CN111663901A - 一种柔性管喷射钻井施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种柔性管喷射钻井施工方法，包括：步骤一：在管串的端部连接喷嘴工具串并下放到井筒中的目的层段；步骤二：启泵输送工作液体，在所述喷嘴工具串的喷射作用下进行破岩钻进，以完成直井段的钻进；步骤三：起出所述管串，下放导向器至所述直井段中的待施工层段，所述导向器定向固定后丢手；步骤四：在所述管串与所述喷嘴工具串之间连接第一柔性管，并下放到所述待施工层段；步骤五：启泵输送工作液体，在所述喷嘴工具串的喷射作用下结合所述导向器进行水平破岩钻进，直至完成一段径向水平井的钻进；重复步骤三到步骤五，通过不同的所述导向器在不同方位和/或不同深度完成若干径向水平井的钻进，形成井周360°方向的立体井网。
Description
技术领域
本发明属于钻井施工工程技术领域，具体地涉及一种柔性管喷射钻井施工方法。
背景技术
目前，在石油钻井工程中，针对碳酸盐岩油藏钻井和处理井筒工艺存在一些技术难题。例如，针对碳酸盐岩油藏的非均质性，井周大量储集体没有分布在主应力方向上，因此，常规的储层改造工艺受到地应力的限制，而无法实现有效沟通，导致了大量剩余油未能有效动用，从而大大降低了生产量和生产效率。另外，在钻进施工中，常规定向钻井工艺费用高，安全系数低，并且在现有技术中，水平井的钻进一般采用机械钻头进行物理破岩钻进，一旦钻遇储层，容易导致大量的泥浆漏失，从而污染储层，而且岩屑无法携带出井筒，存在卡钻风险。此外，裸眼侧钻水平井由于裸眼段长，易坍塌掉块而导致生产无法维持，而常规的井筒处理工艺因泥浆漏失和重复坍塌等问题，没有形成有效的处理手段，且常规的机械钻具容易卡钻，从而影响钻进。
发明内容
针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种柔性管喷射钻井施工方法。该施工方法能够突破地应力的限制，从而增加井周储集体的沟通几率以及大幅度增加泄流面积，提高产能。此外，该施工方法能够进行定向钻进，且能够应用于深井、高温、易漏失地层的钻井施工，以及易漏失、易坍塌地层的井筒处理施工，从而有效处理坍塌掉块。
为此，根据本发明提出了一种柔性管喷射钻井施工方法，包括：以下步骤：
步骤一：在管串的端部连接喷嘴工具串并下放到井筒中的目的层段；
步骤二：启动液压泵并通过所述管串输送工作液体，所述工作液体通过所述喷嘴工具串形成水力喷射进行破岩钻进，以完成直井段的钻进；
步骤三：起出所述管串，下放导向器至所述直井段中的待施工层段，所述导向器定向固定后丢手；
步骤四：在所述管串与所述喷嘴工具串之间连接第一柔性管，并下放到所述待施工层段；
步骤五：启动液压泵并通过所述管串输送工作液体，所述工作液体通过所述喷嘴工具串形成水力喷射并在所述导向器的作用下进行水平破岩钻进，直至完成一段径向水平井的钻进；
重复步骤三到步骤五，在所述直井段中通过不同的所述导向器，并结合所述第一柔性管和所述喷嘴工具串在不同方位和/或不同深度完成若干径向水平井的钻进，以形成井周360°方向的立体井网。
在一个优选的实施例中，所述径向水平井的直径处于30-50mm的范围内。
在一个优选的实施例中，所述径向水平井的钻进施工长度处于100-150m的范围内。
在一个优选的实施例中，所述导向器通过陀螺仪进行定向，从而在所述直井段中完成若干处于不同方位和/或不同深度的径向水平井的钻进。
在一个优选的实施例中，所述管串采用无接箍油管。
在一个优选的实施例中，所述直井段的直径处于80-100mm范围内，且所述直井段的钻进施工长度大于300m。
在一个优选的实施例中，所述工作液体采用无固相的酸性工作液和粘性工作液形成的混合液体。
在一个优选的实施例中，所述工作液通过高压车组注入所述管串，所述高压车组通过第二柔性管与所述管串连接，并通过所述喷嘴工具串形成水力喷射以进行破岩钻进。
在一个优选的实施例中，启动所述液压泵之前，在所述直井段的井口处设有防喷系统。
在一个优选的实施例中，所述防喷系统包括套管四通和与所述套管四通密封连接的钻井防喷器。
与现有技术相比，本发明的优点之处在于：
根据本发明的柔性管喷射钻井施工方法通过导向器，并结合柔性管和喷嘴工具串140进行径向水平井的钻进，形成了井周360°方向的立体井网。同时，利用无固相的酸性工作液与粘性工作液的溶蚀作用和高压喷嘴工具串140的水力喷射作用，能够有效地进行破岩钻进或处理坍塌掉块，从而突破地应力的限制，增加了井周储集体的沟通几率及大幅度增加泄流面积，大大提高了产能。此外，该施工方法利用高压车组，实现大排量注入工作液，显著提高了降温效果，从而有效解决高温地层对工具、仪器的损伤问题，解决高温地层的钻井难题，使其能够用于深井高温地层、地热层、干热岩层等储层的高效钻进。该施工方法施工方便，施工效率高，能够大大提高产量，施工过程中能够有效降温，其适用范围广。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1示意性地显示了根据本发明的柔性管喷射钻井施工方法的一个实施例中的井筒以及钻井工具的示意图。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
需要说明的是，在本申请中，将靠近井口的一端定义为“上端”或相似用语，将远离井口的一端定义为“下端”或相似用语。
根据本发明的柔性管喷射钻井施工方法采用高压柔性管和高压喷头组合，其能够应用于深井高温地层、地热层、干热岩层等储层的钻井施工，并能够应用于易漏失、易坍塌地层的井筒处理施工。
图1示意性地显示了根据本发明的柔性管喷射钻井施工方法的一个实施例中的井筒以及钻井工具的示意图。下面结合图1对本发明的柔性管喷射钻井施工方法进行详细说明。
实际施工过程中，首先，进行直井段110的钻进施工。在进行直井段110的钻进或处理老井眼坍塌作业时，先将喷嘴工具串140连接安装在管串100的端部，并根据地层参数和井身结构，将管串100下放到井筒中的目的层段并使喷嘴工具串140处于目的层段。在一个实施例中，管串100采用无接箍油管。此外，在管串100中设有单流阀102，其用于防止工作液体的回流。之后，启动液压泵并通过管串100输送工作液体，工作液体通过喷嘴工具串140形成水力喷射进行破岩钻进，直至直井段110钻进施工完毕。
如图1所示，在井筒入口端设有管串下放装置130。管串下放装置130包括井架131，井架131上设有定滑轮132。管串下放装置130还包括提供动力的柴油机133和滚筒134，以及绕在滚筒134上的钢丝绳，钢丝绳的一端通过定滑轮132而连接管串。由此，通过柴油机133驱动滚筒134带动钢丝绳，并在定滑轮132的作用下完成管串100的下放。管串下放装置130操作方便，使施工简单快捷，并能够保证管串100下放的精度，能够有效提高施工效率。
根据本发明，利用高压车组120将工作液体注入管串100以进行施工作业。高压车组120能够实现大排量注入工作液，从而显著提高了井筒中的降温效果，并且有效减少了高温地层对钻井工具及仪器造成的损伤，从而大大降低了高温地层的钻井难度。
如图1所示，高压车组120设置在井筒外，其包括供液车121和若干与供液车121连通的压裂车122，供液车121与压裂车122采用供液管汇123连通。供液车121用于提供工作液体，压裂车122通过高压管汇相互连通并通过第二柔性管103与管串100连通。在一个实施例中，第二柔性管103采用高压软管。第二柔性管103通过高压转接头101与管串100连接。在施工过程中，工作液体在压裂车122的作用下通过第二柔性管103注入管串100以形成水力喷射而进行破岩钻进施工。
高压车组120还包括仪表车124，仪表车124与各个压裂车122均通过远控数据线相连，用于反馈压裂车122内的液体压力。在本实施例中，在第二柔性管103的处于井筒入口处设有数据采集器1241。数据采集器1241用于采集工作液体的注入流量和注入压力，以便控制工作液体的注入量，从而提高钻进效率和施工效果。
此外，高压车组120还包括若干用于存放工作液体的供液罐125。如图1所示，若干供液罐125相互连通并与供液车121连通，用于为供液车121提供工作液体。同时，在第二柔性管103的处于井筒入口处设有泄压阀1031，泄压阀1031与一个供液罐125通过供液管汇连通。泄压阀1031能够在第二柔性管103中液体压力过大时泄压，使工作液体回流到供液罐125中，从而有效控制工作液体的注入流量，进一步提高了钻进效率和施工效果。
直井段110钻进施工完毕后，进行径向水平井的钻进。在径向钻进施工时，先通过送放管柱(未示出)下放导向器180至已施工完毕的直井段110中的待施工层段，之后，对导向器180进行定向固定后丢手。在一个实施例中，导向器180采用陀螺仪进行定向。之后，起出送放管柱。
导向器180定向固定后，在管串100的端部与喷嘴工具串140之间连接第二柔性管，并将管串100下放到直井段110中并使喷嘴工具串140处于待施工层段。之后，启动液压泵通过管串100输送工作液体，工作液体通过喷嘴工具串140形成水力喷射进行破岩钻进，直至完成一段径向水平井的钻进施工，而形成第一分支井151。
之后，通过不同的导向器180，并重复上述的径向水平井的钻进施工过程，以在直井段110的不同的周向方向上和/或不同深度完成若干径向水平井的钻进，依次形成第二分支井152、第三分支井153等。由此，通过导向器，并结合柔性管和喷嘴工具串140进行径向水平井的钻进，建立360°的“从式通道”，形成了井周360°方向的立体井网，从而大大增加了井周储集体的沟通几率，且大幅度增加了泄流面积，显著提高了产能。同时，利用无固相的酸性工作液与粘性工作液的溶蚀作用和高压喷嘴工具串140的水力喷射作用，使该施工方法能够有效地进行破岩钻进或处理坍塌掉块。
在一个实施例中，第一柔性管142采用高压柔性管。钻进施工时，喷嘴工具串140在导向器180的导向作用下进行径向水平井的钻进。导向器180的导向作用以及第一柔性管142的柔性作用能够有效保证径向水平井的钻进精度，从而提高径向水平井的施工效果。
根据本发明，采用不同规格的无接箍油管、高压柔性管、导向器180和喷嘴工具串140的组合，进行高效的破岩钻进施工，能够形成直径处于30-50mm范围内，施工长度处于100-150m范围内的超短半径小井眼径向水平井，以及直径处于80-100mm范围内，施工长度处于300m以上的直井段。
在本实施例中，结合陀螺仪和多个导向器180的自由组合，能够实现在直井段110的基础上钻三到五个径向水平井，从而实现井周不同方位，不同深度的“从式通道”多分支井的施工。由此，实现井周150m范围内的360°方向的立体井网，以有效动用井周储集体，从而大幅度增加了泄流面积，大大提高了产能。
如图1所示，在井筒的入口端还设有防喷系统160。根据本发明，防喷系统160在输送工作液体前安装固定在井筒的入口端。防喷系统160包括固定安装在井筒的入口端的套管四通161和钻井防喷器162，以及用于控制钻井防喷器162的防喷器液控柜163。在本实施例中，套管四通161的一个端口通过管汇连接有一个沉降罐126，井筒中溢出的工作液体能够通过套管四通161流入沉降罐126中。沉降罐126通过管汇与一个供液罐125连通，从而使工作液体能够得到循环利用。
在本实施例中，套管四通161的与沉降罐126连接的端口通过远控数据线与仪表车124连接，以通过仪表车124来反馈出井筒内的压力。
根据本发明的柔性管喷射钻井施工方法，施工使用的工作液体采用无固相的酸性工作液与粘性工作液形成的混合液体。在一个实施例中，工作液体为21％盐酸、0.8％胶凝剂和2％缓蚀剂形成的混合液。工作液体的酸性作用能够有效溶蚀岩屑渣土等，缓蚀剂能够避免喷嘴工具串140及仪器的腐蚀损伤，用于保护喷嘴工具串140和仪器。根据工作液体的溶蚀作用和喷嘴工具串140中的高压喷嘴的水力喷射作用进行破岩钻进或者处理坍塌掉块，大大提高了直井段的钻进施工效率。此外，利用无固相的酸性工作液与高粘性工作液的混合，并且可以采用短起下划眼作业，从而有效避免了碳酸盐岩储层钻井和处理井筒过程中的岩屑卡钻和泥浆污染问题，并能够有效进行定向钻进以及坍塌掉块、漏失井段的处理。
根据本发明的柔性管喷射钻井施工方法通过导向器，并结合柔性管和喷嘴工具串140进行径向水平井的钻进，形成了井周360°方向的立体井网。同时，利用无固相的酸性工作液与粘性工作液的溶蚀作用和高压喷嘴工具串140的水力喷射作用，能够有效地进行破岩钻进或处理坍塌掉块，从而突破地应力的限制，增加了井周储集体的沟通几率及大幅度增加泄流面积，大大提高了产能。此外，该施工方法利用高压车组，实现大排量注入工作液，显著提高了降温效果，从而有效解决高温地层对工具、仪器的损伤问题，解决高温地层的钻井难题，使其能够用于深井高温地层、地热层、干热岩层等储层的高效钻进。该施工方法施工方便，施工效率高，能够大大提高产量，施工过程中能够有效降温，其适用范围广。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种柔性管喷射钻井施工方法，包括以下步骤：
步骤一：在管串(100)的端部连接喷嘴工具串(140)并下放到井筒中的目的层段；
步骤二：启动液压泵并通过所述管串输送工作液体，所述工作液体通过所述喷嘴工具串形成水力喷射进行破岩钻进，以完成直井段(110)的钻进；
步骤三：起出所述管串，下放导向器(180)至所述直井段中的待施工层段，所述导向器定向固定后丢手；
步骤四：在所述管串与所述喷嘴工具串之间连接第一柔性管(142)，并下放到所述待施工层段；
步骤五：启动液压泵并通过所述管串输送工作液体，所述工作液体通过所述喷嘴工具串形成水力喷射并在所述导向器的作用下进行水平破岩钻进，直至完成一段径向水平井的钻进；
重复步骤三到步骤五，在所述直井段中通过不同的所述导向器，并结合所述第一柔性管和所述喷嘴工具串在不同方位和/或不同深度完成若干径向水平井的钻进，以形成井周360°方向的立体井网。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述径向水平井的直径处于30-50mm的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述径向水平井的钻进施工长度处于100-150m的范围内。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导向器通过陀螺仪进行定向，从而在所述直井段中完成若干处于不同方位和/或不同深度的径向水平井的钻进。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管串采用无接箍油管。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直井段的直径处于80-100mm范围内，且所述直井段的钻进施工长度大于300m。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作液体采用无固相的酸性工作液和粘性工作液形成的混合液体。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作液通过高压车组(120)注入所述管串，所述高压车组通过第二柔性管与所述管串连接，并通过所述喷嘴工具串形成水力喷射以进行破岩钻进。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，启动所述液压泵之前，在所述直井段的井口处设有防喷系统。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述防喷系统包括套管四通和与所述套管四通密封连接的钻井防喷器。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
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Effective date of abandoning: 20230203 |