CN114458273B - 一种水力冲击压裂试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水力冲击压裂试验方法，按照下述步骤进行：冲击片的初选、冲击片的抗压强度测试、试验前的注入测试、试验器材的组装、试验器材下井、地面管线的连接、利用泵车打压至冲击片破裂、试验后注入测试、试验器材起井以及试验数据采集。该方法能规范水力冲击压裂技术试验步骤，确保水力冲击压裂技术的试验可靠性和数据有效性，为现场规模实施提供安全和效果保障。
Description
技术领域
本发明涉及油水井酸化压裂增产增注工艺技术领域，更具体地说涉及一种水力冲击压裂试验方法。
背景技术
水力冲击压裂技术是一项利用水力冲击压裂工具在井下产生能使储层致裂压力的低成本小型水动力压裂改造技术，起源于上世纪70年代苏联，我国于1982年开始研究并应用，在吉林、河南、大庆、辽河、长庆、胜利、大港等油田规模应用达上万次。
该技术在国内推广应用时，冲击片的抗压、水击压力等参数的计算、试验或应用的成功率及有效性往往是关注的重点(详见文献“游林创.水力冲击波发生器.石油钻采机械[J]，1983(6)：31-35”、“赵荣生，王王才，赵星辉等.正水击化学解堵工艺技术研究与应用.石油钻采工艺[J]，1997，19(19)增刊：125-128”和“王江宽，罗艳红，兰艾芳等.水力冲击压裂-化学复合解堵技术的研究与应用[J]，油田化学，1999(03)：3-5”)，但国内研究多集中在数据计算，试验情况如何等方面，未有具体或完善的试验方法。
此外，海上油田为推广应用该项技术，目前公开申请了专利CN109779596A“一种海上油田水击压裂实施方法”，该方法可实现海上油田水击压裂作业，确保了海上油田施工井工具的匹配性，并提升了海上油田平台水击压裂高压作业下的管柱、井口等安全性，但方法更多强调是在现场应用技术方法的实现上。在现场应用之前，往往需要进行大量的技术验证试验，以便为现场规模实施提供安全和效果保障，目前缺乏一种方法，能够规范水力冲击压裂技术试验步骤，确保水力冲击压裂技术的试验可靠性和数据有效性。
在试验时会出现如下问题：通过计算所需抗压强度的冲击片与实际全部或部分不符，导致下井过程中，未达到预定值就发生破裂，造成试验失败；泵车加压速度过快，井筒液注压缩能量不佳，导致试验后增压效果不理想，达不到试验效果；没有测压手段和方法，理论计算的准确性无法判断或验证；没有系统的试验成功评价方法，单靠作业效果或经验来进行判断，不能为后续研究或应用提供现场试验更充足的参数。
综上所述，目前国内暂无一种水力冲击压裂试验方法，能规范水力冲击压裂技术试验步骤，确保水力冲击压裂技术的试验可靠性和数据有效性，为现场规模实施提供安全和效果保障。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，现有的海上油田水击压裂实施方法在实际试验的过程中存在各种问题，提供了一种水力冲击压裂试验方法，该方法能规范水力冲击压裂技术试验步骤，确保水力冲击压裂技术的试验可靠性和数据有效性，为现场规模实施提供安全和效果保障。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种水力冲击压裂试验方法，按照下述步骤进行：
步骤1，冲击片的初选：根据试验井垂深和泵车的泵注压力量程范围，选择满足抗压强度的冲击片5片以上；
步骤2，冲击片的抗压强度测试：对冲击片进行抗压强度测试，选择3片分别进行三次测试值与初选值偏差小于等于5％，则为合格的冲击片，三次测试值与初选值偏差大于5％，则为不合格的冲击片，需重新选择冲击片再重复上述抗压强度测试；
步骤3，试验前的注入测试：对试验井进行注入情况测试，记录试吸水指数的注入数据；
步骤4，试验器材的组装：将步骤2得到的测试合格的剩余冲击片装入水力冲击压裂工具中，在尾管的尾端通过变扣连接打孔管，在打孔管中安装监测精度不小于1ms的高精度压力计和铜柱压力计；
步骤5，试验器材下井：将水力冲击压裂试验装置的首端与油管的尾端相连后，与油管一并下入试验井的预定射孔位置；
步骤6，地面管线的连接：油管与井口连接，井口通过高压管线连接泵车；
步骤7，利用泵车打压至冲击片破裂：利用泵车打压，直至观察泵车的压力表突降，且压力表最高压力值与冲击片的抗压强度偏差小于等于5％，既能够判断为冲击片破裂；
步骤8，试验后注入测试：利用泵车持续进行泵注，直至注入稳定，记录试吸水指数的注入数据，停泵，泄压后，拆除高压管线与井口；
步骤9，试验器材起井：将水力冲击压裂工具从试验井中起出，再将冲击片、高精度压力计和铜柱压力计分别从水力冲击压裂工具中取出；
步骤10，试验数据采集：观察冲击片的破裂情况，记录高精度压力计和铜柱压力计的相关数据，试验结束，进行试验成功与否判断；
其中，水力冲击压裂试验装置，包括水力冲击压裂工具、尾管、打孔管、高精度压力计、铜柱压力计、油管和泵车，所述油管的尾端与所述水力冲击压裂工具的首端相连，所述水力冲击压裂工具的尾端与所述尾管的首端相连，所述尾管的尾端与所述打孔管的首端相连，所述高精度压力计和所述铜柱压力计安装在所述打孔管上，所述泵车通过高压管线与所述油管的首端相连，油管、水力冲击压裂工具、尾管和打孔管依次相连后自井口下入井内，所述水力冲击压裂工具至少包括冲击片和冲击片短节，所述冲击片设置在所述冲击片短节之中。
在步骤2中，冲击片的抗压强度测试，按照下述步骤进行：
步骤1，将冲击片置于冲击片短节中，冲击片短节的首端通过变扣再依次连接硬质管线、手压泵和压力表，冲击片短节的尾端通过变扣连接放压管线，其中，硬质管线抗压值和手压泵的加压值以及压力表的量程均大于等于上述冲击片的抗压强度1.7倍；
步骤2，利用手压泵缓慢加压至冲击片抗压强度的1.1倍，记录冲击片破裂时的压力值，三次测试值与初选值偏差小于等于5％则为合格的冲击片；
步骤3，冲击片合格后，在将剩余的冲击片再重复进行抗压强度测试，但手压泵缓慢加压至冲击片抗压强度的0.8倍，压力稳定5分钟，不能压破冲击片，然后将冲击片从冲击片短节中取出，作为试验样品。
在步骤7中，泵车的打压以5MPa为一个压力等级进行加压，增加一个压力等级后稳定1-2min后，再缓慢加压至下一个压力等级，泵车的打压压力接近冲击片的抗压强度前的一个压力等级时，利用泵车快速加压，待压力表突降后，不能停泵，需继续加大泵注排量，直至注入稳定。
在步骤10中，试验成功与否判断的标准：第一个条件，观察冲击片的破裂，第二个条件，步骤8的试吸水指数的注入数据优于步骤3的试吸水指数的注入数据，第三个条件，采集到高精度压力计在不同计量时间下的压力值和铜柱压力计的固定压力值，高精度压力计的最高压力值和铜柱压力计的固定压力值偏差不超过20％，同时满足上述三个条件则判断为试验成功，反之，则为试验失败。
所述泵车的打压以5MPa为一个压力等级进行加压，增加一个压力等级后稳定1-2min后，再缓慢加压至下一个压力等级，泵车的打压压力接近冲击片的抗压强度前的一个压力等级时，利用泵车快速加压，待压力表突降后，不能停泵，需继续加大泵注排量，直至注入稳定。
本发明的有益效果为：本发明规范水力冲击压裂技术试验步骤：通过试验井实践摸索，根据发现的问题，首次提供一种水力冲击压裂试验方法，为试验提供指导；确保水力冲击压裂技术的试验可靠性和数据有效性：通过不小于5片的冲击片抗压强度测试，既可以确保同一批次冲击片抗压强度计算与实际的匹配性，又可以为下井的冲击片提供一个0.8倍抗压强度的试压环境，确保了下井过程冲击片强度的准确性；通过泵车逐级加压的模式，保障了井筒液柱充分压缩聚能，减少试验误差；采用了高精度压力计和铜柱压力计双计量的方法，确保数据的准确性，并可以与研究计算值有效对比；为现场规模实施提供安全和效果保障：通过该试验方法，可以有效收集整理作业前后注入情况、井下测压情况等数据，再结合井况条件和前期的计算模拟，更加充分利用每一次试验结果，以优化模拟计算，避免井下水击压力过大对管柱的不安全，避免冲击片未达到预定值就发生破裂导致井下工具的不安全。结合试验井况和作业效果，也为规模实施提供效果保障。
附图说明
图1是本发明的试验器材及地面管线的连接结构示意图；
图中：1为冲击片；2为冲击片短节；3为水力冲击压裂工具；4为尾管；5为打孔管；6为高精度压力计；7为铜柱压力计；8为油管；9为井口；10为高压管线；11为泵车。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一
一种水力冲击压裂试验装置，包括水力冲击压裂工具3、尾管4、打孔管5、高精度压力计6、铜柱压力计7、油管8和泵车11，油管8的尾端与水力冲击压裂工具3的首端相连，水力冲击压裂工具3的尾端与尾管4的首端相连，尾管4的尾端与打孔管5的首端相连，高精度压力计6和铜柱压力计7安装在打孔管5上，泵车11通过高压管线10与油管8的首端相连，油管8、水力冲击压裂工具3、尾管4和打孔管5依次相连后自井口9下入井内，水力冲击压裂工具3至少包括冲击片1和冲击片短节2，冲击片1设置在冲击片短节2之中。
实施例二
在实施例一的基础上，冲击片1的数量为5片以上，冲击片1的选择标准为：对冲击片1进行抗压强度测试，三次测试值与初选值偏差小于等于5％则为合格的冲击片1。
泵车11的打压以5MPa为一个压力等级进行加压，增加一个压力等级后稳定1-2min后，再缓慢加压至下一个压力等级，泵车11的打压压力接近冲击片1的抗压强度前的一个压力等级时，利用泵车11快速加压，待压力表突降后，不能停泵，需继续加大泵注排量，直至注入稳定。
实施例三
一种水力冲击压裂试验方法，按照下述步骤进行：
步骤1，冲击片的初选：根据试验井垂深和泵车的泵注压力量程范围，选择满足抗压强度的冲击片5片以上；
步骤2，冲击片的抗压强度测试：对冲击片进行抗压强度测试，选择3片分别进行三次测试值与初选值偏差小于等于5％，则为合格的冲击片，三次测试值与初选值偏差大于5％，则为不合格的冲击片，需重新选择冲击片再重复上述抗压强度测试；
步骤3，试验前的注入测试：对试验井进行注入情况测试，记录试吸水指数的注入数据；
步骤4，试验器材的组装：将步骤2得到的测试合格的剩余冲击片装入水力冲击压裂工具中，在尾管的尾端通过变扣连接打孔管，在打孔管中安装监测精度不小于1ms的高精度压力计和铜柱压力计；
步骤5，试验器材下井：将水力冲击压裂试验装置的首端与油管的尾端相连后，与油管一并下入试验井的预定射孔位置；
步骤6，地面管线的连接：油管与井口连接，井口通过高压管线连接泵车；
步骤7，利用泵车打压至冲击片破裂：利用泵车打压，直至观察泵车的压力表突降，且压力表最高压力值与冲击片的抗压强度偏差小于等于5％，既能够判断为冲击片破裂；
步骤8，试验后注入测试：利用泵车持续进行泵注，直至注入稳定，记录试吸水指数的注入数据，停泵，泄压后，拆除高压管线与井口；
步骤9，试验器材起井：将水力冲击压裂工具从试验井中起出，再将冲击片、高精度压力计和铜柱压力计分别从水力冲击压裂工具中取出；
步骤10，试验数据采集：观察冲击片的破裂情况，记录高精度压力计和铜柱压力计的相关数据，试验结束，进行试验成功与否判断。
在步骤2中，冲击片的抗压强度测试，按照下述步骤进行：
步骤1，将冲击片置于冲击片短节中，冲击片短节的首端通过变扣再依次连接硬质管线、手压泵和压力表，冲击片短节的尾端通过变扣连接放压管线，其中，硬质管线抗压值和手压泵的加压值以及压力表的量程均大于等于上述冲击片的抗压强度1.7倍；
步骤2，利用手压泵缓慢加压至冲击片抗压强度的1.1倍，记录冲击片破裂时的压力值，三次测试值与初选值偏差小于等于5％则为合格的冲击片；
步骤3，冲击片合格后，在将剩余的冲击片再重复进行抗压强度测试，但手压泵缓慢加压至冲击片抗压强度的0.8倍，压力稳定5分钟，不能压破冲击片，然后将冲击片从冲击片短节中取出，作为试验样品。
在步骤7中，泵车的打压以5MPa为一个压力等级进行加压，增加一个压力等级后稳定1-2min后，再缓慢加压至下一个压力等级，泵车的打压压力接近冲击片的抗压强度前的一个压力等级时，利用泵车快速加压，待压力表突降后，不能停泵，需继续加大泵注排量，直至注入稳定。
在步骤10中，试验成功与否判断的标准：第一个条件，观察冲击片的破裂，第二个条件，步骤8的试吸水指数的注入数据优于步骤3的试吸水指数的注入数据，第三个条件，采集到高精度压力计在不同计量时间下的压力值和铜柱压力计的固定压力值，高精度压力计的最高压力值和铜柱压力计的固定压力值偏差不超过20％，同时满足上述三个条件则判断为试验成功，反之，则为试验失败。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种水力冲击压裂试验方法，其特征在于：按照下述步骤进行：
步骤 1，冲击片的初选：根据试验井垂深和泵车的泵注压力量程范围，选择满足抗压强度的冲击片 5 片以上；
步骤 2，冲击片的抗压强度测试：对冲击片进行抗压强度测试，选择3片分别进行测试，三次测试值与初选值偏差小于等于5%，则为合格的冲击片，三次测试值与初选值偏差大于5%，则为不合格的冲击片，需重新选择冲击片再重复上述抗压强度测试；
步骤 3，试验前的注入测试：对试验井进行注入情况测试，记录试吸水指数的注入数据；
步骤 4，试验器材的组装：将步骤 2 得到的测试合格的剩余冲击片装入水力冲击压裂工具中，在尾管的尾端通过变扣连接打孔管，在打孔管中安装监测精度不小于 1ms 的高精度压力计和铜柱压力计；
步骤 5，试验器材下井：将水力冲击压裂试验装置的首端与油管的尾端相连后，与油管一并下入试验井的预定射孔位置；
步骤 6，地面管线的连接：油管与井口连接，井口通过高压管线连接泵车；
步骤 7，利用泵车打压至冲击片破裂：利用泵车打压，直至观察泵车的压力表突降，且压力表最高压力值与冲击片的抗压强度偏差小于等于 5%，即能够判断为冲击片破裂；
步骤 8，试验后注入测试：利用泵车持续进行泵注，直至注入稳定，记录试吸水指数的注入数据，停泵，泄压后，拆除高压管线与井口；
步骤 9，试验器材起井：将水力冲击压裂工具从试验井中起出，再将冲击片、高精度压力计和铜柱压力计分别从水力冲击压裂工具中取出；
步骤 10，试验数据采集：观察冲击片的破裂情况，记录高精度压力计和铜柱压力计的相关数据，试验结束，进行试验成功与否判断；
其中，水力冲击压裂试验装置，包括水力冲击压裂工具、尾管、打孔管、高精度压力计、铜柱压力计、油管和泵车，所述油管的尾端与所述水力冲击压裂工具的首端相连，所述水力冲击压裂工具的尾端与所述尾管的首端相连，所述尾管的尾端与所述打孔管的首端相连，所述高精度压力计和所述铜柱压力计安装在所述打孔管上，所述泵车通过高压管线与所述油管的首端相连，油管、水力冲击压裂工具、尾管和打孔管依次相连后自井口下入井内，所述水力冲击压裂工具至少包括冲击片和冲击片短节，所述冲击片设置在所述冲击片短节之中；
其中，在步骤 10 中，试验成功与否判断的标准：第一个条件，观察冲击片的破裂，第二个条件，步骤 8 的试吸水指数的注入数据优于步骤 3 的试吸水指数的注入数据，第三个条件，采集到高精度压力计在不同计量时间下的压力值和铜柱压力计的固定压力值，高精度压力计的最高压力值和铜柱压力计的固定压力值偏差不超过 20%，同时满足上述三个条件则判断为试验成功，反之，则为试验失败。
2.根据权利要求 1 所述的一种水力冲击压裂试验方法，其特征在于：在步骤 2 中，冲击片的抗压强度测试，按照下述步骤进行：
步骤 1，将冲击片置于冲击片短节中，冲击片短节的首端通过变扣再依次连接硬质管线、手压泵和压力表，冲击片短节的尾端通过变扣连接放压管线，其中，硬质管线抗压值和手压泵的加压值以及压力表的量程均大于等于上述冲击片的抗压强度 1.7 倍；
步骤 2，利用手压泵缓慢加压至冲击片抗压强度的 1.1 倍，记录冲击片破裂时的压力值，三次测试值与初选值偏差小于等于 5%则为合格的冲击片；
步骤 3，冲击片合格后，再将剩余的冲击片再重复进行抗压强度测试，但手压泵缓慢加压至冲击片抗压强度的 0.8 倍，压力稳定 5 分钟，不能压破冲击片，然后将冲击片从冲击片短节中取出，作为试验样品。
3.根据权利要求 1 所述的一种水力冲击压裂试验方法，其特征在于：在步骤 7 中，泵车的打压以 5MPa 为一个压力等级进行加压，增加一个压力等级后稳定 1-2min 后，再缓慢加压至下一个压力等级，泵车的打压压力接近冲击片的抗压强度前的一个压力等级时，利用泵车快速加压，待压力表突降后，不能停泵，需继续加大泵注排量，直至注入稳定。
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| CN114458273A (zh) | 2022-05-10 |
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