CN111594122A - 超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法，其包括如下步骤：步骤S1、准备进入水平段油层的管柱及工具；步骤S2、下入压裂管柱；步骤S3、喷枪管窜下至设计层位后，进行油管校深，配短节调整喷枪射孔位置至设计喷射压裂位置；步骤S4、准备水力喷射压裂。其克服了现有压裂技术所用工具无法进入超短半径水平井段内、不能实现在设计部位实施压裂的缺陷；不使用封隔器，克服封隔器在裸眼井内可能存在不密封实现不了分段压裂，以及可能因不能解封，导致后续井段不能压裂甚至管柱无法从水平井眼内顺利起出的问题。
Description
技术领域
本发明涉及水平井分段压裂技术领域，具体说是一种超短半径水平井裸眼分段压裂方法。
背景技术
目前，水平井分段压裂技术已成为低渗与致密砂岩、碳酸盐岩、页岩甚至煤岩的主体开发技术，并在生产实践中发挥了巨大的经济效益和社会效益。
例如中国专利CN201610956610.8提供了一种水平井分段压裂方法，所述方法包括依次实施N个携砂液注入阶段，其中，第N个携砂液注入阶段使用支撑剂的体积密度小于之前N-1个携砂液注入阶段使用的支撑剂的体积密度，所述N为大于1的自然数。进一步地，第N个携砂液注入阶段使用的压裂液选用储能模量与耗能模量之比在(2.0-5.0) : 1的压裂液。本发明方法通过提高支撑剂和/或压裂液的悬浮性能，确保每簇裂缝的均匀顶替效果，保证每簇裂缝均匀进液和进砂，以达到全段簇裂缝内压裂液同步破胶返排，从而减少水平井分段压裂中发生过顶替现象，提高压后效果及实现稳产期的最大化。
随着超短半径水平井技术的进步，其水平钻进距离已可达到几百米，相应的分段压裂需求成为必然。但现有的各种压裂技术基本只能满足已完钻的直井、定向井、长半径水平井、常规侧钻井中分段压裂。同时由于超短半径裸眼水平井超高造斜率及30m以内的曲率半径，采取机械封隔方式分段压裂时，对封隔器尺寸、封胀及收缩能力要求极高，施工中易出现不密封、不解封等问题。
发明内容
基于现有技术存在的问题，本发明提供了一种超短半径水平井裸眼分段压裂方法，克服了现有压裂技术所用工具无法进入超短半径水平井段内、不能实现在设计部位实施压裂的缺陷；不使用封隔器，克服封隔器在裸眼井内可能存在不密封实现不了分段压裂，以及可能因不能解封，导致后续井段不能压裂甚至管柱无法从水平井眼内顺利起出的问题。
依据本发明的技术方案，本发明提供一种超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法。具体包括如下步骤：
步骤S1、准备进入水平段油层的管柱及工具；
步骤S2、下入压裂管柱；
步骤S3、喷枪管窜下至设计层位后，进行油管校深，配短节调整喷枪射孔位置至设计喷射压裂位置；
步骤S4、准备水力喷射压裂。
其中，步骤S4准备水力喷射压裂包括第一段压裂施工，所述第一段压裂施工具体包括：
步骤S41、喷射射孔；打开套管闸门，油管泵入原液排量为1.0～2.0 m3 /min，泵入喷射的设计砂量及液量，进行水力射孔，泵压32Mpa+/-3Mpa并保持稳定，在射孔位置持续喷射15min，将设计量的砂量及携砂液泵入后停止加砂喷射。喷射孔过程中套管按油管排量的1/3进行补液；
步骤S42、泵入井筒1.0倍原液，然后降低排量与压力，当压力降至10.0 Mpa左右时，关闭套管闸门一端排液管线闸门，打开环空注入管线的旋塞阀，待环空压力稳定后，油套同时泵入；
步骤S43、压裂施工；压裂泵逐台启动，逐步提高油套环空及油管压力、排量提高到压裂设计值，压开地层，并按照设计的前置液量注入地层；
步骤S44、加砂：按设计砂比由低至高直至加到预设值，混砂车保持单车供液能力大于10m3/min；
步骤S45、替挤：向压裂管柱内打入管柱串内容积1.1倍替挤液；
步骤S46、扩散压力：泵车停车，测停泵压力，关井40min以上扩散压力;
步骤S47、油管放喷：采用φ5mm喷嘴控制放喷，至油压低于5MPa，采用φ10mm喷嘴控制放喷，至油压低至0Mpa；
步骤S48、循环：用压裂液基液反循环冲砂至井筒容积的1.5-2倍；
步骤S49、上提压裂管柱：卸掉井口螺丝，下放管柱串1-2次，上提管柱，将管柱上提到设计的下一段压裂位置，座好井口。
进一步，包括以下步骤：
步骤S410、重复第一段压裂施工所有工序，包括自S41至步骤S49的所有喷射射孔、压裂、加砂、替挤、扩散压力、放喷、拖动上提管柱至下一压裂层位深度；
步骤S411、施工重复包括自S41至步骤S49的上述工序，直至完成所有压裂层段，起出压裂管柱，完井。
优选地，步骤S1包括使用S135油管、水力喷射器，通过具有高造斜率的井段的超短半径水平井进入水平段油层。
优选地，步骤S2包括利用30吨及以上型号修井机将管柱组合利用超短半径导斜器导引下入井底水平段内的设计压裂深度；
优选地，管柱结构由下到上依次为：导向接头、筛管、单流阀、喷枪、油管短接、扶正器、S135油管通过导斜器送入裸眼水平段内，管柱结构的上部用变扣连接安全接头、∮73或∮88.9mm的N80油管至井口的原井套管。
更优选地，所述步骤S1或步骤S2中，所述钛合金管弯曲度大于12°/m 、S135油管弯曲度达至8°/m、OD∮60.3mm；OD∮85mm、ID∮45mm 、长580mm丢手工具；扶正器OD∮89mm、ID∮48mm、长600mm扶正器；OD∮82mm、ID∮40mm、长365mm喷枪；长200.0mm单流阀; 长500.0mm筛管。
本发明提供的超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法，由于采用针对设计压裂部位直接喷射射孔的前期处理，有效诱导压裂起裂位置，使分段压裂更精准；设计的拖动喷射压裂工艺克服了机械封隔方式可能存在的不密封、不解封等问题，施工更安全高效，分段压裂成功率几乎可达到100%。
附图说明
图1为本发明实施例超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法流程图；
图2为本发明实施例超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法中管柱组合结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。
本发明提出一种超短半径水平井裸眼分段压裂方法，不需要封隔器即可实现超短半径水平井目的层段射孔及压裂同时完成的工艺技术，施工安全、高效、成功率高。其中，超短半径水平井是指造斜段的造斜率在100-230°/30m (3.3-7.7°/m)之间的水平井，该压裂技术的难点有两方面：一是如何使压裂管柱串经过上述超高造斜率井段，进而进入水平裸眼内；二是不使用封隔器，如何实现分段压裂，并能将井下工具从水平井眼内顺利起出。
本发明的超短半径水平井裸眼分段压裂方法具体包括：
步骤S1、准备满足条件的管柱及工具，具体包括：使用钛合金管、S135油管、合适尺寸的扶正器、带有满足施工排量喷嘴的喷射器（喷枪）、单流阀、筛管、导向头等通过超短半径水平井具有高造斜率的井段进入水平段油层；
步骤S2、下入Φ90×1000mm通井规通井（或下模拟管柱通井）；步骤S3、准确丈量油管，螺纹要完好，钢级为N80（或P110），耐压及强度要满足施工要求；
步骤S4、按设计管柱结构连接喷枪及配套工具，将依次连接的管柱串组合利用超短半径导斜器导引，下入井底水平段内的最底部的压裂深度；在下入工具串时要求操作平稳、缓慢，单根油管的纯下放速度不得少于20秒，严禁猛提猛放，严禁礅井口；
管柱结构由下到上依次为：导向接头13、筛管12、单流阀11、喷枪10、油管短接9、扶正器8、S135油管7通过导斜器5送入裸眼水平段6内，上部用变扣4连接安全接头3、∮73或∮88.9mm的N80油管2至井口的原井套管。
步骤S5、喷枪管窜下至设计位置后，进行油管校深，配短节调整喷枪射孔位置至设计喷射压裂位置；
步骤S6、安装井口防喷器，连接耐压70MPa及以上的压裂井口；
步骤S7、连接压裂管线及管汇；地面采用N80钢级、外径φ88.9mm高压直管，地面和排液进出口管线全部用地锚锚定稳固，每隔10-15m固定一次，排液管线出口采用大于或等于120°弯头，压裂设备离井口至少40m以上；
步骤S8、坐井口，准备水力喷射压裂
第一段压裂施工，具体包括：
步骤S81、作业车辆设备到位，摆放合适的位置，连接好管汇。套管闸门一端接针型阀和排液管线，另一端接旋塞阀、流量计和高压注入管线，再接混砂水泥车，两支管线都必须固定好，排液管线需用闸阀进行压力控制，出口处放一排液罐存放返排液；
步骤S82、试压；地面管线按压裂设计要求试压65.0MPa；地面环空注入管线要求试压35.0 MPa；
步骤S83、循环；管线试压合格后打开套管闸门及排液管线针型阀，使排液管线畅通，同时关闭套管闸门高压注入管线的旋塞阀。正循环低压清洗油管，向油管泵入相当于井筒体积同等液量的清水；
步骤S84、喷射射孔；打开套管闸门，油管泵入原液排量为1.0～2.0 m3 /min，泵入喷射的设计砂量及液量，一般砂比5-10％，进行水力射孔，泵压保持稳定，在射孔位置持续喷射15min，将设计量的砂量及携砂液泵入后停止加砂喷射。喷射孔过程中套管按油管排量的1/3套管环空进行补液；
此阶段通过水力喷射可在地层形成孔径50-160mm、深度900 mm 左右纺锤形孔道，为下步分段压裂起到诱导和裂缝定向起裂作用；
步骤S85、泵入井筒1.0倍原液，然后降低排量与压力，当压力降至10.0 Mpa左右时，关闭套管闸门一端排液管线闸门，打开环空注入管线的旋塞阀，待环空压力稳定后，油套同时泵入。
步骤S86、压裂；压裂泵逐台启动，逐步提高油套环空及油管压力、排量提高到压裂设计值，压开地层，并按照设计的前置液量注入地层；
步骤S87、加砂；按设计砂比由低至高直至加到预设值，混砂车保持单车供液能力大于10m3/min；
步骤S88、替挤；向压裂管柱内打入管柱串内容积1.1倍替挤液；
步骤S89、扩散压力；泵车停车，测停泵压力，关井40min以上扩散压力;
步骤S810、放喷；采用φ5mm喷嘴控制放喷，至油压低于5MPa，采用φ10mm喷嘴控制放喷，至油压低至0Mpa；
步骤S811、循环；用压裂液基液循环冲砂至井筒容积的1.5-2倍；
步骤S812、上提压裂管柱；卸掉井口螺丝，下放管柱串1-2次，上提管柱，将管柱上提到设计的下一段压裂位置，座好井口；
步骤S813、重复第一段压裂施工所有工序，包括自S84至步骤S812的所有喷射射孔、压裂、加砂、替挤、扩散压力、放喷、拖动上提管柱至下一压裂层位深度
步骤S814、施工重复上述工序，直至完成所有压裂层段，起出压裂管柱，完井。
下面结合附图，对本发明进一步说明。如图1所示，本发明提供的超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法，按照地质设计要求，利用修井机及外径73mm或88.9mm外加大油管（依据井深及设计排量而定）将钛合金管、S135油管及扶正器、带有满足施工排量喷嘴的喷枪、单流阀、筛管、导向头等通过超短半径导斜器送入到超短半径裸眼水平井设计井段，先进行高压喷射，形成一定尺寸的喷射孔道，利用满足施工要求的压裂车组应用同一趟的管柱，进行第一段压裂；第一段压裂完成后，将封隔器上提到下一段压裂位置进行喷射及压裂，以此类推。完成设计的全部压裂层段后，将油管及喷枪等工具起至地面，即完成了超短半径水平井段裸眼分段拖动压裂，具体实施步骤如下：
步骤S1、准备满足条件的管柱及工具，具体包括：使用钛合金管、S135油管、合适尺寸的扶正器、带有满足施工排量喷嘴的喷枪、单流阀、筛管、导向头等通过超短半径水平井具有高造斜率的井段进入水平段油层；钢级G105、S135的各种规格的钻杆
步骤S2、下入Φ90×1000mm通井规通井（或下模拟管柱通井）；步骤S3、准确丈量油管，螺纹要完好，钢级为N80（或P110），耐压及强度要满足施工要求；
步骤S4、按设计管柱结构连接喷枪及配套工具，将依次连接的管柱串组合利用超短半径导斜器导引，下入井底水平段内的最底部的设计压裂深度；下入喷枪管窜；在下入时要求操作平稳、缓慢，单根油管的纯下放速度不得少于20秒，严禁猛提猛放，严禁礅井口；
管柱结构由下到上以此为：导向接头、筛管、单流阀、喷枪、扶正器、S135油管、安全接头（后附尺寸）
步骤S5、喷枪管窜下至设计封位后，进行油管校深，配短节调整喷枪射孔位置至设计喷射压裂位置；
步骤S6、安装井口防喷器，连接耐压70MPa及以上压裂井口；
步骤S7、连接压裂管线及管汇；地面采用N80钢级、外径φ88.9mm高压直管，地面和排液进出口管线全部用地锚锚定稳固，每隔10-15m固定一次，排液管线出口采用大于或等于120°弯头，压裂设备离井口至少40m以上；
步骤S8、坐井口，准备水力喷射压裂
第一段喷射压裂施工，具体包括：
步骤S81、作业车辆设备到位，摆放合适的位置，连接好管汇。套管闸门一端接针型阀和排液管线，另一端接旋塞阀、流量计和高压注入管线，再接混砂水泥车，两支管线都必须固定好，排液管线需用闸阀进行压力控制，出口处放一排液罐存放返排液；
步骤S82、试压；地面管线按压裂设计要求试压65.0MPa；地面环空注入管线要求试压35.0 MPa；
步骤S83、循环；管线试压合格后打开套管闸门及排液管线针型阀，使排液管线畅通，同时关闭套管闸门高压注入管线的旋塞阀。正循环低压清洗油管，向油管泵入相当于井筒体积同等液量的清水；
步骤S84、喷射射孔；打开套管闸门，油管泵入原液排量为1.0～2.0 m3 /min，泵入喷射的设计砂量及液量，一般砂比5-7％，进行水力射孔，泵压保持稳定，在射孔位置持续喷射15min，将设计量的砂量及携砂液泵入后停止加砂喷射。喷射孔过程中套管按油管排量的1/3进行补液；
此阶段通过水力喷射可在地层形成孔径50-160mm； 深度800 mm 纺锤形孔道，为下步分段压裂起到诱导和裂缝定向起裂作用；
步骤S85、泵入井筒1.0倍原液，然后降低排量与压力，当压力降至10.0 Mpa左右时，关闭套管闸门一端排液管线闸门，打开环空注入管线的旋塞阀，待环空压力稳定后，油套同时泵入。
步骤S86、压裂；压裂泵逐台启动，逐步提高油套环空及油管压力、排量提高到压裂设计值，压开地层，并按照设计的前置液量注入地层；
步骤S87、加砂；按设计砂比由低至高直至加到预设值，混砂车保持单车供液量大于10m3/min；
步骤S88、替挤；向压裂管柱内打入管柱串内容积1.1倍替挤液；
步骤S89、扩散压力；泵车停车，测停泵压力，关井40min以上扩散压力;
步骤S810、放喷；采用φ5mm喷嘴控制放喷，至油压低于5MPa，采用φ10mm喷嘴控制放喷，至油压低至0Mpa；
步骤S811、循环；用压裂液基液循环冲砂至井筒容积的1.5-2倍；
步骤S812、上提压裂管柱；卸掉井口螺丝，下放管柱串1-2次，上提管柱，将管柱上提到设计的下一段压裂位置，座好井口；
步骤S813、重复第一段压裂施工所有工序，包括自S84至步骤S812的所有喷射射孔、压裂、加砂、替挤、扩散压力、放喷、拖动上提管柱至下一压裂层位深度
步骤S814、施工重复上述工序，直至完成所有压裂层段，起出压裂管柱，完井。
本发明提供的超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法，由于采用针对设计压裂深度直接喷射射孔的前期处理，有效诱导压裂起裂位置，使分段压裂更精准；设计的拖动喷射压裂工艺克服了机械封隔方式可能存在的不密封、不解封等问题，施工更安全高效，分段压裂成功率几乎可达到100%。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (7)
1.一种超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1、准备进入水平段油层的管柱及工具；
步骤S2、下入压裂管柱；
步骤S3、喷枪管窜下至设计层位后，进行油管校深，配短节调整喷枪射孔位置至设计喷射压裂位置；
步骤S4、准备水力喷射压裂。
2.根据权利要求1的超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法，其特征在于，步骤S4准备水力喷射压裂包括第一段压裂施工，所述第一段压裂施工具体包括：
步骤S41、喷射射孔；打开套管闸门，油管泵入原液排量为1.0～2.0 m3 /min，泵入喷射的设计砂量及液量，进行水力射孔，泵压32Mpa+/-3Mpa并保持稳定，在射孔位置持续喷射15min，将设计量的砂量及携砂液泵入后停止加砂喷射。喷射孔过程中套管按油管排量的1/3进行补液；
步骤S42、泵入井筒1.0倍原液，然后降低排量与压力，当压力降至10.0 Mpa左右时，关闭套管闸门一端排液管线闸门，打开环空注入管线的旋塞阀，待环空压力稳定后，油套同时泵入；
步骤S43、压裂施工；压裂泵逐台启动，逐步提高油套环空及油管压力、排量提高到压裂设计值，压开地层，并按照设计的前置液量注入地层；
步骤S44、加砂：按设计砂比由低至高直至加到预设值，混砂车保持单车供液能力大于10m3/min；
步骤S45、替挤：向压裂管柱内打入管柱串内容积1.1倍替挤液；
步骤S46、扩散压力：泵车停车，测停泵压力，关井40min以上扩散压力;
步骤S47、油管放喷：采用φ5mm喷嘴控制放喷，至油压低于5MPa，采用φ10mm喷嘴控制放喷，至油压低至0Mpa；
步骤S48、循环：用压裂液基液反循环冲砂至井筒容积的1.5-2倍；
步骤S49、上提压裂管柱：卸掉井口螺丝，下放管柱串1-2次，上提管柱，将管柱上提到设计的下一段压裂位置，座好井口。
3.根据权利要求2的超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法，其特征在于，所述超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法进一步包括以下步骤：
步骤S410、重复第一段压裂施工所有工序，包括自S41至步骤S49的所有喷射射孔、压裂、加砂、替挤、扩散压力、放喷、拖动上提管柱至下一压裂层位深度；
步骤S411、施工重复包括自S41至步骤S49的上述工序，直至完成所有压裂层段，起出压裂管柱，完井。
4.根据权利要求1的超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法，其特征在于，步骤S1包括使用S135油管、水力喷射器，通过具有高造斜率的井段的超短半径水平井进入水平段油层。
5.根据权利要求1的超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法，其特征在于，步骤S2包括利用30吨及以上型号修井机将管柱组合利用超短半径导斜器导引下入井底水平段内的设计压裂深度。
6.根据权利要求1的超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法，其特征在于，管柱结构由下到上依次为导向接头、筛管、单流阀、喷枪、油管短接、扶正器、S135油管通过导斜器送入裸眼水平段内，管柱结构的上部用变扣连接安全接头、∮73或∮88.9mm的N80油管至井口的原井套管。
7.根据权利要求1的超短半径水平井裸眼拖动分段压裂方法，其特征在于，所述步骤S1或步骤S2中，所述钛合金管弯曲度大于12°/m 、S135油管弯曲度达至8°/m、OD∮60.3mm；丢手工具OD∮85mm、ID∮45mm 、长580mm； 扶正器OD∮89mm、ID∮48mm 、长600mm；OD∮82mm、ID∮40mm、喷枪长365mm；单流阀长200.0mm；筛管长500.0mm。
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