水平井套管內(nèi)分段壓裂完井管柱及分段壓裂工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了水平井套管內(nèi)分段壓裂完井管柱及分段壓裂工藝，采用的技術(shù)方案為：若干個(gè)分段壓裂單元間通過油管連接，每個(gè)分段壓裂單元分別對(duì)應(yīng)一個(gè)套管的射孔段，下端的分段壓裂單元的下端通過油管連接水力錨A，水力錨A的另一端與直噴滑套連接，直噴滑套與套管的射孔段對(duì)應(yīng)；上端的分段壓裂單元通過油管連接封隔器和螺旋扶正器后與水力錨B連接，水力錨B的上端連接油管；所述的分段壓裂單元自下而上由球座、封隔器、螺旋扶正器和脫落滑套依次連接組成，脫落滑套和球座的內(nèi)芯尺寸與密封球的外徑匹配并自下而上依次增大。本發(fā)明可以一趟管柱實(shí)現(xiàn)水平井套管內(nèi)的分段壓裂，簡(jiǎn)化了施工工序，同時(shí)封隔地層，減少層間干擾，提高了壓裂改造效果。
【專利說明】水平井套管內(nèi)分段壓裂完井管柱及分段壓裂工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種完井管柱【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種套管內(nèi)分段壓裂完井管柱及其工藝，該管柱及工藝特別適用于水平井儲(chǔ)層壓裂改造。

【背景技術(shù)】
[0002]水平井分段壓裂工藝是一種常用的油田增產(chǎn)措施，尤其適用于氣藏及裂縫性油藏的開發(fā)。目前應(yīng)用于套管內(nèi)的分段壓裂工藝主要有橋塞射孔分段壓裂工藝和水力噴射分段壓裂工藝。其中橋塞射孔分段壓裂工藝是多次下入橋塞封隔井筒、射孔、壓裂，該工藝需要多趟管柱完成，施工不連續(xù)，作業(yè)周期長(zhǎng)。而另一種水力噴射分段壓裂工藝通過提前下入滑套式水力噴射工具，逐級(jí)打開相應(yīng)段滑套，完成該級(jí)改造后，投球封堵該級(jí)通道并打開下一級(jí)滑套進(jìn)行改造作業(yè)，不斷重復(fù)直至完成整個(gè)水平井的分段改造；該工藝雖然可實(shí)現(xiàn)一趟管柱多段壓裂，但由于缺少封隔系統(tǒng)，壓裂時(shí)容易造成層間干擾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)上述存在的問題，提供一種水平井套管內(nèi)分段壓裂完井管柱，可以在封隔井筒的同時(shí)，一趟管柱實(shí)現(xiàn)水平井套管內(nèi)的分段壓裂。本發(fā)明還提供了該完井管柱的分段壓裂工藝。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]水平井套管內(nèi)分段壓裂完井管柱，在已經(jīng)預(yù)先射孔的套管內(nèi)安裝有完井管柱，所述完井管柱包括油管、分段壓裂單元、水力錨和直噴滑套，若干個(gè)所述分段壓裂單元之間通過所述油管連接，每個(gè)所述分段壓裂單元分別對(duì)應(yīng)一個(gè)所述套管的射孔段，下端的所述分段壓裂單元的下端通過所述油管連接水力錨A，所述水力錨A的另一端與所述直噴滑套連接，所述直噴滑套與所述套管的射孔段對(duì)應(yīng)；上端的所述分段壓裂單元通過所述油管連接封隔器和螺旋扶正器后與水力錨B連接，所述水力錨B的上端連接所述油管；所述分段壓裂單元自下而上由球座、封隔器、螺旋扶正器和脫落滑套依次連接組成，所述脫落滑套和所述球座的內(nèi)芯尺寸自下而上依次增大，并與密封球的外徑依次匹配。
[0006]進(jìn)一步地，所述直噴滑套位于所述套管的第一射孔段頂部，所述脫落滑套分別位于所述套管射孔段的末端射孔處。
[0007]進(jìn)一步地，在所述水力錨B的上端設(shè)有安全接頭。
[0008]水平井套管內(nèi)分段壓裂完井管柱的分段壓裂工藝，工藝如下:
[0009]A、下放管柱:將完井管柱下入到套管內(nèi)指定位置；
[0010]B、第一級(jí)壓裂作業(yè):從油管內(nèi)加壓，水力錨A和水力錨B錨定，封隔器全部脹封，直至直噴滑套(I)開啟，之后進(jìn)行第一級(jí)壓裂施工，結(jié)束后所有封隔器自動(dòng)解封；
[0011]C、第二級(jí)壓裂作業(yè):向油管內(nèi)投入密封球A，密封球A坐落在脫落滑套A上，向管內(nèi)加壓，開啟脫落滑套A，建立管柱與地層的噴砂通道；此時(shí)密封球A脫落至球座A上，與脫落滑套A互相配合工作，使封隔器全部脹封，套管內(nèi)位于第二射孔段的空間實(shí)現(xiàn)封隔，然后對(duì)第二射孔段進(jìn)行第二級(jí)壓裂施工，結(jié)束后所有封隔器自動(dòng)解封；
[0012]D、第三級(jí)壓裂作業(yè):向油管內(nèi)投入密封球B，密封球B坐落在脫落滑套B上，向管內(nèi)加壓，開啟脫落滑套B，建立管柱與地層的噴砂通道；此時(shí)密封球B脫落至球座B上，與脫落滑套B互相配合工作，使封隔器B至上端的封隔器全部脹封，套管內(nèi)位于第三射孔段的空間實(shí)現(xiàn)封隔，然后對(duì)第三射孔段進(jìn)行第三級(jí)壓裂施工，結(jié)束后所有封隔器自動(dòng)解封；
[0013]進(jìn)一步地，當(dāng)所有壓裂作業(yè)完成后，關(guān)井等待壓力擴(kuò)散，放噴排液。
[0014]進(jìn)一步地,在所述放嗔排液后，反洗井，提出所述完井管柱。
[0015]本發(fā)明的水平井套管內(nèi)分段壓裂完井管柱及工藝，可以一趟管柱實(shí)現(xiàn)水平井套管內(nèi)的分段壓裂，簡(jiǎn)化了施工工序，同時(shí)封隔地層，減少層間干擾，提高了壓裂改造效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的完井管柱結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的完井管柱的第二級(jí)壓裂施工示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的完井管柱的全部壓裂施工結(jié)束后井筒不意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的套管內(nèi)分段壓裂脫落球座式滑套結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的圖4的A-A向剖視圖(滑套處于閉合狀態(tài)下，磁性鎖球塊凸出合攏)。
[0021]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的滑套處于開啟狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的圖6中B-B向的剖視圖(滑套處于開啟狀態(tài)下)。
[0023]圖1-3中:1.直噴滑套，21.水力錨A，31.球座Α，41.封隔器Α，51.螺旋扶正器Α，61.脫落滑套Α，32.球座B，42.封隔器B，52.螺旋扶正器B，62.脫落滑套B，33.球座C，43.封隔器C，53.螺旋扶正器C，63.脫落滑套C，34.球座D，44.封隔器D，54.螺旋扶正器D，64.脫落滑套D，35.球座E，45.封隔器E，55.螺旋扶正器E，65.脫落滑套E，36.球座F，46.封隔器F，56.螺旋扶正器F，66.脫落滑套F，47.封隔器G，57.螺旋扶正器G，22.水力錨B，7.安全接頭，8.油管，91.密封球A，92.密封球B，93.密封球C，94.密封球D，95.密封球E，96.密封球F，100.完井管柱，200.套管，300.壓裂裂縫，101.第一射孔段，102.第二射孔段，103.第三射孔段，104.第四射孔段，105.第五射孔段，106.第六射孔段，107.第七射孔段。

【具體實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)施例水平井套管內(nèi)分段壓裂完井管柱，主要由完井管柱100以及密封球A 91至密封球F 96共同組合實(shí)施完成。
[0025]如圖1所示，在套管200內(nèi)安裝有完井管柱100 ;套管200內(nèi)已經(jīng)預(yù)先射孔，分為第一射孔段101、第二射孔段102、第三射孔段103、第四射孔段104、第五射孔段105、第六射孔段106、第七射孔段107。完井管柱100自下而上由直噴滑套1、油管8、水力錨A 21、油管8、球座A 31、封隔器A 41、螺旋扶正器A 51、脫落滑套A 61、油管8、球座B 32、封隔器B42、螺旋扶正器B 52、脫落滑套B 62、油管8、球座C 33、封隔器C 43、螺旋扶正器C 53、脫落滑套C 63、油管8、球座D 34、封隔器D 44、螺旋扶正器D 54、脫落滑套D 64、油管8、球座E 35、封隔器E 45、螺旋扶正器E 55、脫落滑套E 65、油管8、球座F 36、封隔器F 46、螺旋扶正器F 56、脫落滑套F 66、油管8、封隔器G 47、螺旋扶正器G 57、水力錨B 22、安全接頭7、油管8依次連接；油管8可根據(jù)需要調(diào)整為不同長(zhǎng)度。
[0026]直噴滑套I所處位置為第一射孔段101頂部，直噴滑套I開啟后進(jìn)行第一級(jí)壓裂作業(yè)。
[0027]球座A 31、封隔器A 41、螺旋扶正器A 51、脫落滑套A 61安置在第二射孔段102底部，脫落滑套A 61位于該段的末端射孔處；球座B 32、封隔器B 42、螺旋扶正器B 52、脫落滑套B 62安置在第三射孔段103底部，脫落滑套B 62位于該段的末端射孔處；球座C33、封隔器C 43、螺旋扶正器C 53、脫落滑套C 63安置在第四射孔段104底部，脫落滑套C63位于該段的末端射孔處；球座D 34、封隔器D 44、螺旋扶正器D 54、脫落滑套D 64安置在第五射孔段105底部，脫落滑套D 64位于該段的末端射孔處；球座E 35、封隔器E 45、螺旋扶正器E 55、脫落滑套E 65安置在第六射孔段106底部，脫落滑套E 65位于該段的末端射孔處；球座F 36、封隔器F 46、螺旋扶正器F 56、脫落滑套F 66安置在第七射孔段107底部，脫落滑套F 66位于該段的末端射孔處。
[0028]脫落滑套A 61至脫落滑套F 66的作用是開啟噴砂通道，對(duì)相應(yīng)井段進(jìn)行各級(jí)壓裂作業(yè)。脫落滑套以及球座的內(nèi)芯尺寸按壓裂等級(jí)依次增大，可以分別與相應(yīng)尺寸的密封球配合工作，使對(duì)應(yīng)的各個(gè)封隔器坐封，將套管200內(nèi)部封隔成數(shù)段。
[0029]脫落滑套A 61至脫落滑套F 66的結(jié)構(gòu)相同，具體結(jié)構(gòu)如下:包括上接頭601、主體外套602、滑套604和下接頭605，主體外套602分別與上接頭601和下接頭605通過螺紋連接，并通過固緊螺釘606加強(qiáng)固定，主體外套602上壁開有徑向通孔噴砂孔6021，主體外套602下部?jī)?nèi)壁開有槽6022，滑套604安裝在主體外套602內(nèi)部，滑套604的壁體上均布徑向通孔，孔內(nèi)安裝有磁性鎖球塊603，磁性鎖球塊603內(nèi)端壁為圓弧狀，滑套604外徑大于下接頭605內(nèi)徑，所述主體外套602與上接頭601、滑套604和下接頭605之間均安裝密封件608 ;當(dāng)分段壓裂脫落球座式滑套處于閉合狀態(tài)時(shí)，滑套604通過剪釘607與主體外套602連接，滑套604壓在噴砂孔6021上，磁性鎖球塊603內(nèi)端凸出于滑套604內(nèi)壁，且相鄰磁性鎖球塊的內(nèi)壁邊緣兩兩接觸，從而形成封閉圓環(huán)狀的凸起；當(dāng)分段壓裂脫落球座式滑套處于開啟狀態(tài)時(shí)，滑套604下端與下接頭605接觸，磁性鎖球塊603位于槽6022與滑套604內(nèi)。工作時(shí)，地面向管柱內(nèi)投入密封球，磁性鎖球塊603形成的凸起可以承接住密封球，達(dá)到密封球與磁性鎖球塊603內(nèi)壁無間隙接觸，并且磁性鎖球塊3材質(zhì)經(jīng)過磁化處理，實(shí)現(xiàn)通過磁性牢固鎖定防止?jié)L動(dòng)，從而加強(qiáng)了此處的密閉性，有效減少過液量。向管柱內(nèi)打壓，壓力作用在密封球和滑套604上并傳遞給剪釘607，直至剪釘607被剪斷；滑套604帶動(dòng)磁性鎖球塊603向下移動(dòng)，最終滑套604與下接頭605接觸停止下移；此時(shí)磁性鎖球塊603收縮至槽6022中，滑套604內(nèi)壁恢復(fù)通徑，密封球脫落到管柱配套工具球座上，從而可以啟壓脹封配套工具封隔器，實(shí)現(xiàn)封隔井筒。同時(shí)，主體外套602上的噴砂孔6021完全露出，管柱內(nèi)外噴砂通道建立，可以進(jìn)行噴砂壓裂作業(yè)。
[0030]螺旋扶正器A 51至螺旋扶正器G 57的作用是提高管柱居中度。
[0031]水力錨A 21和水力錨B 22的作用是將完井管柱100固定在套管200內(nèi)，防止管柱竄動(dòng)。
[0032]安全接頭7的作用是在所有壓裂作業(yè)完成后，上提完井管柱100時(shí)，若管柱遇阻無法提出，可投球憋壓使安全接頭7斷開，從而提出安全接頭7以上部分的油管8，為下步補(bǔ)救措施留出空間。
[0033]密封球A 91至密封球F 96的外徑按壓裂等級(jí)依次增大，工作時(shí)首先坐落在相應(yīng)的脫落滑套內(nèi)，打壓后開啟脫落滑套，之后脫落至相應(yīng)球座內(nèi)，與脫落滑套配合將對(duì)應(yīng)的封隔器坐封。
[0034]本發(fā)明水平井套管內(nèi)完井管柱分段壓裂工藝為，首先將完井管柱100組裝完畢，下入到已經(jīng)預(yù)先射完孔的套管200內(nèi)部，再進(jìn)行噴射、壓裂作業(yè)，其步驟如下:
[0035]A、下放管柱:將完井管柱100下入到套管200內(nèi)指定位置。
[0036]B、第一級(jí)壓裂作業(yè):從油管8內(nèi)加壓，水力錨A 21和水力錨B 22錨定，封隔器A41至封隔器G 47全部脹封，直至直噴滑套I開啟，之后進(jìn)行第一級(jí)壓裂施工，施工結(jié)束后所有封隔器解封。
[0037]C、第二級(jí)壓裂作業(yè):參見圖2，向油管8內(nèi)投入密封球A 91，密封球A 91坐落在脫落滑套A 61上，向管內(nèi)加壓，開啟脫落滑套A 61，建立管柱與地層的噴砂通道；此時(shí)密封球A 91脫落至球座A 31上，與脫落滑套A 61互相配合工作，使封隔器A 41至封隔器G 47全部脹封，套管200內(nèi)位于第二射孔段102的空間實(shí)現(xiàn)封隔，然后對(duì)第二射孔段102進(jìn)行第二級(jí)壓裂施工，施工結(jié)束后所有封隔器自動(dòng)解封。
[0038]D、第三級(jí)壓裂作業(yè):向油管8內(nèi)投入密封球B 92，密封球B 92坐落在脫落滑套B62上，向管內(nèi)加壓，開啟脫落滑套B 62，建立管柱與地層的噴砂通道；此時(shí)密封球B 92脫落至球座B 32上，與脫落滑套B 62互相配合工作，使封隔器B 42至封隔器G 47全部脹封，套管200內(nèi)位于第三射孔段103的空間實(shí)現(xiàn)封隔，然后對(duì)第三射孔段103進(jìn)行第三級(jí)壓裂施工，施工結(jié)束后所有封隔器自動(dòng)解封。
[0039]E、第四、五、六、七級(jí)壓裂作業(yè):利用同第二、三級(jí)壓裂作業(yè)相同的方法，完成接下來的各級(jí)壓裂施工。
[0040]E、所有壓裂作業(yè)完成后，關(guān)井等待壓力擴(kuò)散，放噴排液。
[0041]F、反洗井，提出完井管柱100，全部工藝過程結(jié)束。若遇到管柱遇阻無法提出的情況，則可通過油管8自地面向管柱內(nèi)投球憋壓，使安全接頭7斷開，從而提出安全接頭7以上部分的油管8，為下步補(bǔ)救措施留出空間。
[0042]至此，本實(shí)施例的水平井套管內(nèi)完井管柱分段壓裂工藝施工全部結(jié)束，如圖3所示，在各段射孔段形成壓裂裂縫300。
[0043]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.水平井套管內(nèi)分段壓裂完井管柱，在已經(jīng)預(yù)先射孔的套管(200)內(nèi)安裝有完井管柱(100)，其特征在于:所述完井管柱(100)包括油管(8)、分段壓裂單元、水力錨和直噴滑套(I)，若干個(gè)所述分段壓裂單元之間通過所述油管(8)連接，每個(gè)所述分段壓裂單元分別對(duì)應(yīng)一個(gè)所述套管(200)的射孔段，下端的所述分段壓裂單元的下端通過所述油管(8)連接水力錨A (21)，所述水力錨A (21)的另一端與所述直噴滑套(I)連接，所述直噴滑套(I)與所述套管(200)的射孔段對(duì)應(yīng)；上端的所述分段壓裂單元通過所述油管(8)連接封隔器和螺旋扶正器后與水力錨B (22)連接，所述水力錨B (22)的上端連接所述油管(8);所述分段壓裂單元自下而上由球座、封隔器、螺旋扶正器和脫落滑套依次連接組成，所述脫落滑套和所述球座的內(nèi)芯尺寸自下而上依次增大，并與密封球的外徑依次匹配。
2.如權(quán)利要求1所述的水平井套管內(nèi)分段壓裂完井管柱，其特征在于:所述直噴滑套(I)位于所述套管(200)的第一射孔段頂部，所述脫落滑套分別位于所述套管(200)射孔段的末端射孔處。
3.如權(quán)利要求1或2所述的水平井套管內(nèi)分段壓裂完井管柱，其特征在于:在所述水力錨B (22)的上端設(shè)有安全接頭(7)。
4.權(quán)利要求1所述的水平井套管內(nèi)分段壓裂完井管柱的分段壓裂工藝，其特征在于工藝如下: A、下放管柱:將完井管柱(100)下入到套管(200)內(nèi)指定位置； B、第一級(jí)壓裂作業(yè):從油管(8)內(nèi)加壓，水力錨A(21)和水力錨B(22)錨定，封隔器全部脹封，直至直噴滑套(I)開啟，之后進(jìn)行第一級(jí)壓裂施工，結(jié)束后所有封隔器自動(dòng)解封； C、第二級(jí)壓裂作業(yè):向油管(8)內(nèi)投入密封球A(91)，密封球A(91)坐落在脫落滑套A(61)上，向管內(nèi)加壓，開啟脫落滑套A(61)，建立管柱與地層的噴砂通道；此時(shí)密封球A(91)脫落至球座A(31)上，與脫落滑套iU61)互相配合工作，使封隔器全部脹封，套管(200)內(nèi)位于第二射孔段(102)的空間實(shí)現(xiàn)封隔，然后對(duì)第二射孔段(102)進(jìn)行第二級(jí)壓裂施工，結(jié)束后所有封隔器自動(dòng)解封； D、第三級(jí)壓裂作業(yè):向油管(8)內(nèi)投入密封球B(92)，密封球B(92)坐落在脫落滑套B ￠2)上，向管內(nèi)加壓，開啟脫落滑套B (62)，建立管柱與地層的噴砂通道；此時(shí)密封球B (92)脫落至球座B (32)上，與脫落滑套B ￠2)互相配合工作，使封隔器B (42)至上端的封隔器全部脹封，套管(200)內(nèi)位于第三射孔段(103)的空間實(shí)現(xiàn)封隔，然后對(duì)第三射孔段(103)進(jìn)行第三級(jí)壓裂施工，結(jié)束后所有封隔器自動(dòng)解封。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于，還包括:當(dāng)所有壓裂作業(yè)完成后，關(guān)井等待壓力擴(kuò)散，放噴排液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于，還包括:在所述放噴排液后，反洗井，提出所述完井管柱(100)。
【文檔編號(hào)】E21B43/26GK104314546SQ201410490379
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】齊月魁, 王曉梅, 齊振, 劉長(zhǎng)軍, 馬英政, 關(guān)月, 袁照永, 韓莉, 王亞新, 劉民, 王長(zhǎng)在, 劉洪敏, 聶上振, 竇同偉, 蔡茂佳, 束文生 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司