U型井水力喷射压裂方法

U型井水力喷射压裂方法
【专利摘要】本发明涉及一种U型井水力喷射压裂方法，包括以下步骤，步骤一：在水平井的套管内下入带有喷枪的油管，在水平井的油管和套管之间的环空处设置套管闸门，在直井的套管内设置排液闸门；步骤二：关闭套管闸门，打开排液闸门，在水平井与直井连通的情况下，通过油管进行射孔。射孔结束后，打开套管闸门，向水平井的油管和套管内注入压裂基液，以将油管内的射孔砂经直井顶替到地面；步骤三：关闭排液闸门，通过向油管和套管进行压裂，压裂结束后，通过油管向地层裂缝内注入携砂液；步骤四：关闭排液闸门，向水平井的油管和套管内注入活性液体，以将油管内的压裂砂经直井顶替到地面，完成压裂。
【专利说明】U型井水力喷射压裂方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种U型井压裂方法，特别是一种U型井水力喷射压裂方法。
【背景技术】
[0002]在油气开采领域中，U型井通常由一口定向水平井和一口直井组成。水平井的水平段的靶点末端与直井相连通，两口井形成大体“U”字形的结构，因此称之为U型井。在煤层气井的开发中，U型井的水平井用于压力施工，而直井用于排水降压采气和排除煤粉。在设计中，U型井一般布置在煤层构造的高部位，直井布置在煤层构造的低部位，而且一般采用筛管完井方式。
[0003]油气井的增产改造常用的方法是水力喷射压裂方法，U型井的增产改造也不例外。水力喷射压裂方法主要包括水力喷砂射孔和水力喷砂压裂两个步骤。在喷砂射孔时，会形成高速含砂流体以将地层射开一个纺锤形孔道，建立井筒和地层连接通道。在喷砂压裂时，高速射流产生的孔内增压和环空负压使得无需机械封隔器便能完成分段压裂的过程。
[0004]对于筛管完井的水平油气井，水力喷射压裂方法是唯一有效的改造手段。对于筛管完井的水平井，在喷砂射孔阶段携带石英砂的射孔液需要从压裂管柱5与筛管4间环形空间返出，但由于液体的漏失、活性水携砂能力差等原因，部分石英砂会沉降下来，堆积在压裂管柱5上，如图1所示。由于在筛管完井的水平井中，流体即可以在压裂管柱5与筛管4间的空间流动，也可以在筛管4与裸眼井壁2间流动，因此正洗、反洗均不利于冲砂，从而容易导致砂卡管柱，无法完成后续井段的压裂施工作业，影响压裂效果与生产。对于根据现有技术的U型井而言，由于其采用较小尺寸的筛管完井，使得压裂管柱与筛管之间的空间更小，流体流动阻力更大，进一步加剧了砂卡管柱的几率，难以通过常规水力喷射压裂对其进行改造。

【发明内容】

[0005]针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种U型井水力喷射压裂方法。这种U型井水力喷射压裂方法能够在水力喷射压裂过程中防止砂卡管柱，保证施工顺利进行。
[0006]根据本发明提供了一种U型井水力喷射压裂方法，包括以下步骤:
[0007]步骤一:在水平井的套管内下入带有喷枪的油管，并将喷枪设置到预定位置，在水平井的油管和套管之间的环空处设置套管闸门，在直井的套管内设置排液闸门；
[0008]步骤二:关闭套管闸门，打开排液闸门，在水平井与直井连通的情况下，向油管内注入含砂射孔液进行射孔，射孔结束后，打开套管闸门，向水平井的油管和套管内同时注入压裂基液，以将油管内的射孔砂经直井顶替到地面；
[0009]步骤三:关闭排液闸门，向油管和套管内注入压裂基液进行压裂，压裂结束后，通过油管向所形成的地层裂缝内注入携砂液，同时向水平井的套管内注入压裂基液；
[0010]步骤四:关闭排液闸门，向水平井的油管和套管内同时注入压裂基液，以将油管内的压裂砂顶替到所形成的地层裂缝内，完成压裂。
[0011]根据本发明的U型井水力喷射压裂的方法，在喷砂射孔施工过程中通过控制设置水平井和直井内的闸门，可改变含砂射孔液的出液通道，使得射孔砂不经过水平井的油管与筛管之间的空间返出地面，而是从直井中返出底面，避免了油管砂卡。此外向套管内注入压裂基液也会防止携砂液进入油管与筛管之间的空间内，这也避免了油管砂卡。
[0012]在一个实施例中，在步骤二中，含砂射孔液的排量为2.0-2.5m3/min。在一个优选的实施例中，含砂射孔液中的砂的质量含量为6-8%。通过喷枪喷射含砂射孔液，在地层中形成一定长度的孔道，从而实现井筒与地层的连通，为后续压裂施工做必要准备。
[0013]在一个实施例中，在步骤二中，油管内的压裂基液的排量大于所述套管内的压裂基液的排量。套管内注入压裂基液用于防止油管内的射孔砂流到套管和筛管之间的环空内，从而防止油管砂卡。在一个优选的实施方案中，油管内的压裂基液的排量为2.0-2.5m3/min，套管内的压裂基液的排量为0.8-1.0m3/min。
[0014]在一个实施例中，在步骤三中，油管内的携砂液的排量大于套管内的压裂基液的排量。在压裂时，套管内的压裂基液用作补液以维持裂缝的延伸。在一个优选的实施例中，油管内的携砂液的排量为2.0-2.5m3/min，套管内的压裂基液的排量为0.8-1.0m3/min。
[0015]在一个实施例中，在步骤四中，油管内的压裂基液的排量大于套管内的压裂基液的排量。套管内注入压裂基液用于防止油管内的压裂砂流到套管和油管之间的环空内，从而防止油管砂卡。在一个优选的实施方案中，油管内的压裂基液的排量为2.0-2.5m3/min,套管内的压裂基液的排量为0.8-1.0m3/min。
[0016]在一个实施例中，在步骤四之后，还包括步骤五:在U型井内压力降低后，打开排液闸门，向水平井的油管和套管内注入压裂基液洗井以确保水平井与直井连通。通过步骤五保证水平井与直井连通，可为后续施工做好准备。
[0017]在一个实施例中，压裂基液包括质量含量为0.2%的助排剂、0.05%杀菌剂，余量为水。
[0018]与现有技术相比，本发明的优点在于，本发明的U型井水力喷射压裂方法使得射孔砂不经过水平井的油管与筛管间的空间返出地面，而是从直井中返出底面，避免了油管砂卡。另外，本发明的U型井水力喷射压裂方法不但适用于不动管柱水力喷射压裂施工，也适用于拖动管柱水力喷射压裂施工，还适用于多段压裂，应用范围较广。
【专利附图】

【附图说明】
[0019]下面结合附图来对本发明作进一步详细说明，其中:
[0020]图1是根据技术的U型井水力喷射压裂中顶替步骤的示意图；
[0021]图2-7是根据本发明的U型井水力喷射压裂步骤的示意图。
[0022]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0024]如图2所示，U型井30包括水平井10和直径20，并且水平井10的水平段靶点末端与直井20相连通，形成直井洞穴27。[0025]下面根据图2-5描述U型井水力喷射压力过程。如图2所示，在通过筛管14将水平井10完井之后，向井筒内下入套管13。然后，向套管13内下入带有喷枪16的油管15，直到喷枪16到达欲进行压裂的位置。在直井20内也下入套管23。最后，在水平井10的油管15和套管13之间的环空处设置套管闸门11，在直井20的套管23内设置排液闸门24。在一个优选的实施例中，为了便于压裂之后的施工步骤，将直井20的井筒直径设计为较大，并且在套管23内还下入排液管柱28，并且在排液管柱28与套管23之间设置封堵器29，而将排液闸门24设置在排液管柱28内，如图2所不。
[0026]在进行喷砂射孔时，首先关闭套管闸门11，并打开排液闸门24。在一个实施例中，射孔前需要确保水平井10与直井20连通，例如以0.8-1.0mVrnin的排量向水平井10的油管15内注入压裂基液，并且保证活性液体从直井20的套管23内排出，从而确保水平井10和直井20之间的连通。
[0027]在射孔时，在水平井10的油管15注入含砂射孔液，通过喷枪16射孔，含砂射孔液的流向如图3中的箭头所示。在一个实施例中，油管15内含砂射孔液的排量为2.0-2.5m3/min,含砂射孔液中的砂的质量含量为6-8%。
[0028]射孔结束后，打开套管闸门11，保持排液闸门24打开，通过向水平井10的油管15和套管13内注入压裂基液，以将油管15内的射孔砂经直井20顶替到地面，压裂基液的流动路径如图4中的箭头所示。在一个实施例中，油管15内的压裂基液的排量大于套管13内的压裂基液的排量。这样，套管13内的压裂基液能防止油管15内的射孔砂进入筛管14和油管15之间的环空内，从而防止油管15砂卡。在一个优选的实施例中，油管15内的压裂基液的排量为2.0-2.5m3/min，套管13内的压裂基液的排量为0.8-1.0m3/min。
[0029]接着，保持套管闸门11打开，并关闭排液闸门24。向油管15和套管13内注入压裂基液进行压裂，形成地层裂缝19，压裂基液的流动路径如图5中的箭头所示。在一个实施例中，油管15内的压裂基液的排量大于套管13内的压裂基液的排量。例如，油管15内的压裂基液的排量为2.0-2.5m3/min，套管13内的前置液的排量为0.8-1.0m3/min。套管内的压裂基液用于压裂时维持地层裂缝19的延伸。应注意地是，压裂基液中不含有固体颗粒，以防止油管15砂卡。在完成压裂之后，通过油管15向所形成的地层裂缝19内注入携砂液，以对所形成的地层裂缝19进行支撑，携砂液的流动路径如图6中的箭头所示。为了防止携砂液进入筛管14和油管15之间的环空内而造成油管15砂卡，需要向套管13内注入压裂基液，如图6所示。
[0030]为了将油管15内的压裂砂压入到地层裂缝19内，在保持套管闸门11打开，并关闭排液闸门24，向水平井的油管15和套管13内注入压裂基液，如图7所示，完成压裂。在一个实施例中，油管15内的压裂基液的排量大于套管13内的压裂基液的排量。这样，套管13内的压裂基液能防止油管15内的压裂砂进入筛管14和油管15之间的环空内，从而防止油管15砂卡。在一个优选的实施例中，油管15内的压裂基液的排量为2.0-2.5m3/min，套管13内的压裂基液的排量为0.8-1.0m3/min。
[0031 ] 完成压裂后，为了确保水平井10与直井20之间的良好连通，方便后续施工，可待U型井内的压力降低到零后，打开套管闸门11和排液闸门24，并通过水平井10的油管15和套管13注入压裂基液进行洗井，并且保证压裂基液从直井20的油管28内排出，从而确保水平井10和直井20之间的连通。[0032]虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的物质。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求范围内的所有技术方案。
【权利要求】
1.一种U型井水力喷射压裂方法，包括以下步骤: 步骤一:在水平井的套管内下入带有喷枪的油管，并将喷枪设置到预定位置，在所述水平井的油管和套管之间的环空处设置套管闸门，在直井的套管内设置排液闸门； 步骤二:关闭所述套管闸门，打开所述排液闸门，在所述水平井与所述直井连通的情况下，向所述油管内注入含砂射孔液进行射孔，射孔结束后，打开所述套管闸门，向所述水平井的油管和套管内同时注入压裂基液，以将所述油管内的射孔砂经所述直井顶替到地面； 步骤三:关闭所述排液闸门，向所述油管和套管内注入压裂基液进行压裂，压裂结束后，通过所述油管向所形成的地层裂缝内注入携砂液，同时向所述水平井的套管内注入压裂基液； 步骤四:关闭所述排液闸门，向所述水平井的油管和套管内同时注入压裂基液，以将所述油管内的压裂砂顶替到所形成的地层裂缝内，完成压裂。
2.根据权利要求1所述的U型井水力喷射压裂方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述油管内的压裂基液的排量大于所述套管内的压裂基液的排量。
3.根据权利要求1或2所述的U型井水力喷射压裂方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述油管内的携砂液的排量大于所述套管内的压裂基液的排量。
4.根据上述权利要求中任一项所述的U型井水力喷射压裂方法，其特征在于，在所述步骤四中，所述油管内的压裂基液的排量大于所述套管内的压裂基液的排量。
5.根据上述权利要求中任一项所述的U型井水力喷射压裂方法，其特征在于，在所述步骤二中，含砂射孔液的排量为2.0-2.5m3/min。
6.根据权利要求5所述的U型井水力喷射压裂方法，其特征在于，所述含砂射孔液中的砂的质量含量为6-8%。
7.根据权利要求2所述的U型井水力喷射压裂方法，其特征在于，所述油管内的压裂基液的排量为2.0-2.5m3/min，所述套管内的压裂基液的排量为0.8-1.0m3/min。
8.根据权利要求3所述的U型井水力喷射压裂方法，其特征在于，所述油管内的携砂液的排量为2.0-2.5m3/min，所述套管内的压裂基液的排量为0.8-1.0m3/min。
9.根据权利要求4所述的U型井水力喷射压裂方法，其特征在于，所述油管内的压裂基液的排量为2.0-2.5m3/min，所述套管内的压裂基液的排量为0.8-1.0m3/min。
10.根据上述权利要求中任一项所述的U型井水力喷射压裂方法，其特征在于，所述压裂基液包括质量含量为0.2%的助排剂、0.05%杀菌剂，余量为水。
【文档编号】E21B43/267GK103867179SQ201210531769
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月11日 优先权日:2012年12月11日
【发明者】吴春方, 陈作, 蒋廷学, 曲海, 秦钰铭, 刘世华 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院