CN112360420A - 一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气田勘探和开发技术领域，具体涉及一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统及方法。本发明通过水平井井筒套管、桥塞、智能套管滑套和地面控制器构成水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统，桥塞设置在水平井相邻压裂段衔接处的井筒套管上，智能套管滑套设置有多个，在水平井井筒套管不同的压裂段的不同簇上分别设置有一个智能套管滑套，地面控制器设置在地面，并与多个智能套管滑套电信号连接。本发明有效解决了水平井分段多簇压裂多簇不能完全起裂、多裂缝不能均衡扩展延伸的问题，多簇起裂有效性提高到100％，多裂缝均衡扩展率提高到90％以上，显著提升了人工裂缝对储层的控制程度，最终大幅的提高了低渗‑致密油气藏单井产量。

Description

一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统及方法

技术领域

本发明属于油气田勘探和开发技术领域，具体涉及一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统及方法。

背景技术

水平井分段多簇压裂是目前国内外低渗-致密油气藏提高单井产量的重要技术手段。单段多簇笼统合压情况下，由于各簇间储层非均质性的影响，造成多簇不能完全起裂，起裂有效性仅30％左右，且各簇裂缝不均衡扩展，人工裂缝对储层的控制程度低，油气藏不能得到充分有效动用。

为了提高多簇起裂有效性，促进各簇裂缝的均衡扩展，目前国内外主要采用暂堵压裂的方法。该技术是在压裂过程中投入暂堵剂封堵已经开启的簇的射孔孔眼或者缝口，迫使井筒内压力升高和液流转向，促使应力较高的簇起裂并扩展延伸。该方法的缺点在于不同区块、井段的储层非均质性都不相同，因此对暂堵剂的用量和粒径很难把握，规律性很差。用量太少或粒径太小则会封堵无效，而用量太多或者粒径太大又极易堵死，造成井下事故。如何实现水平井分段多簇压裂多簇完全起裂和多裂缝均衡扩展延伸多年来一直是国内外低渗-致密油气藏储层改造的技术瓶颈。

发明内容

本发明提供了一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统及方法，目的在于有效解决水平井分段多簇压裂多簇起裂有效率低、多裂缝扩展不均衡造成储层不能充分有效改造的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统，至少包括水平井井筒套管和桥塞，桥塞设置在水平井井筒套管上，还包括智能套管滑套和地面控制器；所述的智能套管滑套设置有多个，在水平井井筒套管不同的压裂段的不同簇上分别设置有一个智能套管滑套，所述的地面控制器设置在地面，并与多个智能套管滑套电信号连接。

所述的地面控制器采用的是PLC控制器。

所述的智能套管滑套包括上接头、下接头、壳体、内套、信号接收器、流量信号发射器、流量测量仪、驱动器、螺杆和活动接头；所述的壳体的两端分别连接有上接头和下接头，上接头与上部套管公扣相连，下接头与下步套管母扣相连；所述的壳体上设置有出液槽，用于封闭出液槽的内套固定在壳体内侧壁上；所述内套通过活动接头与螺杆下端相连，螺杆上端与驱动器相连，驱动器与信号接收器电信号连接；流量测量仪设置在出液槽内口处，并与流量信号发射器电信号连接。

一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统的多裂缝均衡扩展方法，包括如下步骤，

步骤一：水平井钻井结束后，在套管上连接多个智能套管滑套，根据压裂分段内的压裂簇数，使每段均设置有智能套管滑套后下井；

步骤二：每段压裂施工前，地面控制器向该段所有智能套管滑套发送开启指令，并对各簇进行笼统合压，泵注排量采用设定值；

步骤三：加压并加注压裂液和支撑剂，地面控制器实时获取该段流经每个智能套管滑套的液体流量值，并根据液体流量值，实时调节不同智能套管滑套的打开程度，使流经每个智能套管滑套的液体流量均衡；

步骤四：压裂完成后，地面控制器向所有智能套管滑套发送关闭指令。

所述的步骤一中的压裂分段内的压裂簇数大于等于2。

所述的多个智能套管滑套按下入的顺序进行顺序编号。

有益效果：

本发明有效解决了水平井分段多簇压裂多簇不能完全起裂、多裂缝不能均衡扩展延伸的问题，多簇起裂有效性提高到100％，多裂缝均衡扩展率提高到90％以上，显著提升人工裂缝对储层的控制程度，最终大幅提高低渗-致密油气藏单井产量。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例，详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的方法示意图；

图2是现有技术的方法示意图；

图3是本发明的智能套管滑套的结构示意图。

图中：1-水平井井筒套管；2-智能套管滑套；3-人工裂缝；4-桥塞；5-地面控制器；6-上接头；7-下接头；8-壳体；9-内套；10-信号接收器；11-流量信号发射器；12-流量测量仪；13驱动器；14-螺杆；15-活动接头；16-销钉；17-出液槽。

具体实施方式

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的一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

参照图1和图3所示的一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统，至少包括水平井井筒套管1和桥塞4，桥塞4设置在水平井井筒套管1上，还包括智能套管滑套2和地面控制器5；所述的智能套管滑套2设置有多个，在水平井井筒套管1不同的压裂段的不同簇上分别设置有一个智能套管滑套2，所述的地面控制器5设置在地面，并与多个智能套管滑套2电信号连接。

本发明在具体应用时，当水平井钻井结束后，在套管上连接多个智能套管滑套2，根据压裂分段内的压裂簇数，使每段均设置有智能套管滑套2后下井；压裂施工前，地面控制器5向所有智能套管滑套2发送开启指令，并对各簇进行笼统合压，泵注排量采用设定值；随后，加压并加注压裂液和支撑剂，地面控制器5实时获取流经每个智能套管滑套2的液体流量值，并根据液体流量值，实时调节不同智能套管滑套2的打开程度，使流经每个智能套管滑套2的液体流量均衡；压裂完成后，地面控制器5向所有智能套管滑套2发送关闭指令。

当压裂液通过打开的智能套管滑套2进入地层，并在高压作用下在各个智能套管滑套2处形成裂缝，伴随压裂液的进入，裂缝向前扩展延伸。每个智能滑套2将流经的液体流量数据信号传送至地面接收器，地面技术人员根据每个智能滑套2的流量数据，实时地对智能滑套2的打开程度进行调节，对流量较大的智能滑套2缩小打开程度，对流量较小的智能滑套2增大打开程度，最终使各个智能滑套2所进入的压裂液量相对均衡，则各个簇处所产生的裂缝扩展程度也相对均衡。

在具体应用时，每个智能滑套在每簇内的具体位置可以根据水平段油层情况定，也就是把滑套设置在油层条件好的地方，使得多簇裂缝中各个簇的裂缝都能延伸出去且有一定的长度。

本发明有效解决了水平井分段多簇压裂多簇不能完全起裂、多裂缝不能均衡扩展延伸的问题，多簇起裂有效性提高到100％，多裂缝均衡扩展率提高到90％以上，显著提升了人工裂缝对储层的控制程度，最终大幅提高低渗-致密油气藏单井产量。

实施例二：

参照图1所示的一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统，在实施例一的基础上，所述的地面控制器5采用的是PLC控制器。

在实际使用时，地面控制器5采用本发明的技术方案，使得操作方便。

实施例三：

参照图3所示的一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统，在实施例一的基础上，所述的智能套管滑套2包括上接头6、下接头7、壳体8、内套9、信号接收器10、流量信号发射器11、流量测量仪12、驱动器13、螺杆14和活动接头15；所述的壳体8的两端分别连接有上接头6和下接头7，上接头6与上部套管公扣相连，下接头7与下步套管母扣相连；所述的壳体8上设置有出液槽17，用于封闭出液槽17的内套9固定在壳体8内侧壁上；所述内套9通过活动接头15与螺杆14下端相连，螺杆14上端与驱动器13相连，驱动器13与信号接收器10电信号连接；流量测量仪12设置在出液槽17内口处，并与流量信号发射器11电信号连接。

在实际使用时，用于封闭出液槽的内套9采用的固定件是销钉16，内套9通过销钉16固定在壳体8上。

具体应用时，由地面控制器5向井下智能套管滑套2发出开启指令，开启指令以脉冲信号方式经套管金属向井下传播，智能套管滑套2上的信号接收器10接到开启指令后驱动器13开始工作，产生顺时针旋转扭矩驱动螺杆14旋转上行并带动内套9上行剪断销钉16。内套9上行后出液槽打开，液体流动通道建立，由套管注入的高压流体经出液槽进入油层压开裂缝并延伸。内套9上行的高度决定了出液槽的打开程度，同理，若螺杆14带动内套9下行，则已打开的出液槽会关闭或减小打开程度。流量信号发射器11将流量测量仪12采集的流量数据信号经套管向上发送至地面控制器5。技术人员可根据地面控制器5接收到的单个压裂段上的每个智能滑套2的流量数据，对每个智能滑套2出液槽的打开程度进行调节，从而达到对井筒注入的液体进行均匀分配的目的，使各个压裂簇都能均匀进液，使多条裂缝得到均衡扩展。

实施例四：

一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展方法，包括如下步骤，

步骤一：水平井钻井结束后，在套管上连接多个智能套管滑套2，根据压裂分段内的压裂簇数，使每段均设置有智能套管滑套2后下井；

步骤二：每段压裂施工前，地面控制器5向该段所有智能套管滑套2发送开启指令，并对各簇进行笼统合压，泵注排量采用设定值；

步骤三：加压并加注压裂液和支撑剂，地面控制器5实时获取该段流经每个智能套管滑套2的液体流量值，并根据液体流量值，实时调节不同智能套管滑套2的打开程度，使流经每个智能套管滑套2的液体流量均衡；

步骤四：压裂完成后，地面控制器5向所有智能套管滑套2发送关闭指令。

在实际使用时，当多簇压裂所包含的所有簇上的智能滑套2初始全部开启，压裂液通过打开的智能滑套2进入地层，并在高压作用下在各个智能滑套2处形成人工裂缝3，伴随压裂液的进入，人工裂缝3向前扩展延伸。

当每个智能滑套2将流经的液体流量数据信号传送至地面接收器，地面技术人员根据每个智能滑套2的流量数据，实时地对智能滑套2的打开程度进行调节，对流量较大的滑套缩小打开程度，对流量较小的滑套增大打开程度，最终使各个滑套所进入的压裂液量相对均衡，则各个簇处所产生的人工裂缝3的扩展程度也相对均衡。

实施例五：

一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展的方法，在实施例三的基础上：所述的步骤一中的压裂分段内的压裂簇数大于等于2。

进一步的，所述的多个智能套管滑套2按下入的顺序进行顺序编号。

在实际使用时，对一口水平井中所下入的多个智能套管滑套2在入井之前按顺序进行编号，其所发出的信号也与编号对应，用以区分各个滑套，能够方便的对不同智能套管滑套2进行控制。

实施例六：

一种智能调控实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展的方法实例：

步骤1：某区块储层为致密油层，采用水平井分段多簇压裂技术进行改造，水平段长800米，计划共压裂8段，每段射孔4簇，水平井井筒套管上共下入32个智能套管滑套2。

步骤2：配备地面控制器1套、压裂机组1套、20/40目石英砂支撑剂150立方米、胍胶压裂液1000立方米。

步骤3：压裂施工前，首先通过地面控制器5发出指令，将每段的4个智能套管滑套2全部完全打开，对4簇进行笼统合压即对一个压裂段里的4簇一起进行压裂，泵注排量为10立方米/分钟。

步骤4：压裂过程中各智能套管滑套2将所通过的流量数据经金属套管传送至地面控制器5，技术人员根据各簇流量大小，实时地对所对应的智能套管滑套2的打开程度进行调节，最终将1000立方米压裂液和150立方米支撑剂平均分配到4簇裂缝中。

步骤5：由于每段中的4簇裂缝全部起裂，并且各簇进入的压裂液和支撑剂基本相等，各簇裂缝都得到了均衡扩展延伸，储层被充分改造，如附图1所示。

附图2中为常规水平井分段多簇压裂后的裂缝扩展示意图，各簇裂缝长短不一，部分簇的缝长很短，储层没有得到充分改造。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统，至少包括水平井井筒套管(1)和桥塞(4)，桥塞(4)设置在水平井相邻压裂段衔接处的井筒套管(1)上，其特征在于：还包括智能套管滑套(2)和地面控制器(5)；所述的智能套管滑套(2)设置有多个，在水平井井筒套管(1)不同的压裂段的不同簇上分别设置有一个智能套管滑套(2)，所述的地面控制器(5)设置在地面，并与多个智能套管滑套(2)电信号连接。

2.如权利要求1所述的一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统，其特征在于：所述的地面控制器(5)采用的是PLC控制器。

3.如权利要求1所述的一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统，其特征在于：所述的智能套管滑套(2)包括上接头(6)、下接头(7)、壳体(8)、内套(9)、信号接收器(10)、流量信号发射器(11)、流量测量仪(12)、驱动器(13)、螺杆(14)和活动接头(15)；所述的壳体(8)的两端分别连接有上接头(6)和下接头(7)，上接头(6)与上部套管公扣相连，下接头(7)与下步套管母扣相连；所述的壳体(8)上设置有出液槽(17)，用于封闭出液槽(17)的内套(9)固定在壳体(8)内侧壁上；所述内套(9)通过活动接头(15)与螺杆(14)下端相连，螺杆(14)上端与驱动器(13)相连，驱动器(13)与信号接收器(10)电信号连接；流量测量仪(12)设置在出液槽(17)内口处，并与流量信号发射器(11)电信号连接。

4.如权利要求1-3任意一项所述的一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展系统的多裂缝均衡扩展方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤一：水平井钻井结束后，在套管上连接多个智能套管滑套(2)，根据压裂分段内的压裂簇数，使每段均设置有智能套管滑套(2)后下井；

步骤二：每段压裂施工前，地面控制器(5)向该段所有智能套管滑套(2)发送开启指令，并对各簇进行笼统合压，泵注排量采用设定值；

步骤三：加压并加注压裂液和支撑剂，地面控制器(5)实时获取该段流经每个智能套管滑套(2)的液体流量值，并根据液体流量值，实时调节不同智能套管滑套(2)的打开程度，使流经每个智能套管滑套(2)的液体流量均衡；

步骤四：压裂完成后，地面控制器(5)向所有智能套管滑套(2)发送关闭指令。

5.如权利要求4所述的一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展的方法，其特征在于：所述的步骤一中的压裂分段内的压裂簇数大于等于2。

6.如权利要求4所述的一种实现水平井分段多簇压裂多裂缝均衡扩展的方法，其特征在于：所述的多个智能套管滑套(2)按下入的顺序进行顺序编号。

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