CN112267864A - 一种大排量水平井重复压裂装置及压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大排量水平井重复压裂装置及压裂方法，装置包括压裂管柱和设置在压裂管柱内的油管；所述油管上设置单流阀、第一封隔器、喷砂器、节流嘴、第二封隔器、安全丢手和同注阀，油管连至井口；第一封隔器和第二封隔器分别间隔一个射孔段布置。在该方法中，采用特定的压裂管柱及工具，组合成双封拖动管柱或者多级滑套压裂管柱实现对油田水平井特定射孔段精准、高效、大排量的重复压裂改造。本方法首次将油套同注阀运用于油田水平井大排量重复压裂，通过油、套同注方式对水平段特定层段实施分段重复压裂，具有施工效率高、排量高、风险小的优点，适用于水平井大排量重复压裂改造。
Description
技术领域
本发明是针对油田水平井分段重复压裂而设计的，属于一种大排量水平井重复压裂装置及压裂方法，适合于水平井大排量分段重复压裂改造。
背景技术
对于超低渗透储层而言，采用水平井开发可以显著提高开发速度。但是，由于储层物性差，产量递减速度也很快，急需寻求有效的水平井重复改造方法。与新井不同，老井水平段井筒已经布满射孔段，定点改造通常只能下入压裂管柱油管注入压裂，由于压裂管柱内径远低于套管内径，使得压裂施工排量受到限制，无法满足大排量工艺要求；压裂管柱施工受到上、下段带压、出砂干扰及井筒变形、结垢等影响，压裂工具经常损坏、更换，施工效率很低。
围绕上述问题，技术人员开展了大量试验探索：一类是通过使用暂堵剂实现全井段笼统分段压裂改造，该方法的致命问题是分段可靠性较低，且分段效果无法验证；另一类是双封单卡管柱，即两个封隔器之间连接一个喷砂器，卡一段压裂一段，直至施工结束，该方法的弱点是两个封隔器经常失效、换钻具，平均单趟管柱施工能力仅为1～2段，效率太低；第三类是在原套管内下入小油管串，使用高性能固井液重新固井后，再实施射孔、压裂改造，然后待固井液溶解后，起出固井小油管串，再投产，该方法的弱点是固井液性能及其与储层配伍性难以确定、可靠性比较低且小管柱内的施工难度大。
以上各种水平井分段重复压裂方法，要么可靠性低，要么施工效率低。其共性还在于：大部分方法需要下入压裂管柱且油管注入压裂，内通径相对较小，无法实施真正意义上的大排量压裂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大排量水平井重复压裂装置及压裂方法，解决目前超低渗透油藏水平井重复压裂施工效率低、施工排量受限的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：
一种大排量水平井重复压裂装置，包括压裂管柱和设置在压裂管柱内的油管；
所述油管上设置单流阀、第一封隔器、喷砂器、节流嘴、第二封隔器、安全丢手和同注阀，油管连至井口；第一封隔器和第二封隔器分别间隔一个射孔段布置。
所述第一封隔器和第二封隔器之间具有两个射孔孔眼。
所述同注阀配置在压裂管柱直井段，且通过橡胶制成的单向皮碗与套管壁接触形成单向密封。
所述单向皮碗的释放压力为管柱内外压差达到3～8MPa。
一种大排量水平井重复压裂装置的压裂方法，包括以下步骤：
1)下入压裂管柱，
2)上提、下放坐封第一封隔器，油管注入压裂液，逐步提高排量，第二封隔器在节流嘴产生的内、外压差作用下坐封，同时同注阀启动释放单向皮碗将上、下环空分隔开，并建立油管与上环空的通道；
3)油套管同时注入压裂液，压开卡距内任意一个射孔孔眼处的储层；
4)完成压裂液排放后，投入暂堵剂，堵住该段射孔孔眼，井筒逐渐憋压，直至井口压力骤降，压开另外一个射孔孔眼对应的储层完成第二段压裂；
拖动压裂管柱至下一目标位置，重复以上步骤2)～4)，直至完成所有层段压裂。
一种大排量水平井重复压裂装置，包括压裂管柱和设置在压裂管柱内的油管；
所述油管端部上设置单流阀、第一级定压滑套、多个第三封隔器、多个滑套喷砂器、安全丢手和同注阀，两个第三封隔器之间设置一个滑套喷砂器；多个滑套喷砂器串联；油管连至井口；两个第三封隔器之间有一个射孔孔眼。
所述滑套喷砂器通过投不同尺寸的可溶球打压开启。
所述第三封隔器的坐封压力小于第一级定压滑套的额定开启压力。
一种大排量水平井重复压裂装置的压裂方法，包括以下步骤：
油管缓慢憋压，坐封所有的第三封隔器，同注阀启动释放单向皮碗将上、下环空分隔开，并建立油管与上环空的通道；
油管憋压打开第一级定压滑套，建立油管与第一个射孔孔眼及其储层的过液通道，油套同注完成第一段压裂，依次投球泵送、憋压，重复该步骤，完成所有层段的大排量压裂。
本发明具有如下的有益效果：
该方法主要采用油套同注阀将压裂管柱上、下环空分割开，同时将油管与上环空连通，实现压裂施工时油套同时注入。本发明的分段压裂方法可采用双封拖动管柱+暂堵剂组合，也可使用多级滑套管柱，实现对特定射孔段的精准重复压裂改造。压裂结束后，直接拖动或者上提起出压裂管柱，施工连续且高效。采用同注阀在油田水平井重复压裂中实现油、套同时注入，可实现大排量施工。可采用双封拖动和多级滑套两类管柱实现本方法所述工艺目的，易实施、可操作性强。与目前试验的水平井重复压裂方法相比，采用双封拖动+暂堵或多级滑套管柱，该方法提高了老油田水平井分段重复压裂作业效率和分段压裂整体可靠性。本发明所包含的水平井重复压裂管柱同时满足大排量、直接拖动要求，施工效率高。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：
图1为本发明压裂管柱及工具示意图；
图2为本发明多级滑套管柱的示意图；
其中，1、单流阀；2、Y211封隔器；3、喷砂器；4、节流嘴；5、K344封隔器；6、安全丢手；7、油管；8、油套同注阀；9、射孔孔眼；10、第一级定压滑套；11、K341封隔器；12、滑套。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“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例。
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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。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。
本发明一种大排量水平井重复压裂装置，两种方案，
方案1：
包括压裂管柱和设置在压裂管柱内的油管7；
所述油管7上设置单流阀1、第一封隔器2、喷砂器3、节流嘴4、第二封隔器5、安全丢手6和同注阀8，油管7连至井口；第一封隔器2和第二封隔器5分别间隔一个射孔段布置。
作为优选方案，所述同注阀配置在压裂管柱直井段，且通过橡胶制成的单向皮碗与套管壁接触形成单向密封，不影响管柱拖动。
所述同注阀在管柱内外压差达到3～8MPa(可调节)时单向皮碗释放，将上、下环空封隔开来，同时与上环空连通，即可实现油套同时注入。
所述双封拖动管柱+暂堵剂组合采用的封隔器为Y211+K344封隔器，且两个封隔器之间的卡距为2个射孔段。
所述双封拖动管柱+暂堵剂组合需要使用暂堵剂实现2个射孔段的分段压裂，即压裂完一段后，投入暂堵剂堵住该段射孔孔眼，继续施工压裂另一段。
方案2：
包括压裂管柱和设置在压裂管柱内的油管7；
所述油管7端部上设置单流阀1、第一级定压滑套10、多个第三封隔器11、多个滑套喷砂器12、安全丢手6和同注阀8，两个第三封隔器11之间设置一个滑套喷砂器12；多个滑套喷砂器12串联；油管7连至井口；两个第三封隔器11之间有一个射孔孔眼9。
所述多级滑套管柱包括多个K241封隔器、滑套喷砂器串联，其中的滑套喷砂器通过投不同尺寸的可溶球打压开启，建立与对应储层的压裂过液通道。
所述多级滑套管柱中包含的K241封隔器的坐封压力小于第一级定压滑套的额定开启压力。
所述压裂管柱压裂后均可直接拖动或上提，施工连续且效率高。
原理为：主要采用油、套同注阀将压裂管柱环空上、下分割开，同时与上环空连通，实现压裂施工时油、套同时注入大排量施工。可采用双封拖动管柱+暂堵剂组合，也可使用多级滑套管柱，实现对特定储层段精准、高效、大排量的重复压裂，施工连续且高效。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的基本思想是采用特定的压裂管柱及工具，组合成拖动管柱或者多级滑套压裂管柱实现对油田水平井储层精准、高效、大排量的分段重复压裂。
实施例1
采用图1所示的双封拖动管柱+暂堵剂组合实现该工艺目的。
试油队按照要求完成通、洗井、补孔等作业，按照附图1结构下入压裂管柱，管柱具体连接顺序为：单流阀1+Y211封隔器2+喷砂器3+节流嘴4+K344封隔器5+安全丢手6+油管7+同注阀8+油管7至井口，准确测量并详细记录油管及井下工具长度，并且避开套管接箍，通过井口增减调整短节调整工具位置，将管柱下入预定位置，卡住2个射孔段。
首先，上提、下放坐封Y211封隔器2，油管注入压裂液，逐步提高排量，K344封隔器5在节流嘴4产生的内、外压差作用下坐封，同时同注阀8启动释放单向皮碗将上、下环空分隔开，并建立油管与上环空的通道；然后，油套管同时注入，压开卡距内任意一个射孔孔眼9处的储层，完成大排量的压裂施工后，投入暂堵剂，堵住该段射孔孔眼，井筒逐渐憋压，直至井口压力骤降，压开另外一个射孔孔眼对应的储层完成第二段压裂。最后，放喷、上提管柱解封上、下封隔器，拖动管柱至下一目标位置。重复以上步骤，单趟管柱累计完成2～3处(即4～6段)施工后，更换管柱继续施工，直至完成所有层段压裂。
实施例2
采用图2所示的多级滑套管柱实现该工艺目的。
试油队按照要求完成通、洗井、补孔等作业，按照附图2结构下入压裂管柱，管柱具体连接顺序为：单流阀1+定压滑套10+K241封隔器11+滑套喷砂器3+(若干组K241封隔器+滑套喷砂器)...+K241封隔器11+安全丢手6+油管7+同注阀8+油管至井口，准确测量并详细记录油管及井下工具长度，并且避开套管接箍，通过井口增减调整短节调整工具位置，将管柱下入预定位置，每两个K241封隔器11之间卡一个射孔孔眼9。
首先，油管缓慢憋压，坐封所有的K241封隔器11，同注阀8启动释放单向皮碗将上、下环空分隔开，并建立油管与上环空的通道；然后，油管憋压打开第一级定压滑套10，建立油管与第一个射孔孔眼及其储层的过液通道，油套6同注完成第一段压裂，依次投球泵送、憋压，重复该步骤，完成所有层段的大排量压裂；最后，严格控制放喷、上提管柱解封所有K241封隔器，起出管柱。单趟管柱即可完成所有层段的大排量压裂。
本发明是针对油田水平井大排量重复压裂而设计的，属于一种压裂方法。在该方法中，采用特定的压裂管柱及工具，组合成双封拖动管柱或者多级滑套压裂管柱实现对油田水平井特定射孔段精准、高效、大排量的重复压裂改造。本方法首次将油套同注阀运用于油田水平井大排量重复压裂，通过油、套同注方式对水平段特定层段实施分段重复压裂，具有施工效率高、排量高、风险小的优点，适用于水平井大排量重复压裂改造。上述实施例中涉及的工具及相关概念均属于本领域工程技术人员所公知的范畴。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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例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，而是应该参照前述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，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。
Claims (9)
1.一种大排量水平井重复压裂装置，其特征在于，包括压裂管柱和设置在压裂管柱内的油管(7)；
所述油管(7)上设置单流阀(1)、第一封隔器(2)、喷砂器(3)、节流嘴(4)、第二封隔器(5)、安全丢手(6)和同注阀(8)，油管(7)连至井口；第一封隔器(2)和第二封隔器(5)分别间隔一个射孔段布置。
2.根据权利要求1所述的一种大排量水平井重复压裂装置，其特征在于，所述第一封隔器(2)和第二封隔器(5)之间具有两个射孔孔眼(9)。
3.根据权利要求1所述的一种大排量水平井重复压裂装置，其特征在于，所述同注阀(8)配置在压裂管柱直井段，且通过橡胶制成的单向皮碗与套管壁接触形成单向密封。
4.根据权利要求1所述的一种大排量水平井重复压裂装置，其特征在于，所述单向皮碗的释放压力为管柱内外压差达到3～8MPa。
5.权利要求1至4任一项所述的一种大排量水平井重复压裂装置的压裂方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)下入压裂管柱，
2)上提、下放坐封第一封隔器(2)，油管(7)注入压裂液，逐步提高排量，第二封隔器(5)在节流嘴(4)产生的内、外压差作用下坐封，同时同注阀(8)启动释放单向皮碗将上、下环空分隔开，并建立油管(7)与上环空的通道；
3)油套管同时注入压裂液，压开卡距内任意一个射孔孔眼(9)处的储层；
4)完成压裂液排放后，投入暂堵剂，堵住该段射孔孔眼(9)，井筒逐渐憋压，直至井口压力骤降，压开另外一个射孔孔眼对应的储层完成第二段压裂；
拖动压裂管柱至下一目标位置，重复以上步骤2)～4)，直至完成所有层段压裂。
6.一种大排量水平井重复压裂装置，其特征在于，包括压裂管柱和设置在压裂管柱内的油管(7)；
所述油管(7)端部上设置单流阀(1)、第一级定压滑套(10)、多个第三封隔器(11)、多个滑套喷砂器(12)、安全丢手(6)和同注阀(8)，两个第三封隔器(11)之间设置一个滑套喷砂器(12)；多个滑套喷砂器(12)串联；油管(7)连至井口；两个第三封隔器(11)之间有一个射孔孔眼(9)。
7.根据权利要求6所述的一种大排量水平井重复压裂装置，其特征在于，所述滑套喷砂器(12)通过投不同尺寸的可溶球打压开启。
8.根据权利要求6所述的一种大排量水平井重复压裂装置，其特征在于，所述第三封隔器(11)的坐封压力小于第一级定压滑套(10)的额定开启压力。
9.权利要求6至8任一项所述的一种大排量水平井重复压裂装置的压裂方法，其特征在于，包括以下步骤：
油管(7)缓慢憋压，坐封所有的第三封隔器(11)，同注阀(8)启动释放单向皮碗将上、下环空分隔开，并建立油管(7)与上环空的通道；
油管憋压打开第一级定压滑套(10)，建立油管与第一个射孔孔眼及其储层的过液通道，油套(6)同注完成第一段压裂，依次投球泵送、憋压，重复该步骤，完成所有层段的大排量压裂。
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