CN110593837A - 一种可溶全通径滑套压裂施工作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可溶全通径滑套压裂施工作业方法，它包括如下步骤：S1选择合适的可溶全通径滑套和套管趾端滑套；S2涉及井管串结构；S3设定套管趾端滑套的开启压力、液压油加注数量和剪切销钉的安装数量；S4完成固井胶塞现场通过测试并编写控制模块的代码；S5开展模拟通井施工作业；S6投入胶塞；S7开展通井、刮削生产套管作业；S8打开套管趾端滑套；S9投入开启阀芯，开启打开向对应的多个可溶全通径滑套；S10逐次投入不同代码的开启阀芯，依次打开对应不同层段的可溶全通径滑套，最终实现整口井的压裂施工作业。本发明具有提高作业效率，降低作业成本，便于后续生产测试工具的下入，能实现无限级压裂施工作业的特点。

Description

一种可溶全通径滑套压裂施工作业方法

技术领域

本发明涉及石油天然气开发设备领域，特别是一种可溶全通径滑套压裂施工作业方法。

背景技术

随着油气勘探开发的不断深入，水平井分段压裂、体积压裂等大规模压裂方式已成为油气藏高效开发的主体技术。目前，现有的分段压裂技术主要有裸眼封隔器+投球滑套分段压裂技术和桥塞+分簇射孔分段压裂技术。目前，桥塞+分簇射孔分段压裂技术为页岩气藏储层改造的主体技术，指在井筒和地层有效沟通的前提下，运用电缆输将射孔管串和桥塞/球座输送至目的层，完成坐封和多簇射孔联作，后期通过套管进行分段压裂；泵送桥塞之前，需要借助连续油管完成第一段射孔作业，建立第一段流体通道。裸眼封隔器+投球滑套为低渗气藏储层改造的主体技术，指利用油管作为完井和压裂管串一趟下入裸眼水平段中，通过裸眼封隔器实现各层位之间的有效封隔，通过井口投入不同级差压裂球逐级打开滑套，实现对不同层位的合理改造和有效地施工。

现场施工作业时，桥塞+分簇射孔分段压裂技术存在长水平段连续油管钻磨桥塞、通井困难、风险大，套管内通过性变小后影响桥塞下入，无法实现无限级压裂等难题；裸眼封隔器+投球滑套分段压裂技术存在球座级差受限、井筒完整性差、后期作业工具难以下入等难题，严重影响了现场施工进度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种便于后续生产测试工具的下入，提高了作业效率，降低了作业成本，能实现无限级压裂施工作业的基于智能控制的可溶全通径滑套压裂施工作业方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种可溶全通径滑套压裂施工作业方法，它包括以下步骤：

S1、搜集地层压力、井温、最大垂深、生产套管参数和井筒内液体性能资料，选择相应温度、压力、尺寸的可溶全通径滑套和套管趾端滑套；

S2、搜集测井解释、储层分段、井身结构和生产套管扣型资料，完成井管串结构设计（请参考图1），其中可溶全通径滑套下入位置应对应不同的储层改造层段，并确定单层段对应的可溶全通径滑套开启数量；同时套管趾端滑套对应第一储层改造层段，且安放在碰压总成以上至少20m的位置，确保固井顶替过程中可溶全通径滑套内表面无水泥残留，便于套管趾端滑套顺利打开；

S3、搜集地层压力、固井时预计最大施工泵压及排量、固井碰压压力、井筒试压压力和井筒内液体性能资料，设定套管趾端滑套的开启压力、液压油加注数量和剪切销钉的安装数量；

S4、入井前，检查套管趾端滑套、可溶全通径滑套的结构尺寸、连接扣型和开关状态，确认是否与现场使用生产套管相匹配，完成固井胶塞现场通过测试，确保固井施工顺利；同时，完成对开启阀芯内控制模块B代码的设定，确保与相对应的可溶全通径滑套内控制模块A代码相匹配；

S5、为保证入井管串的顺利下入，需开展模拟通井施工作业，其中模拟通井工具有效长度不小于可溶全通径滑套长度的1.2倍，最大外径应大于可溶全通径滑套最大外径2mm~3mm；在技术套管段管串下入速度控制在30~40s/根，在裸眼段下入速度控制在60~120s/根，整个过程控制套管趾端滑套处的循环压力低于设定启动压力10MPa~15MPa；

S6、固井施工时，也保证套管趾端滑套处产生的压力不超过设定启动压力的10MPa~15MPa，投入胶塞，胶塞到达碰压总成时，产生的碰压压力应小于套管趾端滑套设定启动压力10MPa~15MPa；

S7、可溶全通径滑套开启作业前，需开展通井、刮削生产套管作业，为确保可溶全通径滑套和套管趾端滑套不被提前打开，通井工具外径应小于可溶全通径滑套和套管趾端滑套内径4mm~6mm，通井深度应至套管趾端滑套以下10m~15m位置；

S8、按照套管趾端滑套开启设计要求，通过井口憋压至最高设计压力，打开套管趾端滑套；提高排量至1.5立方米/每分，密切关注泵压变化，确保套管趾端滑套完全开启，建立第一段压裂通道，完成第一段压裂施工作业；

S9、在井口投入开启阀芯，通过井口压裂车将开启阀芯向井底缓慢泵送，当开启阀芯依次通过相对应的多个可溶全通径滑套时，可溶全通径滑套内部控制模块A接受信号，击穿开启阀，连通井筒内流体与空腔B之间的流体通道；通过井口憋压至最高设计压力，打开向对应的多个可溶全通径滑套；提高排量至1.5立方米/每分，密切关注泵压变化，确保相对应的可溶全通径滑套顺利开启，建立第二段多个层段之间的压裂通道，完成第二段压裂施工作业；

S10、随后，通过在井口逐次投入不同代码的开启阀芯，依次打开对应不同层段的可溶全通径滑套，最终实现整口井的压裂施工作业。

进一步地，步骤S6中，投入胶塞后追加缓凝液体，延迟固井水泥浆在可溶全通径滑套和套管趾端滑套处的固结时间，便于更好的完成固井水泥浆的顶替，减少可溶全通径滑套和套管趾端滑套内表面残留水泥。

本发明具有以下优点：

本发明所述在压裂球座溶解后，可溶全通径滑套内径与生产套管内径相同，保持了井筒全通径和完整性，便于后续生产测试工具的下入；本发明采用预先编程方式，通过开启阀芯与全通径滑套内部控制模块之间的信号交互，通电击穿对应的开启阀内通道，建立套管内与空气腔之间的进液通道，方式简单可靠，开启成功率高；本发明投一个开启阀芯可对应打开多个滑套，实现多层段储层改造施工作业，较好的满足了页岩气压裂施工需求；本发明外套筒的压裂孔位置嵌装有可溶塞，解决了固井作业过程中固井水泥进入内滑套与外阀体之间缝隙的难题，提高了全通径滑套开启成功率；整体而言，提高了作业效率，降低了作业成本，实现了无限级压裂施工作业。

附图说明

图1 为入井管串的结构示意图；

图2 为本发明的结构示意图；

图3 为开启阀被击穿后球座生成示意图；

图4 为开启阀芯的结构示意图；

图5 为外套筒的结构示意图；

图6 为体现电气支架A位置处的示意图；

图7 为阀座的结构示意图；

图8 为上内滑套的结构示意图；

图9 为下内滑套的结构示意图；

图10 为压裂球座的结构示意图；

图11 为支撑座的结构示意图；

图中：1-上提升短节，2-上接头，3-外套筒，301-销钉孔A，302-压裂孔，4-上内滑套，401-密封槽，402-密封槽D，403-凸台A，5-电源模块A，6-控制模块A，7-阀座，701-过线孔A，702-密封槽C，703-凸台B，704-开启阀安装孔，705-进液孔，8-剪切销钉，9-可溶塞，10-下提升短节，11-密封组件A，12-下内滑套，1201-密封槽B，1202-销钉孔B，13-密封组件B，14-空腔A，15-开启阀，16-密封组件C，17-电气外筒，18-电气支架A，1801-过线孔B，19-电气内筒，20-密封组件D，21-空腔B，22-密封组件E，23-支撑座，24-压裂球座，25-密封组件F，26-生产套管，27-开启阀芯，2701-堵头，2702-电源模块B，2703-电气支架B，2704-控制模块B，2705-阀体，28-套管趾端滑套，29-碰压总成，30-可溶全通径滑套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

一种可溶全通径滑套压裂施工作业方法，它包括以下步骤：

S1、搜集地层压力、井温、最大垂深、生产套管26参数和井筒内液体性能资料，选择相应温度、压力、尺寸的可溶全通径滑套30和套管趾端滑套28；

S2、搜集测井解释、储层分段、井身结构和生产套管26扣型资料，完成井管串结构设计，其中可溶全通径滑套30下入位置应对应不同的储层改造层段，并确定单层段对应的可溶全通径滑套30开启数量；同时套管趾端滑套28对应第一储层改造层段，且安放在碰压总成29以上至少20m的位置，确保固井顶替过程中可溶全通径滑套30内表面无水泥残留，便于套管趾端滑套28顺利打开；

S3、搜集地层压力、固井时预计最大施工泵压及排量、固井碰压压力、井筒试压压力和井筒内液体性能资料，设定套管趾端滑套28的开启压力、液压油加注数量和剪切销钉8的安装数量；

S4、入井前，检查套管趾端滑套28、可溶全通径滑套30的结构尺寸、连接扣型和开关状态，确认是否与现场使用生产套管26相匹配，完成固井胶塞现场通过测试，确保固井施工顺利；同时，完成对开启阀芯27内控制模块B2704代码的设定，确保与相对应的可溶全通径滑套30内控制模块A6代码相匹配；

S5、为保证入井管串的顺利下入，需开展模拟通井施工作业，其中模拟通井工具有效长度不小于可溶全通径滑套30长度的1.2倍，最大外径应大于可溶全通径滑套30最大外径2mm~3mm；在技术套管段管串下入速度控制在30~40s/根，在裸眼段下入速度控制在60~120s/根，整个过程控制套管趾端滑套28处的循环压力低于设定启动压力10MPa~15MPa；

S6、固井施工时，也保证套管趾端滑套28处产生的压力不超过设定启动压力的10MPa~15MPa，投入胶塞，胶塞到达碰压总成29时，产生的碰压压力应小于套管趾端滑套28设定启动压力10MPa~15MPa；

S7、可溶全通径滑套30开启作业前，需开展通井、刮削生产套管26作业，为确保可溶全通径滑套30和套管趾端滑套28不被提前打开，通井工具外径应小于可溶全通径滑套30和套管趾端滑套28内径4mm~6mm，通井深度应至套管趾端滑套以下10m~15m位置；可采用通井规、刮管器一体管柱施工，刮管器应不通过套管趾端滑套28位置，按照施工设计要求，完成井筒试压作业，试压压力升至设计值后稳压30min，压降不超过0.5MPa，视为合格；

S8、按照套管趾端滑套28开启设计要求，通过井口憋压至最高设计压力，打开套管趾端滑套28；提高排量至1.5立方米/每分，密切关注泵压变化，确保套管趾端滑套28完全开启，建立第一段压裂通道，完成第一段压裂施工作业；

S9、在井口投入开启阀芯27，通过井口压裂车将开启阀芯27向井底缓慢泵送，当开启阀芯27依次通过相对应的多个可溶全通径滑套30时，可溶全通径滑套30内部控制模块A6接受信号，击穿开启阀15，连通井筒内流体与空腔B21之间的流体通道；通过井口憋压至最高设计压力，打开向对应的多个可溶全通径滑套30；提高排量至1.5立方米/每分，密切关注泵压变化，确保相对应的可溶全通径滑套30顺利开启，建立第二段多个层段之间的压裂通道，完成第二段压裂施工作业；

S10、随后，通过在井口逐次投入不同代码的开启阀芯27，依次打开对应不同层段的可溶全通径滑套30，最终实现整口井的压裂施工作业。

后期，从井口泵入可溶压裂球和压裂球座助溶剂，保证可溶压裂球和压裂球座24充分溶解，随后进行排液生产。

优选地，步骤S6中，投入胶塞后追加缓凝液体，延迟固井水泥浆在可溶全通径滑套30和套管趾端滑套28处的固结时间，便于更好的完成固井水泥浆的顶替，减少可溶全通径滑套30和套管趾端滑套28内表面残留水泥。

所述的一种可溶全通径滑套压裂施工作业方法，涉及一种可溶全通径滑套30，请参考图2-图11，所述可溶全通径滑套包括上提升短节1、上接头2、外套筒3、上内滑套4、控制模块A6、阀座7、剪切销钉8、可溶塞9、下提升短节10、下内滑套12、开启阀15、电气外筒17、电气支架A18、电气内筒19、支撑座23、压裂球座24和配套使用独立的开启阀芯27。

所述上提升短节1右端与上接头2左端连接，上接头2右端与外套筒3左端连接，外套筒3右端与下提升短节10左端连接，优选地，上提升短节1与上接头2之间、上接头2与外套筒3之间以及外套筒3与下提升短节10之间，连接方式均采用螺纹连接；所述下内滑套12右端与下提升短节10左端面贴合，左端与阀座7的右端连接，优选地，连接方式采用螺纹连接；所述电气外筒17和电气内筒19右端与阀座7左端配合，左端与上内滑套4的右端配合，所述电气支架A18嵌装在电气内筒19与电气外筒17之间的环形空间中，所述支撑座23右端面与上内滑套4的左端面贴合，所述压裂球座24右端面与支撑座23左端面贴合，压裂球座24左端面与上接头1右端面贴合，所述压裂球座24内表面设置有球座面2403，球座面2403为后期可溶压裂球的投入提供封堵位置。

所述外套筒3上设置有多个销钉孔A301以及多个压裂孔302，为了确保压裂孔302不受固井水泥影响，压裂孔302内嵌装有可溶塞9，所述下内滑套12上设置有多个与销钉孔A301对应的销钉孔B1202，下内滑套12通过安装在销钉孔A301和销钉孔B1202中的剪切销钉8固定在外套筒3的内部，并且封闭压裂孔302。

优选地，所述销钉孔A301和销钉孔B1202的数量均为2个，且均呈180°均布；所述压裂孔302的数量为8个，呈45°均布。

所述上内滑套4中部设置有凸台A403，凸台A403、上接头2右端面和外套筒3内壁之间形成空腔B21，所述阀座7中部设置有凸台B703，凸台B703、下内滑套12外壁和外套筒3内壁之间形成空腔A14。

所述阀座7侧面设置和开启阀安装孔704和过液孔A705，过液孔A705连通开启阀安装孔704底部和阀座7内部，开启阀15安装在开启阀安装孔704内，阀座7端面设置有与开启阀安装孔704连通的过线孔A701。

所述电气支架A18左侧嵌装有电源模块A5，右侧嵌装有控制模块A6；电源模块A5和控制模块A6通过过线孔B1801用控制线连接，控制模块A6通过过线孔A701用控制线与开启阀15连接。

所述开启阀芯27由堵头2701、电源模块B2702、电气支架B2703、控制模块B2704和阀体2705组成，电气支架B2703嵌装在阀体2705内部，电源模块B2702和控制模块B2704分别嵌装在电气支架B2703左右两侧，并且通过电气支架B2703设置的过线孔C用控制线连接，所述控制模块A6可接收控制模块B2704发出的命令，完成击穿与控制模块A6通过控制线连接的开启阀15内通道的动作。

优选地，所述上提升短节1上设置有密封槽F，密封槽E内装有密封组件F25；较佳地，密封槽F的数量为2个，密封组件F25可为O型密封圈。

优选地，所述上内滑套4上设置有多个密封槽E401，密封槽E401装有密封组件E22，所述凸台A403上设置有多个密封槽D402，密封槽D402装有密封组件D20；较佳地，密封槽E401和密封槽D402的数量均为2个，密封组件E22和密封组件D20均可为O型密封圈。

优选地，所述阀座7上设置有密封槽C702，密封槽C702内装有密封组件C16；较佳地，密封槽C702的数量为2个，密封组件C16可为O型密封圈。

优选地，所述下提升短节10上设置有密封槽A，密封槽A内装有密封组件A11；较佳地，密封槽A的数量为2个，密封组件A11可为O型密封圈。

优选地，所述下内滑套12上设置有密封槽B1201，密封槽B1201内装有密封组件B13；较佳地，密封槽B1201的数量为4个，密封组件B13可为O型密封圈。

优选地，所述支撑座23内表面设置有内荆棘齿2302，所述压裂球座24外表面设置有外荆棘齿2402，压裂球座24沿径向收缩变形后，内荆棘齿2302和外荆棘齿2402形成配合，防止了压裂球座24回弹。

优选地，为了便于压裂球座24与支撑座23产生相对运动，所述支撑座23内表面设置有弧形面2301。

优选地，所述压裂球座24外表面设置有弧形凹槽2401，弧形凹槽2401在压裂球座24沿径向收缩变形时，可有效减小应力集中；压裂球座24外表面沿轴线方向设置有多个矩形槽2404，优选地，矩形槽2404的数量为4个，为压裂球座24提供更大的收缩变形空间。

优选地，所述支撑座23和压裂球座24材质均为镁基合金材料，可满足弹性形变要求的同时，后期可实现快速溶解。

Claims (2)

1.一种可溶全通径滑套压裂施工作业方法，其特征在于，它包括以下步骤：

S1、搜集地层压力、井温、最大垂深、生产套管（26）参数和井筒内液体性能资料，选择相应温度、压力、尺寸的可溶全通径滑套（30）和套管趾端滑套（28）；

S2、搜集测井解释、储层分段、井身结构和生产套管（26）扣型资料，完成井管串结构设计，其中可溶全通径滑套（30）下入位置应对应不同的储层改造层段，并确定单层段对应的可溶全通径滑套（30）开启数量；同时套管趾端滑套（28）对应第一储层改造层段，且安放在碰压总成（29）以上至少20m的位置，确保固井顶替过程中可溶全通径滑套（30）内表面无水泥残留，便于套管趾端滑套（28）顺利打开；

S3、搜集地层压力、固井时预计最大施工泵压及排量、固井碰压压力、井筒试压压力和井筒内液体性能资料，设定套管趾端滑套（28）的开启压力、液压油加注数量和剪切销钉（8）的安装数量；

S4、入井前，检查套管趾端滑套（28）、可溶全通径滑套（30）的结构尺寸、连接扣型和开关状态，确认是否与现场使用生产套管（26）相匹配，完成固井胶塞现场通过测试，确保固井施工顺利；同时，完成对开启阀芯（27）内控制模块B（2704）代码的设定，确保与相对应的可溶全通径滑套（30）内控制模块A（6）代码相匹配；

S5、为保证入井管串的顺利下入，需开展模拟通井施工作业，其中模拟通井工具有效长度不小于可溶全通径滑套（30）长度的1.2倍，最大外径应大于可溶全通径滑套（30）最大外径2mm~3mm；在技术套管段管串下入速度控制在30~40s/根，在裸眼段下入速度控制在60~120s/根，整个过程控制套管趾端滑套（28）处的循环压力低于设定启动压力10MPa~15MPa；

S6、固井施工时，也保证套管趾端滑套（28）处产生的压力不超过设定启动压力的10MPa~15MPa，投入胶塞，胶塞到达碰压总成（29）时，产生的碰压压力应小于套管趾端滑套（28）设定启动压力10MPa~15MPa；

S7、可溶全通径滑套（30）开启作业前，需开展通井、刮削生产套管（26）作业，为确保可溶全通径滑套（30）和套管趾端滑套（28）不被提前打开，通井工具外径应小于可溶全通径滑套（30）和套管趾端滑套（28）内径4mm~6mm，通井深度应至套管趾端滑套以下10m~15m位置；

S8、按照套管趾端滑套（28）开启设计要求，通过井口憋压至最高设计压力，打开套管趾端滑套（28）；提高排量至1.5立方米/每分，密切关注泵压变化，确保套管趾端滑套（28）完全开启，建立第一段压裂通道，完成第一段压裂施工作业；

S9、在井口投入开启阀芯（27），通过井口压裂车将开启阀芯（27）向井底缓慢泵送，当开启阀芯（27）依次通过相对应的多个可溶全通径滑套（30）时，可溶全通径滑套（30）内部控制模块A（6）接受信号，击穿开启阀（15），连通井筒内流体与空腔B（21）之间的流体通道；通过井口憋压至最高设计压力，打开向对应的多个可溶全通径滑套（30）；提高排量至1.5立方米/每分，密切关注泵压变化，确保相对应的可溶全通径滑套（30）顺利开启，建立第二段多个层段之间的压裂通道，完成第二段压裂施工作业；

S10、随后，通过在井口逐次投入不同代码的开启阀芯（27），依次打开对应不同层段的可溶全通径滑套（30），最终实现整口井的压裂施工作业。

2.根据权利要求1所述的一种可溶全通径滑套压裂施工作业方法，其特征在于，步骤S6中，投入胶塞后追加缓凝液体，延迟固井水泥浆在可溶全通径滑套（30）和套管趾端滑套（28）处的固结时间，便于更好的完成固井水泥浆的顶替，减少可溶全通径滑套（30）和套管趾端滑套（28）内表面残留水泥。