水平井水力喷射油管填砂分层多级压裂工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于油气田勘探和开发领域，具体涉及一种水平井水力喷射油管填砂分层多级压裂工艺，包括以下步骤：1）下钻具，投入钢球；2）水力喷射作业，预压；3）上提钻具至下段施工位置，反冲出钢球；4）压裂施工；5）填砂作业；6）第一段施工完成后，投入钢球进行第二段喷砂射孔及预压程序，循环反复，直到完成整口井的压裂施工。本发明与常规的水平井封隔器分层压裂工艺不同的是，该工艺通过下入简单的工具，自上而下为油管、安全丢手、喷枪、单流阀，从而实现变机械分层压裂为油管填砂分层压裂，避免砂塞高度不好控制，并且连续油管作业施工成本相对较高的问题，使油管喷砂射孔填砂环空压裂技术成为成本低、风险小和效率高的多级压裂技术。
【专利说明】水平井水力喷射油管填砂分层多级压裂工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于油气田勘探和开发领域，具体涉及一种水平井水力喷射油管填砂分层多级压裂工艺。
【背景技术】
[0002]目前常规水平井分层压裂，水力喷射压裂管柱结构，自上而下为油管、安全丢手、喷枪、封隔器、单流阀、眼管、导向丝堵，即需下入封隔器，施工过程中，由于受其使用寿命的影响，通常压裂2?3段后，需要进行更换钻具，并且时常发生卡钻等井下复杂情况。
填砂分层压裂，可以提高钻具使用寿命，避免卡钻事故的发生，通过调研，近年来国内水平井填砂工艺，主要采用的是水平井不放喷顶替填砂，而且依托连续油管作业，主要缺点是砂塞高度不好控制，常常需要修整砂面或补充填砂，如果是填砂高度不够，由于未进行放喷作业，很有可能出现地层出液带出砂体的现象，从而造成填砂失败，并且连续油管作业施工成本相对较高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是解决目前填砂分层压裂工艺砂塞高度不好控制，并且连续油管作业施工成本相对较高的问题。
[0004]为此，本发明提供了一种水平井水力喷射油管填砂分层多级压裂工艺，包括以下步骤:
O下钻具:将从上到下依次连接有安全丢手、喷枪、单流阀的油管穿入套管，将施工管下至设计的预定位置，装井口，并在井口装捕球器；
2)水力喷射作业:循环井筒正常后投入钢球，对第一段进行水力喷射射孔；
3)压裂施工:水力喷射射孔完成后进行预压裂，压开地层后，调整钻具至第二段射孔位置，装井口，反冲出钢球，对第一段目的层进行压裂作业；
4)填砂作业:压裂完成后关井，控制放喷，放喷结束后，通过泵车将高浓清水携砂液泵入井内进行填砂作业至填砂试压合格；
5)第一段施工完成后，投入钢球进行第二段喷砂射孔及预压程序，循环反复，直到完成整口井的压裂施工。
[0005]步骤4)中所述高浓清水携砂液，砂浓度为45(T700kg/m3，砂量为2?3m3。
[0006]步骤4)中所述高浓清水携砂液的泵注排量为1.5^2.5m3/min,当携砂液快出喷枪时降低泵车输出排量至lm3/min，并且关闭连接在套管闸门上的高压旋塞，进行高压挤入。
[0007]步骤4)中所述填砂试压合格判断为:当套压达到35MPa时，通过控制泵注排量保持套压在35MPa左右憋压3-4次，当套压超过45MPa时立即停泵，当压降小于IMPa/min则证明填砂合格，反之则继续高压挤入，直到压降合格。
[0008]步骤4)中所述填砂作业，当当填封段大于油管容积1.5倍或油管容积小于6 m3,可分两次进行填砂。
[0009]所述砂为20?40目的石英砂。
[0010]本发明与常规的水平井封隔器分层压裂工艺不同的是，该工艺通过下入简单的工具，自上而下为油管、安全丢手、喷枪、单流阀，从而实现变机械分层压裂为油管填砂分层压裂，避免砂塞高度不好控制，并且连续油管作业施工成本相对较高的问题，使油管喷砂射孔填砂环空压裂技术成为成本低、风险小和效率高的多级压裂技术。
[0011]以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明油管填砂压裂钻具结构示意图。
[0013]附图标记说明:1、套管；2、油管；3、安全丢手；4、喷枪；5、单流阀。
【具体实施方式】
[0014]为了提高水平井分层压裂的施工可靠性，减少施工风险，降低作业成本，缩短施工周期，本发明提供了一种水平井水力喷射油管填砂分层多级压裂工艺，包括以下步骤:
O下钻具:将从上到下依次连接有安全丢手3、喷枪4、单流阀5的油管2穿入套管1，将施工管下至设计的预定位置，装井口，并在井口装捕球器，如图1所示；
2)水力喷射作业:循环井筒正常后投入钢球，对第一段进行水力喷射射孔；
3)压裂施工:水力喷射射孔完成后进行预压裂，压开地层后，调整钻具至第二段射孔位置，装井口，反冲出钢球，对第一段目的层进行压裂作业；
4)填砂作业:压裂完成后关井，控制放嗔，放嗔结束后，通过2台2000型栗车将闻浓清水携砂液泵入井内，砂浓度控制在45(T700kg/m3，使用2(Γ40目石英砂，石英砂量控制在2?3m3之间,泵注排量1.5^2.5m3/min,当携砂液快出喷枪4时降低泵车输出排量至lm3/min,并且关闭连接在套管闸门上的高压旋塞，进行高压挤入，当套管I压力达到35Mpa时，通过控制泵注排量保持套管I压力不超过45MPa左右憋压3?4次，当套管I压力(或套压)超过45MPa时应立即停泵,观察压力下降,若压降小于IMPa/min时,则证明填砂合格,反之则继续高压挤入，直到压降合格；
填砂作业可按填砂泵注程序表执行，若填封段大于油管2容积的1.5倍或油管2容积小于6 m3，可分两次填砂；
填砂泵注程序表
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5)第一段施工完成后，投入钢球进行第二段喷砂射孔及预压程序，循环反复，直到完成整口井的压裂施工。
[0015]2014年8月对长庆油田分公司第二采油厂的一口水平井木平99-5井开展了水平井水力喷射填砂封隔压裂，现场试验效果良好。试验采用双簇水力喷射压裂钻具，自上而下为油管2、安全丢手3、喷枪4，油管2、喷枪4、球座，两个喷枪4均包含4个6mm喷嘴，球座投钢球后即为单流阀5，实验过程如下:
(I)第一段喷砂射孔，正常加砂压裂
用清水水力喷砂射孔第一段:3391.14 m、3401.13m，加砂7128kg (4.6m3)，含砂浓度147.4kg/m3 (砂比 9.1%)，排量 1.2?2.3m3/min，最高压力 58.0Mpa,喷射总液量 130.0m3。喷射后顺利压开地层，破裂压力:油管2压力(或油压)47.6Mpa、套压34.3Mpa。
[0016]调整钻具位置至第二段压裂位置3310.24m，3320.27m，用活性水12.0m3,0.8m3/min的排量反循环冲出钢球。
[0017]用胍胶液对第一段进行加砂压裂，油套环空加陶粒20.0m3，工作压力:油压32.1MPa、套压22.3MPa，停泵压力:油压14.6MPa、套压14.7MPa ;工作排量:油管1.2m3/min，套管2.8m3/min，含砂浓度307.lkg/m3(砂比18.7%)，前置液:油管18.3m3，套管35.6m3 ;携砂液:油管51.8m3,套管107.2m3 ;顶替液:油管12.6m3,套管29.3m3,入地总液量:油82.6m3,套172.1m30压后关井50min,用1mm油嘴控制放喷60min,出液20.0m3,闸门全开放喷120min,出液 90.0m3。
[0018](2)填砂作业
清水7m3，排量0.5?2m3/min，最高压力21Mpa，套管返水正常；油管注入清水携砂液，最高砂浓480kg/ m3,注入2.3m3石英砂,排量2m3/min,关闭套放旋塞，降排量至1.2m3/min,油管注入液体10.3 m3，套压上升至44.6Mpa，停泵后，压力IMin内下降8Mpa，经过4次高压正挤测压降，压力IMin内下降0.8Mpa,填砂成功。
[0019](3)第二段喷砂射孔，预压裂
投入钢球，用清水水力喷砂射孔第二段:3310.24m, 3320.27m，加砂8100kg (5.0m3),含砂浓度144.lkg/m3 (砂比8.9%)，排量1.2?2.4mVmin,最高压力57.4Mpa，喷射总液量120.0m3。喷射结束后进行预压，顺利压开地层，破裂压力:油压54.6MPa、套压32.5MPa，破压明显。
[0020]综上所述，用该压裂工艺完全能满足水平井分层压裂，并且相比封隔器和连续油管填砂分层压裂，风险更小，成本更加低廉。
[0021]在本实施例中，投入钢球后球座起到单流阀5的作用，正循环洗井前置液、顶替液、高压正挤均使用清水。
[0022]以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的施工作业方法属本行业的公知技术，这里不一一叙述。
【权利要求】
1.水平井水力喷射油管填砂分层多级压裂工艺，其特征在于，包括以下步骤: 1)下钻具:将从上到下依次连接有安全丢手(3)、喷枪(4)、单流阀(5)、的油管(2)穿入套管(I)，将施工管下至设计的预定位置，装井口，并在井口装捕球器； 2)水力喷射作业:循环井筒正常后投入钢球，对第一段进行水力喷射射孔； 3)压裂施工:水力喷射射孔完成后进行预压裂，压开地层后，调整钻具至第二段射孔位置，装井口，反冲出钢球，对第一段目的层进行压裂作业； 4)填砂作业:压裂完成后关井，控制放喷，放喷结束后，通过泵车将高浓清水携砂液泵入井内进行填砂作业至填砂试压合格； 5 )第一段施工完成后，投入钢球进行第二段喷砂射孔及预压程序，循环反复，直到完成整口井的压裂施工。
2.根据权利要求1所述的水平井水力喷射油管填砂分层多级压裂工艺，其特征在于:步骤4)中所述高浓清水携砂液，砂浓度为45(T700kg/m3，砂量为2?3m3。
3.根据权利要求1所述的水平井水力喷射油管填砂分层多级压裂工艺，其特征在于:步骤4)中所述高浓清水携砂液的泵注排量为1.5^2.5m3/min,当携砂液快出喷枪(4)时降低泵车输出排量至lm3/min，并且关闭连接在套管闸门上的高压旋塞，进行高压挤入。
4.根据权利要求1所述的水平井水力喷射油管填砂分层多级压裂工艺，其特征在于:步骤4)中所述填砂试压合格判断为:当套压达到35MPa时，通过控制泵注排量保持套压在35MPa左右憋压3?4次，当套压超过45MPa时立即停泵，当压降小于IMPa/min则证明填砂合格，反之则继续高压挤入，直到压降合格。
5.根据权利要求1所述的水平井水力喷射油管填砂分层多级压裂工艺，其特征在于:步骤4)中所述填砂作业，当填封段大于油管(2)容积的1.5倍或油管(2)容积小于6 m3,可分两次进行填砂。
6.根据权利要求2所述的水平井水力喷射油管填砂分层多级压裂工艺，其特征在于:所述砂为2(Γ40目的石英砂。
【文档编号】E21B43/26GK104153752SQ201410423387
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】曹欣, 李大维, 韩锐, 胡期旭, 闫育东, 侯光东, 杨小朋, 杨靖, 郭卨赟, 赵伟, 陈诚, 张晓庆 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司