CN111577235A - 一种自激震荡式脉冲水力压裂工具及方法 - Google Patents
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Abstract
本方案涉及一种自激震荡式脉冲水力压裂工具及方法,以实现浅层低渗油气藏高效增产和降本增效的目的,克服常规水力压裂裂缝复杂程度有限和实现规模化脉冲致裂储层和加砂的难题。该工具包括:可拆卸连接的喷射器、单流阀体和震荡器;喷射器的侧壁上设置有喷嘴;单流阀体和震荡器之间形成第一震荡腔;震荡器内形成第二震荡腔;单流阀体被封堵球封堵后,含砂液体通过喷嘴喷射出使套管上形成射孔;封堵球被反向洗出;高排量液体经过喷射器和单流阀体后再进入第一震荡腔和第二震荡腔内进行震荡,形成高频率高压脉冲液体;形成的液体进入到套管和工具之间形成的环空腔体内与高含砂液体混合,形成的混合液体穿过套管上的射孔对目标压裂层段进行压裂。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气水力压裂领域,具体是一种自激震荡式脉冲水力压裂工具及方法。
背景技术
致密砂岩气、煤层气和页岩气等低渗油气藏已成为我国油气产量贡献主力储层,但该类油气藏获得经济产量需进行增产作业。特别是这类浅层油气藏单井产量往往较低,经济效益常处于盈亏边际线,一种低成本且提产效果好的增产措施对于这类油气井非常重要。常规水力压裂通过泵注大量液体和支撑剂到低渗油气藏中,增加渗流通道和提高渗流能力,但增渗能力有限、工序步骤较多且发展较成熟使得降成本的空间有限。探索一种既能有效增渗,又能降低成本的储层改造工具和方法对于这类浅层油气藏增产提效至关重要。脉冲水力压裂方式就是一种较常规水力压裂增产效果更佳的工艺,相应地,需匹配合理地脉冲水力压裂工具和方法。
专利CN201810616550公布了一种脉冲式喷射加砂工具,包括本体上开有通孔,在通孔内安装有转子,在本体上安装有喷嘴。在转子上开过流槽,转子能够在本体的通孔内转动,在转动过程中,当过流槽与喷嘴对准时,流体通过过流槽进入喷嘴产生高速射流,当两者不对准时,喷嘴被转子堵住,本发明能把连续的高速射流变为断续的脉冲式高速射流。专利CN201510318339授权了一种自激振荡式井底混砂工具及方法,包括在工具本体的中部设有腔体,且腔体一端开口,一端封闭,腔体开口端从左到右依次设有的上游喷嘴、震荡腔、下游喷嘴和导压喷砂腔组成,震荡腔和导压喷砂腔的直径大于上游喷嘴和下游喷嘴的直径,导压喷砂腔的外壁上设有与工具本体外部相通的导压喷砂孔。可以使高浓度携砂液在流动的同时产生振动,将原来的地面调节砂浓度转化为井底调节,做到了砂浓度实时调整,提高了对储层的改造效果。文献《PFT95-Ⅰ型脉冲压裂工具研制》公开了一种脉冲压裂工具,包括安全投手、扶正器、喷射器、合金单流阀体、混砂器、定位器和带孔丝堵等,该工具耐冲蚀,射孔效果好,井底混砂均匀;通过调整地面油管及环空排量实时控制井底砂浓度。除上述专利和文献外,还有部分文献报道了一些脉冲水力压裂工具和方法,但主要应用于脉冲加砂,起到有效混合砂子目的,没有采用脉冲水力能量来致裂储层,形成更复杂缝网。或者是采用了脉冲水力能量致裂储层,但无法完成加砂。
因此,为了高效开发浅层低渗油气藏,采用脉冲水力压裂方式形成更复杂缝网,提高储层渗流能力,是一种有效的方法。本发明提供了一种自激震荡式脉冲水力压裂工具及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自激震荡式脉冲水力压裂工具及方法,以实现浅层低渗油气藏高效增产和降本增效的目的,克服常规水力压裂裂缝复杂程度有限和实现规模化脉冲致裂储层和加砂的难题。
本发明的技术方案为:
本发明提供了一种自激震荡式脉冲水力压裂工具,包括:
从上至下依次形成可拆卸连接的喷射器、单流阀体和震荡器;
所述喷射器的侧壁上设置有多个喷嘴;
所述单流阀体和所述震荡器之间形成第一震荡腔;
所述震荡器内形成有第二震荡腔,所述第二震荡腔位于所述第一震荡腔下方,并与所述第一震荡腔相连;
其中,在所述单流阀体因被送入封堵球而形成封堵后,所述喷嘴用于将通过油管泵入的含砂液体向外喷射以使在自激震荡式脉冲水力压裂工具外围设置的套管上形成射孔;
在套管上形成射孔后,封堵住所述单流阀体的封堵球被反向洗出;
在封堵球被反向洗出后,通过油管泵入的高排量液体经过所述喷射器和所述单流阀体后再进入所述第一震荡腔和所述第二震荡腔内进行震荡,形成高频率高压脉冲液体;所形成的高频率高压脉冲液体通过所述第二震荡腔的出口进入到套管和自激震荡式脉冲水力压裂工具之间形成的环空腔体内,并与泵入到环空腔体内的高含砂液体混合,所形成的混合液体穿过套管上形成的射孔对套管外的目标压裂层段进行压裂。
优选地,多个喷嘴呈螺旋式分布在所述喷射器的侧壁上,各所述喷嘴的喷射方向分别与所述喷射器的中心轴线之间形成一定夹角。
优选地,第一震荡腔的体积小于第二震荡腔的体积,第一震荡腔生成的高频率高压脉冲流体的频率为第二震荡腔生成的高频率高压脉冲流体的频率的10-30%,第一震荡腔生成的高频率高压脉冲流体的压力增加值小于第二震荡腔生成的高频率高压脉冲流体的压力增加值。
优选地,第二震荡腔的出口和第二震荡腔的入口的直径是第二震荡腔的最大直径的30-80%。
优选地,所述单流阀体内形成的内孔从上到下依次包括:依次连接的第一圆柱型腔体、圆柱形腔体和第二圆柱型腔体,所述第一圆柱型腔体的内径大于所述圆台形腔体的内径,所述圆台形腔体的内径大于所述第二圆柱型腔体的内径;
送入至所述单流阀体内的封堵球直径为所述圆台形腔体的内径的110-130%,且送入至所述单流阀体内的封堵球直径小于所述喷射器的内孔内径。
优选地,所述第二震荡腔的内部腔体轮廓包括抛物线型或椭圆型,且所述第二震荡腔的内部腔体对称式分布;
所述第二震荡腔的出口呈圆柱形、圆锥形或倒圆锥形。
优选地,多个所述喷嘴的螺旋分布角度为60°、90°、120°或180°;
各所述喷嘴的喷射方向与所述喷射器的中心轴线之间的夹角为15°、30°、45°、60°、90°。
本发明实施例还提供了一种自激震荡式脉冲水力压裂方法,包括如下步骤:
步骤1,通井、洗井与试压:使用通井管柱和工具对全井段进行通井;通井完成后,循环洗井,直至出液杂质含量低于0.5%;洗井完成后,取出通井管柱和工具,按照设定要求对井口进行试压;
步骤2,连接与下入脉冲水力压裂工具:使用油管连接权利要求1至7任一项所述的脉冲水力压裂工具,并将连接后得到的整体工具下入至套管内与第一段目标压裂段对应的需要射孔部位;
步骤3,投球与喷砂射孔:泵将封堵球通过油管送入至单流阀体内,封堵球到位后在单流阀体内形成封堵;再通过泵向油管内泵注含砂液体,含砂液体通过油管进入到喷射器内,并通过喷嘴对套管上与第一段目标压裂段对应的需要射孔部位进行射孔;
步骤4,反循环与取出所投球:向脉冲水力压裂工具与套管之间形成的环空腔体内泵注液体,液体通过第二震荡腔的出口反循环进入所述第二震荡腔和所述第一震荡腔后将封堵在单流阀体内的封堵球洗出;
步骤5,对第一段目标压裂段进行压裂:使用泵通过油管向脉冲水力压裂工具内泵注高排量液体,高排量液体经过所述喷射器和所述单流阀体后再进入所述第一震荡腔和所述第二震荡腔内进行震荡,形成高频率高压脉冲液体;所形成的高频率高压脉冲液体通过所述第二震荡腔的出口进入到套管和自激震荡式脉冲水力压裂工具之间的环空腔体内,并通过套管上形成的射孔对第一段目标压裂段进行压裂;在第一段目标压裂段被压裂生成一定裂缝后,向脉冲水力压裂工具与套管之间的环空腔体内泵注高含砂液体,高含砂液体和高频率高压脉冲液体在环空腔体内混合,混合后的液体对所生成的裂缝进一步扩展和进行加砂;同时,通过控制进入油管内的液体排量和控制进入环空腔体内的高含砂液体中的含砂量实时调节砂浓度,直至完成第一段目标压裂段压裂;
步骤6,打砂塞:在完成对第一段目标压裂段的压裂后,上提管柱,通过泵向脉冲水力压裂工具与套管之间的环空腔体内泵入砂子,在井底形成额定长度的砂塞;
步骤7,对第二段目标压裂段进行压裂:重复步骤3至5;
步骤8,对剩余目标压裂段进行压裂:重复步骤6、3、4、5;
步骤9,冲砂:在所有目标压裂段压裂结束后,进行循环冲砂,冲砂完毕后,取出油管和脉冲水力压裂工具;
其中,每对2-4目标压裂段完成压裂后,更换一次脉冲水力压裂工具中的喷嘴和震荡器。
本发明的有益效果为:
该脉冲水力压裂工具结构简单,稳定性好,能一次起下管柱作业实现多段压裂,降低了作业次数,节省了压裂费用。通过第一震荡腔和第二震荡腔震荡后所形成的高频高压脉冲水力能量较常规水力压裂方式能形成更复杂缝网,同时伴随的脉冲加砂,能增加液体携砂距离和提高砂子对生成裂缝的支撑效果,提高了压裂改造效果,有利于提高单井产量。配套的方法步骤工艺措施简单、易操作,配套使用油管和环空腔体作为液体泵入通道,可实现大排量大液量方式压裂,同时解决了常规脉冲压裂工具无法同时实现脉冲压裂和脉冲加砂的难题,适用于经济效益低下的浅层低渗油气藏推广使用。
附图说明
图1为本发明的工具的结构示意图;
图2为本发明的喷射器的剖面结构示意图;
图3为本发明的喷射器的结构示意图;
图4为本发明的单流阀体的结构示意图;
图5为本发明的第二震荡腔的示意图一;
图6为本发明的第二震荡腔的示意图二;
图7为本发明第一震荡腔和第二震荡腔工作原理示意图;
附图标记说明:1—喷射器,11—喷嘴,2—单流阀体,21—封堵球,201—第一圆柱型腔体,202—圆台形腔体,203—第二圆柱型腔体,3—震荡器,301—第一震荡腔,302—第二震荡腔,303—入口,304—出口,4—套管,401—环空腔体。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参照图1,本发明提供了本发明提供了一种自激震荡式脉冲水力压裂工具,包括:从上至下依次形成可拆卸连接的喷射器1、单流阀体2和震荡器3;所述喷射器1的侧壁上设置有多个喷嘴11;所述单流阀体2和所述震荡器3之间形成第一震荡腔301;所述震荡器3内形成有第二震荡腔302,所述第二震荡腔302位于所述第一震荡腔301下方,并与所述第一震荡腔301相连;其中,在所述单流阀体2因被送入封堵球21而形成封堵后,所述喷嘴11用于将通过油管泵入的含砂液体向外喷射以使在自激震荡式脉冲水力压裂工具外围设置的套管4上形成射孔;在套管4上形成射孔后,封堵住所述单流阀体2的封堵球21被反向洗出;在封堵球21被反向洗出后,通过油管泵入的高排量液体经过所述喷射器1和所述单流阀体2后再进入所述第一震荡腔301和所述第二震荡腔302内进行震荡,形成高频率高压脉冲液体;所形成的高频率高压脉冲液体通过所述第二震荡腔302的出口304进入到套管4和自激震荡式脉冲水力压裂工具之间形成的环空腔体401内,并与泵入到环空腔体401内的高含砂液体混合,所形成的混合液体穿过套管4上形成的射孔对套管4外的目标压裂层段进行压裂。
其中,喷射器1、单流阀体2和震荡器3三者之间通过螺纹配合密封垫圈的方式进行可拆卸连接,可根据实际使用情况,选择性的更换喷射器中的喷嘴11和更换震荡器3,来保证本实施例的工具能够具有良好的震荡效果。
本实施例的上述工具,在与套管4配合使用时,能够同时实现形成高频高压脉冲液体和实现含砂液体中的砂浓度进行调节。
如图2与图3,对喷嘴11的出口进行钝化处理,多个喷嘴11呈螺旋式分布在所述喷射器1的侧壁上,各所述喷嘴11的喷射方向分别与所述喷射器1的中心轴线之间形成一定夹角。多个所述喷嘴11的螺旋分布角度为60°、90°、120°或180°或其它角度;各所述喷嘴11的喷射方向与所述喷射器的中心轴线(与工具的中心轴线同线)之间的夹角为15°、30°、45°、60°、90°或其它角度。相邻两个喷嘴11之间的轴向间距(工具的中心轴线方向为轴向)可以根据实际需求设计。
如图1,第一震荡腔301有单流阀体2和震荡器3配合形成的原因为了防止震荡器3在工具的轴向方向上的长度过长而不满足设计需求。第一震荡腔301包括:在单流阀体2上形成的入口、在震荡器3上形成的出口以及在单流阀体2和震荡器3共同连接形成的腔体,在单流阀体2上形成的入口和在震荡器3上形成的出口在沿工具中心轴线方向上的截面呈圆台型,腔体为圆柱形。
另外,第一震荡腔301的体积小于第二震荡腔302的体积,第一震荡腔301生成的高频率高压脉冲流体的频率为第二震荡腔302生成的高频率高压脉冲流体的频率的10-30%,第一震荡腔301生成的高频率高压脉冲流体的压力增加值小于第二震荡腔302生成的高频率高压脉冲流体的压力增加值。第二震荡腔302的出口304和第二震荡腔302的入口303的直径是第二震荡腔302的最大直径的30-80%。
本实施例中,第一震荡腔301和第二震荡腔302震荡实现脉冲的原理为:如图7,流体进入第一震荡腔301后,少量流体沿着第一震荡腔301中心直接流入第二震荡腔302,大部分流体分别流向第一震荡腔301两侧。由于第一震荡腔301中心内径大于第一震荡腔301入口和出口内径,分流到第一震荡腔301两侧的流体受第一震荡腔301结构影响,出现回流,形成旋流,来回震荡,达到一定能量和压力后,形成高频中压脉冲流体,再第一震荡腔301出口流出,进入第二震荡腔302。同第一震荡腔301工作原理类似,流体进入第二震荡腔302后,少量流体沿着第二震荡腔302中心直接流入入口303,大部分流体分别流向第二震荡腔302两侧,在第二震荡腔302形成旋流。由于第二震荡腔302较长和内径较大,以及在入口303有弧形遮挡,会在第二震荡腔302内形成多股旋流,在第二震荡腔302底部以及中部形成反复多次高频振荡,最终进一步提高进入入口303流体的脉冲频率和脉冲压力,形成高频率高压脉冲流体。
如图4,所述单流阀体2内形成的内孔从上到下依次包括:依次连接的第一圆柱型腔体201、圆台形腔体202和第二圆柱型腔体203,所述第一圆柱型腔体201的内径大于所述圆台形腔体202的内径,所述圆台形腔体202的内径大于所述第二圆柱型腔体203的内径;送入至所述单流阀体2内的封堵球21直径为所述圆台形腔体202的内径的110-130%,且送入至所述单流阀体2内的封堵球21直径小于所述喷射器11的内孔内径。封堵球21采用合金材料制成。泵通过油管将封堵球21送入到喷射器1内腔中,进一步流入到单流阀体2的内孔内形成封堵。在单流阀体2形成封堵后,通过油管进入的含砂液体便无法再继续下流,而是通过喷射器1中的喷嘴11向外喷射出,喷射出的具有一定压力的含砂液体对工具外围设置的套管4进行射孔。
如图5和图6,优选地,所述第二震荡腔302的内部腔体轮廓包括抛物线型或椭圆型或其它形状,且所述第二震荡腔302的内部腔体对称式分布;所述第二震荡腔302的出口呈圆柱形、圆锥形或倒圆锥形或其它形状。
本发明实施例的上述工具,在第一震荡腔301和第二震荡腔302的震荡作用下形成高频率高压脉冲液体,同时,还可以对进入工具和套管4之间的环空腔体401中的高含砂液体的砂浓度进行调节。可以实现浅层低渗油气藏高效增产和降本增效的目的,克服常规水力压裂裂缝复杂程度有限和实现规模化脉冲致裂储层和加砂的难题。
本发明实施例还提供了一种自激震荡式脉冲水力压裂方法,包括如下步骤:
步骤1,通井、洗井与试压:使用通井管柱和工具对全井段进行通井;通井完成后,循环洗井,直至出液杂质含量低于0.5%(返出的洗井液机械杂质含量低于0.5%);洗井完成后,取出通井管柱和工具,按照设定要求对井口进行试压(如清水试压20MPs,要求在1小时内的压力下降值小于0.5Mpa);
步骤2,连接与下入脉冲水力压裂工具:使用油管连接上述的脉冲水力压裂工具,并将连接后得到的整体工具下入至套管4内与第一段目标压裂段对应的需要射孔部位;
步骤3,投球与喷砂射孔:泵将封堵球21通过油管送入至单流阀体2内,封堵球21到位后在单流阀体2内形成封堵;再通过泵向油管内泵注含砂液体,含砂液体通过油管进入到喷射器1内,并通过喷嘴11对套管4上与第一段目标压裂段对应的需要射孔部位进行射孔;
步骤4,反循环与取出所投球:向脉冲水力压裂工具与套管4之间形成的环空腔体401内泵注液体,液体通过第二震荡腔302的出口304反循环进入所述第二震荡腔302和所述第一震荡腔301后将封堵在单流阀体2内的封堵球21洗出;
步骤5,对第一段目标压裂段进行压裂:使用泵通过油管向脉冲水力压裂工具内泵注高排量液体,高排量液体经过所述喷射器1和所述单流阀体2后再进入所述第一震荡腔301和所述第二震荡腔302内进行震荡,形成高频率高压脉冲液体;所形成的高频率高压脉冲液体通过所述第二震荡腔302的出口进入到套管4和自激震荡式脉冲水力压裂工具之间的环空腔体401内,并通过套管4上形成的射孔对第一段目标压裂段进行压裂;在第一段目标压裂段被压裂生成一定裂缝后,向脉冲水力压裂工具与套管4之间的环空腔体401内泵注高含砂液体,高含砂液体和高频率高压脉冲液体在环空腔体401内混合,混合后的液体对所生成的裂缝进一步扩展和进行加砂;同时,通过控制进入油管内的液体排量和控制进入环空腔体401内的高含砂液体中的含砂量实时调节砂浓度,直至完成第一段目标压裂段压裂;
步骤6,打砂塞:在完成对第一段目标压裂段的压裂后,上提管柱,通过泵向脉冲水力压裂工具与套管4之间的环空腔体401内泵入砂子,在井底形成额定长度的砂塞;
步骤7,对第二段目标压裂段进行压裂:重复步骤3至5;
步骤8,对剩余目标压裂段进行压裂:重复步骤6、3、4、5;
步骤9,冲砂:在所有目标压裂段压裂结束后,进行循环冲砂,冲砂完毕后,取出油管和脉冲水力压裂工具;
其中,每对2-4目标压裂段完成压裂后,更换一次脉冲水力压裂工具中的喷嘴11和震荡器3。
本发明上述方法,依靠上述工具实现对高排量液体震荡形成高频率高压脉冲液体,同时,可以对进入套管4和工具之前的环空腔体401内的高含砂液体的砂浓度进行调节,经过沙农渡调节后的高含砂液体与高频率高压脉冲液体混合后,通过射孔射出进行储层压裂。
上述方法可以实现高频率高压脉冲液体和环空腔体401内的高含砂液体在环空内均匀混合,同时,在压裂过程中高频率高压脉冲液体以脉冲式的方式喷射入环空腔体401内,可以使得环空内的混合液体以脉冲方式进行储层的致裂。
Claims (8)
1.一种自激震荡式脉冲水力压裂工具,其特征在于,包括:
从上至下依次形成可拆卸连接的喷射器(1)、单流阀体(2)和震荡器(3);
所述喷射器(1)的侧壁上设置有多个喷嘴(11);
所述单流阀体(2)和所述震荡器(3)之间形成第一震荡腔(301);
所述震荡器(3)内形成有第二震荡腔(302),所述第二震荡腔(302)位于所述第一震荡腔(301)下方,并与所述第一震荡腔(301)相连;
其中,在所述单流阀体(2)因被送入封堵球(21)而形成封堵后,所述喷嘴(11)用于将通过油管泵入的含砂液体向外喷射以使在自激震荡式脉冲水力压裂工具外围设置的套管(4)上形成射孔;
在套管(4)上形成射孔后,封堵住所述单流阀体(2)的封堵球(21)被反向洗出;
在封堵球(21)被反向洗出后,通过油管泵入的高排量液体经过所述喷射器(1)和所述单流阀体(2)后再进入所述第一震荡腔(301)和所述第二震荡腔(302)内进行震荡,形成高频率高压脉冲液体;所形成的高频率高压脉冲液体通过所述第二震荡腔(302)的出口进入到套管(4)和自激震荡式脉冲水力压裂工具之间形成的环空腔体(401)内,并与泵入到环空腔体(401)内的高含砂液体混合,所形成的混合液体穿过套管(4)上形成的射孔对套管(4)外的目标压裂层段进行压裂。
2.根据权利要求1所述的自激震荡式脉冲水力压裂工具,其特征在于,多个喷嘴(11)呈螺旋式分布在所述喷射器(1)的侧壁上,各所述喷嘴(11)的喷射方向分别与所述喷射器(1)的中心轴线之间形成一定夹角。
3.根据权利要求1所述的自激震荡式脉冲水力压裂工具,其特征在于,第一震荡腔(301)的体积小于第二震荡腔(302)的体积,第一震荡腔(301)生成的高频率高压脉冲流体的频率为第二震荡腔(302)生成的高频率高压脉冲流体的频率的10-30%,第一震荡腔(301)生成的高频率高压脉冲流体的压力增加值小于第二震荡腔(302)生成的高频率高压脉冲流体的压力增加值。
4.根据权利要求1所述的自激震荡式脉冲水力压裂工具,其特征在于,第二震荡腔(302)的出口和第二震荡腔(302)的入口的直径是第二震荡腔(302)的最大直径的30-80%。
5.根据权利要求1所述的自激震荡式脉冲水力压裂工具,其特征在于,
所述单流阀体(2)内形成的内孔从上到下依次包括:依次连接的第一圆柱型腔体(201)、圆台形腔体(202)和第二圆柱型腔体(203),所述第一圆柱型腔体(201)的内径大于所述圆台形腔体(202)的内径,所述圆台形腔体(202)的内径大于所述第二圆柱型腔体(203)的内径;
送入至所述单流阀体(2)内的封堵球(21)直径为所述圆台形腔体(202)的内径的110-130%,且送入至所述单流阀体(2)内的封堵球(21)直径小于所述喷射器(1)的内孔内径。
6.根据权利要求1所述的自激震荡式脉冲水力压裂工具,其特征在于,
所述第二震荡腔(302)的内部腔体轮廓包括抛物线型或椭圆型,且所述第二震荡腔(302)的内部腔体对称式分布;
所述第二震荡腔(302)的出口呈圆柱形、圆锥形或倒圆锥形。
7.根据权利要求2所述的自激震荡式脉冲水力压裂工具,其特征在于,
多个所述喷嘴(11)的螺旋分布角度为60°、90°、120°或180°;
各所述喷嘴(11)的喷射方向与所述喷射器(1)的中心轴线之间的夹角为15°、30°、45°、60°、90°。
8.一种自激震荡式脉冲水力压裂方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,通井、洗井与试压:使用通井管柱和工具对全井段进行通井;通井完成后,循环洗井,直至出液杂质含量低于0.5%;洗井完成后,取出通井管柱和工具,按照设定要求对井口进行试压;
步骤2,连接与下入脉冲水力压裂工具:使用油管连接权利要求1至7任一项所述的脉冲水力压裂工具,并将连接后得到的整体工具下入至套管(4)内与第一段目标压裂段对应的需要射孔部位;
步骤3,投球与喷砂射孔:泵将封堵球(21)通过油管送入至单流阀体(2)内,封堵球(21)到位后在单流阀体(2)内形成封堵;再通过泵向油管内泵注含砂液体,含砂液体通过油管进入到喷射器(1)内,并通过喷嘴(11)对套管(4)上与第一段目标压裂段对应的需要射孔部位进行射孔;
步骤4,反循环与取出所投球:向脉冲水力压裂工具与套管(4)之间形成的环空腔体(401)内泵注液体,液体通过第二震荡腔(302)的出口反循环进入所述第二震荡腔(302)和所述第一震荡腔(301)后将封堵在单流阀体(2)内的封堵球(21)洗出;
步骤5,对第一段目标压裂段进行压裂:使用泵通过油管向脉冲水力压裂工具内泵注高排量液体,高排量液体经过所述喷射器(1)和所述单流阀体(2)后再进入所述第一震荡腔(301)和所述第二震荡腔(302)内进行震荡,形成高频率高压脉冲液体;所形成的高频率高压脉冲液体通过所述第二震荡腔(302)的出口进入到套管(4)和自激震荡式脉冲水力压裂工具之间的环空腔体(401)内,并通过套管(4)上形成的射孔对第一段目标压裂段进行压裂;在第一段目标压裂段被压裂生成一定裂缝后,向脉冲水力压裂工具与套管(4)之间的环空腔体(401)内泵注高含砂液体,高含砂液体和高频率高压脉冲液体在环空腔体(401)内混合,混合后的液体对所生成的裂缝进一步扩展和进行加砂;同时,通过控制进入油管内的液体排量和控制进入环空腔体(401)内的高含砂液体中的含砂量实时调节砂浓度,直至完成第一段目标压裂段压裂;
步骤6,打砂塞:在完成对第一段目标压裂段的压裂后,上提管柱,通过泵向脉冲水力压裂工具与套管(4)之间的环空腔体(401)内泵入砂子,在井底形成额定长度的砂塞;
步骤7,对第二段目标压裂段进行压裂:重复步骤3至5;
步骤8,对剩余目标压裂段进行压裂:重复步骤6、3、4、5;
步骤9,冲砂:在所有目标压裂段压裂结束后,进行循环冲砂,冲砂完毕后,取出油管和脉冲水力压裂工具;
其中,每对2-4目标压裂段完成压裂后,更换一次脉冲水力压裂工具中的喷嘴(11)和震荡器(3)。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112031733A (zh) * | 2020-09-30 | 2020-12-04 | 重庆地质矿产研究院 | 一种深层页岩储层复杂缝网形成和高效支撑的压裂方法 |
CN114059975A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-02-18 | 四川涪瑞威尔能源技术有限公司 | 一种化弃井井下工具 |
CN114687697A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-07-01 | 西安锦海能源科技有限公司 | 一种井下流体自激压力脉冲震荡解堵装置 |
CN114712248A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-07-08 | 中国人民解放军东部战区总医院 | 一种多功能的智能肠内营养液输注系统 |
CN116255124A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-06-13 | 平顶山天安煤业股份有限公司 | 一种co2自动错位致裂的煤层增透装置及瓦斯强化抽采方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2278960C2 (ru) * | 2004-04-01 | 2006-06-27 | Владимир Иванович Иванников | Способ создания дренажной системы продуктивного пласта и устройство для его осуществления |
CN102777156A (zh) * | 2012-07-20 | 2012-11-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种多层段油气井的压裂方法 |
CN104989363A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-10-21 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种自激振荡式井底混砂工具及方法 |
CN106337673A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种多层段压裂工艺管柱及其施工方法 |
CN206429234U (zh) * | 2016-12-09 | 2017-08-22 | 长江大学 | 一种脉冲式压裂滑套 |
CN207315333U (zh) * | 2017-10-16 | 2018-05-04 | 西安石油大油气科技有限公司 | 一种高能多脉冲射孔压裂装置 |
CN108915659A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-30 | 长江大学 | 一种低频水力脉冲压裂工具 |
-
2020
- 2020-06-30 CN CN202010616277.2A patent/CN111577235A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2278960C2 (ru) * | 2004-04-01 | 2006-06-27 | Владимир Иванович Иванников | Способ создания дренажной системы продуктивного пласта и устройство для его осуществления |
CN102777156A (zh) * | 2012-07-20 | 2012-11-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种多层段油气井的压裂方法 |
CN104989363A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-10-21 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种自激振荡式井底混砂工具及方法 |
CN106337673A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种多层段压裂工艺管柱及其施工方法 |
CN206429234U (zh) * | 2016-12-09 | 2017-08-22 | 长江大学 | 一种脉冲式压裂滑套 |
CN207315333U (zh) * | 2017-10-16 | 2018-05-04 | 西安石油大油气科技有限公司 | 一种高能多脉冲射孔压裂装置 |
CN108915659A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-30 | 长江大学 | 一种低频水力脉冲压裂工具 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
王爱国: "水力振荡压裂技术研究", 《西部探矿工程》 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112031733A (zh) * | 2020-09-30 | 2020-12-04 | 重庆地质矿产研究院 | 一种深层页岩储层复杂缝网形成和高效支撑的压裂方法 |
CN114059975A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-02-18 | 四川涪瑞威尔能源技术有限公司 | 一种化弃井井下工具 |
CN114687697A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-07-01 | 西安锦海能源科技有限公司 | 一种井下流体自激压力脉冲震荡解堵装置 |
CN114687697B (zh) * | 2022-03-21 | 2024-03-08 | 西安锦海能源科技有限公司 | 一种井下流体自激压力脉冲震荡解堵装置 |
CN114712248A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-07-08 | 中国人民解放军东部战区总医院 | 一种多功能的智能肠内营养液输注系统 |
CN116255124A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-06-13 | 平顶山天安煤业股份有限公司 | 一种co2自动错位致裂的煤层增透装置及瓦斯强化抽采方法 |
CN116255124B (zh) * | 2023-03-03 | 2024-03-12 | 平顶山天安煤业股份有限公司 | 一种co2自动错位致裂的煤层增透装置及瓦斯强化抽采方法 |
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