处理和压裂作业，还包括：

起出射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具，投球至桥塞的球座处封隔已压裂段，然后泵入压裂液对所述的下一目的层段进行压裂。满足高地层破裂压力下的桥塞分段或分层级作业要求。桥塞与分级射孔联合作业，提高施工效率。

在本发明的一种实施方式中，在步骤V)完成各目的层段的分段压裂后，还包括以下步骤：

通过连续油管下入钻铣工具将套管内的桥塞全部钻铣掉，实现套管内的全通径，沟通产层。依次自下而上完成多个层段作业，桥塞被钻铣掉后，套筒内科保持大通径，方便后续投产。

在本发明的一种优选实施方式中，包括以下步骤：

I)将射孔枪、等离子脉冲发生装置下至套管的目的层段的预设位置，进行射孔；

II)采用等离子脉冲发生装置对目的层段进行预处理，泵入压裂液进行目的层段的压裂作业；

III)将射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具与桥塞泵送至下一目的层段；

IV)点火，通过桥塞坐封工具坐封桥塞；上提射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具，对下一目的层段的预设位置进行射孔和等离子脉冲处理；然后起出射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具，投球至桥塞的球座处封隔已压裂段，泵入压裂液对所述的下一目的层段进行压裂。

在本发明的一种优选实施方式中，包括以下步骤：

I)将射孔枪、等离子脉冲发生装置下至套管的目的层段的预设位置，进行射孔；

II)采用等离子脉冲发生装置对目的层段进行预处理，泵入压裂液进行目的层段的压裂作业；

III)将射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具与桥塞泵送至下一目的层段；

IV)点火，通过桥塞坐封工具坐封桥塞；上提射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具，对下一目的层段的预设位置进行射孔和等离子脉冲处理；然后起出射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具，投球至桥塞的球座处封隔已压裂段，泵入压裂液对所述的下一目的层段进行压裂；

V)重复步骤III)和IV)，直至完成各目的层段的分段压裂；通过连续油管下入钻铣工具将套管内的桥塞全部钻铣掉，实现套管内的全通径，沟通产层。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过等离子脉冲发生装置产生的等离子脉冲对射孔后的储层进行预处理，使得储层产生微裂缝或宏观裂缝，有效对储层进行了预处理，进而可有效地降低储层的压裂实施压力，确保作业安全，能更好地满足高地层破裂压力下的桥塞分段压裂作业要求。另外，本发明中将等离子脉冲发生装置跟随射孔枪一次管串下入井中，无需单独下入和上提，可提高作业效率。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了用于实施本发明的等离子脉冲预处理桥塞分段压裂管串的一种结构示意图；

图2显示了用于实施本发明的等离子脉冲发生装置4的一种实施结构；

图3显示了本发明的等离子脉冲预处理桥塞分段压裂方法的一种优选实施例的操作过程示意图；

本发明的附图中，相同的部件使用相同的附图标记。本发明的附图仅是示意性显示，并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

发明人在发明过程中注意到，对于许多深层非常规油气资源来说，地层破裂压力大，压裂时施工压力高，这样就造成了施工风险大，对压裂施工设备的性能要求高，部分施工井甚至很难进行压裂作业。

针对以上不足，本发明的实施例提出了一种等离子脉冲预处理桥塞分段压裂方法，下面进行说明。

图1显示了用于本发明的等离子脉冲预处理桥塞分段压裂管串的结构示意图。在该示意图中，用于本发明的等离子脉冲预处理桥塞分段压裂管串主要包括射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5和桥塞6。

在使用时，通过电缆1将射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5和桥塞6依次下入套管1内。在水平段开泵，将射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5和桥塞6泵送至第二目的层段内的预定位置。然后点火，通过桥塞6坐封桥塞坐封工具5，上提射孔枪3、等离子脉冲发生装置4和桥塞坐封工具5至射孔预定位置进行射孔。射孔完毕后，上提射孔枪3、等离子脉冲发生装置4和桥塞坐封工具5，使得等离子脉冲发生装置4对准射孔段，对第二个目的层段的储层进行等离子脉冲预处理。预处理后，起出射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5，投球至桥塞6的球座处封隔已压裂段，然后泵入压裂液对第二目的层段进行压裂。

图2显示出了用于本发明的等离子脉冲发生装置4的一种实施结构。在该实施例中，该等离子脉冲发生装置4主要包括高压变压器7、电容器单元8、控制单元9、电极10、金属导体11、金属支架12和等离子通道13。其中，金属导体11连接高压电极10，通过电容器单元8在极短的时间内向金属导体11注入较大的电流，金属导体11温度升高，经过固体加热、液化、汽化，体积迅速膨胀，形成等离子通道13、等离子加热液体以及形成高速高压的冲击波。若是通过周期性的电爆炸，则可以形成等离子脉冲和冲击波，冲击波作用在目的层段的储层上，造成储层产生微裂缝和宏观裂缝。说明的是，这里的微裂缝是指人的肉眼不容易观察到、一般需要借助工具或通过仪器检测才能看到或发现的细小裂缝。这里的宏观裂缝指的是一半通过正常视力的人的肉眼能直接观测到的较大裂缝。

在本发明的一种实施例中，该等离子脉冲预处理桥塞分段压裂方法包括以下步骤：

I)将射孔枪3、等离子脉冲发生装置4下至套管1的目的层段的预设位置，进行射孔；

II)采用等离子脉冲发生装置4对目的层段进行预处理，进行目的层段的压裂作业；

III)将射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5与桥塞6泵送至下一目的层段；

IV)进行坐封、射孔、等离子脉冲预处理和压裂作业；

V)重复步骤III)和IV)，直至完成各目的层段的分段压裂。

在该实施例中，在对目的储层进行射孔、压裂的中间增进了等离子脉冲预处理，从而能有效降低储层的压裂实施压力，确保压裂作业安全。

在本发明的一个实施例中，在步骤I)和步骤II)之间，还包括以下步骤：

上提射孔枪3和等离子脉冲发生装置4，使等离子脉冲发生装置4对准目的层段的射孔段。说明的是，由于分段压裂是从离井口远的地方往近处作业(图1中水平井是从右向左作业)，上提对应向左移动。此处将等离子脉冲发生装置4对准目的层段的射孔段可最大程度发挥等离子脉冲预处理作用。

在本发明的一个实施例中，步骤II)采用等离子脉冲发生装置对目的层段进行预处理，包括：

采用等离子脉冲发生装置4对射孔段的储层进行等离子脉冲处理，通过等离子脉冲发生装置周期性的电爆炸形成的等离子脉冲以及冲击波，使储层产生裂缝。通过周期性的等离子脉冲以及冲击波使得储层尽可能多地产生裂缝，以利于后续的压裂作业。

在本发明的一个实施例中，步骤II)采用等离子脉冲发生装置4对目的层段进行预处理，包括：

采用等离子脉冲发生装置4对射孔段的储层进行等离子脉冲处理，使储层产生裂缝，所述储层产生裂缝中的裂缝包括需要借助工具检测的微裂缝和/或肉眼能直接观测的宏观裂缝。

在本发明的一个实施例中，步骤III)中将射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5与桥塞6泵送至下一目的层段，包括：

在水平段开泵，通过电缆2将射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5以及桥塞6经一次管串泵送下入到套管1的下一目的层段。一次下入，提高作业效率。

在本发明的一个优选实施例中，步骤IV)进行坐封、射孔、等离子脉冲预处理和压裂作业，包括：

点火，通过桥塞坐封工具5坐封桥塞6；

上提射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5至所述的下一目的层段的预设位置进行射孔；

上提射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5使得等离子脉冲发生装置对准所述的下一目的层段的射孔段。此处主要是通过桥塞6坐封封隔已压裂段与待压裂段，形成分段压裂。参考图(3-4)。

在本发明的一个实施例中，步骤IV)进行坐封、射孔、等离子脉冲预处理和压裂作业，还包括：

起出射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5，投球至桥塞6的球座处封隔已压裂段，然后泵入压裂液对所述的下一目的层段进行压裂。

在本发明的一个优选实施例中，在步骤V)完成各目的层段的分段压裂后，还包括以下步骤：

通过连续油管14下入钻铣工具15将套管内的桥塞6全部钻铣掉，实现套管内的全通径，沟通产层。参考图(3-5)，该步骤对分段压裂后套管内的桥塞6进行处理，方便后续投产。

在本发明的一个优选实施例中，该方法包括以下步骤：

I)将射孔枪3、等离子脉冲发生装置4下至套管1的目的层段的预设位置，进行射孔；

II)采用等离子脉冲发生装置4对目的层段进行预处理，泵入压裂液进行目的层段的压裂作业；

III)将射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5与桥塞6泵送至下一目的层段；

IV)点火，通过桥塞坐封工具5坐封桥塞6；上提射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5，对下一目的层段的预设位置进行射孔和等离子脉冲处理；然后起出射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5，投球至桥塞6的球座处封隔已压裂段，泵入压裂液对所述的下一目的层段进行压裂。

在本发明的一个实施例中，该方法包括以下步骤：

I)将射孔枪3、等离子脉冲发生装置4下至套管1的目的层段的预设位置，进行射孔；

II)采用等离子脉冲发生装置4对目的层段进行预处理，泵入压裂液进行目的层段的压裂作业；

III)将射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5与桥塞6泵送至下一目的层段；

IV)点火，通过桥塞坐封工具5坐封桥塞6；上提射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5，对下一目的层段的预设位置进行射孔和等离子脉冲处理；然后起出射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5，投球至桥塞6的球座处封隔已压裂段，泵入压裂液对所述的下一目的层段进行压裂；

V)重复步骤III)和IV)，直至完成各目的层段的分段压裂；通过连续油管14下入钻铣工具15将套管1内的桥塞6全部钻铣掉，实现套管1内的全通径，沟通产层。

图3示出了本发明的等离子脉冲预处理桥塞分段压裂方法的一种优选实施例，如图(3-1)至图(3-6)所示。在该实施例中，本发明的方法主要包括以下步骤：

1)通过电缆2将射孔枪3、等离子脉冲发生装置4下至套管1之中的第一个目的层段，进行第一段射孔，参见图(3-1)；

2)射孔完毕后，上提将射孔枪3、等离子脉冲发生装置4，使得等离子脉冲发生装置4对准射孔段，对第一个目的层段的储层进行等离子脉冲处理，参见图(3-2)；

3)起出射孔枪3、等离子脉冲发生装置4，在套管1内泵入压裂液进行第一段压裂；

4)通过电缆2依次下入射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5、桥塞6，在水平段开泵，将射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5、桥塞6泵送至第二个层段内的预定位置；

5)点火，通过桥塞坐封工具5坐封桥塞6，上提射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5至第二个目的层段的预定位置进行射孔，参见图(3-3)；

6)上提射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5，使得等离子脉冲发生装置4对准射孔段，对第二个目的层段的储层进行等离子脉冲处理，参见图(3-4)；

7)起出射孔枪3、等离子脉冲发生装置4、桥塞坐封工具5，投球至桥塞6的球座处封隔已压裂段，然后泵入压裂液对第二层段进行压裂；

8)根据完井分段数的要求，重复步骤4)至步骤7)，直至完成各目的层段的压裂施工；

9)通过连续油管14下入钻铣工具15将套管1内的桥塞6全部钻铣掉，参见图(3-5)，进而实现套管1内的全通径，沟通产层，参见图(3-6)。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种等离子脉冲预处理桥塞分段压裂方法，其特征在于，包括以下步骤：

I)将射孔枪、等离子脉冲发生装置下至套管的目的层段的预设位置，进行射孔；

II)采用等离子脉冲发生装置对目的层段进行预处理，进行目的层段的压裂作业；

III)将射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具与桥塞泵送至下一目的层段；

IV)进行坐封、射孔、等离子脉冲预处理和压裂作业；

V)重复步骤III)和IV)，直至完成各目的层段的压裂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤I)和步骤II)之间，还包括以下步骤：

上提射孔枪和等离子脉冲发生装置，使等离子脉冲发生装置对准目的层段的射孔段。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤II)采用等离子脉冲发生装置对目的层段进行预处理，包括：

采用等离子脉冲发生装置对射孔段的储层进行等离子脉冲处理，通过等离子脉冲发生装置周期性的电爆炸形成的等离子脉冲以及冲击波，使储层产生裂缝。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤II)采用等离子脉冲发生装置对目的层段进行预处理，包括：

采用等离子脉冲发生装置对射孔段的储层进行等离子脉冲处理，使储层产生裂缝，所述储层产生裂缝中的裂缝包括需要借助工具检测的微裂缝和/或肉眼能直接观测的宏观裂缝。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤III)中将射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具与桥塞泵送至下一目的层段，包括：

在水平段开泵，通过电缆将射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具以及桥塞经一次管串泵送下入到套管的下一目的层段。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤IV)进行坐封、射孔、等离子脉冲预处理和压裂作业，包括：

点火，通过桥塞坐封工具坐封桥塞；

上提射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具至所述的下一目的层段的预设位置进行射孔；

对准所述的下一目的层段的射孔段。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤IV)进行坐封、射孔、等离子脉冲预处理和压裂作业，还包括：

起出射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具，投球至桥塞的球座处封隔已压裂段，然后泵入压裂液对所述的下一目的层段进行压裂。

8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，在步骤V)完成各目的层段的分段压裂后，还包括以下步骤：

通过连续油管下入钻铣工具将套管内的桥塞全部钻铣掉，实现套管内的全通径，沟通产层。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

I)将射孔枪、等离子脉冲发生装置下至套管的目的层段的预设位置，进行射孔；

II)采用等离子脉冲发生装置对目的层段进行预处理，泵入压裂液进行目的层段的压裂作业；

III)将射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具与桥塞泵送至下一目的层段；

IV)点火，通过桥塞坐封工具坐封桥塞；上提射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具，对下一目的层段的预设位置进行射孔和等离子脉冲处理；然后起出射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具，投球至桥塞的球座处封隔已压裂段，泵入压裂液对所述的下一目的层段进行压裂。

10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

I)将射孔枪、等离子脉冲发生装置下至套管的目的层段的预设位置，进行射孔；

II)采用等离子脉冲发生装置对目的层段进行预处理，泵入压裂液进行目的层段的压裂作业；

III)将射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具与桥塞泵送至下一目的层段；

IV)点火，通过桥塞坐封工具坐封桥塞；上提射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具，对下一目的层段的预设位置进行射孔和等离子脉冲处理；然后起出射孔枪、等离子脉冲发生装置、桥塞坐封工具，投球至桥塞的球座处封隔已压裂段，泵入压裂液对所述的下一目的层段进行压裂；

V)重复步骤III)和IV)，直至完成各目的层段的分段压裂；通过连续油管下入钻铣工具将套管内的桥塞全部钻铣掉，实现套管内的全通径，沟通产层。