CN109899013A - 一种水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置及方法，包括磁定位装置、射孔枪串、桥塞投放坐封工具、桥塞和砂堤清除工具，砂堤清除工具设置在套管内，通过电缆依次连接桥塞、桥塞投放坐封工具、射孔枪串和磁定位装置，砂堤清除工具由电缆供电通过高速旋转清除套管内的砂堤。本发明能够有效避免由于水平井套管内沉砂造成的泵送失败或卡钻事故，从而实现水平井套管内工具串的安全、高效、高速泵送。
Description
技术领域
本发明属于油气田勘探和开发技术领域，具体涉及一种水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置及方法。
背景技术
水平井分段加砂压裂改造过程中，井筒内不可避免地会产生沉砂，对于井眼轨迹较复杂的水平井，沉砂相对更加严重。当水平井的任何一段压裂结束后，在后一段压裂之前一般要采用电缆传输水力泵送的方式将桥塞及射孔枪串送至两段之间，点火投放坐封桥塞实现段间封隔之后再上提进行多簇射孔。由于水平井井筒内存在沉砂，工具串在井筒内行进过程中，往往前部的砂粒会逐渐堆积形成砂堤，工具串受到的阻力会越来越大，速度也会越来越慢直至停止，造成泵送失败，严重时工具串会被完全卡死，造成现场重大事故。针对水平井井筒内沉砂，目前现场所能采取的措施只有增加顶替液的注入液量、排量或者适当提高液体粘度，但实践证明该措施并不能完全消除砂卡的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置及方法，以解决由于井筒沉砂造成泵送失败或卡钻事故的问题。
本发明采用以下技术方案：
一种水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置，其特征在于，包括磁定位装置、射孔枪串、桥塞投放坐封工具、桥塞和砂堤清除工具，砂堤清除工具设置在套管内，通过电缆依次连接桥塞、桥塞投放坐封工具、射孔枪串和磁定位装置，砂堤清除工具由电缆供电通过高速旋转清除套管内的砂堤。
具体的，砂堤清除工具包括控制器和扇叶，电缆与控制器连接，扇叶和控制器连接。
进一步的，扇叶包括三片，单片的长度小于套管的内半径。
具体的，射孔枪串由多个单根射孔枪管连接而成，射孔枪管的数量与射孔簇数相同，每个射孔枪管内部安装有弹夹，弹夹上根据孔密和相位角安装有聚能射孔弹。
具体的，桥塞投放坐封工具与桥塞采用丝扣或剪钉连接。
具体的，套管的接箍上均带有磁性。
本发明的另一技术方案是，一种水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置的操作方法，包括以下步骤：
S1、对水平井进行分段压裂改造，段间采用复合桥塞进行封隔；
S2、水平井的第一段采用油管传输火力射孔后进行正常光套管加砂压裂；
S3、从水平井的第二段开始至最后一段均采用电缆传输水力泵送方式将防砂卡装置送至设计位置；
S4、整个泵送过程中砂堤清除工具由电缆供电进行高速旋转，当整个防砂卡装置在套管内行进过程中遇到砂堤时由于扇叶的快速旋转将砂堤打散，砂粒分散在液体中随液体向前流动最终进入前一段压裂形成的裂缝中，完成防砂卡操作。
具体的，步骤S1中，水平井完钻后，在水平段上对储层段进行压裂改造；每一个压裂段的段长为50～60米，每一段采用油管传输火力射孔4～6簇。
进一步的，第一段采用油管传输分段多簇火力射孔后进行正常光套管加砂压裂，从第二段开始至最后一段均采用电缆传输分段多簇火力射孔，每一段射孔后起出射孔工具串，然后井口连接高压泵车进行光套管压裂，单段加砂量150～220立方米，单段入地液量1000～1400立方米，注入排量10～14立方米/分钟。
具体的，步骤S2中，每段射孔4～6簇，孔密15孔/米，每簇长0.4～1.0米，射孔相位角60°，采用89定面射孔枪102弹，射孔前井筒内灌满射孔液，射孔时避开套管接箍。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置，有效避免由于水平井井筒内沉砂造成射孔工具串泵送失败或卡钻事故，从而实现水平井套管内工具串的安全、高效、高速泵送。
进一步的，扇叶能够在泵送过程中将砂堤打散，控制器为扇叶提供旋转动力，并控制扇叶的旋转速度。
进一步的，为了避免扇叶在旋转过程中剐蹭套管内壁，因此单片扇叶的长度应小于套管的内半径。
本发明一种水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置的操作方法，扇叶能够在泵送过程中将砂堤打散，有效避免由于水平井井筒内沉砂造成射孔工具串泵送失败或卡钻事故，从而实现水平井套管内工具串的安全、高效、高速泵送。
综上所述，本发明能够有效避免由于水平井套管内沉砂造成的泵送失败或卡钻事故，从而实现水平井套管内工具串的安全、高效、高速泵送。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明示意图。
其中：1.套管；2.电缆；3.磁定位装置；4.射孔枪串；5.桥塞投放坐封工具；6.桥塞；7.控制器；8.叶片；9.砂堤。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明一种水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置，包括磁定位装置3、射孔枪串4、桥塞投放坐封工具5、桥塞6和砂堤清除工具，磁定位装置3依次经射孔枪串4、桥塞投放坐封工具5和桥塞6与砂堤清除工具连接，砂堤清除工具由电缆2供电进行高速旋转用于清除套管1内的砂堤9。
其中，砂堤清除工具位于防砂卡装置的最端部，包括控制器7和三片扇叶8，单片扇叶8的长度小于套管1的内半径。
为了确保防砂卡装置能够准确下入到井底预定位置，防砂卡装置上需要携带磁定位装置3。每一根套管接箍上都带有磁性，防砂卡装置上的磁定位装置3在下入过程中每通过一根套管接箍时都能感应到磁性，同时在地面的测井车输出端测定位曲线都会有明显的跳跃显示，从而可以准确计算防砂卡装置的实际下入位置。
射孔枪串4由多个单根射孔枪管相连接，射孔枪管4的数量与该段需要射孔的簇数相同。每个射孔枪管内部安装着弹夹，弹夹上按照设计的孔密和相位角安装着聚能射孔弹。射孔枪串4下入到预定设计位置后，电缆发出射孔信号通电点火，引爆射孔弹，射孔弹发出高速聚能金属流先击穿射孔枪外管，然后击穿套管，并在地层中射出一定深度的孔洞。
桥塞投放坐封工具5为燃烧塞+液压缸的基本结构，由发火增压部分、机械力转换部分、缓冲排气部分及丢手部分组成。主要包括点火杆、滑套、点火头、燃烧塞、动力转换接头、上缸体、下缸体和挤压套筒，其作用为使桥塞顺利坐封和丢手。
工作过程为：
桥塞投放坐封工具5与桥塞6采用丝扣或剪钉连接，使用电缆下至井下预定位置，地面起爆仪器通电给点火器，点火器发火引燃动力源-火药柱，火药柱缓慢燃烧，产生的高压气体通过活塞杆上预置的孔进入活塞杆和缸体间环形压力腔，随着火药柱的不断燃烧，压力腔的压力持续增大，当活塞力达到一定值时，剪钉被剪断，连接一体的上下缸体和活塞杆产生相对移动，活塞杆系上提桥塞的剪切棒或丢手剪钉，挤压套筒下压桥塞的上接头，依次完成桥塞卡瓦破裂、胶筒密封、卡瓦锚定和桥塞丢手等动作，桥塞坐封完成。
桥塞6包括三胶筒、支撑套、单向双卡瓦、卡瓦座和钻磨接头，采用火药坐封方式，通过坐封工具剪断丢手销实现桥塞坐封；桥塞坐封后胶筒膨胀紧贴在套管内壁，完成封隔。卡瓦支撑在套管内壁上起到支撑作用。
本发明一种水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置的操作方法如下：
S1、对水平井进行分段压裂改造，段间采用复合桥塞或同类工具进行封隔；
S2、水平井的第一段采用油管传输火力射孔后进行正常光套管加砂压裂；
S3、从水平井的第二段开始至最后一段均采用电缆传输水力泵送方式将防砂卡装置送至设计位置；
S4、整个泵送过程中砂堤清除工具由电缆供电进行高速旋转，当整个防砂卡装置在套管内行进过程中遇到砂堤时由于扇叶的快速旋转将砂堤打散，砂粒分散在液体中随液体向前流动最终进入前一段压裂形成的裂缝中，完成防砂卡操作；
砂堤清除工具除了能够消除泵送过程中遇到的砂堤9外，在旋转过程中还能产生向前的拉力，从而进一步提高泵送速度。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一口水平段长1500m的水平井采用分段多簇压裂方式进行改造，配备压裂机组1套，电缆测井车一套，带砂堤清除工具的桥射工具串多套。
该井第一段采用油管传输火力射孔后进行正常光套管加砂压裂，从第二段开始至最后一段均采用电缆传输水力泵送方式将防砂卡装置送至设计位置。防砂卡装置与电缆正常连接，采用2.4m3/min的排量进行泵送，防砂卡装置在水平段的行进速度控制在1800m/h以内，电缆张力不超过20KN。防砂卡装置中砂堤清除工具的叶片进行高速旋转，每分钟420～500转，在行进过程中遇到砂堤时叶片将砂堤打散，砂粒分散在液体中随液体向前流动最终进入前一段压裂形成的裂缝中。
最终，整个泵送过程顺利，均一次性将工具串泵送到位，中间没有发生任何砂卡事故，真正实现了水平井套管内工具串的安全、高效、高速泵送。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置，其特征在于，包括磁定位装置(3)、射孔枪串(4)、桥塞投放坐封工具(5)、桥塞(6)和砂堤清除工具，砂堤清除工具设置在套管(1)内，通过电缆(2)依次连接桥塞(6)、桥塞投放坐封工具(5)、射孔枪串(4)和磁定位装置(3)，砂堤清除工具由电缆(2)供电通过高速旋转清除套管(1)内的砂堤(9)。
2.根据权利要求1所述的水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置，其特征在于，砂堤清除工具包括控制器(7)和扇叶(8)，电缆(2)与控制器(7)连接，扇叶(8)和控制器(7)连接。
3.根据权利要求2所述的水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置，其特征在于，扇叶(8)包括三片，单片的长度小于套管(1)的内半径。
4.根据权利要求1所述的水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置，其特征在于，射孔枪串(4)由多个单根射孔枪管连接而成，射孔枪管的数量与射孔簇数相同，每个射孔枪管内部安装有弹夹，弹夹上根据孔密和相位角安装有聚能射孔弹。
5.根据权利要求1所述的水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置，其特征在于，桥塞投放坐封工具(5)与桥塞(6)采用丝扣或剪钉连接。
6.根据权利要求1所述的水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置，其特征在于，套管(1)的接箍上均带有磁性。
7.一种根据权利要求1至6中任一项所述水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对水平井进行分段压裂改造，段间采用复合桥塞进行封隔；
S2、水平井的第一段采用油管传输火力射孔后进行正常光套管加砂压裂；
S3、从水平井的第二段开始至最后一段均采用电缆传输水力泵送方式将防砂卡装置送至设计位置；
S4、整个泵送过程中砂堤清除工具由电缆供电进行高速旋转，当整个防砂卡装置在套管内行进过程中遇到砂堤时由于扇叶的快速旋转将砂堤打散，砂粒分散在液体中随液体向前流动最终进入前一段压裂形成的裂缝中，完成防砂卡操作。
8.根据权利要求7所述水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置的操作方法，其特征在于，步骤S1中，水平井完钻后，在水平段上对储层段进行压裂改造；每一个压裂段的段长为50～60米，每一段采用油管传输火力射孔4～6簇。
9.根据权利要求8所述水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置的操作方法，其特征在于，第一段采用油管传输分段多簇火力射孔后进行正常光套管加砂压裂，从第二段开始至最后一段均采用电缆传输分段多簇火力射孔，每一段射孔后起出射孔工具串，然后井口连接高压泵车进行光套管压裂，单段加砂量150～220立方米，单段入地液量1000～1400立方米，注入排量10～14立方米/分钟。
10.根据权利要求7所述水平井电缆传输水力泵送工具用防砂卡装置的操作方法，其特征在于，步骤S2中，每段射孔4～6簇，孔密15孔/米，每簇长0.4～1.0米，射孔相位角60°，采用89定面射孔枪102弹，射孔前井筒内灌满射孔液，射孔时避开套管接箍。
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| CN111535789A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-08-14 | 中国石油天然气集团有限公司 | 油气井水平段开泵的桥射联作泵送速度控制曲线计算方法 |
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