基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管柱及压裂方法
【专利摘要】本发明属于超低渗透储层改造【技术领域】，用于油井水平井体积压裂工艺，具体涉及一种基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管工艺柱及压裂方法，采用常规油管传输，封隔器封隔已施工层，通过水力喷砂进行水力喷砂射孔，配合地面环形防喷器组合压裂树带压拖动管柱实现油、气井水平井连续分段体积压裂施工，解决现有的体积压裂施工工艺过程中，需要通过放喷释放地层压力才能进行拖动管柱作业，延长施工时间，增加施工成本的问题，缩短施工时间、提高施工效率、降低施工成本。
【专利说明】基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管柱及压裂方法
【技术领域】
[0001]本发明属于超低渗透储层改造【技术领域】，用于油井水平井体积压裂工艺，具体涉及一种基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管工艺柱及压裂方法。
【背景技术】
[0002]伴随着油田的进一步开发，水平井体积压裂工艺方法作为一种高效的改造方式将作为超低渗透油藏的主要改造方式。体积压裂技术具有大液量、大排量、大砂量的特点，靠油管内泵注达不到设计排量要求，需要油管内和油套环空同时注入。目前，一些油田水平井体积压裂施工大量采用“封隔器封隔已施工层，水力喷砂射孔、油套同注，拖动管柱实现自下而上逐层体积压裂施工”，然而采用此方法施工时需要通过放喷释放地层压力才能进行拖动管柱作业，延长施工时间，增加施工成本。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有的体积压裂施工工艺过程中，需要通过放喷释放地层压力才能进行拖动管柱作业，延长施工时间，增加施工成本的问题。
[0004]为此，本发明提供了一种基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管柱，包括油管，在油管的水平段上依次连接有可关闭式水力喷射工具、压差控制循环阀、封隔器和导向扶正器，所述水力喷射工具、压差控制循环阀、封隔器和导向扶正器之间的连接方式均为丝扣连接。
[0005]所述的水力喷射工具为机械式可关闭水力喷枪。
[0006]所述封隔器为机械压缩式封隔器。
[0007]所述压差控制循环阀包括上接头、阀芯和下接头，下接头的头部套装在上接头的尾部并通过止退螺钉固定；
阀芯位于上接头和下接头内部，并且阀芯与上接头、下接头之间均设置有O型密封圈；上接头的侧壁和阀芯的侧壁穿接有同一个剪切销钉，上接头的侧壁上靠近剪切销钉的下部开设有通孔。
[0008]所述压差控制循环阀为常闭阀。
[0009]一种如上述的基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管柱的压裂方法，包括如下步骤，
1)连接工具串下钻:
压裂井口自下而上依次安装井口大四通、环形防喷器；
依次连接工具串，自下而上为:导向扶正器+封隔器+压差控制循环阀+可关闭水力喷射工具；
当工具串下钻完毕后，将井口下法兰的悬挂器与油管相连接；
2)坐封:待工具串下放至设计位置后，坐封封隔器，同时水力喷射工具开启；
3)射孔:向油管内注入携砂液，携砂液在水力喷射工具的喷嘴形成高速携砂射流，射开套管、固井水泥环以及地层；
4)压裂:向油管和油套环空大排量注入压裂液进行压裂施工；
5)带压解封封隔器:当压裂施工完毕后，关闭环形防喷器、压裂井口和井口大四通所有闸门，卸掉压裂井口与环形防喷器之间的连接螺栓，将管柱连同压裂井口一起上提，解封封隔器，关闭水力喷射工具；
6)带压拖动管柱:卸掉压裂井口，调整管柱至下一个设计施工位置；
7)再次坐封:当管柱调整完毕后，将压裂井口再次连接到管柱上，再坐封封隔器，开启水力喷射工具，连接压裂井口与环形防喷器之间的连接螺栓，开启环形防喷器；
8)重复射孔、压裂:重复步骤3)、4)、5)、6)、7)直至所有的施工位置都压裂完成。封隔器验封失败，起钻更换工具串。
[0010]上述的步骤7)中封隔器再次坐封完成后，向油管内泵注液体，通过测量液体压力完成对封隔器进行验封作业，若封隔器验封未失效，则继续下一步施工作业，若封隔器验封失效，则需要起钻更换工具串后再进行施工作业。
[0011]上述的步骤3)中水力喷射工具的喷嘴形成高速携砂射流的节流压差小于压差控制循环阀的开启压力。
[0012]本发明的有益效果:本发明的这种基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管工艺柱及压裂方法，采用常规油管传输，封隔器封隔已施工层，通过水力喷砂进行水力喷砂射孔，配合地面环形防喷器组合压裂树带压拖动管柱实现油、气井水平井连续分段体积压裂施工，缩短施工时间、提高施工效率、降低施工成本。
[0013]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】
[0014]图1是本发明的管柱结构示意图。
[0015]图2是压差控制循环阀结构图。
[0016]附图标记说明:1、压裂井口 ；2、环形防喷器；3、井口大四通；4、水力喷射工具；5、压差控制循环阀；6、封隔器；7、导向扶正器；8、油管；9、油套环空；10、上接头；11、阀芯；12、下接头；13、止退螺钉；14、剪切销钉；15、通孔。
【具体实施方式】
[0017]为了克服现有的体积压裂施工工艺过程中，需要通过放喷释放地层压力才能进行拖动管柱作业，延长施工时间，增加施工成本的问题。本实施例提供了一种基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管柱，如图1所示，包括油管8，在油管8的水平段上依次连接有可关闭式水力喷射工具4、压差控制循环阀5、封隔器6和导向扶正器7，所述水力喷射工具4、压差控制循环阀5、封隔器6和导向扶正器7之间的连接方式均为丝扣连接，水力喷射工具4为机械式可关闭水力喷枪，封隔器6为机械压缩式封隔器。
[0018]可关闭水力喷枪、机械压缩式封隔器在油田水力喷砂射孔作用中应用已经很广泛，在这里对其结构不做特别限定和说明，常规可关闭水力喷枪、机械压缩式封隔器即可满足本工具串的要求。
[0019]这种结构的管柱结构，压裂施工的时候要和压裂井口 I共同拖动，并且在环形防喷器2的配合下使用，实现带压拖动，避免放喷释放地层压力才能进行拖动管柱作业，节省了时间，降低了施工成本。
[0020]压差控制循环阀5为常闭阀，如图2所示，包括上接头10、阀芯11和下接头12，下接头12的头部套装在上接头10的尾部并通过止退螺钉13固定；阀芯11位于上接头10和下接头12内部，并且阀芯11与上接头10、下接头12之间均设置有O型密封圈；上接头10的侧壁和阀芯11的侧壁穿接有同一个剪切销钉14，上接头10的侧壁上靠近剪切销钉14的下部开设有通孔15。
[0021]对于压差控制循环阀5，主要用于在施工过程中封隔器6失效，以至于喷枪无法正常开启喷砂射孔时候使用，常规时候为常闭状态，当管柱内部压力高于管柱外部压力时，参照图2，内部高压对阀芯11产生向下的液压作用力，此液压作用力剪断剪切销钉14，阀芯11向下移动，此时管柱内外的液体可以通过上接头10上面的通孔15沟通，进而可以实现管柱内、外循环，安全起钻更换钻具。
[0022]一种如上述的基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管柱的压裂方法，包括如下步骤，
I)连接工具串下钻:
压裂井口 I自下而上依次安装井口大四通3、环形防喷器2;
依次连接工具串，自下而上为:导向扶正器7+封隔器6+压差控制循环阀5+可关闭水力喷射工具4 ;
当工具串下钻完毕后，将井口下法兰的悬挂器与油管相连接。
[0023]2)坐封:待工具串下放至设计位置后，通过上提、下放管柱，封隔器6在这里选用机械压缩式封隔器，机械压缩式封隔器的卡瓦锚定于套管内壁上，施加一定的钻压压缩封隔器6的胶筒，坐封封隔器6，封隔器6在坐封的同时管柱受到轴向的压缩力，水力喷射工具4 (在这里选用机械式可关闭水力喷枪)在此轴向压缩力的作用压缩，开启喷嘴出液孔，管柱内、外通过水力喷射工具的喷嘴进行连通；
3)射孔:向油管8内泵注携砂液，携砂液流在喷枪的喷嘴形成高速携砂射流，射开套管、固井水泥环以及地层。水力喷砂射孔时，液流流经喷嘴时产生的节流压差小于压差控制循环阀5的开启压力，此时压差循环阀5出液关闭状态；
4)压裂:射孔结束后，向油管8内泵注液体，迫使地层起裂，地层起裂后，向油管8内和油套环空9大排量注入压裂液进行压裂施工；
5)带压解封封隔器:当压裂施工完毕后，关闭环形防喷器2、压裂井口I和井口大四通3所有闸门，卸掉压裂井口 I与环形防喷器2之间的连接螺栓，将管柱连同压裂井口 I 一起上提，解封封隔器6，关闭水力喷射工具4 ;此时油管内和油套环空的井控状态如下:环形防喷器2密封油套环空9，并且可以实现油套环空9动密封。井架游动系统连同井内管柱一起上提，此时由于压裂井口 I连接油管8，油管8内的液流通道被压裂井口 2的闸门组合封闭，此时管柱内的液流不会流出，当压裂井口 I连同井内管柱一起上提时，封隔器6在坐封时施加的管柱轴向压缩力消失，同时喷枪在自身复位弹簧的作用下重新关闭，关闭油、套液流连接通道，此时油套环空9内的液体不能进入油管8内部。当上提至一定高度(大于封隔器6的解封高度)时，封隔器6解封，下放井口至环形防喷器2的法兰面，此时可以开启压裂井口 I的闸门，如果油管内无返出液体，说明井下机械可关闭喷枪已关闭。此时可以进行卸井口，带压拖动动管柱作业。
[0024]由于常规油管在起、下钻时管柱会有下放的动作，机械可关闭式喷枪的开启压缩力远大于机械压缩式封隔器与套管壁的摩擦力，在动管柱的时候，水力喷枪不会开启。
[0025]6)带压拖动管柱:油管8内和油套环空9在此刻不会有井控风险，此时可以进行带压拖动管柱作业，调整管柱至下一个设计施工位置；
7)再次坐封:当管柱调整完毕后，将井口油管8再次连接压裂井口I (压裂井口 I所有闸门关闭)，通过上提、下放管柱坐封封隔器6，封隔器6在坐封的同时机械可关闭式喷枪开启，连接压裂井口与环形防喷器的连接螺栓，开启环形防喷器2 ;
8)重复射孔、压裂:重复步骤3)、4)、5)、6)、7)直至所有的施工位置都压裂完成。封隔器验封失败，起钻更换工具串。
[0026]上述的步骤7)中封隔器6再次坐封完成后，向油管8内泵注液体，通过测量液体压力完成对封隔器6进行验封作业，若封隔器验封未失效，则继续下一步施工作业，若封隔器验封失效，则需要起钻更换工具串后再进行施工作业。
[0027]在工具串中，连接有压差控制循环阀5，当机械压缩式封隔器卡瓦机构失效，即管柱不能锚定时，此时管柱没有支撑点作为支点来压缩管柱，进而机械可关闭式喷枪无法开启，管柱内外无连接通道进行油管内放喷或循环压井，此时起管柱存在风险。此时油管内憋高压，开启压差控制循环阀5，进行循环压井或管柱内放喷，起钻更换钻具。
[0028]本发明的这种压裂管柱和压裂方法，采用常规油管传输，封隔器封隔已施工层，通过水力喷砂进行水力喷砂射孔，配合地面环形防喷器组合压裂树带压拖动管柱实现油、气井水平井连续分段体积压裂施工，缩短施工时间、提高施工效率、降低施工成本。
[0029]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。
【权利要求】
1.基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管柱，包括油管(8)，其特征在于:在油管(8)的水平段上依次连接有可关闭式水力喷射工具(4)、压差控制循环阀(5)、封隔器(6)和导向扶正器(7)，所述水力喷射工具(4)、压差控制循环阀(5)、封隔器(6)和导向扶正器(7)之间的连接方式均为丝扣连接。
2.如权利要求1所述的基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管柱，其特征在于:所述的水力喷射工具(4)为机械式可关闭水力喷枪。
3.如权利要求1所述的基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管柱，其特征在于:所述封隔器(6)为机械压缩式封隔器。
4.如权利要求1所述的基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管柱，其特征在于:所述压差控制循环阀(5)包括上接头(10)、阀芯(11)和下接头(12)，下接头(12)的头部套装在上接头(10)的尾部并通过止退螺钉(13)固定； 阀芯(11)位于上接头(10)和下接头(12)内部，并且阀芯(11)与上接头(10)、下接头(12)之间均设置有O型密封圈； 上接头(10)的侧壁和阀芯(11)的侧壁穿接有同一个剪切销钉(14)，上接头(10)的侧壁上靠近剪切销钉(14)的下部开设有通孔(15)。
5.如权利要求4所述的基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管柱，其特征在于:所述压差控制循环阀(5)为常闭阀。
6.一种如权利要求f 5中任意一项权利要求所述的基于常规油管带压拖动的水平井体积压裂管柱的压裂方法，其特征在于:包括如下步骤， 1)连接工具串下钻: 压裂井口(I)自下而上依次安装井口大四通(3)、环形防喷器(2); 依次连接工具串，自下而上为:导向扶正器(7) +封隔器(6) +压差控制循环阀(5) +可关闭水力喷射工具(4)； 当工具串下钻完毕后，将井口下法兰的悬挂器与油管相连接。 2)坐封:坐封封隔器(6)，在封隔器坐封的同时，水力喷射工具(4)在管柱的压缩力作用下开启； 3)射孔:向油管(8)内注入携砂液，携砂液在水力喷射工具(4)的喷嘴形成高速携砂射流，射开套管、固井水泥环以及地层； 4)压裂:向油管(8)和油套环空(9)大排量注入压裂液进行压裂施工； 5)带压解封封隔器:当压裂施工完毕后，关闭环形防喷器(2)、压裂井口(I)和井口大四通(3)所有闸门，卸掉压裂井口(I)与环形防喷器(2)之间的连接螺栓，将管柱连同压裂井口(I) 一起上提，解封封隔器(6)，关闭水力喷射工具(4); 6)带压拖动管柱:卸掉压裂井口(1)，调整管柱至下一个设计施工位置； 7)再次坐封:当管柱调整完毕后，将压裂井口(I)再次连接到管柱上，再坐封封隔器(6)，开启水力喷射工具(4)，连接压裂井口(I)与环形防喷器(2)之间的连接螺栓，开启环形防喷器(2); 8)重复射孔、压裂:重复步骤3)、4)、5)、6)、7)直至所有的施工位置都压裂完成；封隔器验封失败，起钻更换工具串。
7.如权利要求4所述的压裂方法，其特征在于:所述的步骤7)中封隔器(6)再次坐封完成后，向油管(8)内泵注液体，通过测量液体压力完成对封隔器(6)进行验封作业，若封隔器验封未失效，则继续下一步施工作业，若封隔器验封失效，则需要起钻更换工具串后再进行施工作业。
8.如权利要求4所述的压裂方法，其特征在于:所述的步骤3)中水力喷射工具(4)的喷嘴形成高速携砂射流的节流压差小于压差控制循环阀(5)的开启压力。
【文档编号】E21B43/114GK104153753SQ201410423460
【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】孙虎, 王祖文, 隆世明, 苏敏文, 邓小强, 邓继学, 李尊团, 宁治军, 张文, 许建伟, 王建树, 李景彬, 安永江 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