CN109025941B - 爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱及联作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气田储层改造技术领域，公开了一种爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱及联作方法，联作管柱通过油管或钻杆、变扣从上到下分别串联水力冲击压裂装置、爆燃压裂装置，水力冲击压裂装置内置有中心管，用于传递地面泵通过联作管柱施加的液体压力，以便进行爆燃压裂作业；联作方法为将联作管柱下至预定作业位置，首先实现爆燃压裂作业，再实现水力冲击压裂作业；爆燃压裂作业施加的液体压力值需要小于水力冲击压裂作业施加的液体压力值；反循环压井后起出联作管柱。本发明可实现一趟管柱爆燃压裂与水力冲击压裂联作，节省作业起下钻次数，利于爆燃压裂作业后裂缝的扩展和延伸，同时实现管柱及作业安全。

Description

爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱及联作方法

技术领域

本发明属于油气田储层改造技术领域，具体的说，是涉及一种爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱及联作方法。

背景技术

中国海上低渗油田储层规模大，动用程度低，挖潜技术手段有限。在十二五期间，海上油田领域开始爆燃压裂技术的研究和应用，解决了低渗近水油藏增产难题，加强常规酸化改造能力，并经过在南海东部油田陆丰13-1、惠州26-1油田低渗储层现场应用，措施效果明显。

但在技术应用过程中也暴露出一些问题，例如爆燃压裂需要人工不断向管柱中灌液，以防止管柱破坏及无法顺利加压等问题，影响作业效率；同时涉及与酸化、水力冲击压裂等措施的联作作业，则需要多次起下管柱，作业程序繁琐；如果储层泥质含量较高，爆燃压裂的瞬时高压则易对储层产生压实效果，造成一定储层堵塞，影响增产效果；爆燃压裂涉及大量民用火工产品，火药用量过大会产生瞬时高压，容易导致作业管柱穿孔或变形，造成较大的安全隐患；此外目前在油田大部分爆燃压裂作业时，管柱在下入井筒过程中，管柱不具备循环压井功能，存在井喷或井涌的井控风险。

同时，现在国内主流技术主要包括高能气体压裂工艺方法及控制装置、气体推进成缝装置、一种高能气体压裂施工管柱、一种油水井水力冲击解堵方法及装置、一种注水井水力冲击解堵装置、连续冲击酸化管柱、一种水力冲击压裂解堵装置、油管布弹撞击引爆工艺、套管井固体压裂弹施工工艺、水力冲击波发生器、正水击化学解堵工艺、水力冲击压裂-化学复合解堵技术。上述技术主要为实现爆燃压裂或与酸化联作、实现水力冲击压裂或与酸化、负压解堵联作，国内外也未有爆燃压裂和水力冲击压裂措施的联作应用的相关报道。

发明内容

本发明要解决的是目前单独使用爆燃压裂技术存在的系列问题，提供了一种爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱及联作方法，可实现一趟管柱爆燃压裂与水力冲击压裂联作，节省了作业起下钻次数和提高爆燃压裂作业效率；有利于爆燃压裂作业后裂缝的扩展和延伸，增强措施效果，水力冲击压裂作业的多次起压和降压实现振荡解堵，有利于避免爆燃压裂作业后的储层压实带形成；同时可有效降低爆燃压裂火药用量并利用导流管实现循环压井，实现管柱及作业安全；因而为中低渗油田开发提供一种绿色、安全、高效的增产措施手段。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱，包括从上到下串接的水力冲击压裂装置和爆燃压裂装置，所述水力冲击压裂装置包括由上到下依次连接的导流管、柱塞座、尾管、接收器，其中所述冲击室内置有冲击片；所述爆燃压裂装置包括由上到下依次连接的起爆器、延时装置、压裂枪、枪尾，其中所述压裂枪内置火药；

所述水力冲击压裂装置内置有中心管，位于所述导流管内部的中心管管壁设置有多个过流通道，使所述冲击片以上的所述中心管内部和外部相连通；所述中心管内部用于向所述爆燃压裂装置传递地面泵施加的液体压力，所述中心管外部用于向所述水力冲击压裂装置传递地面泵施加的液体压力；对爆燃压裂装置施加的液体压力值小于对水力冲击压裂装置施加的液体压力值。

进一步地，所述导流管上部通过所述第一变扣连接所述第一油管；所述接收器下部通过第二变扣连接第二油管，所述第二油管连接所述起爆器。

更进一步地，所述中心管顶端延伸至所述第一变扣内，底端延伸至所述第二油管内；且所述中心管由所述第一变扣和所述第二变扣限位固定。

进一步地，所述爆燃压裂装置的起爆器采用加压型起爆器。

一种采用上述爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱的爆燃压裂与水力冲击压裂联作方法，按照如下步骤进行：

(1)起出原井生产管柱，并将井筒彻底处理干净；

(2)将所述爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱下至预定作业位置，其中所述爆燃压裂装置的压裂枪正对于施工储层段；

(3)所述地面泵通过所述爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱施加液体压力至爆燃压裂作业的压力值，实现爆燃压裂作业；

(4)所述地面泵通过所述爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱持续施加液体压力至水力冲击压裂作业的压力值，实现水力冲击压裂作业；

(5)反循环压井；

(6)将爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱起出。

进一步地，所述步骤(3)的爆燃压裂作业施加的压力值需要小于步骤(4)的水力冲击压裂作业施加的压力值。

更进一步地，所述步骤(2)和所述步骤(6)中，所述爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱下钻或起钻至作业井造斜点处时，速度平稳均匀：在直井段不大于300m/h，在造斜点以下不大于200m/h。

本发明的有益效果是：

(一)提高作业效率：本发明可实现一趟管柱爆燃压裂与水力冲击压裂联作，相比分别操作的多次起下管柱，节省了作业起下管柱的次数，同时，爆燃压裂作业在管柱下入井筒过程中，如无特殊工具均需要人工不断向管柱中灌液，以防止管柱破坏及无法顺利加压等问题，但影响作业效率，而本发明可利用水力冲击工具中的导流管实现单流阀功能，实现管柱在下入井筒过程中，井筒中液体自动向管柱中灌液。

(二)增强作业效果：本发明有利于爆燃压裂作业后裂缝的扩展和延伸，这是因为单趟爆燃压裂作业在近井筒周围会产生多条微裂缝，而水力冲击压裂具备储层改造效果，通过瞬时水力高压压裂储层，会在已形成的爆燃压裂缝基础上增强措施效果；同时爆燃压裂采用一种类型火药只具备一次起压及降压效果，爆燃压裂的瞬时高压则易对储层尤其是泥质含量较高的储层产生压实效果，造成一定储层堵塞，此时配合水力冲击压裂作业的水击振荡效果，由于该作业具有多次起压及降压效果，通过反复与地层之间形成的正、负压，从而实现振荡解堵，并避免爆燃压裂作业后的储层压实带形成。

(三)提升作业安全性：由于爆燃压裂措施需要利用火药燃烧产生的高温高压气体对地层进行压裂，火药用量越多，产生的瞬时高压越高，对储层压裂效果越好，但同时会对施工管柱、套管产生破坏，甚至造成较大安全事故，而本发明可有效降低单一爆燃压裂措施的火药用量，通过水力冲击压裂的措施改造弥补爆燃压裂的效果，并实现管柱安全；此外，目前在油田大部分爆燃压裂作业时，管柱在下入井筒过程中，管柱不具备循环压井功能，存在井喷或井涌的井控风险，而联作管柱和联作方法可利用水力冲击工具的导流管实现循环压井，从而确保作业安全。

附图说明

图1是本发明所提供的爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱的结构示意图。

上述图中：1-1：第一油管，1-2：第二油管；2-1：第一变扣，2-2：第二变扣；3：导流管；4：冲击片；5：冲击室；6：柱塞座；7：尾管；8：接收器；9：起爆器；10：延时装置；11：压裂枪；12：火药；13：枪尾；14：中心管。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本实施例公开了一种爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱，包括用于主体连接的油管(或钻杆)、变扣，油管(或钻杆)和变扣从上到下分别串接水力冲击压裂装置、爆燃压裂装置两个常规装置，其中水力冲击压裂装置包括导流管3、冲击片4、冲击室5、柱塞座6、尾管7、接收器8等组件，爆燃压裂装置包括起爆器9、延时装置10、压裂枪11、枪尾13等组件，其中压裂枪11内置火药12。

具体地，上部的第一油管1-1通过第一变扣2-1连接水力冲击压裂装置，水力冲击压裂装置包括由上到下依次连接的导流管3、柱塞座6、尾管7、接收器8，其中冲击室5内置冲击片4；水力冲击压裂装置通过第二变扣2-2连接第二油管1-2，第二油管1-2连接爆燃压裂装置，爆燃压裂装置包括由上到下依次连接的起爆器9、延时装置10、压裂枪11、枪尾13，其中压裂枪11内置火药12。

水力冲击压裂装置内置有中心管14，中心管14为采用石油管材制造的中空硬直管，用于传递地面泵通过联作管柱施加的液体压力，以便进行爆燃压裂作业。中心管14设置在导流管3、冲击室5、柱塞座6、尾管7、接收器8、第二变扣2-2、第二油管1-2内部，中心管14顶端延伸至第一变扣2-1内，底端延伸至第二油管1-2内。中心管14上部由第一变扣2-1限位固定，下部由第二变扣2-2限位固定。位于导流管3内部的中心管14管壁设置有多个过流通道，使冲击片4以上的中心管14内部和外部相连通。中心管14内部用于向爆燃压裂装置传递地面泵施加的液体压力，中心管14外部用于向水力冲击压裂装置传递地面泵施加的液体压力。

爆燃压裂装置应采用加压型起爆器9，实现爆燃压裂作业后管柱内可持续传递地面泵通过联作管柱施加的液体压力，以便进行水力冲击压裂作业。

通过联作管柱对爆燃压裂装置施加的液体压力值，需要小于联作管柱对水力冲击压裂装置施加的液体压力值。

采用上述爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱的联作方法，按照如下步骤进行：

(1)起出原井生产管柱，并将井筒彻底处理干净。

(2)将爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱下至预定作业位置，其中压裂枪正对于施工储层段。

其中，爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱下钻至作业井造斜点处时，速度平稳均匀：在直井段不大于300m/h，在造斜点以下不大于200m/h；以防止管柱在井筒中卡钻。

(3)地面泵通过爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱施加液体压力至爆燃压裂作业的压力值，该液体压力通过中心管14传递至爆燃压裂装置的起爆器9上，通过起爆器9、延时装置10点燃火药12，实现爆燃压裂作业；同时，该液体压力值并未达到联作管柱中水力冲击压裂装置的冲击片4抗压，水力冲击压裂未实现作业。

(4)地面泵通过爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱持续施加液体压力至水力冲击压裂作业的压力值，同时由于爆燃压裂采用非开孔的加压型起爆器9，中心管14下部处于液体压力不卸压状态，以便于联作管柱能持续加压；该液体压力通过联作管柱的中心管14上部的过流通道传递至中心管外部，当液体压力值达到水力冲击压裂装置的冲击片4抗压，中心管14外液流和导流管3中液流向冲击室5高速流动，将柱塞座6压开至接收器8后，产生水击效果，并通过尾管7传导水力高压，实现水力冲击压裂作业。

其中，步骤(3)的爆燃压裂作业施加的液体压力值需要小于步骤(4)的水力冲击压裂作业施加的液体压力值；从而保证两项作业相互不干扰，实现先加压爆燃压裂作业，再加压水力冲击作业。

(5)反循环压井。

(6)将爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱起出。

其中，爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱起钻至作业井造斜点处时，速度平稳均匀：在直井段不大于300m/h，在造斜点以下不大于200m/h；以防止管柱在井筒中卡钻。

本实施例提供了一种爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱及联作方法，可实现一趟管柱爆燃压裂与水力冲击压裂联作，节省了作业起下钻次数和提高爆燃压裂作业效率；有利于爆燃压裂作业后裂缝的扩展和延伸，增强措施效果，水力冲击压裂作业的多次起压和降压实现振荡解堵，有利于避免爆燃压裂作业后的储层压实带形成；同时可有效降低爆燃压裂火药用量并利用导流管实现循环压井，实现管柱及作业安全。

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，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱，其特征在于，包括从上到下串接的水力冲击压裂装置和爆燃压裂装置，所述水力冲击压裂装置包括由上到下依次连接的导流管、柱塞座、尾管、接收器，冲击室内置有冲击片；所述爆燃压裂装置包括由上到下依次连接的起爆器、延时装置、压裂枪、枪尾，其中所述压裂枪内置火药；

所述水力冲击压裂装置内置有中心管，位于所述导流管内部的中心管管壁设置有多个过流通道，使所述冲击片以上的所述中心管内部和外部相连通；所述中心管内部用于向所述爆燃压裂装置传递地面泵施加的液体压力，所述中心管外部用于向所述水力冲击压裂装置传递地面泵施加的液体压力；对爆燃压裂装置施加的液体压力值小于对水力冲击压裂装置施加的液体压力值；

所述导流管上部通过第一变扣连接第一油管；所述接收器下部通过第二变扣连接第二油管，所述第二油管连接所述起爆器；

所述中心管顶端延伸至所述第一变扣内，底端延伸至所述第二油管内；且所述中心管由所述第一变扣和所述第二变扣限位固定；

所述爆燃压裂装置的起爆器采用加压型起爆器。

2.一种采用如权利要求1所述爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱的爆燃压裂与水力冲击压裂联作方法，其特征在于，按照如下步骤进行：

(1)起出原井生产管柱，并将井筒彻底处理干净；

(2)将所述爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱下至预定作业位置，其中所述爆燃压裂装置的压裂枪正对于施工储层段；

(3)所述地面泵通过所述爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱施加液体压力至爆燃压裂作业的压力值，实现爆燃压裂作业；

(4)所述地面泵通过所述爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱持续施加液体压力至水力冲击压裂作业的压力值，实现水力冲击压裂作业；

(5)反循环压井；

(6)将爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱起出。

3.根据权利要求2所述的一种爆燃压裂与水力冲击压裂联作方法，其特征在于，所述步骤(3)的爆燃压裂作业施加的压力值需要小于步骤(4)的水力冲击压裂作业施加的压力值。

4.根据权利要求2所述的一种爆燃压裂与水力冲击压裂联作方法，其特征在于，所述步骤(2)和所述步骤(6)中，所述爆燃压裂与水力冲击压裂联作管柱下钻或起钻至作业井造斜点处时，速度平稳均匀：在直井段不大于300m/h，在造斜点以下不大于200m/h。

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