CN115822530A - 一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具及方法 - Google Patents

一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具及方法 Download PDF

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谢涛
都清旺
张宏忠
陈磊
李泽锋
雷璠
左挺
刘国良
赵庆磊
张宁刚
陈雄涛
李明
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CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
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China National Petroleum Corp
CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具及方法,所述一体化工具包括从上到下依次固定连接的钻杆、二号破裂盘、机械丢手、双瓣单向阀、滑套式水力喷射器、通井规、一号破裂盘和引鞋组成,其中,引鞋被配置为防止工具在入井过程中挂卡;通井规被配置为在工具对井筒内壁进行刮削;水力喷射器被配置为进行喷射射孔作业;一号破裂盘和二号劈裂盘分别封堵管柱末端和前端;双瓣单流阀被配置为射孔作业后封闭管柱内腔。所述方法包括步骤:组装工具串;下钻;循环减阻剂;洗井;定位校深;建立喷射通道;水力喷砂射孔;第二次射孔施工。本发明具有可重复射孔、一趟钻完成通洗井和传输射孔作业、缩短施工周期、降低井控风险等优点。

Description

一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具及方法
技术领域
本发明涉及低渗透油气田水平井储层分段压裂改造技术领域,具体的,涉及一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具及方法。
背景技术
随着鄂尔多斯盆地页岩油、致密气、页岩气的规模化开发,水平井+套管完井+桥射分段体积压裂工艺已成为低渗透油气田储层分段压裂改造、提高单井产量的主要工艺技术。长水平段水平井可以在更大程度上提高储层接触面积,是提高单井产量和油气最终采收率、降低钻完井成本、提升经济效益的有效手段。油气田投入开发的超长水平段水平井日渐增多,页岩油、致密气最长水平段均超过5000m,最长水平段达到5265m、井深达到8258m,超长水平段井筒工程对井下作业提出了更高的要求。
目前长庆区域超长水平段井未采用趾端滑套进行首段开层作业,通常采用2in连续油管进行水平井通洗井和首段射孔作业,然而由于连续油管自然挠曲应力存在,在井筒内会产生“螺旋自锁”效应,导致连续油管在水平井的下入深度有限,进而限制了超长水平井的推广。目前已经完成作业的3500m以上水平段采用大型钻机+钻杆常规作业传输完成通洗井、首段射孔开层作业,需要两次起下管柱完成通洗井和射孔作业,单井作业周期15天以上,作业周期长、施工费用高、井控风险高。同时超长水平段储层改造或者完井生产过程中,可能存在井筒异常落物、砂堵等工况,超出连续油管修井作业能力。打捞、洗井冲砂等井筒维护作业需要一种管柱可达、井控风险受控的作业方式。
川渝页岩气四川长宁209H35-5井采用钻机、连续油管、电缆爬行射孔多次遇阻,无法到达预定射孔位置。利用带压设备可下压管柱可旋转管柱的特点顺利完成带压钻杆通井、传输常规射孔枪作业,水平段长2400m。但该技术存在以下缺陷:
1.现有的技术方案为需要通过钻机携带钻杆进行通洗井、传输射孔枪作业,由于射孔枪为传统的火力射孔,下入预定位置后依靠水力压差起爆。射孔枪内部为封闭结构,下入过程不能泵注任何液体。因此需要作业过程分别下入钻杆完成通洗井作业,替入减阻剂溶液;二次下入射孔枪,管柱内外分别加压起爆射孔枪完成射孔作业,作业周期长成本高。
2.采用的传统的钻机带钻杆作业方式,射孔完成以后需要替入压井液压井,管柱内无放喷装置,钻机不具备带压起下管柱的作业条件。长时间敞开井口起钻过程中如果发生溢流较难控制,存在较大井控风险。
3.传统方式的射孔方式为压差起爆,管柱内外分别安装不同压力等级的起爆器。因此仅能携带两支射孔枪,在管柱内外分别加压起爆,由于地层非均质性可能存在无法建立足够的液量通道,二次射孔需要重新起下管柱。采用一体化作业工具,喷射工具可重复完成多次射孔作业,确保一趟管柱完成通洗和射孔作业。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如,本发明的目的之一在于提供一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具,本发明另一目的在于提供一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化方法。
为了实现上述目的,本发明一方面提供了一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具,所述一体化工具包括从上到下依次固定连接的钻杆、二号破裂盘、机械丢手、双瓣单向阀、滑套式水力喷射器、通井规、一号破裂盘和引鞋组成,其中,所述引鞋被配置为防止工具在入井过程中挂卡,扶正工具串;所述通井规被配置为在一体化工具下入过程中对井筒内壁进行刮削;所述滑套式水力喷射器被配置为建立管柱内外部的通道,进行喷射射孔作业;所述一号破裂盘封堵管柱末端,所述二号劈裂盘被配置为封堵管柱前端;所述双瓣单流阀被配置为在喷射射孔作业后封闭管柱内腔,防止气液从管柱内上移造成井控险情。
在本发明一方面的一个示例性实施例中,所述管柱下入过程中钻杆内可为封闭结构,依靠钻杆和钻具自重下入。
在本发明一方面的一个示例性实施例中,所述二号破裂盘与一号破裂盘中间段钻杆内腔可为封闭的空气,通过管柱内外的密度差产生的向上浮力,减少下入过程中水平段钻杆对套管壁面的正压力,减少滑动摩擦力增加管柱下深。
在本发明一方面的一个示例性实施例中,所有下井工具均可为螺纹扣结构,依次通过螺纹与钻杆连接在一起,利用钻杆自重和带压设备施加的推力下入设定的通洗井和首段射孔深度;
所述通井规内可含球座。
本发明另一方面提供了一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化方法,所述通洗井审一体化方法可包括步骤:
组装工具串;
下钻;
循环减阻剂;
洗井;
定位校深;
建立喷射通道;
水力喷砂射孔;
第二次射孔施工。
在本发明另一方面的一个示例性实施例中,所述下钻可包括:
依次连接工具串,依靠钻杆提供的下推力将工具串下入钻杆自重能到达的位置,在钻杆上连接二号破裂盘使得钻杆内部封闭一段空气,同时从井口钻杆内注入金属减阻剂流体至二号破裂盘上部,增加直井段管柱的轴向推力,将工具串下入更深的井段。
在本发明另一方面的一个示例性实施例中,所述循环减阻剂可包括:
当钻杆持续下入,受到管柱自锁的影响自重降为零且无法靠自重下入时,开泵依次打开二号破裂盘和一号破裂盘,同时正循环泵入金属减阻剂溶液,直至套管内充满金属减阻剂溶液;重复进行金属减阻剂正循环泵注和下钻作业直至通至人工井底。
在本发明另一方面的一个示例性实施例中,所述洗井可包括:
上提钻具1~3m,按照施工设计要求的洗井液进行正循环洗井,洗至进出口水色符合工程设计要求;
所述定位校深可包括:
累加计算下入井筒的钻杆和工具深度,调整钻杆并校核滑套水力喷射器的位置,对工具串深度数据进行比对、校准。
在本发明另一方面的一个示例性实施例中,所述投球打滑套可包括:
调整工具串的位置,让滑套水力喷射器的位置对准第一层设计位置,通过向钻杆内投入空心球并持续向钻杆内注入流体;空心球经过钻杆打开滑套水力喷射器的滑套,空心球继续下行至通井规的球座内,封堵下部液流通道;
所述建立喷射通道可包括:
流体通过滑套水力喷射器的喷嘴改变流向,继续从钻杆内泵注的流体在喷嘴节流作用下,使得滑套水力喷射器内部流体的压力高于外部流体压力,产生明显的节流作用,通过压力判断滑套是否开启。
在本发明另一方面的一个示例性实施例中,所述水力喷砂射孔可包括:
从钻杆内注入携砂流体,携砂流体经钻杆从滑套水力喷射器的喷嘴流出,形成高速携砂射流冲击套管内壁,高速携砂射流所携带的石英砂等磨料切削套管,达到击穿套管、冲蚀固井水泥和地层的目的,实现射孔作业,建立井筒与地层的连接通道;
所述第二次射孔施工可包括:
顶替一个井筒容积后,上提钻杆调整钻具,调整工具串至第二层射孔施工位置,重复上述水力喷砂射孔步骤,实现首段射孔开层施工。
与现有技术相比,本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项:
(1)本发明的长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具可重复完成多次射孔作业,实现一趟钻完成通洗井和传输射孔作业,缩短施工周期,同时降低井控风险;
(2)使用本发明长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具通过在直井段安装二号破裂盘,二号破裂盘上部灌入配置好的金属减阻剂溶液,通过破裂盘上部的液体增加直井段钻杆管柱的轴向推力,二号与一号破裂盘中间段钻杆内腔为封闭的空气,通过管柱内外的密度差产生的向上浮力,可以减少下入过程中水平段钻杆对套管壁面的正压力,减少滑动摩擦力增加管柱下深。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述,本发明的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚,其中:
图1示出了本发明的长水平井带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具串结构图之一;
图2示出了本发明的长水平井带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具串结构图之二;
图3示出了本发明的长水平井带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具串结构图之三。
主要附图标记说明如下:
1-引鞋,2-一号破裂盘,3-通井规,4-空心球,5-滑套水力喷射器,6-双瓣单向阀,7-机械丢失,8-二号破裂盘,9-钻杆,10-气层套管,11-表层套管,12-金属减阻剂,13-携砂流体,14-地层。
具体实施方式
在下文中,将结合示例性实施例来详细说明本发明的一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具及方法。
需要说明的是,“第一”、“第二”等仅仅是为了方便描述和便于区分,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
图1示出了本发明的长水平井带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具串结构图之一;图2示出了本发明的长水平井带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具串结构图之二;图3示出了本发明的长水平井带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具串结构图之三。
在本发明的第一示例性实施例中,如图1~3所示,提供了一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具,所述一体化工具主要包括从上到下依次固定连接的钻杆9、二号破裂盘8、机械丢手7、双瓣单向阀6、滑套式水力喷射器5、通井规3、一号破裂盘2和引鞋1组成。这里,从上到下是指从井筒上游到下游方向。
其中,引鞋的前端为半球结构,其功主要是防止一体化工具在入井过程中挂卡,扶正工具串。
所述通井规被配置为在一体化工具下入过程中对井筒内壁进行刮削。
滑套式水力喷器投球前为封闭结构,投球后内部衬套在水力作用下向下移动,建立管柱内外部的连通,为通过喷嘴的喷射射孔作业提供作业通道。
所述一号破裂盘封堵管柱末端,所述二号劈裂盘被配置为封堵管柱前端。
所述双瓣单流阀被配置为在完成水力喷射射孔作业后封闭管柱内腔,防止气液从管柱内上移造成井控险情。
在本示例性实施例中,所述管柱下入过程中钻杆内可为封闭结构,依靠钻杆和钻具自重下入。
在本示例性实施例中,所述二号破裂盘与一号破裂盘中间段钻杆内腔可为封闭的空气,通过管柱内外的密度差产生的向上浮力,减少下入过程中水平段钻杆对套管壁面的正压力,减少滑动摩擦力增加管柱下深。套管包括气层套管10和表层套管11。
在本示例性实施例中,所有下井工具均可为螺纹扣结构,依次通过螺纹与钻杆连接在一起,利用钻杆自重和带压设备施加的推力下入设定的通洗井和首段射孔深度。所述通井规内可含球座。
本发明第二示例性实施例提供了一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化方法,所述通洗井审一体化方法可包括步骤:
组装工具串;
下钻;
循环减阻剂;
洗井;
定位校深;
建立喷射通道;
水力喷砂射孔;
第二次射孔施工。
在本示例性实施例中,所述下钻可包括:
依次连接工具串,依靠钻杆提供的下推力将工具串下入钻杆自重能到达的位置,在钻杆上连接二号破裂盘使得钻杆内部封闭一段空气,同时从井口钻杆内注入金属减阻剂流体至二号破裂盘上部,增加直井段管柱的轴向推力,将工具串下入更深的井段。
在本示例性实施例中,所述循环减阻剂可包括:
当钻杆持续下入,受到管柱自锁的影响自重降为零且无法靠自重下入时,开泵依次打开二号破裂盘和一号破裂盘,同时正循环泵入金属减阻剂溶液,直至套管内充满金属减阻剂溶液;重复进行金属减阻剂正循环泵注和下钻作业直至通至人工井底。
在本示例性实施例中,所述洗井可包括:
上提钻具1~3m,按照施工设计要求的洗井液进行正循环洗井,洗至进出口水色符合工程设计要求。
所述定位校深可包括:
累加计算下入井筒的钻杆和工具深度,调整钻杆并校核滑套水力喷射器的位置,对工具串深度数据进行比对、校准。
在本示例性实施例中,所述投球打滑套可包括:
调整工具串的位置,让滑套水力喷射器的位置对准第一层设计位置,通过向钻杆内投入空心球并持续向钻杆内内注入流体;空心球经过钻杆打开滑套水力喷射器的滑套,空心球继续下行至通井规的球座内,封堵下部液流通道。
所述建立喷射通道可包括:
流体通过滑套水力喷射器的喷嘴改变流向,继续从钻杆内泵注的流体在喷嘴节流作用下,使得滑套水力喷射器内部流体的压力高于外部流体压力,产生明显的节流作用,通过压力判断滑套是否开启。
在本示例性实施例中,所述水力喷砂射孔可包括:
从钻杆内注入携砂流体,携砂流体经钻杆从滑套水力喷射器的喷嘴流出,形成高速携砂射流冲击套管内壁,高速携砂射流所携带的石英砂等磨料切削套管,达到击穿套管、冲蚀固井水泥和地层的目的,实现射孔作业,建立井筒与地层的连接通道。
所述第二次射孔施工可包括:
顶替一个井筒容积后,上提钻杆调整钻具,调整工具串至第二层射孔施工位置,重复上述水力喷砂射孔步骤,实现首段射孔开层施工。
具体来讲,本实施例的长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化方法主要包括步骤:
(1)组装工具串:如图1~3所示,长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具串自下而上由引鞋1、一号破裂盘2、通井规3(内含球座)、滑套水力喷射器5、双瓣单向阀6、机械丢手7和二号破裂盘8组成。二号破裂盘8的上下端均与钻杆9相连,机械丢手7与钻杆的末端通过螺纹等方式连接并固定。其它工具配件依次通过螺纹连接在一起,通过钻杆下入套管完井的井筒内进行施工作业(下文以钻杆的方向为上);套管包括气层套管10和表层套管11。
(2)下钻:依次连接工具串,依靠钻杆提供的下推力将工具串下入钻杆自重能到达的位置,在钻杆上连接二号破裂盘8使得钻杆内部封闭一段空气,同时从井口钻杆内注入金属减阻剂12流体至二号破裂盘8上部,增加直井段管柱的轴向推力,将工具串下入更深的井段。
(3)循环减阻剂:当钻杆持续下入,受到管柱自锁的影响自重降为0且无法靠自重下入时,开泵依次打开二号破裂盘8和一号破裂盘2,同时正循环泵入金属减阻剂溶液,直至套管内充满金属减阻剂溶液;重复进行金属减阻剂正循环泵注和下钻作业直至通至人工井底。
(4)洗井:上提钻具1~3m,按照施工设计要求的洗井液进行正循环洗井,洗至进出口水色符合工程设计要求。
(5)定位校深:累加计算下入井筒的钻杆和工具深度,调整钻杆并校核滑套水力喷射器的5位置,对工具串深度数据进行比对、校准。
(6)投球打滑套:调整工具串的位置,让滑套水力喷射器5的位置对准第一层设计位置,通过向钻杆内投入空心球4并持续向钻杆内注入流体;空心球4经过钻杆打开滑套水力喷射器5的滑套,空心球4继续下行至通井规3的球座内,封堵下部液流通道。
(7)建立喷射通道:流体通过滑套水力喷射器5的喷嘴改变流向,继续从钻杆内泵注的流体在喷嘴节流作用下,使得滑套水力喷射器5内部流体的压力高于外部流体压力,产生明显的节流作用,通过压力判断滑套是否开启。
(8)水力喷砂射孔:从钻杆内注入携砂流体13,携砂流体经钻杆从滑套水力喷射器5的喷嘴流出,形成高速携砂射流冲击套管内壁,高速携砂射流所携带的石英砂等磨料切削套管,达到击穿套管、冲蚀固井水泥和地层的目的,实现射孔作业,建立井筒与地层14的连接通道。
(9)第二次射孔施工:顶替一个井筒容积后,上提钻杆调整钻具,调整工具串至第二层射孔施工位置,重复上述步骤(8),实现首段射孔开层施工。
综上所述,本发明的优点可包括以下内容中至少一点:
(1)本发明的长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具可重复完成多次射孔作业,实现一趟钻完成通洗井和传输射孔作业,缩短施工周期,同时降低井控风险;
(2)使用本发明长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具通过在直井段安装二号破裂盘,二号破裂盘上部灌入配置好的金属减阻剂溶液,通过破裂盘上部的液体增加直井段钻杆管柱的轴向推力,二号与一号破裂盘中间段钻杆内腔为封闭的空气,通过管柱内外的密度差产生的向上浮力,可以减少下入过程中水平段钻杆对套管壁面的正压力,减少滑动摩擦力增加管柱下深。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明,但是本领域技术人员应该清楚,在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下,可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具,其特征在于,所述一体化工具包括从上到下依次固定连接的钻杆、二号破裂盘、机械丢手、双瓣单向阀、滑套式水力喷射器、通井规、一号破裂盘和引鞋组成,其中,
所述引鞋被配置为防止工具在入井过程中挂卡,扶正工具串;
所述通井规被配置为在一体化工具下入过程中对井筒内壁进行刮削;
所述滑套式水力喷射器被配置为建立管柱内外部的通道,进行喷射射孔作业;
所述一号破裂盘封堵管柱末端,所述二号劈裂盘被配置为封堵管柱前端;
所述双瓣单流阀被配置为在喷射射孔作业后封闭管柱内腔,防止气液从管柱内上移造成井控险情。
2.根据权利要求1所述的长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具,其特征在于,所述管柱下入过程中钻杆内为封闭结构,依靠钻杆和钻具自重下入。
3.根据权利要求1所述的长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具,其特征在于,所述二号破裂盘与一号破裂盘中间段钻杆内腔为封闭的空气,通过管柱内外的密度差产生的向上浮力,减少下入过程中水平段钻杆对套管壁面的正压力,减少滑动摩擦力增加管柱下深。
4.根据权利要求1所述的长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化工具,其特征在于,所有下井工具均为螺纹扣,依次通过螺纹与钻杆连接在一起,利用钻杆自重和带压设备施加的推力下入设定的通洗井和首段射孔深度;
所述通井规内含球座。
5.一种长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化方法,其特征在于,所述通洗井审一体化方法包括步骤:
组装工具串;
下钻;
循环减阻剂;
洗井;
定位校深;
建立喷射通道;
水力喷砂射孔;
第二次射孔施工。
6.根据权利要求5所述的长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化方法,其特征在于,所述下钻包括:
依次连接工具串,依靠钻杆提供的下推力将工具串下入钻杆自重能到达的位置,在钻杆上连接二号破裂盘使得钻杆内部封闭一段空气,同时从井口钻杆内注入金属减阻剂流体至二号破裂盘上部,增加直井段管柱的轴向推力,将工具串下入更深的井段。
7.根据权利要求5所述的长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化方法,其特征在于,所述循环减阻剂包括:
当钻杆持续下入,受到管柱自锁的影响自重降为零且无法靠自重下入时,开泵依次打开二号破裂盘和一号破裂盘,同时正循环泵入金属减阻剂溶液,直至套管内充满金属减阻剂溶液;重复进行金属减阻剂正循环泵注和下钻作业直至通至人工井底。
8.根据权利要求5所述的长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化方法,其特征在于,所述洗井包括:
上提钻具1~3m,按照施工设计要求的洗井液进行正循环洗井,洗至进出口水色符合工程设计要求;
所述定位校深包括:
累加计算下入井筒的钻杆和工具深度,调整钻杆并校核滑套水力喷射器的5位置,对工具串深度数据进行比对、校准。
9.根据权利要求5所述的长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化方法,其特征在于,所述投球打滑套包括:
调整工具串的位置,让滑套水力喷射器的位置对准第一层设计位置,通过向钻杆内投入空心球并持续向钻杆内注入流体;空心球经过钻杆打开滑套水力喷射器的滑套,空心球继续下行至通井规的球座内,封堵下部液流通道;
所述建立喷射通道包括:
流体通过滑套水力喷射器的喷嘴改变流向,继续从钻杆内泵注的流体在喷嘴节流作用下,使得滑套水力喷射器内部流体的压力高于外部流体压力,产生明显的节流作用,通过压力判断滑套是否开启。
10.根据权利要求5所述的长水平段带压钻杆传输通洗井射孔一体化方法,其特征在于,所述水力喷砂射孔包括:
从钻杆内注入携砂流体,携砂流体经钻杆从滑套水力喷射器的喷嘴流出,形成高速携砂射流冲击套管内壁,高速携砂射流所携带的石英砂等磨料切削套管,达到击穿套管、冲蚀固井水泥和地层的目的,实现射孔作业,建立井筒与地层的连接通道;
所述第二次射孔施工包括:
顶替一个井筒容积后,上提钻杆调整钻具,调整工具串至第二层射孔施工位置,重复上述水力喷砂射孔步骤,实现首段射孔开层施工。
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