CN109339756B - 一种降压型压裂通道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降压型压裂通道施工方法，属于油气田开发领域。该方法是利用压裂滑套开启压裂通道的。该方法包括：获取测井资料，并根据测井资料完成固井管串设计；确定固井管串中的压裂滑套的开启压力、第一剪钉的安装数量、第二剪钉的安装数量；将固井管串下入井眼，完成固井作业；进行井口打压，使第一剪钉剪断，并在井口打压至预设压力后，利用压裂滑套完成井筒试压作业；继续进行井口打压，使第二剪钉剪断，井口泵压泄至压裂滑套完全开启，完成压裂通道的建立。本发明提供的降压型压裂通道施工方法，不仅操作简单，周期短，成本低，而且可以满足两次井筒试压要求，且，试压时间不受限制。

Description

一种降压型压裂通道施工方法

技术领域

本发明涉及油气田开发领域，特别涉及一种降压型压裂通道施工方法。

背景技术

在油气田开发中，为了改善油在地下的流动环境，使油井产量增加，一般需要进行压裂作业。而在压裂作业前，在油井内建立压裂通道是十分重要的。

相关技术在进行压裂作业时，通过在压裂管柱上射孔，以在油井内建立压裂通道。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

如果需要在较深的水平井中进行压裂作业，那么，需要采用连续油管在压裂管柱上射孔，以在油井内建立第一段压裂通道，不仅周期长，成本高，而且受井深及水平段长度限制。

发明内容

本发明实施例提供了一种降压型压裂通道施工方法，可解决上述技术问题。

具体技术方案如下：

一种降压型压裂通道施工方法，所述方法是利用压裂滑套开启压裂通道的，所述压裂滑套包括：自左向右顺次连接的左接头、阀体、右接头，以及小径内筒、大径内筒、弹性件、第一剪钉、弹性环、环体、第二剪钉；

所述阀体的侧壁上设置有第一喷砂孔，且，所述阀体与所述小径内筒通过所述第一剪钉连接；

所述小径内筒和所述大径内筒左右连接，均可移动地套设在所述阀体内，所述小径内筒的侧壁上设置有第二喷砂孔，所述第二喷砂孔用于在所述小径内筒移动后与所述第一喷砂孔连通；

所述阀体、所述小径内筒、所述左接头配合形成有第一空腔，所述阀体、所述大径内筒、所述右接头配合形成有第二空腔；

所述大径内筒与所述阀体之间形成有环形空腔，所述弹性件设置在所述环形空腔中；

所述小径内筒的外壁与所述环体、所述弹性环、所述阀体的内壁顺次相抵，且，所述弹性环和所述环体设置在所述第一空腔内；

所述环体与所述小径内筒通过所述第二剪钉连接，且右端设置有用于容纳所述弹性环的凸台；

所述小径内筒的外壁上设置有用于容纳所述环体的卡槽；

所述降压型压裂通道施工方法包括：

获取测井资料，并根据所述测井资料完成固井管串设计；

确定所述固井管串中的所述压裂滑套的开启压力、所述第一剪钉的安装数量、所述第二剪钉的安装数量；

将所述固井管串下入井眼，完成固井作业；

进行井口打压，使所述第一剪钉剪断，并在井口打压至预设压力后，利用所述压裂滑套完成井筒试压作业；

继续进行井口打压，使所述第二剪钉剪断，井口泵压泄至0MPa，直至所述压裂滑套完全开启，完成压裂通道的建立。

在一种可能的设计中，所述小径内筒的侧壁上设置有与所述第一空腔连通的第一传压孔；

所述大径内筒的侧壁上设置有与所述第二空腔连通的第二传压孔。

在一种可能的设计中，所述第一空腔和所述第二空腔内设置有高温固体黄油。

在一种可能的设计中，所述弹性件为弹簧。

在一种可能的设计中，所述大径内筒与所述阀体之间的环形空腔内设置有位于所述弹性件左侧的挡环。

在一种可能的设计中，所述阀体与所述左接头、所述右接头、所述小径内筒、所述大径内筒之间均设置有密封圈。

在一种可能的设计中，所述第一喷砂孔和所述第二喷砂孔通过可溶性材料封堵。

在一种可能的设计中，所述井筒内设置有碰压总成，所述压裂滑套设置在所述碰压总成上方至少20m处。

在一种可能的设计中，在所述固井管串下入井眼的过程中，所述压裂滑套处的循环压力低于设定开启压力10MPa-15MPa。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的降压型压裂通道施工方法，通过使用第一剪钉，并使阀体与小径内筒通过第一剪钉连接，既可以保证阀体与小径内筒的紧固连接，又能够在压力未达到预设值前使两者相对稳定，保证固井作业的顺利进行。通过使用小径内筒和大径内筒，使两者在压力达到预设值后会向小径内筒所在的方向移动，进而确保了后续试压作业的顺利进行。通过在大径内筒与阀体的环形空腔中设置弹性件，确保了在试压作业结束后，小径内筒和大径内筒能够反向运动，使阀体侧壁上的第一喷砂孔与小径内筒侧壁上的第二喷砂孔连通，顺利地建立压裂通道。通过设置第一空腔和第二空腔，为小径内筒和大径内筒提供了可左右移动的空间。通过设置弹性环、环体、第二剪钉、小径内筒外侧卡槽，确保在第一次试压作业结束后，弹性环落在环体的凸台上，使压裂滑套保持关闭状态(即第一喷砂孔和第二喷砂孔不连通)。可见，本发明实施例提供的降压型压裂通道施工方法，通过使用压裂滑套，在建立压裂通道时不仅操作简单，周期短，成本低，而且可以满足两次井筒试压要求，且，试压时间不受限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的压裂滑套的剖面示意图；

图2是本发明实施例提供的压裂滑套的局部放大图；

图3是本发明实施例提供的压裂滑套的应用示意图。

附图标记分别表示：

1 左接头，

2 阀体，

201 第一喷砂孔，

3 右接头，

4 小径内筒，

401 第二喷砂孔，

402 第一传压孔，

5 大径内筒，

501 第二传压孔，

6 弹性件，

7 第一剪钉，

8 弹性环，

9 环体，

10第二剪钉，

11挡环，

12 碰压总成，

X 第一空腔，

Y 第二空腔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

需要说明的是，下述“左”、“右”方向指的是本发明实施例提供的压裂滑套在水平井中作业时的方向，此时，该压裂滑套位于水平井的趾端(即前端)。当该压裂滑套应用到垂直井中时，下述“左”、“右”即可以理解为“上”“下”方向。

本发明实施例提供了一种降压型压裂通道施工方法，该方法是利用压裂滑套开启压裂通道的。如附图1和附图2所示，该压裂滑套包括：自左向右顺次连接的左接头1、阀体2、右接头3，以及小径内筒4、大径内筒5、弹性件6、第一剪钉7、弹性环8、环体9、第二剪钉10。其中，阀体2的侧壁上设置有第一喷砂孔201，且，阀体2与小径内筒4通过第一剪钉7连接。小径内筒4和大径内筒5左右连接，均可移动地套设在阀体2内，小径内筒4的侧壁上设置有第二喷砂孔401，第二喷砂孔401用于在小径内筒4移动后与第一喷砂孔201连通。阀体2、小径内筒4、左接头1配合形成有第一空腔X，阀体2、大径内筒5、右接头3配合形成有第二空腔Y。大径内筒5与阀体2之间形成有环形空腔，弹性件6设置在环形空腔中。小径内筒4的外壁与环体9、弹性环8、阀体2的内壁顺次相抵，且，弹性环8和环体9设置在第一空腔X内。环体9与小径内筒4通过第二剪钉10连接，且右端设置有用于容纳弹性环8的凸台901。小径内筒4的外壁上设置有用于容纳环体9的卡槽403。

该降压型压裂通道施工方法包括：

步骤1、获取测井资料，并根据测井资料完成固井管串设计；

步骤2、确定固井管串中的压裂滑套的开启压力、第一剪钉7的安装数量、所述第二剪钉10的安装数量；

步骤3、将固井管串下入井眼，完成固井作业；

步骤4、进行井口打压，使第一剪钉7剪断，并在井口打压至预设压力后，利用压裂滑套完成井筒试压作业；

步骤5、继续进行井口打压，使第二剪钉10剪断，井口泵压泄至0MPa，直至压裂滑套完全开启，完成压裂通道的建立。

具体地，当需要在较深的水平井中进行压裂作业时，将左接头1、右接头3分别与套管连接，并随套管一起下入井眼内，完成固井作业。随后，进行试压作业，自井口向套管内泵压，由于小径内筒4的内径小于大径内筒5的内径，大径内筒5受力较大，因此，当压裂滑套内的压力达到预设值后，第一剪钉7被剪断，小径内筒4和大径内筒5向左移动，弹性件6被压缩，完成第一次试压作业(此时，小径内筒4的左端位于第一空腔X中)。随后，自井口泄压，小径内筒4和大径内筒5在弹性件6自身的弹力作用下向右移动，弹性环8落入环体9的凸台901上，同时剪断第二剪钉10，环体9落入小径内筒4外壁上的卡槽403内。再次向套管内泵压，大径内筒5和小径内筒4带动环体9再次向左移动，弹性环8落在小径内筒4侧壁上，弹性件6再次被压缩，完成第二次试压作业(此时，小径内筒4的左端位于第一空腔X中)。随后，自井口再次泄压，弹性件6在自身的弹力作用下恢复原状，进而带动小径内筒4和大径内筒5向右移动，使第一喷砂孔201和第二喷砂孔401连通，完成压裂通道的建立(此时，大径内筒5的右端位于第二空腔Y中)。

本发明实施例提供的降压型压裂通道施工方法，通过使用第一剪钉7，并使阀体2与小径内筒4通过第一剪钉7连接，既可以保证阀体2与小径内筒4的紧固连接，又能够在压力未达到预设值前使两者相对稳定，保证固井作业的顺利进行。通过使用小径内筒4和大径内筒5，使两者在压力达到预设值后会向小径内筒4所在的方向移动，进而确保了后续试压作业的顺利进行。通过在大径内筒5与阀体2的环形空腔中设置弹性件6，确保了在试压作业结束后，小径内筒4和大径内筒5能够反向运动，使阀体2侧壁上的第一喷砂孔201与小径内筒4侧壁上的第二喷砂孔401连通，顺利地建立压裂通道。通过设置第一空腔X和第二空腔Y，为小径内筒4和大径内筒5提供了可左右移动的空间。通过设置弹性环8、环体9、第二剪钉10、小径内筒4外侧卡槽，确保在第一次试压作业结束后，弹性环8落在环体9的凸台上，使压裂滑套保持关闭状态(即第一喷砂孔201和第二喷砂孔401不连通)。可见，本发明实施例提供的降压型压裂通道施工方法，通过使用压裂滑套，在建立压裂通道时不仅操作简单，周期短，成本低，而且可以满足两次井筒试压要求，且，试压时间不受限制。

为了保证小径内筒4和大径内筒5在作业过程中能够顺利地左右移动，如附图1所示，小径内筒4的侧壁上设置有与第一空腔X连通的第一传压孔402。大径内筒5的侧壁上设置有与第二空腔Y连通的第二传压孔501。可以理解的是，当小径内筒4和大径内筒5向左移动时，第一空腔X内的压力自第一传压孔402排出；当小径内筒4和大径内筒5向右移动时，第二空腔Y内的压力自第二传压孔501排出。

进一步地，为了防止在完井作业过程中，有部分残余水泥进入到第一空腔X和第二空腔Y中，可以在第一空腔X和第二空腔Y内设置固体黄油。

为了保证弹性件6结构简单，成本低，且具有较好地弹性，可以将弹性件6设置为弹簧。

进一步地，可以在大径内筒5与阀体2之间的环形空腔内设置位于弹性件6左侧的挡环11，参见附图1。

为了保证挡环11能够紧固地固定在大径内筒5与阀体2之间的环形空腔内，可以将挡环11焊接在大径内筒5的外壁上。

为了提高阀体2与左接头1、阀体2与右接头3、阀体2与小径内筒4之间的密封性，可以在阀体2与左接头1、右接头3、小径内筒4、大径内筒5之间均设置密封圈。

为了保证左接头1与阀体2、阀体2与右接头3连接紧固，同时便于拆卸，可以将左接头1、阀体2、右接头3顺次螺纹连接。

为了保证小径内筒4与大径内筒5连接紧固，同时便于拆卸，小径内筒4的右端和大径内筒5的左端螺纹连接。

为了防止本发明实施例提供的压裂滑套在入井及固井作业过程中，会有固体颗粒滑入，影响后续试压作业以及建立压裂通道工作的顺利进行，可以使第一喷砂孔201和第二喷砂孔401通过可溶性材料封堵。其中，可溶性材料为本领域所常见的，举例来说，其可以为PAG可降解材料或者镁铝合金。

在本发明实施例中，阀体2上设置有用于平衡阀体2与大径内筒5之间压力的压力平衡槽。

通过在阀体2内壁右端设置压力平衡槽，确保阀体2侧壁上的第一喷砂孔201与小径内筒4侧壁上的第二喷砂孔401连通后，小径内筒4和大径内筒5两端受力平衡，第一喷砂孔201与第二喷砂孔401始终处于连通状态。

综上，采用本发明实施例提供的压裂滑套建立深层长水平段页岩气井第一段(即前端)压裂通道作业时，可以进行两次井筒试压作业，降低套管变形、压裂液漏失、因设备等问题而中断试压作业等复杂事故发生的概率。

此外，本发明中所涉及的剪切销钉可用破裂盘等方式代替。此处的剪切销钉和破裂盘均指的是压裂滑套的开启方式，即该压裂滑套可以通过剪切销钉开启，也可以通过破裂盘开启。

该压裂滑套在致密油(气)、煤层气、页岩油(气)等油气藏垂直井、大斜度井、水平井中均适用，同时适用于裸眼完井、套管完井等多种完井方式，特别适用于深层长水平段页岩气井第一段压裂增产改造施工。

在步骤1中，测井资料包括：地层压力、井温、最大垂深、生产套管参数、井筒内液体性能等资料，通过获取上述资料，可以在后续作业中选择相应温度、压力、尺寸的压裂滑套，并根据上述资料完成固井管串的设计。在此过程中，为了确保压裂滑套内表面无水泥残留，使压裂滑套能够顺利打开，可以将该压裂滑套设置在碰压总成12上方至少20m处。

其中，碰压总成12的下部呈锥形结构，锥度与压裂滑套相适配，打顶替液前，向碰压总成12内投入碰压定位胶阀，用以隔离水泥浆与顶替液，水泥浆顶替到位后，有碰压显示，从而实现水泥塞的准确定位。

为了能够准确地确定固井管串中的压裂滑套的开启压力、第一剪钉7的安装数量、所述第二剪钉10的安装数量，需要提前获取地层压力、固井时预计最大施工泵压及排量、固井碰压压力、井筒试压压力、井筒内液体性能等资料。

此外，在入井前，还需要检查压裂滑套的结构尺寸、连接扣型和开关状态，确认是否与现场使用的套管相匹配，同时完成固井胶塞现场通过测试，确保固井施工顺利。

为了保证固井管串能够顺利下入，可以开展模拟通井施工作业。其中，模拟通井工具的有效长度不小于压裂滑套长度的1.2倍，最大外径大于压裂滑套最大外径2mm～3mm(如2.2mm、2.5mm等)。

为保证固井管串的顺利下入，在技术套管段时，管串的下入速度控制在30～40s/根，在裸眼段时，管串的下入速度控制在60～120s/根。

在进行固井作业时，压裂滑套处产生的循环压力应低于设定启动压力10MPa～15MPa；向井筒内投入胶塞，并追加缓凝液体，延迟固井水泥浆在压裂滑套处的固结时间，以便更好地完成固井水泥浆的顶替，减少压裂滑套内表面残留的水泥；当胶塞到达碰压总成12时，产生的碰压压力应小于压裂滑套设定启动压力10MPa～15MPa。

此外，在压裂滑套开启作业前，可以开展通井、刮削套管等工作，以确保压裂滑套不被提前打开，通井工具外径应小于压裂滑套内径4mm～6mm，通井深度应至压裂滑套以下10m～15m位置；若采用通井规、刮管器一体管柱施工时，刮管器应不通过压裂滑套。

为了满足日常施工设计要求，在通过井口打压的方式剪断第一剪钉7后，可以继续向井口打压至井筒试压压力值，并稳压30min，如果压降不超过0.7MPa，则视为合格，完成井筒试压作业。

随后，按照压裂滑套开启设计要求，持续打压，剪断所述二次剪切10销钉，此时井口泵压泄压至0，直至压裂滑套打开，为了确保压裂滑套完全开启，可以继续提高排量至1.5方每分，并密切关注泵压变化。

以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种降压型压裂通道施工方法，其特征在于，所述方法是利用压裂滑套开启压裂通道的，所述压裂滑套包括：自左向右顺次连接的左接头(1)、阀体(2)、右接头(3)，以及小径内筒(4)、大径内筒(5)、弹性件(6)、第一剪钉(7)、弹性环(8)、环体(9)、第二剪钉(10)；

所述阀体(2)的侧壁上设置有第一喷砂孔(201)，且，所述阀体(2)与所述小径内筒(4)通过所述第一剪钉(7)连接；

所述小径内筒(4)和所述大径内筒(5)左右连接，均可移动地套设在所述阀体(2)内，所述小径内筒(4)的侧壁上设置有第二喷砂孔(401)，所述第二喷砂孔(401)用于在所述小径内筒(4)移动后与所述第一喷砂孔(201)连通；

所述阀体(2)、所述小径内筒(4)、所述左接头(1)配合形成有第一空腔(X)，所述阀体(2)、所述大径内筒(5)、所述右接头(3)配合形成有第二空腔(Y)；

所述大径内筒(5)与所述阀体(2)之间形成有环形空腔，所述弹性件(6)设置在所述环形空腔中；

所述小径内筒(4)的外壁与所述环体(9)、所述弹性环(8)、所述阀体(2)的内壁顺次相抵，且，所述弹性环(8)和所述环体(9)设置在所述第一空腔(X)内；

所述环体(9)与所述小径内筒(4)通过所述第二剪钉(10)连接，且右端设置有用于容纳所述弹性环(8)的凸台；

所述小径内筒(4)的外壁上设置有用于容纳所述环体(9)的卡槽；

所述降压型压裂通道施工方法包括：

获取测井资料，并根据所述测井资料完成固井管串设计；

确定所述固井管串中的所述压裂滑套的开启压力、所述第一剪钉(7)的安装数量、所述第二剪钉(10)的安装数量；

将所述固井管串下入井眼，完成固井作业；

进行井口打压，使所述第一剪钉(7)剪断，并在井口打压至预设压力后，利用所述压裂滑套完成井筒试压作业；

继续进行井口打压，使所述第二剪钉(10)剪断，井口泵压泄至0MPa，直至所述压裂滑套完全开启，完成压裂通道的建立。

2.根据权利要求1所述的降压型压裂通道施工方法，其特征在于，所述小径内筒(4)的侧壁上设置有与所述第一空腔(X)连通的第一传压孔(402)；

所述大径内筒(5)的侧壁上设置有与所述第二空腔(Y)连通的第二传压孔(501)。

3.根据权利要求2所述的降压型压裂通道施工方法，其特征在于，所述第一空腔(X)和所述第二空腔(Y)内设置有高温固体黄油。

4.根据权利要求1所述的降压型压裂通道施工方法，其特征在于，所述弹性件(6)为弹簧。

5.根据权利要求4所述的降压型压裂通道施工方法，其特征在于，所述大径内筒(5)与所述阀体(2)之间的环形空腔内设置有位于所述弹性件(6)左侧的挡环(11)。

6.根据权利要求1所述的降压型压裂通道施工方法，其特征在于，所述阀体(2)与所述左接头(1)、所述右接头(3)、所述小径内筒(4)、所述大径内筒(5)之间均设置有密封圈。

7.根据权利要求1所述的降压型压裂通道施工方法，其特征在于，所述第一喷砂孔(201)和所述第二喷砂孔(401)通过可溶性材料封堵。

8.根据权利要求1所述的降压型压裂通道施工方法，其特征在于，所述井筒内设置有碰压总成(12)，所述压裂滑套设置在所述碰压总成(12)上方至少20m处。

9.根据权利要求1所述的降压型压裂通道施工方法，其特征在于，在所述固井管串下入井眼的过程中，所述压裂滑套处的循环压力低于设定开启压力10MPa-15MPa。

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