一种树状结构井的钻完井和增产方法
【专利摘要】本发明公开了一种树状结构井的钻完井和增产方法，它包括以下步骤：（1）整体方案设计，对树状结构井的整体井身结构、钻完井方案和酸化增产进行设计；（2）树状结构井的钻取，通过地面开泵增压，在内外压差的作用下安装在毛细管短节中的绕性毛细管向外伸出，利用高压水射流破岩并结合酸化液对地层岩石的酸蚀，达到钻取分支微小井眼的目的；（3）树状结构井的完井，坐封套管悬挂器并起出钻具。下入油管并与套管悬挂器回接，完成完井作业。本发明的有益效果是：本发明提出了一种树状结构井并且能够高效、安全、低成本的施工，具有明显的经济效益，应用前景广泛。
【专利说明】
一种树状结构井的钻完井和増产方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种树状结构井的钻完井和增产方法，属于石油钻采领域。
【背景技术】
[0002]多级分支井是指在一口主井眼(直井、定向井、水平井)中钻出若干进入油气藏的微小分支井眼。利用该技术可以有效的开采老区剩余油藏、低渗透油藏、致密油藏和非常规油气资源等，也可应用于地热、煤层气资源和地下水等资源的开采。
[0003]目前，用于钻多级分支微小井的主要方法是在套管井中利用开孔工具在套管位置钻出引导孔，下入带有水射流钻头的高压柔性管，通过连接在地面的栗车向柔性管内栗入高压钻井液，利用高压水射流进行破岩从而实现钻分支微小井眼的作业。但该方法具有:需要地面支持的设备多，设备费用高，施工周期长，并且一次只能完成一个分支的钻取的缺点，使得油田开发效益受到了影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:针对现有钻多级分支微小井的方法需要地面支持的设备多，设备费用高，施工周期长，并且一次只能钻一个分支井眼的缺点，提出了一种新的分支井结构一一树状结构。在树状结构井的钻取过程中无须过多地面设备支持，并且一趟钻能够完成所有的分支微小井眼的施工方法。该方法可以有效地增加油气井的产量，特别适合于老区剩余油藏、低渗透油藏、致密油藏和非常规油气藏的开发，以及由于各种条件限制不适宜使用水力压裂进行增产的油气井。
[0005]为了达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种树状结构井的钻完井和增产方法，其特征在于，包括以下几个步骤:
(1)整体方案设计。对树状结构井的整体井身结构、钻完井方案和酸化增产进行设计；
(2)树状结构井的钻取。利用钻具将带有回接筒的套管悬挂器以及套管悬挂器下部所连接的完井管柱下入到预定位置。通过地面开栗注入酸化液或钻井液使管柱增压，在内外压差的作用下安装在毛细管短节中的端部安装有射流钻头的绕性毛细管向外伸出，利用高压水射流破岩并结合酸化液对地层岩石的酸蚀，达到钻取分支微小井眼的目的；
(3)树状结构井的完井。坐封套管悬挂器，将钻具从套管悬挂器的上部回接筒中拔出，并起出钻具。下入生产管柱并与套管悬挂器回接，完成完井作业。生产时，油气流经过毛细管与微小井眼的环空进入主井眼环空，再流经安装在毛细管短节上单流阀进入完井管柱内，最后经生产管柱流至地面。
[0006]本发明的有益效果是:(I)本发明可快速完成树状结构井的钻完井施工，提高了施工效率，缩短了施工周期。(2)本发明操作灵活，应用范围广泛，可用于直井、大位移井以及水平井的施工，特别适合用于开采老区剩余油藏、低渗透油藏、致密油藏和非常规油气资源。(3)本发明使用简单、安全、可靠，可避免水力压裂增产措施所带来的施工风险。(4)本发明无需过多的地面设备支持，以及复杂的施工准备工作，节约了施工成本，具有明显的经济效益，应用前景广泛。
【附图说明】
[0007]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0008]图1是本发明钻树状结构井的结构示意图。
[0009]图2是本发明毛细管短节结构示意图。
[0010]图3是本发明毛细管伸出毛细管短节进行喷射钻进的过程示意图。
[0011 ]图4是本发明射流钻头示意图。
[0012]图中:1.钻具，2.套管悬挂器，3.毛细管短节，4.毛细管，5.尾管，6.液压套管锚，7.阀管鞋，8.射流钻头，9.单流阀，10.密封套，11.堵塞，12.斜向孔，13.地层，14.微小井眼环空，15.主井眼环空，16.地面高压管线，17.栗注设备，18.作业平台。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明做进一步描述:
如图1-4所示，本发明用于开采老区剩余油藏、低渗透油藏、致密油藏和非常规油气资源等。通过钻取树状结构井，增大油气藏的泄油面积来提高油气井产量。其方法是利用端部安装有射流钻头8的绕性毛细管4，通过地面开栗注入酸化液或钻井液使管柱增压，在内外压差的作用下毛细管4伸出毛细管短节3，利用高压水射流破岩并结合酸化液对地层岩石的酸蚀，达到钻取分支微小井眼的目的。
[0014]地面作业平台18可以是车载修井机或钻机，栗注设备17可以是撬装泥浆栗或栗车。
[0015]如图1-4所示，一种树状结构井的钻完井和增产方法，它包括以下步骤:
(I)整体方案设计。对树状结构井的整体井身结构、钻完井方案和酸化增产进行设计；步骤(I)中主要包括施工管柱结构设计，施工参数，所需酸化液的浓度和体积，地面管线的敷设等。对于方案设计主要考虑油气藏的类型、大小、结构以及地层岩性，井温梯度，地层压力系数。力求尽可能的增加主井筒与油气藏的沟通面积，提高油气井产量。对于管柱的结构设计，主要是结合石油地质情况，采用计算机进行仿真模拟论证所设计的井型对产能的提高程度，并确定多级分支微小井眼的级数和总数量。为了避免施工过程中管柱伸长所带来的不利影响。利用管柱力学计算软件对施工管柱进行管柱力学分析，根据结果在管柱中适当增加液压套管锚6并确定安装位置。如有分层开采的需求，可在管柱中任意加减裸眼封隔器。施工参数的确定，主要依据地层岩石参数得到喷射钻井施工时所需要的施工排量和压力。
[0016](2)树状结构井的钻取。利用钻具I将带有回接筒的套管悬挂器2以及套管悬挂器下部所连接的完井管柱下入到预定位置。通过地面开栗注入酸化液使管柱增压，在内外压差的作用下安装在毛细管短节3中的绕性毛细管4向外伸出，利用高压水射流破岩并结合酸化液对地层岩石的酸蚀，达到钻取分支微小井眼的目的。整个施工管柱结构从上到下包括:钻具1、带回接筒的套管悬挂器2、尾管5、毛细管短节3、液压套管锚6、阀管鞋7。毛细管短节3的数量、下入深度以及它们之间的尾管5数量由整体方案设计确定。每个毛细管短节3的内部安装有3?5根长度为8?11米长的绕性毛细管4。每根毛细管4的端部安装有射流钻头8。毛细管短节3加工有3?5个轴向分布的斜向孔12，该孔的轴线与短节的轴线呈40°夹角。每个斜向孔12中安装有一根毛细管4，毛细管4与斜向孔12之间用密封套10进行密封。密封套10的端部安装有堵塞11，防止下施工管柱过程中的激动压力使毛细管4伸出。在施工过程中，当管柱内压力达到预设值时，堵塞11将被栗出。
[0017]步骤(2)主要包括以下步骤:
1、按照设计组下施工管柱。按照整体设计中的管柱结构进行施工管柱的连接和下入。管柱入井前，在地面提前将毛细管短节3与尾管5相连接并安装毛细管4。毛细管4被安装在与毛细管短节3上部相连的尾管5内，其端部被密封套10固定。施工管柱的最下端安装有阀管鞋7，在下管柱过程中，如遇裸眼段缩径可一边划眼一边下入。阀管鞋7带有循环孔，确保在下管柱过程中，管柱内外处于连通状态。当酸化液流经阀管鞋7时，酸化液可触发循环孔关闭。
[0018]2、连接地面设备并试压。施工管柱下到预定位置后，通过地面高压管线16将施工管柱与栗注设备17连接，并对地面高压管线16进行试压。
[0019]3、喷射作业。将配置好的酸化液通过泥浆栗注入到施工管柱中，当酸化液流经阀管鞋7时，其循环孔关闭，整个管柱处于封闭状态。继续栗入酸化液，管内由于憋压使得压力增高，当压力达到预设值时，堵塞11被栗出，射流钻头8在压差的作用下带动毛细管4从毛细管短节3中伸出。依靠高压水射流并结合酸化液对地层岩石的酸蚀作用，达到破碎岩石的目的。岩石碎肩通过毛细管4与微小井眼的环空14进入尾管5与主井眼环空15，然后经套管悬挂器2以上的井筒排出。继续栗入酸化液并且保持一定的栗压使得毛细管4完全伸入到地层中。在整个施工过程中，所有的毛细管4同时伸出并完成分支微小井眼的钻取。在整个喷射过程中，液压套管锚6处于锚定状态防止管柱伸长。施工结束后，所有毛细管4将永久留在分支微小井眼中以起到支撑井眼的作用。
[0020](3)树状结构井的完井。坐封套管悬挂器，回收钻具并下入生产管柱进行回接，安装井口装置，完成完井作业。
[0021]步骤(3)主要包括以下步骤:
1、坐封套管悬挂器。通过液压坐封方式对套管悬挂器进行坐封，坐封结束后起出上部钻具I;
2、下入生产管柱并回接。下入生产管柱并与套管悬挂器2回接，完成完井作业。在进行油气生产时，油气流经过毛细管4与微小井眼环空14进入主井眼环空15，再流经安装在毛细管短节上单流阀9进入完井管柱内，并经生产管柱流至地面。
【主权项】
1.一种树状结构井的钻完井和增产方法，其特征是:它包括以下几个步骤: (1)整体方案设计:对树状结构井的整体井身结构、钻完井方案和酸化增产进行设计； (2)树状结构井的钻取:利用钻具将带有回接筒的套管悬挂器以及套管悬挂器下部所连接的完井管柱下入到预定位置;通过地面开栗注入酸化液使管柱增压，在内外压差的作用下安装在毛细管短节中的端部安装有射流钻头的绕性毛细管向外伸出，利用高压水射流破岩并结合酸化液对地层岩石的酸蚀，达到钻取分支微小井眼的目的； (3)树状结构井的完井，坐封套管悬挂器，将钻具从套管悬挂器的上部回接筒中拔出，并起出钻具；下入生产管柱并与套管悬挂器回接，完成完井作业;生产时，油气流经过毛细管与微小井眼的环空进入主井眼环空，再流经安装在毛细管短节上单流阀进入完井管柱内，并经生产管柱流至地面。2.根据权利要求1所述的一种树状结构井的钻完井和增产方法，其特征是:所述的(2)中施工管柱结构从上到下包括:钻具1、带回接筒的套管悬挂器2、尾管5、毛细管短节3、液压套管锚6、阀管鞋7;毛细管短节3的数量、下入深度以及它们之间的尾管5数量由整体方案设计确定；如有分层开采的需求，可在不同层系的产层之间添加封隔器以减少或消除层间干扰。3.根据权利要求1所述的一种树状结构井的钻完井和增产方法，其特征是:所述的(2)中毛细管短节3的内部安装有3?5根长度为8?11米长的绕性毛细管4;每根毛细管4的端部安装有射流钻头8;毛细管短节3加工有3?5个轴向分布的斜向孔12，该孔的轴线与短节的轴线呈40°夹角;每个斜向孔12中安装有一根毛细管4，毛细管4与斜向孔12之间用密封套10进行密封;密封套10的端部安装有堵塞11，防止下施工管柱过程中的激动压力使毛细管4提前伸出;在施工过程中，当管柱内压力达到预设值时，堵塞11将被栗出。
【文档编号】E21B43/22GK105952378SQ201610310324
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】祝效华, 石昌帅, 童华
【申请人】西南石油大学