CN109441419B - 一种油气储层二次改造管柱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种油气储层二次改造管柱。油气储层二次改造管柱包括在管柱下放至井下时位于管柱前端的底部封隔器以及位于管柱后端的顶部封隔器，所述底部封隔器为下压座封、上提解封的正向压缩式封隔器，所述顶部封隔器为上提座封、下压解封的反向压缩式封隔器，还包括连接在两个封隔器之间的伸缩套以及供压裂液流出以压裂目标改造层位的压裂阀，所述伸缩套在对顶部封隔器进行座封的过程中的最大拉伸行程大于顶部封隔器的座封行程。通过采用改造管柱，实现了一趟管柱依次对多个目标层位的改造，节省了储层改造成本，并且使得多目标层位的改造工艺得到简化。

Description

一种油气储层二次改造管柱
技术领域
本发明涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种油气储层二次改造管柱。
背景技术
储层改造指的是利用高能气体或者水力改造油气层的物理结构，人为的在油气层中形成一条或多条高渗透能力的通道，达到降低管柱周围油气流动阻力、增大油气渗流能力、提高油气井产量的油气井生产工艺。近年来，随着经济的快速发展，人类对能源的需求越来越大，页岩气和石油作为主要的能源来源，页岩气和石油的产量也在逐年上升，但是大量的页岩气和石油由于处于低渗透、高阻力的围岩之中，这对页岩气和石油的开采造成了困难。单就我国而言，国内有近50亿吨未动用石油储量的70％以及近3万亿立方米未动用页岩气储量的91％需要进行改造，因此，储层改造技术具有广阔的应用前景。
随着油气储层改造的推广，储层改造的相关设备也在不断优化，例如授权公告号为CN203614088U的中国实用新型专利公开了一种气井双层压裂工具，该压裂工具包括管柱，管柱的底端由上至下依次装配有安全接头、反循环洗井阀、第一水力锚、Y111封隔器、油管伸缩补偿器、第二水力锚、滑套喷砂器、Y221封隔器以及喇叭口。该封隔器通过先将Y111封隔器以及Y221封隔器进行座封，其中然后向管柱内注入压裂液，利用Y221封隔器的封堵作用对位于Y221封隔器下侧的第一层进行压裂，待第一层压裂后，向管柱内投球以打开滑套喷砂器，利用Y111封隔器与Y221封隔器的封堵对位于Y111封隔器与Y221封隔器之间的第二层进行压裂。该压裂工具实现了同时对两层压裂层位进行改造压裂，但是当需要再次对其他层位进行压裂改造时，上述压裂工具中的封隔器由于解封时结构的改变使得压裂工具不能再次进行座封，因此，上述压裂工具不能满足一趟管柱依次对不同目标层位进行改造的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油气储层二次改造管柱，用于解决现有技术中储层改造管柱不能通过一趟管柱依次对多个储层进行改造的技术问题。
为实现上述目的，本发明的油气储层二次改造管柱采用如下的技术方案：
油气储层二次改造管柱包括在管柱下放至井下时位于管柱前端的底部封隔器以及位于管柱后端的顶部封隔器，所述底部封隔器为下压座封、上提解封的正向压缩式封隔器，所述顶部封隔器为上提座封、下压解封的反向压缩式封隔器，还包括连接在两个封隔器之间的伸缩套以及供压裂液流出以压裂目标改造层位的压裂阀，所述伸缩套在对顶部封隔器进行座封的过程中的最大拉伸行程大于顶部封隔器的座封行程。
本发明的有益效果：本发明通过将顶部封隔器反向布置，将底部封隔器正向布置，并在顶部封隔器与底部封隔器之间布置伸缩套，使得底部封隔器通过管柱的上提下压即可实现座封，待底部封隔器座封完毕后，通过上提管柱即可实现对顶部封隔器的座封。由于压缩式封隔器的解封需要上提管柱进行解封，伸缩套在对顶部封隔器进行座封的过程中能够产生的最大拉伸行程大于顶部封隔器的座封行程，这样避免了对顶部封隔器座封的过程中出现解封底部封隔器的情况，伸缩套在座封顶部封隔器时始终处于压缩状态。顶部封隔器与底部封隔器座封完毕后，通过压裂阀可以实现对介于顶部封隔器与底部封隔器之间目标储层的改造，改造完毕后，通过上提管柱实现两个封隔器的解封，若需要对下一目标储层进行改造，将管柱下放，再次将顶部封隔器与底部封隔器进行座封即可，因此本发明的改造管柱实现了一趟管柱依次对不同目标储层改造的目的，避免了现有技术中需要将管柱提至地表进行封隔器的修补和更换才能继续下一目标储层的改造的问题，提高了工作效率，节约了改造成本，并且使得多目标层位的改造工艺得到简化，提高了井筒的产量。
进一步的，所述伸缩套包括内管以及滑动套设在内管外侧的外管。内管和外管的结构形式简单，制作方便。
进一步的，所述顶部封隔器和底部封隔器之间还固定连接有中部温压采集装置。中部温压采集装置能够记录管柱中部的温度和压力，从而为生产过程提供相应的数据参考。
进一步的，所述顶部封隔器和底部封隔器之间还固定连接有反循环阀。方便了对管柱外侧环空的清洗。
对上述油气储层二次改造管柱的进一步改进，所述顶部封隔器的后端固定连接有安全接头。安全接头的布置能够在封隔器出现不能解封导致无法上提管柱的情况时，将安全接头以下的部分与管柱脱离，为管柱的上提提供保障。
进一步的，所述顶部封隔器的后端还固定连接有平衡阀。平衡阀能够平衡封隔器上、下部分的压力，平衡阀还可以作为循环通道对顶部封隔器以上的部分进行清洗。
进一步的，所述顶部封隔器的后端还固定连接有顶部温压采集装置。顶部温压采集装置能够记录管柱顶部的温度和压力，从而为生产过程提供相应的数据参考。
进一步的，所述底部封隔器的前端固定连接有定位器。定位器能够实现对管柱位置的校准，方便顶部封隔器和底部封隔器准确定位目标储层的位置。
进一步的，所所述底部封隔器的前端还固定连接有底部温压采集装置。底部温压采集装置能够记录管柱底部的温度和压力，从而为生产过程提供相应的数据参考。
进一步的，所述顶部封隔器和底部封隔器之间还固定连接有射孔枪。
附图说明
图1为本发明油气储层二次改造管柱实施例1的实施状态图；
图2为本发明油气储层二次改造管柱实施例1的整体结构示意图；
图中：1-顶部温压采集装置，2-平衡阀，3-安全接头，4-顶部封隔器，5-压裂阀，6-伸缩套，7-中部温压采集装置，8-反循环阀，9-底部封隔器，10-机械接箍定位器，11-底部温压采集装置，12-油气储层二次改造管柱，13-井筒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
需要说明的是，本专利申请中的管柱均是对油气储层二次改造管柱的简称，管柱在下入至井筒时按照下放的先后分为管柱前端和管柱后端，本专利申请中所说的顶部指的是在管柱下放入井筒后的管柱后端，底部指的管柱前端。
本发明的油气储层二次改造管柱的具体实施例1：如图1所示，油气储层二次改造管柱沿着顶部至底部方向依次包括顶部温压采集装置1、平衡阀2、安全接头3、顶部封隔器4、压裂阀5、伸缩套6、中部温压采集装置7、反循环阀8、底部封隔器9、机械接箍定位器10(构成本实施例中的定位器)以及底部温压采集装置11，上述顶部温压采集装置1、中部温压采集装置7以及底部温压采集装置11均包括温度采集装置和压力采集装置。伸缩套6包括互相套设在一起的内管和外管，内管和外管之间能够进行自由伸缩。伸缩套6的两端分别通过螺纹连接的方式与压裂阀5、中部温压采集装置7进行固定连接。
其中温压采集装置的作用是记录管柱内部及外部环空温度和压力；平衡阀2的作用是平衡封隔器上、下部压力，又可作为循环通道对平衡阀2以上部位进行清洗；安全接头3主要起到安全作用，安全接头3为管状中最容易实现脱开的位置，当安全接头3底部出现卡死的情况时，可以通过剪断安全接头3上的剪切销钉实现脱离，进而将管柱起出；顶部封隔器4和底部封隔器9均为压缩式封隔器器，顶部封隔器4和底部封隔器9通过座封的方式实现目标改造层位的封隔，需要说明的是顶部封隔器4为上提座封、下压解封的反向封隔器，底部封隔器9为与现有技术中安装方式相同的下压座封、上提解封的正向封隔器，顶部封隔器4可以看做底部封隔器9的倒置，底部封隔器9通过对管柱下压的方式进行座封，顶部封隔器4通过将管柱上提实现座封；压裂阀5的作用是通过压裂阀5上的通孔向目标改造层位注入压裂液体，以实现改造目标改造层位的目的；伸缩套6的作用主要在顶部封隔器4座封的过程中将管柱上提，此时由于底部封隔器9已经座封完毕，上提管柱会将底部封隔器9解封，而伸缩套6的布置使得管柱上提的过程中由于伸缩套6的拉伸补偿作用，避免了底部封隔器9被解封，方便了对顶部封隔器4的座封；机械接箍定位器10主要用于对管柱下放位置进行定位，并起到对管柱进行校深的作用；反循环阀8主要用于清洗管柱外侧环空。
如图2所示，上述油气储层二次改造管柱在使用时主要包括以下步骤：
a、利用与套管通径相匹配的刮管器以及磨鞋对井筒13内所有座封位置上下20m的范围内进行刮削清理，清理的次数不少于3次，需要说明的上述刮管器等井筒清理工具的下放速度不超过50m/min，当清理井筒13内壁时，清理工具中钻杆的转速控制在80～120RPM的范围内，当清理对井筒13内所有位置进行清理完毕后，钻杆的起钻速度不超过50m/min。
b、将油气储层二次改造管柱12下放入井筒13内，并在井筒13的竖井段对管柱12内封隔器进行密封效果测试，密封测试时，对封隔器的测试压力为10MPa。
c、利用机械接箍定位器对管柱12下放深度进行定位，并记录此时上提管柱12的悬重。
d、上提下放管柱12使得底部封隔器的换位键由短槽运动至长槽，此时底部封隔器的卡瓦张开并咬住套管，然后下放管柱12以压缩底部封隔器的胶筒，完成底部封隔器的座封。该压缩底部封隔器的过程中，伸缩套压缩、压裂阀打开，并记录底部封隔器开始座封和座封完毕的悬重以及下放深度。
e、底部封隔器座封完毕后，进一步压缩伸缩套以使伸缩套在座封顶部封隔器的过程中具有足够的拉伸量，然后上提管柱12使得顶部封隔器的换位键由短槽运动至长槽，继续上提管柱12，压缩顶部封隔器的胶筒完成顶部封隔器的座封。需要说明的此过程中伸缩套始终处于压缩状态以避免底部封隔器提前解封的情况，伸缩套在顶部封隔器座封时的最大拉伸行程大于顶部封隔器的座封行程。需要说明的是伸缩套的最大拉伸行程指的是从管柱上提座封顶部封隔器时伸缩套能够拉伸的最大拉伸量，座封行程指的是顶部封隔器在座封过程中管柱向上的总的移动量。此外，上提管柱12的拉力不超过安全接头内剪切销钉的设置拉力的80％，并记录顶部封隔器开始座封和座封完毕的悬重以及下放深度。
f、封隔器座封完毕且下放深度处于目标储层后，对管柱12外侧的环空进行漏失测试，向管柱12内注入小排量测试水(具体排量根据现场情况确定)，然后观察井口是否返水，若井口返水则说明管柱12封隔段(即顶部封隔器与底部封隔器之间的管柱12段)未形成有效封隔，需要重新进行封隔器座封，若未返水则说明封隔效果良好。
g、若封隔段封隔效果良好，注入压裂液体前，先对管柱12进行注入测试，并记录注入测试的压力。然后向管柱12内注入压裂液体，压裂液体经由压裂阀进入目标层位并对目标层位进行改造。
h、在完成对目标层位的改造后先下放管柱12，使得顶部封隔器的换位键由长槽运动至短槽，此时顶部封隔器的卡瓦收回，之后上提管柱12，顶部封隔器的胶筒回收，从而将顶部封隔器解封，同时伸缩套两端作用力消除，底部封隔器的胶筒也随之收回。继续上提管柱12，底部封隔器的换位键由长槽运动至短槽，底部封隔器的卡瓦回收，从而将底部封隔器解封。
i、若需要对下一目标储层进行改造，继续将管柱12下放至下一目标储层，重复上述c～h中的所述步骤，直至完成对井筒13内全部目标储层的改造。
在其他实施例中，压裂阀朝向底部的一端连接有油管或短节，由于油层有厚有薄，油管和短节主要用于满足不同跨隔长度油层的开采需求；上述管柱中还可以增设有射孔枪，达到对改造作业后新层位压裂的目的；伸缩套内的套管数量可以根据实际情况进行调节，可以包含三节以上的套管。
在其他实施例中，压裂阀、伸缩套、中部温压采集装置以及反循环阀的位置可以根据实际情况进行调整，这种调整只限于顶部封隔器与底部封隔器中间的位置调整。
在其他实施例中，顶部温压采集装置、平衡阀以及安全接头三者之间的位置可以根据实际情况进行调整，这种调整只限于位于顶部封隔器以上的位置调整。
在其他实施例中，机械接箍定位器以及底部温压采集装置的位置可以进行互换。

Claims (10)

1.油气储层二次改造管柱，包括在管柱下放至井下时位于管柱前端的底部封隔器以及位于管柱后端的顶部封隔器，其特征在于：所述底部封隔器为下压座封、上提解封的正向压缩式封隔器，所述顶部封隔器为上提座封、下压解封的反向压缩式封隔器，还包括连接在两个封隔器之间的伸缩套以及供压裂液流出以压裂目标改造层位的压裂阀，所述伸缩套在对顶部封隔器进行座封的过程中的最大拉伸行程大于顶部封隔器的座封行程。
2.根据权利要求1所述的油气储层二次改造管柱，其特征在于：所述伸缩套包括内管以及滑动套设在内管外侧的外管。
3.根据权利要求1所述的油气储层二次改造管柱，其特征在于：所述顶部封隔器和底部封隔器之间还固定连接有中部温压采集装置。
4.根据权利要求3所述的油气储层二次改造管柱，其特征在于：所述顶部封隔器和底部封隔器之间还固定连接有反循环阀。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的油气储层二次改造管柱，其特征在于：所述顶部封隔器的后端固定连接有安全接头。
6.根据权利要求5所述的油气储层二次改造管柱，其特征在于：所述顶部封隔器的后端还固定连接有平衡阀。
7.根据权利要求6所述的油气储层二次改造管柱，其特征在于：所述顶部封隔器的后端还固定连接有顶部温压采集装置。
8.根据权利要求7所述的油气储层二次改造管柱，其特征在于：所述底部封隔器的前端固定连接有定位器。
9.根据权利要求8所述的油气储层二次改造管柱，其特征在于：所述底部封隔器的前端还固定连接有底部温压采集装置。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的油气储层二次改造管柱，其特征在于：所述顶部封隔器和底部封隔器之间还固定连接有射孔枪。
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