CN113445979A - 一种用于油气田分段压裂的绳结暂堵球、方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于油气田分段压裂的绳结暂堵球，所述绳结暂堵球包括绳结暂堵球本体和包裹外壳，所述绳结暂堵球本体包裹设置在包裹外壳内部，该包裹外壳将绳结暂堵球本体包裹成圆球形，该包裹外壳在井筒中能够溶解，且进入炮眼后包裹外壳能够破碎，释放出绳结暂堵球本体；所述绳结暂堵球本体为柔性绳结暂堵球，在压差的作用下绳结暂堵球本体能够变形并进入不规则射孔孔眼中。本发明绳结暂堵球中的绳结暂堵球本体为柔性绳结暂堵球，在压差的作用下绳结暂堵球本体可变形进入不规则射孔孔眼，解决了常规圆球暂堵球对不规则孔眼坐封效率低的问题。本发明绳结暂堵球能够应用在对油气储层进行分段压裂改造中，提高油气井产能。
Description
技术领域
本发明属于油气田增产技术领域，尤其是一种用于油气田分段压裂的绳结暂堵球、方法和应用。
背景技术
目前油气田分段压裂过程中常采用暂堵球对射孔炮眼进行封堵，以实现分段压裂。暂堵球常为规则的硬质圆球，但由于射孔孔眼的复杂性往往导致炮眼封堵失败。实际上射孔孔眼并非规则的圆孔、并带有一定的毛刺，从而导致规则的圆球暂堵球无法有效坐封。
压裂过程中常采用高排量、大砂量，这对孔眼喷射切割作用很大，对孔眼造成扩径和不规则变形，使得针对原孔眼设计的规则圆球暂堵球难以实现有效的封堵，且很容易被后续携砂液冲击掉落而失效。
通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种用于油气田分段压裂的绳结暂堵球、方法和应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于油气田分段压裂的绳结暂堵球，所述绳结暂堵球包括绳结暂堵球本体和包裹外壳，所述绳结暂堵球本体包裹设置在包裹外壳内部，该包裹外壳将绳结暂堵球本体包裹成圆球形，该包裹外壳在井筒中能够溶解，且进入炮眼后包裹外壳能够破碎，释放出绳结暂堵球本体；
所述绳结暂堵球本体为柔性绳结暂堵球，在压差的作用下绳结暂堵球本体能够变形并进入不规则射孔孔眼中。
进一步地，所述绳结暂堵球本体的制备步骤如下：
取复合聚乙烯醇纤维，剪成段后，单段纤维沿水平方向放置，将纤维一端绳尾纵向缠绕2圈形成5cm绳扣，再将该段绳尾在绳扣中央横向缠绕2圈，形成上下两个绳扣；继续将该段绳尾顺序穿过上下两个绳扣缠绕2圈，此时形成上部两段绳，下部两段绳的绳结；然后先拉紧右上绳，再拉紧左下绳；又拉紧右上绳，再拉紧左下绳，最后拉紧两端绳尾形成绳结暂堵球本体，两端绳尾分别留取20～50mm的长度，其余剪掉，即完成绳结暂堵球本体的制作。
进一步地，所述复合聚乙烯醇纤维的制备步骤如下：
采用低聚合度和高聚合度的聚乙烯醇按质量比10:1～1：1进行复配即得，从而控制绳结暂堵球在不同温度下的降解速度。
进一步地，所述绳结暂堵球本体为中心设置有圆球状绳结、两端设有绳尾的形状，圆球状绳结的直径为10～30mm，绳尾的长度为20～50mm。
进一步地，所述绳结暂堵球的直径为22～35mm。
如上所述的用于油气田分段压裂的绳结暂堵球的制备方法，步骤如下：
将绳结暂堵球本体放入圆球磨具中，倒入70℃下熔融后的乙二醇、石蜡、NP-30的混合物，三者的质量比为7：1：2，冷却后即得绳结暂堵球。
如上所述的用于油气田分段压裂的绳结暂堵球的使用方法，步骤如下：
关井泄压后，将绳结暂堵球从高压管汇旋塞处投入至高压管汇中，或从井口三号闸门处投入至注入头处，然后关井打背压，开井口阀门后，启动泵车，提排量至1m3/min后，从混砂车投入粉末暂堵剂后，然后迅速提排量至6m3/min，将绳结暂堵球与暂堵剂共同泵送至暂堵层段，实现对射孔孔眼和缝口的封堵。
如上所述的绳结暂堵球在油气田分段压裂方面中的应用。
如上所述的绳结暂堵球在射孔炮眼封堵方面中的应用。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
1、本发明绳结暂堵球中的绳结暂堵球本体为柔性绳结暂堵球，在压差的作用下绳结暂堵球本体可变形进入不规则射孔孔眼，解决了常规圆球暂堵球对不规则孔眼坐封效率低的问题。本发明绳结暂堵球能够应用在对油气储层进行分段压裂改造中，提高油气井产能。
2、本发明采用高强度改性聚乙烯醇纤维编织成柔性绳结暂堵球，绳结暂堵球可变形进入不规则射孔孔眼，坐封效率更高。
3、本发明绳结暂堵球本体的两端均设有一段绳尾，绳尾可对不规则射孔孔眼实现二次封堵，以提高绳结暂堵球的封堵效果，解决了常规圆球暂堵球对不规则孔眼封堵性差的问题。。
4、本发明绳结暂堵球吸水后具有很高的强度，承压能力可达50MPa以上，可实现对射孔孔眼的有效封堵和迫使工作液转向的目的。如图3所示。
5、施工结束后，在储层温度下本发明绳结暂堵球可在水溶液中完全降解，随返排液排出，降低对储层的伤害。
附图说明
图1为本发明中绳结暂堵球本体的一种实物照片图；
图2为本发明中绳结暂堵球(即包裹外壳包裹绳结暂堵球本体后)的一种实物照片图；
图3为本发明中绳结暂堵球本体对孔眼封堵的承压性能图；
图4为本发明中现场应用实施例1的施工曲线；
图5为本发明中现场应用实施例2的施工曲线。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明中所使用的原料，如无特殊说明，均为常规的市售产品；本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。
一种用于油气田分段压裂的绳结暂堵球，所述绳结暂堵球包括绳结暂堵球本体和包裹外壳，所述绳结暂堵球本体包裹设置在包裹外壳内部，该包裹外壳将绳结暂堵球本体包裹成圆球形，该包裹外壳在井筒中能够溶解，且进入炮眼后包裹外壳能够破碎，释放出绳结暂堵球本体；
所述绳结暂堵球本体为柔性绳结暂堵球，在压差的作用下绳结暂堵球本体能够变形并进入不规则射孔孔眼中。
较优地，所述绳结暂堵球本体的制备步骤如下：
取复合聚乙烯醇纤维，剪成段后，单段纤维沿水平方向放置，将纤维一端绳尾纵向缠绕2圈形成5cm绳扣，再将该段绳尾在绳扣中央横向缠绕2圈，形成上下两个绳扣；继续将该段绳尾顺序穿过上下两个绳扣缠绕2圈，此时形成上部两段绳，下部两段绳的绳结；然后先拉紧右上绳，再拉紧左下绳；又拉紧右上绳，再拉紧左下绳，最后拉紧两端绳尾形成绳结暂堵球本体，两端绳尾分别留取20～50mm的长度，其余剪掉，即完成绳结暂堵球本体的制作。
较优地，所述复合聚乙烯醇纤维的制备步骤如下：
采用低聚合度和高聚合度的聚乙烯醇按质量比10:1～1：1进行复配即得，从而控制绳结暂堵球在不同温度下的降解速度。
聚乙烯醇纤维是化学纤维中唯一可以水溶的纤维，以提高绳结暂堵球的适用温度范围，扩大绳结暂堵球的使用范围，既可满足短时间降解快速返排的要求，又可以满足部分套变井多层和压时的长时间封堵要求(降解数据见表1)。
较优地，所述绳结暂堵球本体为中心设置有圆球状绳结、两端设有绳尾的形状，圆球状绳结的直径为10～30mm，绳尾的长度为20～50mm。可以如图1所示。
较优地，所述绳结暂堵球的直径为22～35mm。可以如图2所示。
如上所述的用于油气田分段压裂的绳结暂堵球的制备方法，步骤如下：
将绳结暂堵球本体放入圆球磨具中，倒入70℃下熔融后的乙二醇、石蜡、NP-30的混合物，三者的质量比为7：1：2，冷却后即得绳结暂堵球。
将绳结暂堵球本体采用聚乙二醇、石蜡、NP-30的混合物进行包裹成圆球形，保证投球过程顺利通过管汇到达炮眼位置。包裹外壳在井筒中会快速溶解，且进入炮眼后外壳破碎，释放出绳结暂堵球，实现对炮眼的有效封堵。
如上所述的用于油气田分段压裂的绳结暂堵球的使用方法，步骤如下：
关井泄压后，将绳结暂堵球从高压管汇旋塞处投入至高压管汇中，或从井口三号闸门处投入至注入头处，然后关井打背压，开井口阀门后，启动泵车，提排量至1m3/min后，从混砂车投入粉末暂堵剂后，然后迅速提排量至6m3/min，将绳结暂堵球与暂堵剂共同泵送至暂堵层段，实现对射孔孔眼和缝口的封堵。
如上所述的绳结暂堵球在油气田分段压裂方面中的应用。
如上所述的绳结暂堵球在射孔炮眼封堵方面中的应用。
具体地，相关制备及检测实施例如下：
实施例1：
暂堵球制备过程：以适用于95℃条件的20mm绳结暂堵球制备为例：
剪取160mm复合聚乙烯醇纤维，称取8g，将纤维纵向缠绕2圈，横向缠绕2圈，穿过上下两个绳扣缠绕2圈，拉紧纤维两端成绳结暂堵球。将绳结暂堵球放入直径为30mm的圆球磨具中，倒入70℃下熔融后的乙二醇、石蜡、NP-30的混合物(质量比为7：1：2)，冷却后即为暂堵球。
实施例2：
以适用于70℃条件的22mm绳结暂堵球制备为例：
剪取200mm复合聚乙烯醇纤维，称取12g，将纤维纵向缠绕2圈，横向缠绕2圈，穿过上下两个绳扣缠绕2圈，拉紧纤维两端成绳结暂堵球。将绳结暂堵球放入直径为30mm的圆球磨具中，倒入70℃下熔融后的聚乙二醇、石蜡、NP-30的混合物(质量比为7：1：2)，冷却后即为暂堵球。
绳结暂堵球现场应用实例：
投加方式：关井泄压后，将绳结暂堵球从高压管汇旋塞处投入至高压管汇中，或从井口三号闸门处投入至注入头处，然后关井打背压，开井口阀门后，启动泵车，提排量至1m3/min后，从混砂车投入粉末暂堵剂后，然后迅速提排量至6m3/min，将绳结暂堵球与暂堵剂共同泵送至暂堵层段，实现对射孔孔眼和缝口的封堵。
应用实施例1：
在某井第5级暂堵施工中应用：
某井第五级设计6簇36孔，设计投放绳结球18颗(25mm绳结球10颗，22mm绳结球8颗)，6m3排量送到位后，施工压力由55.5MPa升高至67.5MPa，压力上涨12MPa，稳压良好，说明暂堵球落座后持续有效。如图4所示。
应用实施例2：
在某井第11级暂堵施工中应用：
某井第五级设计6簇36孔，设计投放绳结球36颗(25mm绳结球24颗，22mm绳结球18颗)，6m3排量送到位后，施工压力由58MPa升高至84MPa超压，压力上涨26Pa，在整段施工中压力均保持非常高的水平，稳压非常好，说明暂堵球落座率非常高，形成非常好的封堵效果。如图5所示。
表1绳结暂堵球在不同温度下的降解性能
尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。
Claims (9)
1.一种用于油气田分段压裂的绳结暂堵球，其特征在于：所述绳结暂堵球包括绳结暂堵球本体和包裹外壳，所述绳结暂堵球本体包裹设置在包裹外壳内部，该包裹外壳将绳结暂堵球本体包裹成圆球形，该包裹外壳在井筒中能够溶解，且进入炮眼后包裹外壳能够破碎，释放出绳结暂堵球本体；
所述绳结暂堵球本体为柔性绳结暂堵球，在压差的作用下绳结暂堵球本体能够变形并进入不规则射孔孔眼中。
2.根据权利要求1所述的用于油气田分段压裂的绳结暂堵球，其特征在于：所述绳结暂堵球本体的制备步骤如下：
取复合聚乙烯醇纤维，剪成段后，单段纤维沿水平方向放置，将纤维一端绳尾纵向缠绕2圈形成5cm绳扣，再将该段绳尾在绳扣中央横向缠绕2圈，形成上下两个绳扣；继续将该段绳尾顺序穿过上下两个绳扣缠绕2圈，此时形成上部两段绳，下部两段绳的绳结；然后先拉紧右上绳，再拉紧左下绳；又拉紧右上绳，再拉紧左下绳，最后拉紧两端绳尾形成绳结暂堵球本体，两端绳尾分别留取20～50mm的长度，其余剪掉，即完成绳结暂堵球本体的制作。
3.根据权利要求2所述的用于油气田分段压裂的绳结暂堵球，其特征在于：所述复合聚乙烯醇纤维的制备步骤如下：
采用低聚合度和高聚合度的聚乙烯醇按质量比10:1～1：1进行复配即得，从而控制绳结暂堵球在不同温度下的降解速度。
4.根据权利要求1所述的用于油气田分段压裂的绳结暂堵球，其特征在于：所述绳结暂堵球本体为中心设置有圆球状绳结、两端设有绳尾的形状，圆球状绳结的直径为10～30mm，绳尾的长度为20～50mm。
5.根据权利要求1所述的用于油气田分段压裂的绳结暂堵球，其特征在于：所述绳结暂堵球的直径为22～35mm。
6.如权利要求1至5任一项所述的用于油气田分段压裂的绳结暂堵球的制备方法，其特征在于：步骤如下：
将绳结暂堵球本体放入圆球磨具中，倒入70℃下熔融后的乙二醇、石蜡、NP-30的混合物，三者的质量比为7：1：2，冷却后即得绳结暂堵球。
7.如权利要求1至5任一项所述的用于油气田分段压裂的绳结暂堵球的使用方法，其特征在于：步骤如下：
关井泄压后，将绳结暂堵球从高压管汇旋塞处投入至高压管汇中，或从井口三号闸门处投入至注入头处，然后关井打背压，开井口阀门后，启动泵车，提排量至1m3/min后，从混砂车投入粉末暂堵剂后，然后迅速提排量至6m3/min，将绳结暂堵球与暂堵剂共同泵送至暂堵层段，实现对射孔孔眼和缝口的封堵。
8.如权利要求1至5任一项所述的绳结暂堵球在油气田分段压裂方面中的应用。
9.如权利要求1至5任一项所述的绳结暂堵球在射孔炮眼封堵方面中的应用。
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