CN112127802A - 一种无限级全通径分段压裂防砂管柱及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无限级全通径分段压裂防砂管柱，所述管柱包括悬挂压裂封隔器、井筒隔离阀和浮鞋；所述悬挂压裂封隔器与所述井筒隔离阀之间设置有至少3层以上的分段压裂防砂双级机构；所述分段压裂防砂双级机构包括裸眼压裂封隔器、压裂套件、生产套件、解套部件和双级筛管构成；其中：通过投入所述解套部件打开压裂套件实现对管柱各层压裂施工；通过投入所述解套部件打开生产套件实现双层筛管全通径的生产通道，同时关闭压裂套件达到防砂作用，本发明解决油气井的分段压裂的层数受到压裂施工管柱内径和球座级差的限制，实现一层或无限级分段；同时实现油气井压后防砂的功能，提高油气井的开采生命周期，节约生产成本。

Description

一种无限级全通径分段压裂防砂管柱及其生产方法

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探技术领域，尤其涉及一种无限级全通径分段压裂防砂管柱及其生产方法。

背景技术

随着石油天然气勘探开发技术的不断深入，水平井目前已成为提高油田勘探开发效率和效益的重要手段，其技术已经得到广泛应用。在开发过程中，会遇到疏松砂岩油藏、稠油出砂油藏、低产能出砂油藏常规防砂后油井产量低的开发难题。需要采取分段压裂增产的措施。若仅采用提高压裂的层数和规模的方式来提高稠油出砂井和低渗油气藏的产量，油气井压后吐砂现象频繁，加速设备腐蚀，严重时，可造成设备无法正常工作，当油气井处于开采的中后期，地层亏空较大可油井见水少时，油井吐砂加剧，严重制约着油井产能的正常发挥。尤其是压裂油井，压裂出砂频繁出现，需采取针对性的防砂措施才能保证措施后的效果。因此针对该种类型的油气井，需要从压裂增产和压后防砂两个角度来解决这个问题。

目前的针对该种类型的油气藏，特别是水平井。采用普通的分段压裂工艺，但由于油气藏的各段物性不均匀，需要分多段对油气藏进行改造。但普通的分段压裂工艺受施工管柱内径和投球级差的限制，压裂分段的层数受到限制。且压裂施工后，不能实现井筒的全通径，从而影响后期油气井后期措施和生产。现阶段的压裂增产的方案，未考虑后期油气井出砂和防砂的问题，导致油气井的开发的生命周期受到限制，增加了油气井的开发成本。

针对原来的分段压裂管柱，一般需要通过投入不同级差的压裂球，打开压裂滑套，从而打开压裂通道。由于受油管内径尺寸和球座级差的限制，压裂的分段的层数会受到限制，不能根据实际的井况和地质条件实现一层多簇或无限级的分层，不能有效形成致密网状压裂裂缝，从而影响了压裂施工的效果。同时，稠油出砂井或低渗油气藏，存在压裂后出砂的情况，目前的压裂管柱没有防砂的功能，若后期再下入防砂管柱，由于受到压裂管柱内径的限制，会出现不能下入防砂管柱或下入的防砂管柱尺寸较小，影响后期油气井的产量。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种无限级全通径分段压裂防砂机构及其工艺，该发明解决油气井的分段压裂的层数受到压裂施工管柱内径和球座级差的限制，实现一层或无限级分段；同时实现油气井压后防砂的功能，提高油气井的开采生命周期，节约生产成本。

针对现有技术中存在的问题，本发明采用如下技术方案予以实施：

一种无限级全通径分段压裂防砂管柱，所述管柱包括悬挂压裂封隔器、井筒隔离阀和浮鞋；所述悬挂压裂封隔器与所述井筒隔离阀之间设置有至少3层以上的分段压裂防砂双级机构；所述分段压裂防砂双级机构包括裸眼压裂封隔器、压裂套件、生产套件、解套部件和双级筛管构成；其中：通过投入所述解套部件打开压裂套件实现对管柱各层压裂施工；通过投入所述解套部件打开生产套件实现裸眼压裂封隔器与双层筛管全通径的生产通道，同时关闭压裂套件达到防砂作用。

进一步，所述所述分段压裂防砂双级机构还包括回接筒上接头、第一剪切销钉、第二剪切销钉和回接筒下接头，所述压裂套件包括压裂滑套、压裂闭套；所述生产套件由生产滑套、生产闭套；其中：所述生产滑套一端与所述回接筒上接头连接，其另一端与所述压裂滑套连接；所述压裂滑套另一端与所述回接筒下接头连接；所述生产滑套通过第一剪切销钉与所述生产闭套；所述压裂滑套通过第二剪切销钉与压裂闭套连接，所述生产滑套与所述压裂滑套螺纹连接。

进一步，所述生产闭套和所述压裂闭套上分别设置有弹性爪，所述压裂滑套和所述回接筒下接头上分别设置有沟槽；其中：所述生产闭套通过弹性爪与所述压裂滑套的沟槽固定连接；所述压裂闭套通过弹性爪与所述回接筒下接头的沟槽固定连接。

进一步，所述生产滑套与所述压裂滑套之间设置有密封圈。

进一步，所述裸眼压裂封隔器由上接头、液压缸、胶筒、中心管和下接头构成；其中:所述中心管的两端分别与上接头、下接头螺纹连接；所述中心管上依次有设置液压缸和胶筒；所述液压缸内设置有带锁环的活塞。

本发明还可以通过如下技术方案予以实施：

一种无限级全通径分段压裂防砂管柱的生产方法，包括如下步骤：

步骤1、下入分段压裂防砂管柱：管柱的连接顺序从下到上，依次为浮鞋、井筒隔离阀、对应层段分段压裂防砂双级滑套、裸眼压裂封隔器、每层对应的分段压裂防砂双级机构和顶部悬挂压裂封隔器；

步骤2、用钻杆将分段压裂防砂管柱送入井筒后，投入可溶座封球，开泵排量为0.6m³/min送可溶座封球，可溶球送入到位后，打压分别座封裸眼压裂封隔器和顶部悬挂压裂封隔器；

步骤3、分段压裂防砂管柱座封完成后，对底层进行压裂施工，投入对应的解套部件与底层的压裂滑套相配合，从而打开底层的压裂滑套实施压裂施工；

步骤4、压裂施工完成后，投入与底层生产滑套对应解套部件，在打开生产滑套的同时，生产闭套会将压裂滑套关闭，从而将底层压裂通道关闭；裸眼压裂封隔器与双层筛管连通实现全通径生产通道，

步骤5、按照以上程序，分别对井筒的每一个层段进行压裂施工。

有益效果

1、本发明主要为解决现阶段水平井开发中由于受到压裂管柱内径限制和球座级差的限制，造成的压裂层段受限制，不能达到压裂施工的效果。

2、本发明解决油气井压裂施工后，造成出砂现象频繁，从而造成设备腐蚀损坏严重，缩短了生产井的生命周期，大幅增加油气井的开发成本。

3、本发明通过分段压裂防砂双级滑套，每层的分段压裂防砂双级滑套都有与之配合的解套部件，压裂管柱不存在级差，可实现压裂井筒的无限级分层和留井管柱的全通径。本发明中每层的压裂施工完成后，送入解套部件，可以关闭压裂滑套，并打开生产滑套，并且实现筛管与生产滑套的连通，从而实现压裂后管柱防砂。

附图说明

图1是本发明一种无限级全通径分段压裂防砂管柱结构示意图；

图2是本发明一种无限级全通径分段压裂防砂管柱中压裂套件和生产套件结构示意图；

图3是本发明一种无限级全通径分段压裂防砂管柱中裸眼压裂封隔器结构示意图。

具体实施方式：

以下结合实施案例和附图，对本发明的技术和方法进行详细描述，以下案例和附图用于说明本发明的构成，但不是用来限定本发明的范围。

如图1所示，本发明提供一种无限级全通径分段压裂防砂管柱，所述管柱包括悬挂压裂封隔器101、井筒隔离阀201和浮鞋301；所述悬挂压裂封隔器101与所述井筒隔离阀301之间设置有至少3层以上的分段压裂防砂双级机构401；所述分段压裂防砂双级机构401包括裸眼压裂封隔器402、压裂套件410、生产套件420、解套部件430和双级筛管403构成；其中：通过投入所述解套部件430打开压裂套件实现对管柱各层压裂施工；通过投入所述解套部件430打开生产套件420实现裸眼压裂封隔器402与双层筛管403全通径的生产通道，同时关闭压裂套件410达到防砂作用。本发明中解套部件430包括压裂解套431和生产解套432根据实际层段的数量，下入分段压裂防砂双级机构01、双层压裂筛管403、裸眼压裂封隔器402部件是通过API油套管螺纹连接。

如图2所示，所述分段压裂防砂双级机构401还包括井筒上接头404、第一剪切销钉405、第二剪切销钉406和井筒下接头407，所述压裂套件410包括压裂滑套411、压裂闭套412；所述生产套件420由生产滑套421、生产闭套422；其中：所述生产滑套421一端与所述井筒上接头404连接，其另一端与所述压裂滑套411连接；所述压裂滑套411另一端与所述井筒下接头407连接；所述生产滑套421通过第一剪切销钉405与所述生产闭套422连接；所述压裂滑套411通过第二剪切销钉406与压裂闭套412连接，所述生产滑套421与所述压裂滑套411螺纹连接。本发明中所述生产闭套422和所述压裂闭套412上分别设置有弹性爪，所述压裂滑套411和所述井筒下接头407上分别设置有沟槽；其中：所述生产闭套422通过弹性爪与所述压裂滑套411的沟槽固定连接；所述压裂闭套412通过弹性爪与所述井筒下接头407的沟槽固定连接。所述生产滑套421与所述压裂滑套411之间设置有密封圈408。

如图3所示，所述裸眼压裂封隔器402由上接头211、液压缸214、胶筒215、中心管216和下接头217构成；其中:所述中心管216的两端分别与上接头211、下接头217螺纹连接；所述中心管216上依次有设置液压缸214和胶筒215；所述液压缸内设置有带锁环212的活塞213。

本发明还可以通过如下技术方案进行实施：

步骤1、下入分段压裂防砂管柱：管柱的连接顺序从下到上，依次为浮301、井筒隔离阀201、对应层段分段压裂防砂双级套件(410,420)、裸眼压裂封隔器402、每层对应的分段压裂防砂双级解套(431,432)和顶部悬挂压裂封隔器。

步骤2、用钻杆将分段压裂防砂管柱送入井筒后，投入可溶座封球，开泵排量为0.6m³/min送可溶座封球，可溶球送入到位后，打压分别座封裸眼压裂封隔器402和顶部悬挂压裂封隔器403。步骤3、分段压裂防砂管柱座封完成后，对底层进行压裂施工，即投入最下层对应的压裂解套431，压裂解套431与递出的压裂滑套411相配合，从而打开最下层的压裂滑套411，开始对底层实施压裂施工。

步骤4、压裂施工完成后，在井口投入与底层生产滑套421相对应的生产解套432，生产解套到位后，打开底层的生产滑套432。在打开生产滑套421的同时，生产滑套421将压裂滑套411关闭，从而将底层压裂通道关闭。生产滑套421打开后，裸眼压裂封隔器402与双层筛管403连通实现全通径生产通道，石油或天然气将通过双层筛管进入到生产滑套内，从而进入生产井筒。步骤5、按照以上程序，分别对井筒的每一个层段进行压裂施工。

对所有层段压裂施工完成后，由于采用的是压裂解套对每层压裂，压裂施工完成后，留井通道为全通径。不用后期钻磨球座等作业，可直接转入生产。后期若发现某个层段出水严重，可用连续油管或生产油管下入相应解套部件，去关闭出水严重层段的生产滑套，从而关闭该层段的生产通道，降低生产井的出水率，从而提高生产井的采收率。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无限级全通径分段压裂防砂管柱，所述管柱包括悬挂压裂封隔器、井筒隔离阀和浮鞋；其特征在于，所述悬挂压裂封隔器与所述井筒隔离阀之间设置有至少3层以上的分段压裂防砂双级机构；所述分段压裂防砂双级机构包括裸眼压裂封隔器、压裂套件、生产套件、解套部件和双级筛管构成；其中：通过投入所述解套部件打开压裂套件实现对管柱各层压裂施工；通过投入所述解套部件打开生产套件实现裸眼压裂封隔器与双层筛管全通径的生产通道，同时关闭压裂套件达到防砂作用。

2.根据权利要求1所述的一种无限级全通径分段压裂防砂管柱，其特征在于：所述分段压裂防砂双级机构还包括井筒上接头、第一剪切销钉、第二剪切销钉和井筒下接头，所述压裂套件包括压裂滑套、压裂闭套；所述生产套件由生产滑套、生产闭套；其中：所述生产滑套一端与所述井筒上接头连接，其另一端与所述压裂滑套连接；所述压裂滑套另一端与所述井筒下接头连接；所述生产滑套通过第一剪切销钉与所述生产闭套连接；所述压裂滑套通过第二剪切销钉与压裂闭套连接，所述生产滑套与所述压裂滑套螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种无限级全通径分段压裂防砂管柱，其特征在于：所述生产闭套和所述压裂闭套上分别设置有弹性爪，所述压裂滑套和所述筒下接头上分别设置有沟槽；其中：所述生产闭套通过弹性爪与所述压裂滑套的沟槽固定连接；所述压裂闭套通过弹性爪与所述回接筒下接头的沟槽固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种无限级全通径分段压裂防砂管柱，其特征在于：所述生产滑套与所述压裂滑套之间设置有密封圈。

5.根据权利要求1-4任意一项一种无限级全通径分段压裂防砂管柱，其特征在于：所述裸眼压裂封隔器由上接头、液压缸、胶筒、中心管和下接头构成；其中:所述中心管的两端分别与上接头、下接头螺纹连接；所述中心管上依次有设置液压缸和胶筒；所述液压缸内设置有带锁环的活塞。

6.采用如权利要求1所述的一种无限级全通径分段压裂防砂管柱的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、下入分段压裂防砂管柱：管柱的连接顺序从下到上，依次为浮鞋、井筒隔离阀、对应层段分段压裂防砂双级套件、裸眼压裂封隔器、每层对应的分段压裂防砂双级解套和顶部悬挂压裂封隔器；

步骤2、用钻杆将分段压裂防砂管柱送入井筒后，投入可溶座封球，开泵排量为0.6m³/min送可溶座封球，可溶球送入到位后，打压分别座封裸眼压裂封隔器和顶部悬挂压裂封隔器；

步骤3、分段压裂防砂管柱座封完成后，对底层进行压裂施工，投入与底层的压裂滑套相配合解套部件，从而打开压裂滑套实施压裂施工；

步骤4、压裂施工完成后，投入与底层生产滑套对应的解套部件，在打开生产滑套的同时，生产闭套将压裂滑套关闭，从而将底层压裂通道关闭；打开生产滑套后，裸眼压裂封隔器与双层筛管连通实现全通径生产通道；

步骤5、按照以上程序，分别对井筒的每一个层段进行压裂施工。

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