CN111271036B - 液氮压裂工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液氮压裂工艺方法，包括：将井内积液从压裂管柱顶替至地面；在高于待压裂储层预定距离的位置将环空封隔为上部环空和下部环空；将压裂管柱的底部与井底封堵，同时压裂管柱与下部环空相连通；打开上部环空进行泄压，获取压裂管柱内压力，在确认上部环空和下部环空实现封隔后，再打开压裂管柱进行泄压；将压裂管柱的底部进行封堵；在压裂管柱敞开的情况下，从压裂管柱内下入导流管，通过导流管向压裂管柱内泵注液氮，直至压裂管柱内充满液氮，对压裂管柱实现预冷；将液氮注入设备与压裂管柱联通，泵注液氮；当压裂管柱与射孔段相连通时，提高排量，进行压裂。本发明能够保证低温液氮具有较高的输送效率和较佳的保温效果。

Description

液氮压裂工艺方法

技术领域

本发明涉及油气储层压裂改造技术领域，尤其涉及一种液氮压裂工艺方法。

背景技术

本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

中国非常规油气资源体量巨大，其中致密气可采资源量超过7×8¹²M³，页岩气可采资源量达2.5×8¹³M³，致密油资源总量达124.5×8⁷T。而非常规油气储层普遍存在岩性致密、起裂压力高、改造难度大等特点，绝大部分储层需经过大规模压裂改造才能有效投产。在传统水力压裂技术的基础上，发展新的储层压裂改造技术体系，降低储层渗透率损害程度，提高储层压裂改造规模是高效开发非常规油气资源的重要发展方向。

液氮压裂技术是一种利用超低温液氮(常压下沸点-196℃)作为压裂工质，辅助致裂深部致密、高温储层的新型压裂技术。低温液氮与深部高温储层温差大，液氮与储层岩石接触后可在岩石内部形成热应力，诱导形成裂缝并促使裂缝扩展，从而降低储层起裂压力，提高储层整体压裂改造效果。

二十世纪九十年代，液氮压裂技术已在北美地区开展数井次现场压裂施工作业。施工采用玻璃纤维钢管注低温液氮，环空补注常温氮气的压裂方式，以防止套管和水泥环受冷冲击损伤。施工井压后生产情况表明，储层增产改造效果不理想，后续也未发现有其他液氮现场压裂施工的相关文献或报道。

近年来，随着非常规储层压裂改造需求的提升，液氮压裂技术再次成为国内外研究热点。大量数值模拟和室内实验结果表明：采用超低温液氮作为压裂工质，可有效提高致裂效果。但是，采用超低温液氮进行压裂时，现场施工结果却并不理想。

申请人对液氮压裂现场施工工艺流程开展深入分析后发现施工效果不理想的主要原因包括：超低温液氮在压裂管柱内输送效率低，保温效果差。压裂管柱本身热容对管内流体温度分布存在显著影响，低温液氮到达井底之前，压裂管柱本身需冷却至一定程度。具体的，压裂管柱下入井内之后可以视为与地层温度一致，液氮作为压裂液在地面温度是-196℃，两者之间存在温差，会进行换热。所以只有压裂管柱冷却后，液氮在压裂管柱中运移到井底才能保持低温状态。

而环空补注常温氮气的压裂工艺直接影响着井底流体的温度。环空补注常温氮气是以前现场实施液氮压裂采用的方式，目的是防止套管和水泥环因低温造成损伤，影响井筒完整性。经过研究后发现，压裂过程中井内压力很高，环空注常温氮气会增加环空流体与压裂管柱外壁面和套管内壁面的换热速率，不仅无法维持套管温度，还会为压裂管柱持续提供热量，使液氮持续吸热，运移到井底后温度很高。因此，可以说以前采用的压裂方式，低温液氮的输送效率低，液氮输送至井底后温度过高，无法产生低温致裂作用。

因此，有必要提出一种能够满足现场使用需要的液氮压裂工艺方法，保证在实施过程中，低温液氮具有较高的输送效率和较佳的保温效果，进而实现超低温压裂。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本发明的发明目的在于提供了一种液氮压裂工艺方法，其能够保证在实施过程中，低温液氮具有较高的输送效率和较佳的保温效果，进行实现超低温压裂。

本申请实施方式公开了一种液氮压裂工艺方法，该方法包括：

向压裂管柱与套管所形成的环空注入具有第一预定压力的驱替气，将井内积液从所述压裂管柱顶替至地面；

关闭所述环空，并在高于待压裂储层预定距离的位置将所述环空封隔为上部环空和下部环空；

在完成所述环空封隔后，将所述压裂管柱的底部与井底封堵，同时所述压裂管柱与所述下部环空相连通；

打开所述上部环空进行泄压，获取所述压裂管柱内压力，确认所述上部环空和下部环空的封隔效果；

在确认所述上部环空和下部环空实现封隔后，再打开所述压裂管柱进行泄压，直至所述压裂管柱完全放空；

将所述压裂管柱的底部进行封堵；在所述压裂管柱敞开的情况下，从所述压裂管柱内下入导流管，通过所述导流管向所述压裂管柱内泵注液氮，直至所述压裂管柱内充满液氮，对所述压裂管柱实现预冷；

将液氮注入设备与所述压裂管柱直接联通，通过所述液氮注入设备向所述压裂管柱内泵注液氮；获取所述液氮注入设备的泵压，当所述泵压出现骤降时，表示所述压裂管柱与射孔段相连通，此时提高所述液氮注入设备的排量，进行压裂。

在一个优选的实施方式中，在将井内积液从所述压裂管柱顶替至地面前，所述方法还包括：

在待压裂层位进行射孔，形成射孔段；

利用压裂管柱，将压裂工具下入至指定深度的套管中。

在一个优选的实施方式中，所述压裂工具包括：连接在所述压裂管柱上的封隔器、卡瓦、滑套、桥塞，所述压裂管柱在与所述射孔段相对的位置设置有喷嘴，在压裂前，所述喷嘴被所述滑套封堵，所述封隔器设置在所述射孔段的上方。

在一个优选的实施方式中，将所述环空封隔为上部环空和下部环空具体通过：向所述压裂管柱内泵注至少具有第二压力的坐封气体，使所述封隔器坐封，且启动所述卡瓦锚定所述压裂管柱。

在一个优选的实施方式中，将所述压裂管柱的底部与井底封堵，同时所述压裂管柱与所述下部环空相连通具体通过：向所述压裂管柱内泵注至少具有第三压力的坐封气体，使所述桥塞坐封，使所述压裂管柱与所述下部环空相连通，所述第三压力大于所述第二压力。

在一个优选的实施方式中，所述第二压力为所述封隔器坐封启动压力，所述第三压力为所述桥塞坐封启动压力，所述桥塞的坐封启动压力和所述封隔器坐封启动压力差大于4Mpa。

在一个优选的实施方式中，所述滑套为中空结构，所述滑套的上部设置有球座，将所述压裂管柱的底部进行封堵具体通过：向所述压裂管柱内投球，投入的球进入所述滑套上部的球座，封堵所述压裂管柱的底部流道。

在一个优选的实施方式中，所述压裂管柱上设置有能将所述压裂管柱与所述射孔段相连通的喷嘴，所述压裂管柱与射孔段相连通具体为将所述滑套连接在所述压裂管柱上的限位销钉剪断，所述滑套向下滑动，将所述压裂管柱上的喷嘴露出。

在一个优选的实施方式中，所述方法还包括：打开与所述压裂管柱的上端相连通的第一出口进行泄压，泄压完成后，上提所述压裂管柱并起出所述压裂管柱。

在一个优选的实施方式中，所述方法还包括：

重复上述步骤直至完成所有井段压裂；

下入磨铣钻头，钻开桥塞；

循环洗井。

本申请实施方式中所提供的液氮压裂工艺方法具有如下技术效果：

1、现有液氮压裂工艺技术采用压裂管柱注低温液氮，环空补注常温氮气的压裂模式，该方式液氮输送效率低，井底压裂工质温度降低速率慢。本发明提出压裂管柱提前预冷，局部封隔、定点压裂的工艺模式。将压裂管柱预冷和储层压裂分开，可同时提高压裂管柱预冷效率，环空隔热效率，低温液氮传输效率及低温液氮瞬间冷冲击致裂效率，从而提高液氮压裂现场施工可靠性和储层整体改造效果。

2、环空容积大，而液氮或超临界氮温度越高，可压缩性越强。采用局部封隔、定点压裂的工艺模式，封隔目标储层以上环空井段，可提高井内增压速率，提高液氮利用率，提高液氮压裂整体施工效率，同时可降低环空充满高压气体所带来的安全风险。

3、液氮压裂的技术优势在于超低温液氮与深层高温岩石接触后形成热应力，辅助裂缝起裂和扩展，岩石与工质温差越大，致裂效果越好。采用压裂管柱注液氮，环空注常温氮气的压裂模式，井底流体温度降低缓慢，无法形成瞬间冷冲击致裂效果。而采用压裂管柱提前预冷，环空局部封隔、定点压裂的工艺模式，与目标储层连通的环空容积小，超低温液氮可快速充满所封隔局部环空井段，迅速建立压力并进入待压储层，有效提高冷冲击致裂效果。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1为本申请实施方式中提供的一种液氮压裂工艺方法的步骤流程图；

图2为本申请实施方式中提供的一种反循环驱替井底积液示意图；

图3为本申请实施方式中提供的一种桥塞和封隔器坐封示意图；

图4为本申请实施方式中提供的一种投球封堵底部通道，注入液氮预冷管柱示意图；

图5为本申请实施方式中提供的一种局部封隔、定点压裂示意图。

附图标记说明：

1、桥塞；2、滑套；3、喷嘴；4、射孔孔眼；5、卡瓦；6、封隔器；7、套管；8、压裂管柱；9、第一套管出口；10、第二套管出口；11、第一油管出口；12、第二油管出口；13、液氮注入设备；14、导流管。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

申请人综合分析液氮压裂过程中井筒传热规律及特征，为解决超低温液氮在压裂管柱内输送效率低，保温效果差等问题，本发明提出了一种高效输送超低温液氮的压裂新工艺，可有效增加井底压裂工质与储层温差，提高冷冲击致裂效果。

整体上，实现超低温液氮的核心主要是考虑到液氮输送至井底的温度，直接体现着液氮的冷能利用率。环空向压裂管柱传热越少，液氮输送至井底后温度越低，冷能利用率越高，压裂效果越好，压裂效率越高。

本发明实施方式中提供了一种液氮压裂工艺方法，其能够保证在实施过程中，低温液氮具有较高的输送效率和较佳的保温效果，进行实现超低温压裂。

如图1所示，本说明书实施方式中所提供的液氮压裂工艺方法主要包括如下步骤：

步骤S10：向压裂管柱与套管所形成的环空注入具有第一预定压力的驱替气，将井内积液从所述压裂管柱顶替至地面；

步骤S12：关闭所述环空，并在高于待压裂储层预定距离的位置将所述环空封隔为上部环空和下部环空；

步骤S14：在完成所述环空封隔后，将所述压裂管柱的底部与井底封堵，同时所述压裂管柱与所述下部环空相连通；

步骤S16：打开所述上部环空进行泄压，获取所述压裂管柱内压力，确认所述上部环空和下部环空的封隔效果；

步骤S18：在确认所述上部环空和下部环空实现封隔后，再打开所述压裂管柱进行泄压，直至所述压裂管柱完全放空；

步骤S20：将所述压裂管柱的底部进行封堵；在所述压裂管柱敞开的情况下，从所述压裂管柱内下入导流管，通过所述导流管向所述压裂管柱内泵注液氮，直至所述压裂管柱内充满液氮，对所述压裂管柱实现预冷；

步骤S22：将液氮注入设备与所述压裂管柱直接联通，通过所述液氮注入设备向所述压裂管柱内泵注液氮；获取所述液氮注入设备的泵压，当所述泵压出现骤降时，表示所述压裂管柱与射孔段相连通，此时提高所述液氮注入设备的排量，进行压裂。

在本实施方式中，在将井内积液从所述压裂管柱顶替至地面前，所述方法还可以包括：

在待压裂层位进行射孔，形成射孔段；

利用压裂管柱，将压裂工具下入至指定深度的套管中。

请结合参阅图2至图5，以下结合具体的附图对本申请所提供的液氮压裂工艺方法进行详细说明。

施工作业开始前，各控制阀门均处于关闭状态。然后执行下述施工工艺步骤。

(1)首先，在压裂前可以采用常规射孔方式，对待压裂层位进行射孔作业，确保形成一定孔径和深度的射孔孔眼4。

(2)在完成射孔后，将压裂管柱8下入指定深度，确保压裂工具位于待压裂层位。其中，该压裂管柱8可以为玻璃纤维管或普通油管。

(3)如图2所示，打开第二套管出口10及第一油管出口11，液氮注入设备13和第二套管出口10相联通，通过液氮注入设备13向压裂管柱8和套管7形成的环空内注入具有第一压力的驱替气。其中，该驱替气可以为常温氮气，当然，还可以采用其他驱替气，本申请在此并不作具体的限定。在驱替气体的压力作用下，井底积液通过压裂管柱8返排至井口，进而通过第一油管出口11返至地面。其中，该第一压力主要需要能够保证将井底积液驱替出。具体的，该第一压力可以根据现有的供压设备的性能进行选取，本申请不在数值上作具体的限定。

在该步骤中，环空注入高压常温氮气，将井内积液经压裂管柱8顶替至地面，降低压裂过程中，积液本身热容对液氮温度的影响，防止液体结冰引发井下复杂事故。

在本实施方式中，所述压裂工具包括：连接在所述压裂管柱8上的封隔器6、卡瓦5、滑套2、桥塞1。所述压裂管柱8在与所述射孔段相对的位置设置有喷嘴3。在压裂前，所述喷嘴3被所述滑套2封堵，所述封隔器6设置在所述射孔段的上方。以下以具有上述压裂工具的压裂管柱8为例进行举例说明，其他可以实现类似功能的压裂工具可以参照本申请，本申请在此不再一一举例。

在本实施方式中，所述桥塞1为耐低温可钻压裂桥塞，其带有“T”型单向阀，能控制流动通道，即液体可自下向上流动，而不能自上向下流动；且在压力作用下可坐封。所述滑套2用于封堵喷嘴3。所述滑套2整体呈中空结构，由限位销钉固定于压裂管柱8下部，其上部有球座，可与对应尺寸球体实现坐封，封堵流道进而实现憋压，限位销钉可剪断。所述球座具体可以为滑套2上部内侧形成的一个曲面，该曲面能和球相密封配合。

所述喷嘴3沟通压裂管柱8和环空，投球憋压剪断滑套2限位销钉后，滑套2下行，露出喷嘴3。所述卡瓦5用于锚定(固定)压裂管柱8。所述封隔器6为低温封隔器用于封堵环空形成上部环空和下部环空。

(4)待井底积液返排完成后，关闭第二套管出口10，关闭第一油管出口11，打开第二油管出口12，液氮注入设备13和第二油管出口12相联通，通过液氮注入设备13向压裂管柱8内缓慢泵注至少具有第二压力的坐封气体，例如高压氮气，使上部耐低温的封隔器6坐封，并启动卡瓦5锚定压裂管柱8，如图3所示。

(5)待上部耐低温的封隔器6坐封后，从压裂管柱8内泵注具有第三压力的高压氮气。在压力作用下，可使底部耐低温可钻压裂的桥塞1坐封。当该桥塞1坐封后，将所述压裂管柱8的底部与井底封堵，同时所述压裂管柱8与所述下部环空相连通。

其中，所述第三压力大于所述第二压力。所述第二压力为所述封隔器6坐封启动压力，所述第三压力为所述桥塞1坐封启动压力，所述桥塞1的坐封启动压力和所述封隔器6坐封启动压力差大于4Mpa。

在整个过程中，压裂管柱8内缓慢注入高压氮气增压，首先达到上部封隔器6启动压力，封隔器6坐封，同时卡瓦5锚定压裂管柱8；继续向压裂管柱8内注入氮气增压，达到底部压裂桥塞1启动压力，桥塞1自动脱离压裂管柱8并坐封，达到局部封隔的目的。此时，压裂管柱8与射孔通道连通。

(6)打开套管头出口9，观察压裂管柱8内压力变化情况，检查环空耐低温封隔器6和底部耐低温可钻压裂桥塞1封隔效果，如果环空压力放空而压裂管柱8内压力不变，说明封隔器6封隔效果好。在本实施方式中，对环空和压裂管柱8先后泄压，可检测封隔器6的密封效果，确保压裂施工可靠性。

(7)缓慢打开第一油管出口11泄压，直至压裂管柱8完全放空。

(8)向压裂管柱8内投球，使其与滑套2坐封，封堵压裂管柱8底部流道。

(9)如图4所示，关闭第一套管出口9、第二套管出口10，从压裂管柱8内下入导流管14，液氮注入设备13和导流管14相联通，通过液氮注入设备13向导流管14内泵注超低温液氮，直至压裂管柱8完全冷却，即压裂管柱8内充满超低温液氮。

在本实施方式中，封堵压裂管柱8底部工质流道，在敞开井口的情况下利用导流管注入超低温液氮，可大幅提高压裂管柱冷却效果。

具体的，该导流管14为比压裂管柱8中的内径细的油管，具体的，其可以为一寸半或者一寸的连续油管，只要能下入到压裂管柱8内即可。由于压裂管柱8内压力为常压，液氮注入后与压裂管柱8换热会汽化，直接通过压裂管柱8注入液氮会注不进去，所以从压裂管柱8下入一根导流管，往压裂管柱8里面注液氮，汽化后的氮气从压裂管柱8的上端(油管头)排出来。

常压下液氮沸点-196℃，敞开井口向压裂管柱8内注入低温液氮，液氮与压裂管柱8接触后吸热汽化，可缩短压裂管柱8预冷时间。原则上，液氮与压裂管柱8温差越大，换热速率越快，预冷时间越短。井口敞开，那么液氮吸热后汽化，但是流体温度一直是-196℃，可以保持较高的温差。而压力越高，流体沸点越高。如果井内压力高，那么液氮吸热后温度会升高。

压裂管柱8预冷完成后，管柱内流体温度低，相比之下膨胀系数低，向管柱内泵注液氮可迅速建立压力，打开滑套2后，低温流体可迅速充满所封隔环空井段，并快速进入地层，形成瞬间冷冲击效果，提高储层致裂效率。理论上，液氮温度越高，可压缩性越强，膨胀系数越高。假如压裂管柱8没有通过池沸腾的形式预冷，直接注入压裂的话，那么压裂管柱8内的流体就是高温的，其可压缩性强，压裂时要提高压力也就越慢。

(10)液氮注入设备13和压裂管柱8直接联通，通过液氮注入设备13向压裂管柱8内缓慢泵注超低温液氮，当压力达到一定程度后，剪断限位销钉，滑套2下行，露出喷嘴3。

(11)如图5所示，当泵压出现骤降，表明滑套2下行，喷嘴3已露出，缓慢提高液氮注入设备13排量，大排量压裂目标层位。

(12)持续泵注高压常温氮气，顶替压裂管柱8内低温液氮。

(13)关闭所有阀门，闷井回温。

(14)打开与所述压裂管柱8的上端相连通的第一出口(例如，第一油管出口11)进行泄压，泄压完成后，上提压裂管柱8解封，起出压裂管柱8。

(15)重复上述步骤直至完成所有待压井段的压裂作业。

(16)下入磨铣钻头，钻开桥塞。

(17)循环洗井，完成整套液氮压裂施工。

整体上，本申请所提供的液氮压裂工艺方法具体为一种可实现超低温液氮在压裂管柱8内高效输送的液氮压裂工艺方法，用于提高超低温液氮在压裂管柱8内的输送效率，降低环空传热速率，尽可能降低井底压裂工质温度，以提高液氮压裂施工对目的储层的改造效果。具体的，其具有如下技术效果：

1、现有液氮压裂工艺技术采用压裂管柱8注低温液氮，环空补注常温氮气的压裂模式，该方式液氮输送效率低，井底压裂工质温度降低速率慢。本发明提出压裂管柱8提前预冷，局部封隔、定点压裂的工艺模式。将压裂管柱8预冷和储层压裂分开，可同时提高压裂管柱8预冷效率，环空隔热效率，低温液氮传输效率及低温液氮瞬间冷冲击致裂效率，从而提高液氮压裂现场施工可靠性和储层整体改造效果。

2、环空容积大，而液氮或超临界氮温度越高，可压缩性越强。采用局部封隔、定点压裂的工艺模式，封隔目标储层以上环空井段，可提高井内增压速率，提高液氮利用率，提高液氮压裂整体施工效率，同时可降低环空充满高压气体所带来的安全风险。

3、液氮压裂的技术优势在于超低温液氮与深层高温岩石接触后形成热应力，辅助裂缝起裂和扩展，岩石与工质温差越大，致裂效果越好。采用压裂管柱8注液氮，环空注常温氮气的压裂模式，井底流体温度降低缓慢，无法形成瞬间冷冲击致裂效果。而采用压裂管柱8提前预冷，环空局部封隔、定点压裂的工艺模式，与目标储层连通的环空容积小，超低温液氮可快速充满所封隔局部环空井段，迅速建立压力并进入待压储层，有效提高冷冲击致裂效果。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液氮压裂工艺方法，其特征在于，包括：

向压裂管柱与套管所形成的环空注入具有第一预定压力的驱替气，将井内积液从所述压裂管柱顶替至地面；

关闭所述环空，并在高于待压裂储层预定距离的位置将所述环空封隔为上部环空和下部环空；

在完成所述环空封隔后，将所述压裂管柱的底部与井底封堵，同时所述压裂管柱与所述下部环空相连通；

打开所述上部环空进行泄压，获取所述压裂管柱内压力，确认所述上部环空和下部环空的封隔效果；

在确认所述上部环空和下部环空实现封隔后，再打开所述压裂管柱进行泄压，直至所述压裂管柱完全放空；

将所述压裂管柱的底部进行封堵；在所述压裂管柱敞开的情况下，从所述压裂管柱内下入导流管，通过所述导流管向所述压裂管柱内泵注液氮，直至所述压裂管柱内充满液氮，对所述压裂管柱实现预冷；

将液氮注入设备与所述压裂管柱直接联通，通过所述液氮注入设备向所述压裂管柱内泵注液氮；获取所述液氮注入设备的泵压，当所述泵压出现骤降时，表示所述压裂管柱与射孔段相连通，此时提高所述液氮注入设备的排量，进行压裂。

2.如权利要求1所述的液氮压裂工艺方法，其特征在于，在将井内积液从所述压裂管柱顶替至地面前，所述方法还包括：

在待压裂层位进行射孔，形成射孔段；

利用压裂管柱，将压裂工具下入至指定深度的套管中。

3.如权利要求2所述的液氮压裂工艺方法，其特征在于，所述压裂工具包括：连接在所述压裂管柱上的封隔器、卡瓦、滑套、桥塞，所述压裂管柱在与所述射孔段相对的位置设置有喷嘴，在压裂前，所述喷嘴被所述滑套封堵，所述封隔器设置在所述射孔段的上方。

4.如权利要求3所述的液氮压裂工艺方法，其特征在于，将所述环空封隔为上部环空和下部环空具体通过：向所述压裂管柱内泵注至少具有第二压力的坐封气体，使所述封隔器坐封，且启动所述卡瓦锚定所述压裂管柱。

5.如权利要求4所述的液氮压裂工艺方法，其特征在于，将所述压裂管柱的底部与井底封堵，同时所述压裂管柱与所述下部环空相连通具体通过：向所述压裂管柱内泵注至少具有第三压力的坐封气体，使所述桥塞坐封，使所述压裂管柱与所述下部环空相连通，所述第三压力大于所述第二压力。

6.如权利要求5所述的液氮压裂工艺方法，其特征在于，所述第二压力为所述封隔器坐封启动压力，所述第三压力为所述桥塞坐封启动压力，所述桥塞的坐封启动压力和所述封隔器坐封启动压力差大于4Mpa。

7.如权利要求3所述的液氮压裂工艺方法，其特征在于，所述滑套为中空结构，所述滑套的上部设置有球座，将所述压裂管柱的底部进行封堵具体通过：向所述压裂管柱内投球，投入的球进入所述滑套上部的球座，封堵所述压裂管柱的底部流道。

8.如权利要求3所述的液氮压裂工艺方法，其特征在于，所述压裂管柱上设置有能将所述压裂管柱与所述射孔段相连通的喷嘴，所述压裂管柱与射孔段相连通具体为将所述滑套连接在所述压裂管柱上的限位销钉剪断，所述滑套向下滑动，将所述压裂管柱上的喷嘴露出。

9.如权利要求1至8任一项所述的液氮压裂工艺方法，其特征在于，所述方法还包括：打开与所述压裂管柱的上端相连通的第一出口进行泄压，泄压完成后，上提所述压裂管柱并起出所述压裂管柱。

10.如权利要求9所述的液氮压裂工艺方法，其特征在于，所述方法还包括：

重复上述步骤直至完成所有井段压裂；

下入磨铣钻头，钻开桥塞；

循环洗井。

Images