逐級導(dǎo)壓封隔器、逐級導(dǎo)壓分層壓裂裝置及壓裂方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種逐級導(dǎo)壓封隔器、設(shè)置該逐級導(dǎo)壓封隔器的逐級導(dǎo)壓分層壓裂裝置及其應(yīng)用的逐級導(dǎo)壓分層壓裂方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對油氣井一次實施多層分層壓裂是油田開發(fā)過程中常用的增產(chǎn)工藝方法，是在油田開發(fā)生產(chǎn)中通過應(yīng)用一趟壓裂管柱對多層實施壓裂的經(jīng)濟手段，長期以來成為油田開發(fā)過程中的主體工藝技術(shù)之一。通常采用的分層壓裂主要有限流壓裂、噴砂射孔分層壓裂、投球分層壓裂等方法。這些方法是在進行分層壓裂施工時，通過流體控制分層或采用封隔器對各壓裂層段分層進行壓裂，而采用封隔器進行分層是目前應(yīng)用范圍廣、分層效率高的主體工藝方法。采用封隔器進行分層壓裂施工時，分層的主要方法在封隔器坐封后，通過從地面投入不同直徑的控制球，分別打開封隔器中間噴砂器滑套對單層實施壓裂，完成一層壓裂酸化后，再投入不同直徑的控制球，打開另一組噴砂器滑套對單層實施壓裂酸化，依此完成對各層段的壓裂。由于采用一次性坐封封隔器分層壓裂工藝方法，多級封隔器將油管與套管環(huán)形空間封閉，從油套環(huán)空只能觀察到最上一級封隔器的封隔狀態(tài)，無法驗證上封隔器以下多級封隔器的封隔狀態(tài)，壓裂時無法對管柱中部的封隔器和壓裂層段注入平衡壓力，壓裂過程中裂縫延伸出現(xiàn)層間壓竄時也不能從油套環(huán)空及時觀察處理，存在著不利于診斷和分析壓裂狀態(tài)的不足。為了解決以上的不足，近年來開發(fā)了采用K344擴展式封隔器逐級坐封逐層壓裂工藝方法，在K344封隔器坐封進液口加裝坐封滑套，控制各級封隔器坐封進液口和壓裂噴砂口，通過從地面投入控制球打開封隔器坐封口滑套，滑套下落至壓裂噴砂口滑套開啟噴砂口滑套，實現(xiàn)逐級坐封逐層分層壓裂。
[0003]本申請人發(fā)現(xiàn):現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下技術(shù)問題:
[0004]由于逐級坐封逐層壓裂工藝方法采用K344擴展式封隔器實現(xiàn)其功能，為了給封隔器提供坐封壓力，壓裂施工過程中必須在管柱內(nèi)外建立相應(yīng)的坐封壓差才能實現(xiàn)封隔器坐封，這一壓力是通過噴砂器出口的節(jié)流形成。這種采用噴砂口噴嘴進行節(jié)流的方法，壓裂攜砂流體從噴砂器噴嘴高速噴出，不僅導(dǎo)致了管柱自身的壓損增大，噴砂口處的高速攜砂流體的射流直接射向井內(nèi)的套管內(nèi)表面，給油氣井套管造成極大的損害，特別是大液量施工時容易導(dǎo)致套管開孔破壞。這種對油氣井壽命的直接損害，使逐級坐封逐層壓裂工藝方法的應(yīng)用受到限制。而近年來開發(fā)應(yīng)用的K344導(dǎo)壓分層壓裂工藝，采取管內(nèi)節(jié)流套的方法實現(xiàn)管內(nèi)節(jié)流導(dǎo)壓坐封和逐級打開噴砂口逐層壓裂的工藝方法，一方面受到受管柱內(nèi)通徑和節(jié)流套的限制，以改變球直徑控制的壓裂分層層數(shù)受到限制；另一方面在壓裂時導(dǎo)壓封隔器一次性全部坐封，不能實現(xiàn)逐級坐封分層壓裂，無法對壓裂狀態(tài)進行觀察分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的其中一個目的是提出一種逐級導(dǎo)壓封隔器、逐級導(dǎo)壓分層壓裂裝置及其應(yīng)用的逐級導(dǎo)壓分層壓裂方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在無法從地面觀察壓裂過程中的封隔狀態(tài)的技術(shù)問題。本發(fā)明提供的諸多技術(shù)方案中的優(yōu)選技術(shù)方案所能產(chǎn)生的諸多技術(shù)效果(可以從環(huán)空向上封隔器和壓裂層注入平衡壓力，無噴砂口壓降且從噴砂口流出的壓裂液對套管無損害、可以實現(xiàn)逐級坐封逐層壓裂和具有高防卡性能)詳見下文闡述。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明實施例提供的逐級導(dǎo)壓封隔器，包括封隔器主體、坐封滑套、噴砂滑套以及彈力部件，其中:
[0008]所述封隔器主體為圈體狀，且其上設(shè)置有坐封導(dǎo)壓口以及噴砂口 ；
[0009]所述坐封滑套遮擋所述坐封導(dǎo)壓口，所述坐封滑套與所述封隔器主體相連接且該連接解除后所述坐封滑套能滑動至打開所述坐封導(dǎo)壓口的位置；所述彈力部件固定設(shè)置在所述封隔器主體上，且所述坐封導(dǎo)壓口打開后由所述坐封導(dǎo)壓口進入的液體能驅(qū)動所述彈力部件膨脹并凸出所述封隔器主體的外壁；
[0010]所述噴砂滑套遮擋所述噴沙口，所述噴砂滑套與所述封隔器主體相連接且該連接解除后所述噴砂滑套能滑動至打開所述噴沙口的位置。
[0011]本發(fā)明實施例提供的逐級導(dǎo)壓分層壓裂裝置，包括管柱、套管以及節(jié)流嘴，所述管柱位于所述套管內(nèi)且兩者之間存在間隙，所述套管從下往上至少設(shè)置有一層壓裂液出口以及二層壓裂液出口，其中:
[0012]所述管柱設(shè)置有封隔器，所述一級封隔器的噴砂口朝向所述二層壓裂液出口 ；所述封隔器包括一級封隔器以及二級封隔器，所述二級封隔器為本發(fā)明任一技術(shù)方案提供的逐級導(dǎo)壓封隔器；一級封隔器可以為坐封滑套開啟狀態(tài)或未設(shè)置坐封滑套的的逐級導(dǎo)壓封隔器。
[0013]所述節(jié)流嘴包括第一節(jié)流嘴，所述第一節(jié)流嘴的控制棒插接在所述第一節(jié)流嘴的節(jié)流套上；
[0014]在所述管柱內(nèi)投入所述第一節(jié)流嘴并通入壓裂液后，所述第一節(jié)流嘴在所述壓裂液的驅(qū)動下能帶動所述二級封隔器的坐封滑套移動以露出所述二級封隔器的坐封導(dǎo)壓口使由所述二級封隔器的坐封導(dǎo)壓口進入的壓裂液驅(qū)動所述二級封隔器的彈力部件膨脹并抵接、坐封在所述套管的內(nèi)壁上，接著所述第一節(jié)流嘴還能在所述壓裂液的驅(qū)動下下行至所述一級封隔器上的節(jié)流嘴座上使所述第一節(jié)流嘴的節(jié)流套接近或朝向所述一級封隔器的噴砂口并使所述第一節(jié)流嘴的控制棒脫離所述第一節(jié)流嘴的節(jié)流套由所述第一節(jié)流嘴的控制棒在壓裂液的驅(qū)動下將所述一級封隔器的噴砂滑套打開、露出所述一級封隔器的噴砂口以使經(jīng)過所述第一節(jié)流嘴的節(jié)流套的壓裂液從所述一級封隔器的噴砂口流入所述二層壓裂液出口。
[0015]在優(yōu)選或可選地實施例中，所述管柱的底端還設(shè)置有端部噴砂器，所述端部噴砂器的節(jié)流口接近或朝向所述一層壓裂液出口；
[0016]在所述管柱內(nèi)通入壓裂液后，由所述端部噴砂器的節(jié)流口流出的壓裂液能從所述一層壓裂液出口流出，且由所述一級封隔器的坐封導(dǎo)壓口進入的壓裂液能驅(qū)動所述一級封隔器的彈力部件膨脹并抵接、坐封在所述套管的內(nèi)壁上；
[0017]所述第一節(jié)流嘴的控制棒在壓裂液的驅(qū)動下將所述一級封隔器的噴砂滑套打開時還能遮擋所述一級封隔器與所述端部噴砂器的節(jié)流口之間的壓裂液通道。
[0018]在優(yōu)選或可選地實施例中，所述套管還設(shè)置有三層壓裂液出口，所述三層壓裂液出口的位置高度高于所述二層壓裂液出口；
[0019]所述封隔器還包括三級封隔器，所述三級封隔器的位置高度高于所述二級封隔器；所述三級封隔器為本發(fā)明任一技術(shù)方案提供的逐級導(dǎo)壓封隔器；
[0020]所述節(jié)流嘴還包括第二節(jié)流嘴，所述第二節(jié)流嘴的控制棒插接在所述第二節(jié)流嘴的節(jié)流套上；
[0021]在所述管柱內(nèi)投入所述第二節(jié)流嘴并通入壓裂液后，所述第二節(jié)流嘴在所述壓裂液的驅(qū)動下能帶動所述三級封隔器的坐封滑套移動以露出所述三級封隔器的坐封導(dǎo)壓口使由所述三級封隔器的坐封導(dǎo)壓口進入的壓裂液驅(qū)動所述三級封隔器的彈力部件膨脹并抵接、坐封在所述套管的內(nèi)壁上，接著所述第二節(jié)流嘴還能在所述壓裂液的驅(qū)動下下行至所述二級封隔器上的節(jié)流嘴座上使所述第二節(jié)流嘴的節(jié)流套接近或朝向所述二級封隔器的噴砂口并使所述第二節(jié)流嘴的控制棒脫離所述第二節(jié)流嘴的節(jié)流套由所述第二節(jié)流嘴的控制棒在壓裂液的驅(qū)動下遮擋所述二級封隔器與所述第一節(jié)流嘴的節(jié)流套之間的壓裂液通道并將所述二級封隔器的噴砂滑套打開、露出所述二級封隔器的噴砂口以使經(jīng)過所述第二節(jié)流嘴的節(jié)流套的壓裂液從所述二級封隔器的噴砂口流入所述三層壓裂液出口。
[0022]在優(yōu)選或可選地實施例中，所述套管還設(shè)置有四層壓裂液出口，所述四層壓裂液出口的位置高度高于所述三層壓裂液出口 ；
[0023]所述封隔器還包括四級封隔器，所述四級封隔器的位置高度高于所述三級封隔器；所述四級封隔器可以采用無噴砂口的逐級導(dǎo)壓封隔器。
[0024]所述節(jié)流嘴還包括第三節(jié)流嘴，所述第三節(jié)流嘴的控制棒插接在所述第三節(jié)流嘴的節(jié)流套上；
[0025]在所述管柱內(nèi)投入所述第三節(jié)流嘴并通入壓裂液后，所述第三節(jié)流嘴在所述壓裂液的驅(qū)動下能帶動所述四級封隔器的坐封滑套移動以露出所述四級封隔器的坐封導(dǎo)壓口使由所述四級封隔器的坐封導(dǎo)壓口進入的壓裂液驅(qū)動所述四級封隔器的彈力部件膨脹并抵接、坐封在所述套管的內(nèi)壁上，接著所述第三節(jié)流嘴還能在所述壓裂液的驅(qū)動下下行至所述三級封隔器上的節(jié)流嘴座上使所述第三節(jié)流嘴的節(jié)流套接近或朝向所述三級封隔器的噴砂口并使所述第三節(jié)流嘴的控制棒脫離所述第三節(jié)流嘴的節(jié)流套由所述第三節(jié)流嘴的控制棒在壓裂液的驅(qū)動下遮擋所述三級封隔器與所述第二節(jié)流嘴的節(jié)流套之間的壓裂液通道并將所述三級封隔器的噴砂滑套打開、露出所述三級封隔器的噴砂口以使經(jīng)過所述第三節(jié)流嘴的節(jié)流套的壓裂液從所述三級封隔器的噴砂口流入所述四層壓裂液出口。
[0026]在優(yōu)選或可選地實施例中，所述節(jié)流嘴還包括第四節(jié)流嘴，在所述管柱內(nèi)投入所述第四節(jié)流嘴并通入壓裂液后，所述第四節(jié)流嘴在所述壓裂液的驅(qū)動下能遮擋住所述四級封隔器的坐封導(dǎo)壓口。
[0027]在優(yōu)選或可選地實施例中，所述彈力部件為膠管。
[0028]在優(yōu)選或可選地實施例中，所述二級封隔器、所述三級封隔器以及所述四級封隔器各自均包括封隔器主體以及坐封滑套，所述二級封隔器、所述三級封隔器以及所述四級封隔器各自的坐封導(dǎo)壓口設(shè)置在所述二級封隔器、所述三級封隔器以及所述四級封隔器各自的封隔器主體上，且所述二級封隔器、所述三級封隔器以及所述四級封隔器各自的坐封滑套與所述二級封隔器、所述三級封隔器以及所述四級封隔器各自的封隔器主體之間通過剪銷相連接，其中:
[0029]所述第一節(jié)流嘴在所述壓裂液的驅(qū)動下能剪斷所述二級封隔器的坐封滑套與所述二級封隔器的封隔器主體之間的所述剪銷使所述二級封隔器的坐封滑套下滑以打開所述二級封隔器的坐封導(dǎo)壓口；
[0030]所述第二節(jié)流嘴在所述壓裂液的驅(qū)動下能剪斷所述三級封隔器的坐封滑套與所述三級封隔器的封隔器主體之間的所述剪銷使所述三級封隔器的坐封滑套下滑以打開所述三級封隔器的坐封導(dǎo)壓口；
[0031]所述第三節(jié)流嘴在所述壓裂液的驅(qū)動下能剪斷所述四級封隔器的坐封滑套與所述四級封隔器的封隔器主體之間的所述剪銷使所述四級封隔器的坐封滑套下滑以打開所述四級封隔器的坐封導(dǎo)壓口。
[0032]在優(yōu)選或可選地實施例中