CN114251078A - 一种水力割缝方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油天然气储层改造领域,公开了一种水力割缝方法,包括以下步骤:S1:将水力割缝工具通过管道延伸至井筒内目标地层;S2:通过地面泵体泵入工作液,工作液经过水力割缝工具后,形成高速射流,对目标地层进行径向切割成缝槽状孔道,为地层流体进入井筒提供通道;所述工作液包括水、磨料及添加剂;S3:水力割缝后,提出水力割缝工具,清洗井筒;该水力割缝方法,改变了现有的储层改造方式,使用水力割缝,能够制造提供石油、天然气、地层水进入井筒的槽形孔道,同时孔道周缘地层的压应力转换成拉应力,致使地层发生拉伸破坏、拉剪破坏,产生微裂缝,提高地层的导流能力。

Description

一种水力割缝方法
技术领域
本发明涉及石油天然气储层改造领域,具体涉及一种水力割缝方法。
背景技术
在石油天然气开采过程中,由于储层岩的性质、埋藏深浅及储层渗透率等因素,一般都需要对储层进行改造,以提高储层的渗透率,从而提高油井的产量。在储层改造的相关技术中,通常采用储层酸化技术来提高储层的渗透率。具体是通过注入井,向储层中注入一定量的有机酸或者无机酸等酸类化学剂,酸类化学剂在储层中与碳酸盐反应,溶蚀掉一定量的碳酸盐,从而使得储层的孔隙度增大,孔隙连通性增强,进而可以提高储层的渗透率。
现有提高储层渗透率的方法是采用钻具穿层钻孔进行储层改造,以及水力割缝,水力割缝工艺是采用水力射流的原理,切割生产套管开缝,实现井筒与储层的连通,同时进行储层改造,实现渗透性改善。但现有的水力割缝工艺大多只利用高压水流打击、切削作用,会产生大量砂石,如果割缝期间排量不足,会导致砂堆积而造成堵塞,影响工作效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种水力割缝方法,该水力割缝方法,改变了现有的储层改造方式,使用水力割缝,能够制造提供石油、天然气、地层水进入井筒的槽形孔道,同时孔道周缘地层的压应力转换成拉应力,致使地层发生拉伸破坏、拉剪破坏,产生微裂缝,提高地层的导流能力。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种水力割缝方法,包括以下步骤:
S1:将水力割缝工具通过管道延伸至井筒内目标地层;
S2:通过地面泵体泵入工作液,工作液经过水力割缝工具后,形成高速射流,对目标地层进行径向切割成缝槽状孔道,为地层流体进入井筒提供通道;地层流体包括油、气和其他碳氢化合物流体;
所述工作液包括水、磨料及添加剂;
S3:水力割缝后,提出水力割缝工具,清洗井筒。
作为优选,工作液形成一个环形高速射流,该环形高速射流形成一切割面。
作为优选,射流速度为90~132m/s。
作为优选,所述工作液按照体积比包括水91%-97%、磨料1.63%~8.0%及添加剂1%~5%;优选的,所述工作液按照体积比包括水91%-97%、磨料 2%~4%及添加剂1%~5%。
作为优选,所述磨料为固体颗粒,包括石英砂、石榴石、玻璃、塑料中一种及两种以上的组合。
作为优选,所述添加剂为密度低于水的有机物,包括汽油、煤油、柴油、酒精、丙酮、氨、甲醇、机油、植物油及植物胶中一种及两种以上的组合。添加剂可以加强水利割缝的穿透力,并对于割缝孔进行清洁和排液时井筒的清洗,避免砂堆积而造成管道堵塞。
作为优选,水力割缝工具包括连接系统、移动系统及喷砂系统,喷砂系统包括喷嘴,喷嘴尺寸与磨料粒径匹配。喷砂系统还包括至少一个喷射器,多个喷射器通过管道连接且每一组喷射器端部连接一喷嘴,分别对准设定的多个目标层。工作液经过喷射器后形成穿透套管、水泥环及地层岩石的高速射流。
喷嘴直径为3mm时,磨料颗粒粒径为<0.64mm,所述磨料用量在工作液中占体积比为1.63%~5.63%;
喷嘴直径为3.5mm时,磨料颗粒粒径为0.64-1.25mm所述磨料用量在工作液中占体积比为2.34%~6.34%;
喷嘴直径为4mm时,磨料颗粒粒径为1.25-2.5mm,所述磨料用量在工作液中占体积比为3.3%~7.3%;
喷嘴直径为6mm时,磨料颗粒粒径为>2.5mm,所述磨料用量在工作液中占体积比为4.0%~8.0%。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的水力割缝方法,改变了现有的储层改造方式,使用水力割缝,能够制造提供石油、天然气、地层水进入井筒的槽形孔道,同时孔道周缘地层的压应力转换成拉应力,致使地层发生拉伸破坏、拉剪破坏,产生微裂缝,提高地层的导流能力。
附图说明
图1为本实施方式中水力割缝方法中水力割缝工具的结构示意图。
附图中:1-连接系统、2-移动系统、3-喷砂系统、31-喷嘴、32-喷射器。
具体实施方式
为了更好的理解本发明,下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。
一种水力割缝方法,包括以下步骤:
S1:将水力割缝工具通过管道延伸至井筒内目标地层;
S2:通过地面泵体泵入工作液,工作液经过水力割缝工具后,工作液形成一个环形高速射流,该环形高速射流形成一切割面,对目标地层进行径向切割成缝槽状孔道,为地层流体进入井筒提供通道;地层流体包括油、气和其他碳氢化合物流体。
所述工作液包括水、磨料及添加剂;
S3:水力割缝后,提出水力割缝工具,清洗井筒。
水力割缝工具包括连接系统1、移动系统2及喷砂系统3,连接系统1 包括用来连接钢制管柱及下部的水力割缝工具的连接器、与连接器连接的马达头及扶正器,马达头集成了液压脱手装置及双瓣单流阀装置,液压脱手装置在遇到紧急情况时通过投球打压,脱开下部工具与连接器的连接,双瓣单流阀装置是防止井筒内的流体进入工具内,确保水力割缝施工时的井控安全;马达头下部螺纹连接扶正器,扶正器能保证水力割缝工具管柱在井筒内居于中线上,确保水力割缝工具工作时对井壁四周的喷射均匀受力;
移动系统2包括液压移动总成,液压移动总成利用液压及弹簧的作用,实现水力割缝工具在井内的自动移动及复位,工作液通过液压移动总成时,在工作液压力的作用下,产生的节流压差会推动工具内的上活塞移动,挤压液压油通过溢流阀,缓慢推动与中心管连同螺纹连接的下活塞移动,带动下部接头同步移动,当水力割缝施工结束,液压移动总成下腔内的液压油通过旁通阀快速泄压,并在中心管外弹簧的作用下迅速复位,实现水力割缝的重复施工;
喷砂系统3包括喷嘴31,喷嘴31尺寸与磨料粒径匹配。喷砂系统3还包括至少一个喷射器32,多个喷射器32通过管道连接且每一组喷射器32 端部连接一喷嘴31,分别对准设定的多个目标层。工作液经过喷射器32后形成穿透套管、水泥环及地层岩石的高速射流。
实施例1:工作液体积比包括水97%、石榴石2%及柴油1%;喷嘴直径为3mm,石榴石粒径<0.64mm,射流速度为90~100m/s;对地层进行切割、产生空化、冲洗割缝后形成的缝槽孔道,以及清洗井筒,水力割缝实施之后,地层的导流能力增加了1.2倍。
实施例2:工作液体积比包括水95%、石英砂1%、石榴石2.5%、柴油1%及汽油0.5%;喷嘴直径为3.5mm,石榴石和石英砂粒径为640μm~1250μm。射流速度为98~122m/s;对地层进行切割、产生空化、冲洗割缝后形成的缝槽孔道,以及清洗井筒,水力割缝实施之后,地层的导流能力增加了1.4倍。
实施例3:工作液体积比包括水94%、石英砂2%、玻璃2%、柴油1%、机油0.5%及汽油0.5%;喷嘴直径为4mm,石英砂和玻璃粒径为1250-2500μm,射流速度为105~125m/s;对地层进行切割、产生空化、冲洗割缝后形成的缝槽孔道,以及清洗井筒,水力割缝实施之后,地层的导流能力增加了1.5倍。
实施例4:工作液体积比包括水91%、石英砂1.5%、石榴石2%、玻璃 2.5%、塑料0.5%、柴油1%、煤油0.5%、酒精0.3%、丙酮0.3%及汽油0.4%;喷嘴直径为4mm,石英砂、石榴石、玻璃和塑料粒粒径为>2.5mm,射流速度为110~132m/s;对地层进行切割、产生空化、冲洗割缝后形成的缝槽孔道,以及清洗井筒,水力割缝实施之后,地层的导流能力增加了1.5倍。
以上对本发明的实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种水力割缝方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将水力割缝工具通过管道延伸至井筒内目标地层;
S2:通过地面泵体泵入工作液,工作液经过水力割缝工具后,形成高速射流,对目标地层进行径向切割成缝槽状孔道,为地层流体进入井筒提供通道;
所述工作液包括水、磨料及添加剂;
S3:水力割缝后,提出水力割缝工具,清洗井筒。
2.根据权利要求1所述的一种水力割缝方法,其特征在于,工作液形成一个环形高速射流,该环形高速射流形成一切割面。
3.根据权利要求2所述的一种水力割缝方法,其特征在于,射流速度为90~132m/s。
4.根据权利要求1所述的一种水力割缝方法,其特征在于,所述工作液按照体积比包括水91%-97%、磨料1.63%~8.0%及添加剂1%~5%;优选的,所述工作液按照体积比包括水91%-97%、磨料2%~4%及添加剂1%~5%。
5.根据权利要求4所述的一种水力割缝方法,其特征在于,所述磨料为固体颗粒,包括石英砂、石榴石、玻璃、塑料中一种及两种以上的组合。
6.根据权利要求4所述的一种水力割缝方法,其特征在于,所述添加剂为密度低于水的有机物,包括汽油、煤油、柴油、酒精、丙酮、氨、甲醇、机油、植物油及植物胶中一种及两种以上的组合。
7.根据权利要求5所述的一种水力割缝方法,其特征在于,水力割缝工具包括连接系统、移动系统及喷砂系统,喷砂系统包括喷嘴,喷嘴尺寸与磨料粒径匹配。
8.根据权利要求7所述的一种水力割缝方法,其特征在于,喷砂系统还包括至少一个喷射器,多个喷射器通过管道连接且每一组喷射器端部连接一喷嘴,分别对准设定的多个目标层。
9.根据权利要求7所述的一种水力割缝方法,其特征在于,喷嘴直径为3mm时,磨料颗粒粒径为<0.64mm,所述磨料用量在工作液中占体积比为1.63%~5.63%;
喷嘴直径为3.5mm时,磨料颗粒粒径为0.64-1.25mm,所述磨料用量在工作液中占体积比为2.34%~6.34%;
喷嘴直径为4mm时,磨料颗粒粒径为1.25-2.5mm,所述磨料用量在工作液中占体积比为3.3%~7.3%;
喷嘴直径为6mm时,磨料颗粒粒径为>2.5mm,所述磨料用量在工作液中占体积比为4.0%~8.0%。
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