CN114737941B - 长井段的分段压裂施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长井段的分段压裂施工方法,依次包括如下步骤:确认固井质量合格并确定各油层位置,对第一油层进行射孔并压裂,对刚压裂油层上方的坐封井段进行通井和刮削,将封堵组合工具送入井下,到达坐封井段,对井筒进行正洗,投球关闭阀体旁通孔,并解卡坐封驱动机构,井口增压,使桥塞坐封,井口继续增压,使桥塞以上的部件实现丢手,提出井口读取地层实际压力,投可溶球,使其落在刚坐封桥塞的上端口,对刚坐封桥塞的封堵性能进行检验,对上一油层进行射孔并压裂,根据所测得的地层实际压力,选取下一段所适用的桥塞型号,重复以上过程,直至完成所有油层的分段压裂。本施工方法的压裂成功率高,节省施工费用并提前实现单井的投产。

Description

长井段的分段压裂施工方法
技术领域
本发明涉及一种压裂施工方法,尤其涉及一种长井段的分段压裂施工方法,属于采油方法技术领域。
背景技术
页岩储层具有超低孔特低渗特征,采用水平井钻完井后需要通过水力压裂改造才能获得经济产量。压裂是通过高压泵组向井内注入高压、大排量的压裂液,当泵的注入速度大于地层的吸收速度时,地层就会产生破裂或使原来的微小缝隙张开,形成较大的裂缝。随着液体的不断注入,已形成的裂缝向内延伸。为了防止停泵以后,裂缝重新闭合,通常要在注入的液体中加入支撑剂。地层压开后,支撑剂挤入裂缝中,以支撑缝面。
分段压裂需要采用封堵工具对层间进行可靠封堵,其中单卡瓦桥塞因其结构简单,体积小,成本低得到了广泛应用,但目前广泛使用的单卡瓦桥塞的坐封丢手靠剪切销钉控制,而剪切销钉采用不可溶材质加工而成,桥塞溶解后,大量无法溶解的剪切销钉落到井内,在井筒堆积导致后期下工具困难等复杂情况,后续扫塞易出现卡钻现象。而且桥塞坐封后没有锁定机构,桥塞坐封后射孔时的震动容易造成桥塞解封,导致压裂失败。
此外,地层温度、地层压力等对可溶桥塞的密封性能、溶解性能等影响较大,由于前期的大量压裂液进入地层,造成地层温度降低和地层温度恢复缓慢。因此由于对地层温度、压力掌握不准确,也容易导致可溶桥塞选型错误,造成可溶桥塞失封、溶解时间过短或过长,导致压裂失败或增加后续处理措施。
发明内容
本发明的目的在于,克服现有技术中存在的问题,提供一种长井段的分段压裂施工方法,在分段压裂作业时进行层间封隔,在压裂作业结束后,无需钻磨作业就可以实现井筒的全通径,压裂成功率高,节省施工费用并提前实现单井的投产。
为解决以上技术问题,本发明的一种长井段的分段压裂施工方法,依次包括如下步骤:
步骤1:确认固井质量合格,并确定各油层的位置;
步骤2:对靠近井底的第一油层进行射孔并压裂;
步骤3:对刚压裂油层上方的坐封井段进行通井和刮削;
步骤4:将封堵组合工具连接在管柱下端,送入井下,使可溶桥塞到达坐封井段;
步骤5:利用封堵组合工具的阀体旁通孔对井筒进行正洗;
步骤6:投球关闭阀体旁通孔,并解卡坐封驱动机构;
步骤7:井口增压,使可溶桥塞坐封;
步骤8:井口继续增压,使可溶桥塞以上的部件实现丢手,并提出井口,读取所测得的地层实际压力;
步骤9:投可溶球,使其落在刚坐封可溶桥塞的上端口;
步骤10:对刚坐封可溶桥塞的封堵性能进行检验;
步骤11:对上一油层进行射孔并压裂;
步骤12:根据所测得的地层实际压力,选取下一段所适用的可溶桥塞型号;
步骤13:重复步骤3至步骤12,直至完成所有油层的分段压裂。
作为本发明的改进,所述压裂包括如下步骤:
S1.向井下泵送前置液,破裂地层,造成一定几何尺寸的裂缝;
S2.向井下泵送携砂液,将地面的支撑剂带入裂缝,并携至裂缝中的预定位置,同时延伸裂缝、冷却地层;
S3.向井下泵送顶替液,将携砂液送到预定位置,将井筒中的全部携砂液替入裂缝中。
作为本发明的进一步改进,所述封堵组合工具自上而下依次包括滑阀、坐封驱动机构、压力检测机构和可溶桥塞,所述可溶桥塞包括下芯轴,所述下芯轴的下端旋接有导引头,所述导引头的中心孔与下芯轴的中心孔相贯通,所述导引头的上方抵靠有下卡瓦,所述下卡瓦的上部内锥面与下锥体的小端相配合,所述下锥体的大端上方设有胶筒,上锥体的大端抵靠在胶筒上方,所述上锥体的小端与上卡瓦的下部内锥面相配合;所述下芯轴的上部设有直径放大的下芯轴凸圈,所述上卡瓦的上方压有并帽,所述并帽的上端抵靠在所述下芯轴凸圈的台阶下方,且大于下芯轴凸圈的外径,所述下芯轴的上端设有喇叭口。
作为本发明的进一步改进,所述下芯轴凸圈的外周套装有向上延伸的坐封推筒,所述坐封推筒的下端口抵靠在所述并帽的上端面外缘;丢手接头下部的大直径套通过丢手剪切螺钉固定在下芯轴凸圈的上部缩径段且抵靠在所述下芯轴凸圈的台阶上方,所述丢手接头的中段为丢手接头锥形段,所述丢手接头锥形段的上方为小直径螺轴,所述小直径螺轴旋接在连接头的下端,所述连接头的上端与压力计外筒的下端相旋接且通过止退销钉锁定,所述压力计外筒的内腔置有压力计。
作为本发明的进一步改进,所述压力计外筒的上端与滑块接头的下端相旋接,所述连接筒的上端与下接头的下端相旋接,所述滑块接头的上部设有滑块接头凸圈,所述下接头的顶部抵靠在所述滑块接头凸圈的台阶下方;所述滑块接头的上部内腔插接有转换芯轴的大端,所述转换芯轴的大端圆周上对称设有一对转换芯轴腰形槽,所述滑块接头的圆周上对称设有一对从上部延伸至下部的滑块接头长槽,所述下接头的上部圆周上对称设有一对下接头腰形槽;所述转换芯轴腰形槽中插接有径向向外延伸的十字头滑块,所述十字头滑块的两端从相应滑块接头长槽中穿过,所述十字头滑块的两端头分别嵌于所述下接头腰形槽中。
作为本发明的进一步改进,所述下接头的上端外周设有下接头缩径段,所述十字头滑块的上端两侧分别设有与下接头缩径段相对应的缺角,所述下接头缩径段的外周套装有丝扣挡圈且通过螺钉固定,所述丝扣挡圈的下端口压在十字头滑块的台阶上,所述丝扣挡圈的内壁包覆在十字头滑块缺角的外侧。
作为本发明的进一步改进,所述滑块接头的上部外周旋接在下缸套的下方,所述下缸套的下部圆周上设有下缸套通孔;所述转换芯轴的上端从滑块接头的中心孔中伸出且沿下缸套的轴线上行,所述转换芯轴的上端插接在下活塞下端面的沉孔中,所述下活塞为封闭结构且下部外周通过下活塞密封圈与所述下缸套的内壁实现密封,所述下活塞的上部外周与所述下缸套的内壁之间设有下活塞液压上腔。
作为本发明的进一步改进,所述下活塞的顶部抵靠在中芯轴的下方,所述下缸套的上端旋接有筒间下接头,筒间下接头的上端内壁通过密封圈与中芯轴的外壁实现密封,所述中芯轴的下端均布有中芯轴径向孔与筒间下接头下端的中心孔相通,所述筒间下接头下端的中心孔与所述下活塞液压上腔相贯通;所述筒间下接头的上部外周旋接在中缸套的下方,所述中缸套的下部圆周上设有中缸套通孔;所述中芯轴的上端旋接在中活塞的下端中心,所述中活塞的下部外周通过中活塞密封圈与所述中缸套的内壁实现密封,所述中活塞的上部外周与所述中缸套的内壁之间设有中活塞液压上腔,所述中芯轴与中活塞的中心孔相贯通。
作为本发明的进一步改进,所述中活塞的顶部抵靠在上芯轴的下方,所述中缸套的上端旋接有筒间上接头,筒间上接头的上端内壁通过密封圈与上芯轴的外壁实现密封,所述上芯轴的下端均布有上芯轴径向孔与筒间上接头下端的中心孔相通,所述筒间上接头下端的中心孔与所述中活塞液压上腔相贯通。
作为本发明的进一步改进,所述筒间上接头的上部外周旋接在上缸套的下方,所述上缸套的下部圆周上设有上缸套通孔;所述上芯轴的上端旋接在上活塞的下端中心,所述上活塞的下部外周通过上活塞O型圈与所述上缸套的内壁实现密封,所述上活塞的上部外周与所述上缸套的内壁之间设有上活塞液压上腔,所述上芯轴与上活塞的中心孔相贯通。
作为本发明的进一步改进,所述上缸套的上端旋接有滑阀的阀体,所述阀体的内腔设有阀芯,所述阀体的中段圆周均布有阀体旁通孔,所述阀芯的中段外周设有与阀体旁通孔相通的阀芯环槽三,所述阀芯环槽三通过均布的阀芯下径向孔与阀芯中心孔相通;
所述阀芯的下端设有阀芯缩径段,所述阀芯缩径段的下端插接在剪钉挡圈的上端内腔且通过阀芯剪钉固定,所述剪钉挡圈的上部外周旋接在所述阀体的下端内壁,所述剪钉挡圈的下端设有剪钉挡圈扩径段,所述剪钉挡圈扩径段套在所述上活塞的上部外周,所述剪钉挡圈扩径段的外台阶抵靠在所述滑阀的第一内台阶下方,所述剪钉挡圈的上方设有阀芯下腔,所述阀芯下腔的上方设有阀芯凸圈,所述阀芯凸圈抵靠在所述滑阀的第二内台阶下方;
所述阀芯的上部外周设有阀芯环槽一,所述阀芯的中心孔通过阀芯上径向孔与阀芯环槽一相贯通;所述阀芯环槽一与阀芯环槽三之间设有阀芯环槽二,阀芯环槽一的上方设有阀芯密封圈一,阀芯环槽一与阀芯环槽二之间设有阀芯密封圈二,阀芯下径向孔的上方设有阀芯密封圈三;所述滑阀的中心孔内壁设有阀体内环槽,所述阀体内环槽的下部与阀芯环槽二的上部相贯通;所述阀芯的上端设有上大下小的阀芯喇叭口。
相对于现有技术,本发明取得了以下有益效果:1、分段压裂过程中进行临时性的封堵作业,坐封后为压裂作业提供有效的层间封隔。可溶桥塞自带有中心生产通道,完成压裂后可直接放喷生产,同时桥塞依靠井筒内的水降解处理,可溶桥塞的金属本体及密封胶筒均可在清水、活性水、压裂液、地层水、完井液等液体中溶解,溶解后无残留,井筒达到全通径,免除了钻磨作业,加快了投产速度,避免钻除桥塞时伤及套管甚至产生新井眼的井下作业风险,可大量节省作业时间及成本。
2、可溶桥塞的结构简单,具有不少于三重防提前坐封结构,以及备用球座结构、过流通道结构、防砂卡结构。
3、胶筒坐封前,可进行洗井,确保坐封井段无砂、盐、垢;桥塞采用复合锚定,保障了坐封锚定的可靠性,桥塞主体与密封胶筒水溶降解时,卡瓦会自动解体分散;洗井完毕前,可避免坐封驱动机构误动作。
4、可测出压裂层的实时地层压力,压力计起出井筒后即可在电脑上读取出所测得的地层压力数据,给后续可溶桥塞选型提供依据,提高压裂施工成功率和减少施工成本。
5、采用三级活塞串联驱动,在提高驱动力的同时,使得工具外径比较小,可以适用于套管变形的井况。
6、与封隔器分段压裂采用复杂管柱相比,本发明的管柱结构简单,工艺简单可靠,不存在砂堵卡管柱的风险,避免下入井下作业工具带来的潜在风险;且套管为全通径建压、过流,压裂效果更好。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明,附图仅提供参考与说明用,非用以限制本发明。
图1为本发明中封堵组合工具的主视图;
图2为图1上部的放大图;
图3为图1下部的放大图;
图4为图2上部的放大图;
图5为本发明中转换芯轴的立体图;
图6为本发明中滑块接头的立体图;
图7为本发明中十字头滑块的立体图;
图8为本发明中下接头的立体图;
图9为本发明中连接头的立体图;
图10为本发明中丢手接头的立体图;
图11为本发明中压力计外筒的立体图。
图中:1.滑阀;1a.阀体内环槽;1b.阀体旁通孔;2.阀芯;2a.阀芯上径向孔;2b.阀芯下径向孔;2c.阀芯环槽一;2d.阀芯环槽二;2e.阀芯环槽三;3.阀芯剪钉;4.剪钉挡圈;5.上缸套;5a.上缸套通孔;6.上活塞;7.上活塞O型圈;8.上芯轴;8a.上芯轴径向孔;9.筒间上接头;10.中缸套;10a.中缸套通孔;11.中活塞;12.中芯轴;12a.中芯轴径向孔;13.筒间下接头;14.下缸套;14a.下缸套通孔;15.下活塞;16.转换芯轴;16a.转换芯轴腰形槽;17.滑块接头;17a.滑块接头长槽;18.丝扣挡圈;19.十字头滑块;20.下接头;20a.下接头腰形槽;21.连接筒;22.压力计外筒;22a.压力计外筒通孔;23.压环;24.防震环;25.压力计;26.坐封推筒;26a.坐封推筒长槽;27.止退销钉;28.连接头;28a.连接头销孔;29.丢手接头;29a.丢手接头剪钉孔;29b.丢手接头排砂孔;30.下芯轴;31.丢手剪切螺钉;32.并帽;33.上卡瓦;33a.上卡块;34.上锥体;35.护肩;36.护腕;37.胶筒;37a.胶筒凹槽;38.下锥体;39.下卡瓦;39a.下卡块;40.导引头。
具体实施方式
在本发明的以下描述中,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指装置必须具有特定的方位。水平井中,凡是更靠近井底的简称为“下方”,更靠近井口的简称为“上方”。
如图1至图3所示,本发明所使用的所述封堵组合工具自上而下依次包括滑阀、坐封驱动机构、压力检测机构和可溶桥塞。滑阀1的阀体内腔设有阀芯2;坐封驱动机构包括上缸套5、上活塞6、上芯轴8、中缸套10、中活塞11、中芯轴12、下缸套14、下活塞15、转换芯轴16、滑块接头17和下接头20;压力检测机构包括连接筒21、压力计外筒22、压环23、防震环24、压力计25和坐封推筒26;可溶桥塞机构包括下芯轴30、丢手剪切螺钉31、并帽32、上卡瓦33、上锥体34、胶筒37、下锥体38、下卡瓦39和导引头40。
下芯轴30的下端旋接有导引头40,减小入井阻力。导引头40的上方抵靠有下卡瓦39,下卡瓦39的上部内锥面与下锥体38的小端相配合,下锥体38的大端上方设有胶筒37,上锥体34的大端抵靠在胶筒37上方,上锥体34的小端与上卡瓦33的下部内锥面相配合;胶筒37的两端分别设有护腕36,避免胶筒37在入井过程中被刮伤;护腕36的外侧分别设有护肩35,以提高胶筒37的耐压能力。
上卡瓦33的外周均匀嵌有多颗上卡块33a,上卡块外表面的倾斜方向与上锥体34的锥面相反;下卡瓦39的外周均匀嵌有多颗下卡块39a,下卡块39a外表面的倾斜方向与下锥体38的锥面相反,有利于锚固可靠。
下芯轴30的上部设有直径放大的下芯轴凸圈,上卡瓦33的上方压有并帽32,并帽32的下端设有中间高四周低的并帽外锥面,上卡瓦33的顶部与并帽外锥面相配合;并帽32的上端抵靠在下芯轴凸圈的台阶下方,且大于下芯轴凸圈的外径;
下芯轴30的上端设有喇叭口,便于可溶桥塞坐封后,投球封闭下芯轴30的中心孔道,实现分段封堵。
并帽32、上卡瓦33、上锥体34、下锥体38、下卡瓦39分别通过铜钉固定在下芯轴30的外周,避免在入井过程中遇阻导致提前坐封。
下芯轴30以下均采用可降解材料制作,导引头中心孔与下芯轴中心孔相贯通,作为可溶桥塞自带的中心生产通道,压裂后可直接投入生产,依靠井筒内的水降解处理,无需钻除就可以实现井筒的通径,以节省施工费用以及避免井下作业风险,并提前实现单井的投产。
胶筒37采用双向支撑密封方式,保障了高抗压性能。胶筒37受挤压时容易产生扭曲,使胶筒37的最高点处于不同的截面上,容易存在漏点。胶筒37的中段内壁设有环形的胶筒凹槽37a,有利于胶筒37从中部均匀膨胀,最高点均位于胶筒凹槽37a所在中截面上,有利于实现与套管内壁的密封。
采取上卡瓦33与下卡瓦39的相向挤压的复合锚定方式,保障了坐封锚定的可靠性,桥塞主体与胶筒37水溶降解时,卡瓦会自动解体分散。
特殊情况需要配合钻除使用时,可溶桥塞具有良好的可钻性,采用普通高效磨铣工具就可快速钻除。
下芯轴30的上部设有直径放大的下芯轴凸圈,上卡瓦33的上方压有并帽32,并帽32的下端设有中间高四周低的并帽外锥面,上卡瓦33的顶部与并帽外锥面相配合;并帽32的上端抵靠在下芯轴凸圈的台阶下方,且大于下芯轴凸圈的外径。下芯轴凸圈的外周套装有向上延伸的坐封推筒26,坐封推筒26的下端口抵靠在并帽32的上端面外缘。坐封推筒26可以将压力传递给并帽32,通过并帽32推动上卡瓦33,可溶桥塞坐封后,坐封推筒26可以向上脱离下芯轴30,便于丢手。
丢手接头29下部大直径套的圆周上均匀分布有多个丢手接头剪钉孔29a,通常设有10个丢手接头剪钉孔29a。根据剪切压力的需要,旋接相应数量的丢手剪切螺钉31,使丢手接头29下部的大直径套与下芯轴凸圈的上部缩径段固定连接,且抵靠在下芯轴凸圈的台阶上方,丢手接头29的中段为丢手接头锥形段,丢手接头锥形段的下部设有丢手接头排砂孔29b,避免在坐封推筒26与丢手接头29之间产生积砂。
丢手接头锥形段的上方为小直径螺轴,小直径螺轴旋接在连接头28的下端,连接头28的上端母螺纹与压力计外筒22的下端相旋接,连接头28的上端圆周上对称设有连接头销孔28a,连接头销孔28a中旋接有止退销钉27,止退销钉27的内端头紧定在压力计外筒22上。
压力计外筒22的内腔置有压力计25,压力计外筒22的圆周上均布有多个压力计外筒通孔22a;坐封推筒26的圆周上设有多道镂空的坐封推筒长槽26a,压力计外筒22的中段设有径向通孔与内腔相通。井下液体可以通过坐封推筒长槽26a及压力计外筒通孔22a自由与压力计25接触,确保压力计25能够准确测量并记录地层的真实压力;进入坐封推筒26的砂粒可以很顺利地排出,或者通过丢手接头锥形段下部的通孔进入下芯轴中心孔下排;压力计25下端与小直径螺轴顶部之间的空间作为连接头28的沉砂腔,容纳进入压力计外筒22内腔的少量砂粒。
坐封推筒26的上端母螺纹与连接筒21的下端公螺纹相旋接,压力计外筒22的中上部从坐封推筒26的上端口伸出进入连接筒21的内腔,压力计外筒22的外壁与连接筒21的内壁之间留有液流通道;压力计25的外壁与压力计外筒22的内壁之间留有液流通道。既便于液体的流动,又使得坐封推筒26与压力计外筒22之间可以相对运动,便于下部桥塞的丢手和上部工具的丢手。
压力计25的上端外周旋接有防震环24,防震环24的外周及上下端面分别嵌装有弹性的防震圈,外周的防震圈抵靠在压力计外筒22的内壁,下方的防震圈抵靠在压力计外筒22的内台阶上,上方的防震圈抵靠在压环23的下方,压环23的外周旋接在压力计外筒22的内螺纹上。三道防震圈使压力计25呈弹性悬挂状态,大大减缓受到的外来冲击。
压力计外筒22的上端与滑块接头17的下端相旋接,连接筒21的上端与下接头20的下端相旋接,滑块接头17的上部设有滑块接头凸圈,下接头20的顶部抵靠在滑块接头凸圈的台阶下方。
如图1、图5至图11所示,滑块接头17的上部内腔插接有转换芯轴16的大端,转换芯轴16的大端圆周上对称设有一对转换芯轴腰形槽16a,滑块接头17的圆周上对称设有一对从上部延伸至下部的滑块接头长槽17a,下接头20的上部圆周上对称设有一对下接头腰形槽20a。
转换芯轴腰形槽16a中插接有径向向外延伸的十字头滑块19,十字头滑块19的两端从相应滑块接头长槽17a中穿过,十字头滑块19的两端头分别嵌于下接头腰形槽20a中。
下接头20的上端外周设有下接头缩径段,十字头滑块19的上端两侧分别设有与下接头缩径段相对应的缺角,下接头缩径段的外周安装有丝扣挡圈18且通过螺钉固定,丝扣挡圈18的下端口压在十字头滑块19的台阶上,丝扣挡圈18的内壁包覆在十字头滑块缺角的外侧。十字头滑块19插接到位后,再安装丝扣挡圈18对十字头滑块19进行限位,避免其滑脱。
十字头滑块19的两端与下接头腰形槽20a相匹配,十字头滑块19的中段与转换芯轴腰形槽16a相匹配,滑块接头长槽17a为十字头滑块19的滑行提供空间,通过十字头滑块19的桥梁作用将转换芯轴16受到的推力转换到外围的下接头20上,通过下接头20向下传递可溶桥塞的坐封推力。在可溶桥塞坐封前,十字头滑块19在滑块接头长槽17a均处于自由状态;坐封时,下缸套14等受到的反作用力通过滑块接头17转换成对压力计外筒22的上提力,压力计外筒22通过连接头28向上拉动丢手接头29,将丢手剪切螺钉31剪断,实现丢手。本工具的结构十分紧凑,外径仅为95.25mm,在套管变形的井况也可以适用。
滑块接头17的上部外周旋接在下缸套14的下方,下缸套14的下部圆周上设有下缸套通孔14a,防止下活塞15的下腔产生憋压;转换芯轴16的上端从滑块接头17的中心孔中伸出且沿下缸套14的轴线上行,转换芯轴16的上端插接在下活塞下端面的沉孔中,下活塞15为封闭结构,不设置中心孔,下活塞15的下部外周通过下活塞密封圈与下缸套14的内壁实现密封,下活塞15的上部外周与下缸套14的内壁之间设有下活塞液压上腔。
下活塞下端面的沉孔为光孔,转换芯轴16的上端为光管,便于装配和拆卸,下活塞15仅需通过转换芯轴16向下传递推力。丢手后,滑块接头17上行,当十字头滑块19相对滑行至滑块接头长槽17a的底部时,带动转换芯轴16上行。
下活塞15的顶部抵靠在中芯轴12的下方,下缸套14的上端旋接有筒间下接头13,筒间下接头13的上端内壁通过密封圈与中芯轴12的外壁实现密封,中芯轴12的下端均布有中芯轴径向孔12a与筒间下接头13下端的中心孔相通,筒间下接头13下端的中心孔与下活塞液压上腔相贯通。
筒间下接头13的上部外周旋接在中缸套10的下方,中缸套10的下部圆周上设有中缸套通孔10a;中芯轴12的上端旋接在中活塞11的下端中心,中活塞11的下部外周通过中活塞密封圈与中缸套10的内壁实现密封,中活塞11的上部外周与中缸套10的内壁之间设有中活塞液压上腔,中芯轴12与中活塞11的中心孔相贯通。
中活塞11的顶部抵靠在上芯轴8的下方,中缸套10的上端旋接有筒间上接头9,筒间上接头9的上端内壁通过密封圈与上芯轴8的外壁实现密封,上芯轴8的下端均布有上芯轴径向孔8a与筒间上接头9下端的中心孔相通,筒间上接头9下端的中心孔与中活塞液压上腔相贯通。
筒间上接头9的上部外周旋接在上缸套5的下方,上缸套5的下部圆周上设有上缸套通孔5a;上芯轴8的上端旋接在上活塞6的下端中心,上活塞6的下部外周通过上活塞O型圈7与上缸套5的内壁实现密封,上活塞6的上部外周与上缸套5的内壁之间设有上活塞液压上腔,上芯轴8与上活塞6的中心孔相贯通。
上活塞6通过上芯轴8驱动中活塞11,中活塞11通过中芯轴12驱动下活塞15,下活塞15驱动转换芯轴16,如此实现三个活塞的下压推力全部着力在转换芯轴16,通过转换芯轴16驱动可溶桥塞的坐封和锚定。上缸套5、中缸套10和下缸套14通过筒间接头相连,同步动作,通过滑块接头17驱动丢手接头29的丢手。
如图4所示,上缸套5的上端旋接有滑阀1的阀体,阀体的内腔设有阀芯2,阀体的中段圆周均布有阀体旁通孔1b,阀芯2的中段外周设有与阀体旁通孔1b相通的阀芯环槽三2e,阀芯环槽三2e通过均布的阀芯下径向孔2b与阀芯中心孔相通;
阀芯2的下端设有阀芯缩径段,阀芯缩径段的下端插接在剪钉挡圈4的上端内腔且通过阀芯剪钉3固定,剪钉挡圈4的上部外周旋接在滑阀1的阀体下端内壁,剪钉挡圈4的下端设有剪钉挡圈扩径段,剪钉挡圈扩径段套在上活塞6的上部外周,剪钉挡圈扩径段的外台阶抵靠在滑阀1的第一内台阶下方,剪钉挡圈4的上方设有阀芯下腔,阀芯下腔的上方设有阀芯凸圈,阀芯凸圈抵靠在滑阀1的第二内台阶下方;
阀芯2的上部外周设有阀芯环槽一2c,阀芯的中心孔通过阀芯上径向孔2a与阀芯环槽一2c相贯通;阀芯环槽一2c与阀芯环槽三2e之间设有阀芯环槽二2d,阀芯环槽一2c的上方设有阀芯密封圈一,阀芯环槽一2c与阀芯环槽二2d之间设有阀芯密封圈二,阀芯下径向孔2b的上方设有阀芯密封圈三;滑阀1的中心孔内壁设有阀体内环槽1a,阀体内环槽1a的下部与阀芯环槽二2d的上部相贯通;阀芯的上端设有上大下小的阀芯喇叭口。
向工具中投入树脂球,树脂球落在阀芯2的喇叭口上坐封,在阀芯2上方产生憋压,憋压至4-6MPa,将阀芯剪钉3剪断,阀芯2下行,其下端外周沿剪钉挡圈4的内壁向下滑行,直至阀芯2的下台阶抵靠在剪钉挡圈4的顶部。
此时,阀芯密封圈一到达阀体内环槽1a,阀芯密封圈一的密封失效;阀芯环槽二2d与阀体旁通孔1b相对,阀芯密封圈二将阀体旁通孔1b的上方密封,阀芯密封圈三将阀体旁通孔1b的下方密封,避免向工具环空泄漏;阀芯下径向孔2b到达滑阀1的第二内台阶下方。
工具上方的液流进入阀体内环槽1a,再经阀芯环槽一2c和阀芯上径向孔2a进入阀芯中心孔,阀芯中心孔中的液流从阀芯下径向孔2b进入上活塞6的液压上腔;同理,沿中心通道下行的液流从上芯轴径向孔8a进入中活塞11的液压上腔,从中芯轴径向孔12a进入下活塞15的液压上腔,上活塞6、中活塞11及下活塞15同时受力,上活塞6推动上芯轴8下行,上活塞6的下腔通过上缸套通孔5a向外泄压并且排砂。
上芯轴8的下端推动中活塞11下行,中活塞11推动中芯轴12下行,中活塞11的下腔通过中缸套通孔10a向外泄压并且排砂;中芯轴12的下端推动下活塞15下行,下活塞15的下腔通过下缸套通孔14a向外泄压并且排砂;下活塞15推动转换芯轴16下行,转换芯轴16的下端推动十字头滑块19下行,十字头滑块19的中部在滑块接头长槽17a中滑行,十字头滑块19的两端推动下接头20下行,滑块接头17保持不动。
丝扣挡圈18跟随下接头20下行,下接头20的下端推动连接筒21下行,连接筒21的下端推动坐封推筒26下行,坐封推筒26通过并帽32推动上卡瓦33下行,上卡瓦33推动上锥体34下行,上锥体34挤压胶筒37使胶筒37的中部向外膨胀,直至井口压力提高至12MPa,胶筒37坐封在套管内壁,将套管环空密封住。同时上卡瓦33沿上锥体34向下滑行而扩张,下卡瓦39沿下锥体38向上滑行而扩张,双双压紧在套管内壁实现锚固。
滑块接头长槽17a对十字头滑块19进行导向,避免其转动,且为十字头滑块19的下行提供足够的行程,确保胶筒37可靠坐封,上卡瓦33和下卡瓦39可靠锚固。
丢手时,可溶桥塞已坐封,下接头20、连接筒21和坐封推筒26无法继续下行,将井口压力继续提高至15MPa,此时在反作用力的作用下,以下活塞15为例,下活塞液压上腔的压力推动筒间下接头13上行,筒间下接头13通过下缸套14驱动滑块接头17上行,滑块接头17的下端驱动压力计外筒22上行,压力计外筒22带动压力计25和连接头28上行,连接头28带动丢手接头29上行,将丢手剪切螺钉31剪断。
上提工具,下缸套14带着滑块接头17上行,滑块接头17带着压力计外筒22、连接头28及丢手接头29上行,压力计外筒22的上端口挂住下接头20的内台阶,将连接筒21和坐封推筒26提出井口,分解工具,取出压力计25,读取其记录的井下压力,为上一段压裂时可溶桥塞的选型提供依据。
本发明长井段的分段压裂施工方法,依次包括如下步骤:
步骤1:确认固井质量合格,并确定各油层的位置;
步骤2:对靠近井底的第一油层进行射孔并压裂;
步骤3:对刚压裂油层上方的坐封井段进行通井和刮削,坐封位置±10m需要反复刮削5次以上;
步骤4:将封堵组合工具连接在管柱下端,送入井下,使可溶桥塞到达坐封井段;入井速度限制在30-40根/小时,应匀速平稳,禁止猛停猛放,工具与液面接触时、过造斜点、套管悬挂、套变时要匀速缓下;工具入井最初60根油管下放一定要缓慢,防止刮套时由于上部负荷轻,套管未刮干净而产生的挂碰,避免工具提前坐封;
步骤5:利用封堵组合工具的阀体旁通孔对井筒进行正洗,阀体旁通孔1b与阀芯下径向孔2b相贯通,洗井液从管柱中心下行进入阀芯中心孔,由于下方的通道不通,洗井液从阀芯下径向孔2b流出,进入阀芯环槽三2e,经阀体旁通孔1b流出,并进入工具与套管之间的环空,沿套管环空上行,将井下杂质和砂粒带出至地面;
步骤6:关闭阀体旁通孔,并解卡坐封驱动机构;具体做法为:向工具中投入树脂球,树脂球落在阀芯2的喇叭口上坐封,在阀芯2上方产生憋压,憋压至4-6MPa,将阀芯剪钉3剪断,阀芯2下行,其下端外周沿剪钉挡圈4的内壁向下滑行,直至阀芯2的下台阶抵靠在剪钉挡圈4的顶部,各活塞上腔建压;
步骤7:井口逐渐增压至12MPa,每5MPa一个间隔各稳压5min,使可溶桥塞的胶筒37充分膨胀坐封,上卡瓦33和下卡瓦39完全咬死在在套管内壁,工具完全坐封;
步骤8:井口继续增压至15MPa,剪断丢手剪切螺钉31,使可溶桥塞以上的部件实现丢手,并提出井口,读取所测得的地层实际压力;
步骤9:投入可溶球,可溶球落在下芯轴30上端的喇叭口上坐封,切断上方向下的通道;
步骤10:对刚坐封可溶桥塞的封堵性能进行检验,井口打压至15MPa,稳压达30min以上不下降;
步骤11:对上一油层进行射孔并压裂;
步骤12:根据所测得的地层实际压力,准确选取下一段所适用的可溶桥塞型号;
步骤13:重复步骤3至步骤12,直至完成所有油层的分段压裂。
压裂包括如下步骤:
S1.向井下泵送前置液,破裂地层,造成一定几何尺寸的裂缝;
S2.向井下泵送携砂液,将地面的支撑剂带入裂缝,并携至裂缝中的预定位置,同时延伸裂缝、冷却地层;
S3.向井下泵送顶替液,将携砂液送到预定位置,将井筒中的全部携砂液替入裂缝中。
以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已,非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现,在此不再赘述。

Claims (9)

1.一种长井段的分段压裂施工方法,其特征在于,依次包括如下步骤:
步骤1:确认固井质量合格,并确定各油层的位置;
步骤2:对靠近井底的第一油层进行射孔并压裂;
步骤3:对刚压裂油层上方的坐封井段进行通井和刮削;
步骤4:将封堵组合工具连接在管柱下端,送入井下,使可溶桥塞到达坐封井段;
步骤5:利用封堵组合工具的阀体旁通孔对井筒进行正洗;
步骤6:投球关闭阀体旁通孔,并解卡坐封驱动机构;
步骤7:井口增压,使可溶桥塞坐封;
步骤8:井口继续增压,使可溶桥塞以上的部件实现丢手,并提出井口,读取所测得的地层实际压力;
步骤9:投可溶球,使其落在刚坐封可溶桥塞的上端口;
步骤10:对刚坐封可溶桥塞的封堵性能进行检验;
步骤11:对上一油层进行射孔并压裂;
步骤12:根据所测得的地层实际压力,选取下一段所适用的可溶桥塞型号;
步骤13:重复步骤3至步骤12,直至完成所有油层的分段压裂;
所述封堵组合工具自上而下依次包括滑阀、坐封驱动机构、压力检测机构和可溶桥塞,所述可溶桥塞包括下芯轴,所述下芯轴的下端旋接有导引头,所述导引头的中心孔与下芯轴的中心孔相贯通,所述导引头的上方抵靠有下卡瓦,所述下卡瓦的上部内锥面与下锥体的小端相配合,所述下锥体的大端上方设有胶筒,上锥体的大端抵靠在胶筒上方,所述上锥体的小端与上卡瓦的下部内锥面相配合;所述下芯轴的上部设有直径放大的下芯轴凸圈,所述上卡瓦的上方压有并帽,所述并帽的上端抵靠在所述下芯轴凸圈的台阶下方,且大于下芯轴凸圈的外径,所述下芯轴的上端设有喇叭口;
所述下芯轴凸圈的外周套装有向上延伸的坐封推筒,所述坐封推筒的下端口抵靠在所述并帽的上端面外缘;丢手接头下部的大直径套通过丢手剪切螺钉固定在下芯轴凸圈的上部缩径段且抵靠在所述下芯轴凸圈的台阶上方,所述丢手接头的中段为丢手接头锥形段,所述丢手接头锥形段的上方为小直径螺轴,所述小直径螺轴旋接在连接头的下端,所述连接头的上端与压力计外筒的下端相旋接且通过止退销钉锁定,所述压力计外筒的内腔置有压力计。
2.根据权利要求1所述的长井段的分段压裂施工方法,其特征在于,所述压裂包括如下步骤:
S1.向井下泵送前置液,破裂地层,造成一定几何尺寸的裂缝;
S2.向井下泵送携砂液,将地面的支撑剂带入裂缝,并携至裂缝中的预定位置,同时延伸裂缝、冷却地层;
S3.向井下泵送顶替液,将携砂液送到预定位置,将井筒中的全部携砂液替入裂缝中。
3.根据权利要求1所述的长井段的分段压裂施工方法,其特征在于:所述压力计外筒的上端与滑块接头的下端相旋接,所述坐封推筒的上端母螺纹与连接筒的下端公螺纹相旋接,所述连接筒的上端与下接头的下端相旋接,所述滑块接头的上部设有滑块接头凸圈,所述下接头的顶部抵靠在所述滑块接头凸圈的台阶下方;
所述滑块接头的上部内腔插接有转换芯轴的大端,所述转换芯轴的大端圆周上对称设有一对转换芯轴腰形槽,所述滑块接头的圆周上对称设有一对从上部延伸至下部的滑块接头长槽,所述下接头的上部圆周上对称设有一对下接头腰形槽;
所述转换芯轴腰形槽中插接有径向向外延伸的十字头滑块,所述十字头滑块的两端从相应滑块接头长槽中穿过,所述十字头滑块的两端头分别嵌于所述下接头腰形槽中。
4.根据权利要求3所述的长井段的分段压裂施工方法,其特征在于:所述下接头的上端外周设有下接头缩径段,所述十字头滑块的上端两侧分别设有与下接头缩径段相对应的缺角,所述下接头缩径段的外周套装有丝扣挡圈且通过螺钉固定,所述丝扣挡圈的下端口压在十字头滑块的台阶上,所述丝扣挡圈的内壁包覆在十字头滑块缺角的外侧。
5.根据权利要求4所述的长井段的分段压裂施工方法,其特征在于:所述滑块接头的上部外周旋接在下缸套的下方,所述下缸套的下部圆周上设有下缸套通孔;所述转换芯轴的上端从滑块接头的中心孔中伸出且沿下缸套的轴线上行,所述转换芯轴的上端插接在下活塞下端面的沉孔中,所述下活塞为封闭结构且下部外周通过下活塞密封圈与所述下缸套的内壁实现密封,所述下活塞的上部外周与所述下缸套的内壁之间设有下活塞液压上腔。
6.根据权利要求5所述的长井段的分段压裂施工方法,其特征在于:所述下活塞的顶部抵靠在中芯轴的下方,所述下缸套的上端旋接有筒间下接头,筒间下接头的上端内壁通过密封圈与中芯轴的外壁实现密封,所述中芯轴的下端均布有中芯轴径向孔与筒间下接头下端的中心孔相通,所述筒间下接头下端的中心孔与所述下活塞液压上腔相贯通;
所述筒间下接头的上部外周旋接在中缸套的下方,所述中缸套的下部圆周上设有中缸套通孔;所述中芯轴的上端旋接在中活塞的下端中心,所述中活塞的下部外周通过中活塞密封圈与所述中缸套的内壁实现密封,所述中活塞的上部外周与所述中缸套的内壁之间设有中活塞液压上腔,所述中芯轴与中活塞的中心孔相贯通。
7.根据权利要求6所述的长井段的分段压裂施工方法,其特征在于:所述中活塞的顶部抵靠在上芯轴的下方,所述中缸套的上端旋接有筒间上接头,筒间上接头的上端内壁通过密封圈与上芯轴的外壁实现密封,所述上芯轴的下端均布有上芯轴径向孔与筒间上接头下端的中心孔相通,所述筒间上接头下端的中心孔与所述中活塞液压上腔相贯通。
8.根据权利要求7所述的长井段的分段压裂施工方法,其特征在于:所述筒间上接头的上部外周旋接在上缸套的下方,所述上缸套的下部圆周上设有上缸套通孔;所述上芯轴的上端旋接在上活塞的下端中心,所述上活塞的下部外周通过上活塞O型圈与所述上缸套的内壁实现密封,所述上活塞的上部外周与所述上缸套的内壁之间设有上活塞液压上腔,所述上芯轴与上活塞的中心孔相贯通。
9.根据权利要求8所述的长井段的分段压裂施工方法,其特征在于:所述上缸套的上端旋接有滑阀的阀体,所述阀体的内腔设有阀芯,所述阀体的中段圆周均布有阀体旁通孔,所述阀芯的中段外周设有与阀体旁通孔相通的阀芯环槽三,所述阀芯环槽三通过均布的阀芯下径向孔与阀芯中心孔相通;
所述阀芯的下端设有阀芯缩径段,所述阀芯缩径段的下端插接在剪钉挡圈的上端内腔且通过阀芯剪钉固定,所述剪钉挡圈的上部外周旋接在所述阀体的下端内壁,所述剪钉挡圈的下端设有剪钉挡圈扩径段,所述剪钉挡圈扩径段套在所述上活塞的上部外周,所述剪钉挡圈扩径段的外台阶抵靠在所述滑阀的第一内台阶下方,所述剪钉挡圈的上方设有阀芯下腔,所述阀芯下腔的上方设有阀芯凸圈,所述阀芯凸圈抵靠在所述滑阀的第二内台阶下方;
所述阀芯的上部外周设有阀芯环槽一,所述阀芯的中心孔通过阀芯上径向孔与阀芯环槽一相贯通;所述阀芯环槽一与阀芯环槽三之间设有阀芯环槽二,阀芯环槽一的上方设有阀芯密封圈一,阀芯环槽一与阀芯环槽二之间设有阀芯密封圈二,阀芯下径向孔的上方设有阀芯密封圈三;所述滑阀的中心孔内壁设有阀体内环槽,所述阀体内环槽的下部与阀芯环槽二的上部相贯通;所述阀芯的上端设有上大下小的阀芯喇叭口。
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