CN116950597A - 一种压裂用环保型自适应暂堵塞、制造及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气开采技术领域，具体涉及一种压裂用环保型自适应暂堵塞、制造及使用方法。其中，一种压裂用环保型自适应暂堵塞，包括刚性内核、柔性包裹层和尾穗，所述刚性内核外设置柔性包裹层，所述柔性包裹层连接所述尾穗，所述柔性包裹层和所述尾穗均通过可溶性和/或可降解性柔性纤维绳编织而成，所述柔性包裹层和所述尾穗通过编织和/或打结的方式连接。本发明的环保型自适应暂堵塞结构简单、易于加工、成本低、承压强度高、可变形坐封效率高等优点。

Description

一种压裂用环保型自适应暂堵塞、制造及使用方法

技术领域

本发明属于油气开采技术领域，具体涉及一种压裂用环保型自适应暂堵塞、制造及使用方法。

背景技术

目前油气开采分段压裂过程中，常使用暂堵球和暂堵绳结对不同直径炮眼进行暂时封堵，以达到分段压裂的目的。炮眼的规则程度和大小对暂堵球和暂堵绳结能否起到封堵作用至关重要，但炮眼在分段压裂过程中，受到支撑剂、纤维以及压裂液的磨蚀作用，导致炮眼形状变为不规则，大小发生改变。

但是现有暂堵球和暂堵绳的存在如下不足：

①暂堵球为钢体球形，在施工停泵之后，孔眼上的暂堵球无液体压力的支撑，极其容易从孔眼位置脱落，再开泵施工时就失去了暂堵的效果。

②暂堵球为刚性体，而孔眼一定程度改造后为不规则形状，而刚性球形暂堵球无变形，无法达成完全封堵。

③暂堵绳结，其主体封堵结构是使用细股纤维编织打结完成，其对已改造的大尺寸孔眼封堵效果有限，封堵承压性能较暂堵球更低，容易压缩变形从而通过孔眼进入地层，从而失去暂堵效果。比如射孔孔眼尺寸为10mm，压裂改造后的需要暂堵的孔眼尺寸会达到20mm甚至更高，尺寸25mm的刚性暂堵塞可实现封堵，但是实验测试直径35mm的绳结对20mm孔眼的封堵承压能力都很有限。

为解决上述问题，中国专利：CN218324812U公开了一种暂堵骨架生物结，涉及油气开采技术领域，解决了现有的暂堵球易脱落，而暂堵绳结承压性能较差，缺少一种既不易脱落，密封效果好且承压能力强的暂堵体的技术问题。该专利包括尾穗、刚性内核和柔性包裹层，所述柔性包裹层包裹所述刚性内核且所述柔性包裹层至少一端设置有通孔，所述尾穗的一端与所述刚性内核连接，另一端穿过所述通孔向外延伸。具有承压力强、封堵效果好不易脱落等综合优点。

但是该专利存在结构复杂、制造成本高的缺陷。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种压裂用环保型自适应暂堵塞及其制造方法，本发明的环保型自适应暂堵塞结构简单、易于加工、成本低、承压强度高、可变形坐封效率高等优点。

本发明包括如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种压裂用环保型自适应暂堵塞，包括刚性内核、柔性包裹层和尾穗，所述刚性内核外设置柔性包裹层，所述柔性包裹层连接所述尾穗，所述柔性包裹层和所述尾穗均通过可溶性和/或可降解性柔性纤维绳编织而成，所述柔性包裹层和所述尾穗通过编织和/或打结的方式连接。

进一步地，编织的柔性包裹层具有间隙。

进一步地，所述间隙均匀设置在所述柔性包裹层上。

进一步地，所述柔性包裹层和尾穗一体成型。

进一步地，所述柔性纤维绳选自PET纤维、PVA纤维、PLA纤维、PU纤维或PAN纤维中的一种或多种。

进一步地，所述刚性内核设置多个，多个刚性内核外均设置柔性包裹层，多个柔性包裹层之间通过编织的方式连接；

或所述刚性内核设置一个，一个刚性内核外设置柔性包裹层。

本发明第二方面提供了一种压裂用环保型自适应暂堵塞的制造方法，包括如下步骤：

使用多股可溶性和/或可降解性柔性纤维绳编织柔性包裹层，在编织柔性包裹层的过程中，将刚性内核设置在柔性包裹层内，在编织完柔性包裹层后使刚性内核外包裹柔性包裹层；

其中，在编织柔性包裹层时，在编织中形成尾穗；或在编织完柔性包裹层后，在柔性包裹层上编织尾穗。

进一步地，在编织所述柔性包裹层时使柔性包裹层上具有间隙。

进一步地，在编织所述柔性包裹层时，在柔性包裹层两端预留尾穗连接扣；所述尾穗连接扣用于连接尾穗。

进一步地，包括如下步骤：

将暂堵塞投入液动旋塞中，降低钻井液排量；

打开液动旋塞的旋塞阀，暂堵塞从液动旋塞进入高压管汇中，暂堵塞投注完成后；投入暂堵剂，提高钻井液排量，将暂堵塞与暂堵剂共同泵送至暂堵层段，实现对射孔炮眼和/或缝口的封堵。

采用上述技术方案，本发明包括如下优点：

1、本发明的环保型自适应暂堵塞结构简单、易于加工、成本低、承压强度高、可变形坐封效率高等优点。

2、本发明提供了一种环保型自适应暂堵塞，采用刚性内核与柔性包裹层组合，在压力作用下环保型自适应暂堵塞刚柔并济，带有的可溶解尾穗可变形自适应进入不规则射孔炮眼，提高了环保型自适应暂堵塞对不规则炮眼的自适应性，解决了常规刚性圆球形暂堵球对不规则炮眼坐封效率低的问题；刚性内核承压强度高，解决了常规柔性暂堵绳结承压强度较低的问题；可溶解尾穗，可二次封堵不规则炮眼，进一步提高暂堵塞对不规则炮眼的封堵强度。

3、本发明的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。

4、本发明能够适用于油气田分段压裂和射孔炮眼封堵。

5、本发明的环保型自适应暂堵塞，由于柔性纤维绳选自PET纤维、PVA纤维、PLA纤维、PU纤维或PAN纤维中的一种或多种，可以根据不同地质条件、储层深度，应用于不同储层温度（40~160℃）压裂暂堵施工，选用不同条件完全可溶（降）解材料加工而成，压裂暂堵施工结束可完全溶（降）解随返排液排出，降低了压裂施工对储层地质伤害。

6、本发明的环保型自适应暂堵塞具有溶（降）解温度：40~160℃，溶（降）解时间：8h~15d，承压强度：≥50MPa，有效承压时间：≥3h的优点。

7、本发明的刚性内核、柔性包裹层和尾穗均采用可溶/降解材料制成，压裂暂堵施工结束可完全溶/降解随返排液排出，降低了压裂施工对储层地质伤害。

8、本发明的环保型自适应暂堵塞的柔性包裹层设置有间隙，在暂堵塞使用时，该间隙提供了一个变形空间，使暂堵塞能够更好的与不规则炮眼适应，具有更好的坐封效率。

9、本发明所述刚性内核设置多个，多个刚性内核外均设置柔性包裹层，多个柔性包裹层之间通过编织的方式连接；编织的连接方式不仅简单而且连接效果好，能够形成多个连接在一起的暂堵塞；在炮眼需要多个暂堵塞进行坐封时，由于本发明的结构多个暂堵塞是连接在一起的，就具有更好的坐封效率，且在泵送暂堵塞时，多个暂堵塞能够一起运动至炮眼实现坐封。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种压裂用环保型自适应暂堵塞的结构示意图一；

图2为本发明实施例中一种压裂用环保型自适应暂堵塞的结构示意图二；

图3为本发明实施例中示例1的施工曲线图一；

图4为本发明实施例中示例2的施工曲线图二；

图5为本发明实施例中示例3的施工曲线图三；

附图中：10-柔性包裹层，11-间隙，20-尾穗，30-连接结构。

具体实施方式

以下的说明提供了许多不同的实施例或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例第提供了一种压裂用环保型自适应暂堵塞，如图1、图2所示包括刚性内核、柔性包裹层10和尾穗20，所述刚性内核外设置柔性包裹层10，所述柔性包裹层10连接所述尾穗20，所述柔性包裹层10和所述尾穗20均通过可溶性和/或可降解性柔性纤维绳编织而成，所述柔性包裹层10和所述尾穗20通过编织和/或打结的方式连接。

其中通过柔性纤维绳编织包裹在刚性内核外形成柔性包裹层10，实现的柔性包裹层10和刚性内核的连接，不仅制造方式简单、成本低，而且刚性内核和柔性包裹层10层的连接性好，刚性内核不易从柔性包裹层10内脱落，具有承压、坐封效率好的优点。

同时柔性包裹层10和尾穗20也是通过编织的方式连接，使柔性包裹层10和尾穗20的连接稳定性高，具有更好的坐封效率。

其中刚性内核、柔性包裹层10和尾穗20均可采用可溶/降解的材料制成，压裂暂堵施工结束可完全溶/降解随返排液排出，降低了压裂施工对储层地质伤害。

需要说明的是，对于具体的编织方式，本发明并不做限制，现有技术中具有的编织方式都应该在本发明的保护范围内。

柔性包裹层10可具有间隙11，也可以不具有间隙11，当然柔性包裹层10具有间隙11的方式更利于自适应暂堵塞的使用，即能提高坐封效率；同时还使得自适应暂堵塞封堵承压过程中，能自适应各种不规则炮眼的变形。

具体的通过不同的编织手法等可以使柔性包裹层10上具有间隙11或者不具有间隙11。

对于该间隙11的设置，可以是均匀的、不均匀的、甚至的不规则的等等，具体本发明并不做限制。但是若将所述间隙11均匀设置在所述柔性包裹层10上，使柔性包裹层10在变形时能够更加均匀，避免受力不均与柔性包裹层10损坏，提高了使用寿命和坐封效率。由于柔性包裹层10和尾穗20都是柔性纤维绳制成的，所以柔性包裹层10和尾穗20可以是利用同一鼓柔性纤维绳编织和/或打结而成；即所述柔性包裹层10和尾穗20一体成型。也可以是利用不同股的柔性纤维绳编织和/或打结而成；所述柔性包裹层10和尾穗20一体成型。其中使用通一股柔性纤维绳编织和/或打结而成的方式使柔性包裹层10和尾穗20的连接更加稳固，具有提高坐封效率的优点。

所述柔性纤维绳选自PET纤维、PVA纤维、PLA纤维、PU纤维或PAN纤维中的一种或多种。由于井下不同深度的温度不同，而柔性包裹层10和尾穗20需要在使用完成后溶/降解掉，而不同的温度会影响柔性包裹层10和尾穗20的溶/降解效果和溶/降解效率，所以柔性纤维绳选自PET纤维、PVA纤维、PLA纤维、PU纤维或PAN纤维中的一种或多种可以根据环保型自适应暂堵塞使用深度来进行选择确定，以保证环保型自适应暂堵塞的溶/降解效果和溶/降解效率。

环保型自适应暂堵塞需要暂堵的炮眼，由于炮眼的不规则形式难以控制，有些不规则炮眼仅使用一个自适应暂堵塞难以封堵或者封堵效果差，需要多个自适应暂堵塞实现封堵，但是多个自适应暂堵塞若是单个存在的，难以控制其运动，而本发明的这种编制柔性包裹层10的方式，可以实现多个自适应暂堵塞的连接，如图2所示，即所述刚性内核设置多个，多个刚性内核外均设置柔性包裹层10，多个柔性包裹层10之间通过编织的方式连接；通过这个结构对需要多个自适应暂堵塞封堵的炮眼进行封堵时具有更好的坐封效率。

或所述刚性内核设置一个，一个刚性内核外设置柔性包裹层10。

本发明的环保型自适应暂堵塞在水溶液达到一定温度一定时间即可溶解，具体的操作溶解方式对于本领域技术人员来说是已知的，不再详细赘述。

本实施例还提供了一种压裂用环保型自适应暂堵塞的制造方法，包括如下步骤：

使用多股可溶性和/或可降解性柔性纤维绳编织柔性包裹层10，在编织柔性包裹层10的过程中，将刚性内核设置在柔性包裹层10内，在编织完柔性包裹层10后使刚性内核外包裹柔性包裹层10；

其中，在编织柔性包裹层10时，在编织中形成尾穗20；或在编织完柔性包裹层10后，在柔性包裹层10上编织尾穗20。

编织中形成尾穗20的方式可以是，将多股柔性纤维绳的一端打结自然形成尾穗20，然后再进行柔性包裹层10的编织，当柔性纤维层编织到将刚性内核完全包裹后，再次打结形成第二个尾穗20。

基于以上的制造方法，能够获得本发明的环保型自适应暂堵塞；该制造方法简单，易于实现，制造成本低。

在编织所述柔性包裹层10时，在柔性包裹层10两端预留尾穗20连接扣；所述尾穗20连接扣用于连接尾穗20。所述尾穗20连接扣即为一个连接环，通过连接环与尾穗20连接既可以使柔性包裹层10封闭，也能实现柔性包裹层10与尾穗20的有效连接。具体的可以是，尾穗20穿过连接扣后，将尾穗20打结固定。

本实施例还提供了一种压裂用环保型暂赌球的使用方法，包括上述所述的环保型自适应暂堵塞，包括如下步骤：

将自适应暂堵塞投入液动旋塞中，降低钻井液排量；优选地，降低钻井液排量至1m³/min；

打开液动旋塞的旋塞阀，暂堵球从液动旋塞进入高压管汇中，自适应暂堵塞投注完成后，从混砂车投入颗粒+粉末投入暂堵剂，提高钻井液排量，优选的，提高钻井液排量至至6m³/min，将自适应暂堵塞与暂堵剂共同泵送至暂堵层段，实现对射孔炮眼和/或缝口的封堵。

基于此使用方法，能够有效的实现射孔炮眼和/或缝口的封堵。其中降低钻井液排量至1m³/min，提高钻井液排量至至6m³/min的配合能够使自适应暂堵塞达到对炮眼的有效封堵。

使用本发明的环保型自适应暂堵塞的具体示例如下：

示例1

环保型自适应暂堵塞制备过程：以适用于60~90℃下18mm环保型自适应暂堵塞制备为例：

采用直径为15.00±0.50mm的刚性内核，采用PET纤维细线和PVA纤维细线质量比1：3比例组合成柔性纤维绳，将柔性纤维绳编织加工成柔性包裹层10和尾穗20。如表1所示，60~90℃环保型自适应暂堵塞性能指标为密度1.10~1.30 g/cm³，溶解温度60~90℃，溶解时间为24~48。

表1

示例2

多核环保型自适应暂堵塞制备过程：以适用于90~120℃下20mm、15mm多核环保型自适应暂堵塞制备为例：

采用直径18.00±0.50mm和13.50±0.50mm两种直径刚性内核，采用PVA纤维细线、PET纤维细线和PLA纤维细线质量比1：1：3比例组合成柔性纤维绳，将柔性纤维绳编织加工成柔性包裹层10和尾穗20；两个暂堵球通过柔性纤维绳编织成连接结构30，连接结构30的长度为2cm。如表2所示，环保型自适应暂堵塞的性能指标为：密度1.10~1.30 g/cm³，溶解温度90~120℃，溶解时间24~48h。

表2

示例3

多核环保型自适应暂堵塞制备过程：以适用于120~140℃下24mm和20mm多核环保型自适应暂堵塞制备为例：

采用直径18.00±0.50mm和15.00±0.50两种直径刚性内核，采用PET纤维细线和PLA纤维细线按质量比1：5比例组合成柔性纤维绳，将柔性纤维绳编织加工成柔性包裹层10和尾穗20；两个暂堵球通过柔性纤维绳编织成连接结构30，连接结构30的长度为2cm。如表3所示，环保型自适应暂堵塞的性能指标为：密度1.10~1.30 g/cm³，溶解温度120~140℃，溶解时间12~24h。

表3

环保型自适应暂堵塞现场应用实例：

施工前将自适应暂堵塞投入液动旋塞中，降低钻井液排量至1m³/min，远程控制打开旋塞阀，自适应暂堵塞从液动旋塞进入高压管汇中，自适应暂堵塞投注完成后，投入颗粒+粉末暂堵剂，然后迅速提高钻井液排量至6m³/min，将自适应暂堵塞与暂堵剂共同泵送至暂堵层段，实现对射孔炮眼和缝口的封堵。

应用实例1：

在某井第2级暂堵施工中应用：

某井第2级设计6簇48孔，设计投放暂堵塞16颗(25mm暂堵塞5颗，20mm暂堵塞6颗，18mm暂堵塞5颗)，到位后恢复钻井液排量，如图3所示，图中可以看到施工压力由51.1MPa升高至55.5MPa，压力上涨4.4MPa，稳压良好，说明暂堵塞落座后持续有效示。

应用实例2：

在某井第4级暂堵施工中应用：

某井第4级设计6簇40孔，设计投放暂堵塞30颗(22mm暂堵塞10颗，28mm暂堵塞12颗，15mm暂堵塞8颗)，到位后恢复钻井液排量，如图4所示，图中可以看到施工压力由53.5MPa升高至73.0MPa，压力上涨19.5MPa，稳压良好，说明暂堵塞落座后持续有效。

应用实例3：

在某井第10级暂堵施工中应用：

某井第10级设计6簇40孔，设计投放暂堵塞25颗(20mm暂堵塞8颗，18mm暂堵塞8颗，15mm暂堵塞9颗)，到位后恢复钻井液排量，如图5所示，施工压力由56.0MPa升高至64.7MPa，压力上涨8.7MPa，稳压良好，说明暂堵塞落座后持续有效。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种压裂用环保型自适应暂堵塞，包括刚性内核、柔性包裹层（10）和尾穗（20），其特征在于，所述刚性内核外设置柔性包裹层（10），所述柔性包裹层（10）连接所述尾穗（20），所述柔性包裹层（10）和所述尾穗（20）均通过可溶性和/或可降解性柔性纤维绳编织而成，所述柔性包裹层（10）和所述尾穗（20）通过编织和/或打结的方式连接。

2.根据权利要求1所述的一种压裂用环保型自适应暂堵塞，其特征在于，编织的柔性包裹层（10）具有间隙（11）。

3.根据权利要求2所述的一种压裂用环保型自适应暂堵塞，其特征在于，所述间隙（11）均匀设置在所述柔性包裹层（10）上。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种压裂用环保型自适应暂堵塞，其特征在于，所述柔性包裹层（10）和尾穗（20）一体成型。

5.根据权利要求1所述的一种压裂用环保型自适应暂堵塞，其特征在于，所述柔性纤维绳选自PET纤维、PVA纤维、PLA纤维、PU纤维或PAN纤维中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种压裂用环保型自适应暂堵塞，其特征在于，

所述刚性内核设置多个，多个刚性内核外均设置柔性包裹层（10），多个柔性包裹层（10）之间通过编织的方式连接；

或所述刚性内核设置一个，一个刚性内核外设置柔性包裹层（10）。

7.一种压裂用环保型自适应暂堵塞的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

使用多股可溶性和/或可降解性柔性纤维绳编织柔性包裹层（10），在编织柔性包裹层（10）的过程中，将刚性内核设置在柔性包裹层（10）内，在编织完柔性包裹层（10）后使刚性内核外包裹柔性包裹层（10）；

其中，在编织柔性包裹层（10）时，在编织中形成尾穗（10）；或在编织完柔性包裹层（10）后，在柔性包裹层（10）上编织尾穗。

8.根据权利要求7所述的一种压裂用环保型自适应暂堵塞的制造方法，其特征在于，在编织所述柔性包裹层时使柔性包裹层上具有间隙（11）。

9.根据权利要求7所述的一种压裂用环保型自适应暂堵塞的制造方法，其特征在于，在编织所述柔性包裹层（10）时，在柔性包裹层（10）两端预留尾穗连接扣；所述尾穗连接扣用于连接尾穗。

10.一种压裂用环保型暂赌球的使用方法，包括如权利要求1-6任意一项所述的环保型自适应暂堵塞，其特征在于，包括如下步骤：

将暂堵塞投入液动旋塞中，降低钻井液排量；

打开液动旋塞的旋塞阀，暂堵塞从液动旋塞进入高压管汇中，暂堵塞投注完成后；投入暂堵剂，提高钻井液排量，将暂堵塞与暂堵剂共同泵送至暂堵层段，实现对射孔炮眼和/或缝口的封堵。