CN104929603B - 套管无限级分段压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种套管无限级分段压裂方法，包括如下步骤：1)下套管固井管柱；2)下服务工具至人工井底；3)上提连续油管利用机械接箍定位器对最底层无限级滑套进行定位；4)将所述可重复座封解封工具座封于所述最底层无限级滑套内，且介于上、下通孔之间；5)压裂；可重复座封解封工具完全座封后，环空打压，推动活塞下行并卡在锁环上，无限级滑套打开，加砂压裂；6)待压裂完成后，上提连续油管，解封可重复座封解封工具；7)利用步骤3)的方法，依次向上对无限级滑套2进行定位；8)重复步骤4)～7)，直至全井段压裂完成。该方法能大幅缩短施工周期，提高压裂效率和降低施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻探领域，特别是涉及一种套管无限级分段压裂方法。
背景技术
随着国内水平井开发的日益增多，水平井分段压裂技术逐渐成为了水平井开发过程中的主要技术，一般来说分为裸眼完井和套管完井。目前套管完井应用较多的是不动管柱水力喷射技术、水力喷射桥塞封隔套管压裂技术和连续油管带底封喷砂射孔分段压裂技术。不动管柱水力喷射技术通过油管连接水力喷砂工具入井，通过投球打开各级滑套实现多段压裂。通常采用套管主压裂，油管补液方式进行施工。由于油套环空间隙较小，施工压力高，无法满足大规模压裂需要。同时，采用投球打开方式受套管尺寸和球与球座级差限制，压裂层数受限。水力喷射桥塞封隔套管压裂技术首先通过坐封桥塞封隔压裂层段，然后投球打开水力喷射工具完成多簇射孔作业。这种工艺采用套管压裂，不仅可以实现较大规模的压裂施工，还可以进行多次射孔，但是一次下入只能进行一层的压裂施工，需要多次起下桥塞和更换水力喷射工具，施工周期长。压裂结束后，还需要下入钻塞工具钻磨桥塞，施工工艺复杂。连续油管带底封喷砂射孔分段压裂技术利用机械接箍定位器进行定位后，通过水力喷射工具射开套管，环空进行大排量加砂压裂。由于需要进行多次射孔，对喷枪喷嘴耐磨性和防反溅伤害性能要求较高。射孔结束后，需要顶替射孔液，增加了作业时间。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种套管无限级分段压裂方法解决现有技术压裂层数受限、施工周期长，对设备要求高的缺陷，大大缩短施工周期，提高压裂效率和降低施工成本。
为此，本发明的技术方案如下：
一种套管无限级分段压裂方法，包括如下步骤：
1)下套管固井管柱；所述套管固井管柱包括从井底到井口设置的浮鞋、浮箍和在水平段间隔设置的多节套管和多个无限级滑套，最靠近井口处设置的是套管且其一直从水平段延伸至井口；所述单个无限级滑套与套管之间还分别设有两个短套管；
2)下服务工具至人工井底；所述服务工具为连接在连续油管下端，从上到下依次连接的连接接头、丢手、扶正器、水力喷射工具、反循环阀、可重复座封解封工具、机械接箍定位器和引导头；
3)上提所述连续油管对最底层无限级滑套进行定位；所述机械接箍定位器经过连接短套管的套管接箍处时会产生载荷波动，由载荷波动确定所述服务工具是否处于最底层无限级滑套的位置；
4)将所述可重复座封解封工具座封于所述最底层无限级滑套内，且介于上、下通孔之间；所述无限级滑套包括上接头、中心管、活塞、锁环、外筒，连接套和下接头，所述中心管上端卡入上接头，且两者纵向对应位置均设有喷砂孔；所述外筒上端通过螺纹与上接头连接，下端通过连接套与下接头连接；所述下接头顶端顶住中心管；所述外筒与上接头的连接部位卡有锁环，锁环被外筒顶紧；所述活塞外表面设有倒齿，能卡在所述锁环上，防止活塞下行后后退；所述中心管与上接头和外筒之间形成有容纳活塞的容腔；所述活塞通过剪钉固定于中心管和上接头之间封闭喷砂孔，且活塞的长度小于所述容腔底部到所述喷砂孔下沿的长度；所述活塞固定时并未与所述容腔的顶部相接触而是留有空隙，所述中心管对应所述空隙的位置设有上通孔；所述中心管在所述容腔下侧设有下通孔；
5)压裂；所述可重复座封解封工具完全座封后，环空打压，压力通过上通孔作用于活塞的上端面，下通孔由于所述可重复座封解封工具的封隔，压力不会作用于活塞的下端面，所述活塞上下端面的压差将剪钉剪断，活塞下行并卡在锁环上，所述上接头和中心管上的喷砂孔连通，从而建立了和地层沟通的通道；加砂压裂；
6)待压裂完成后，上提所述连续油管，解封所述可重复座封解封工具；
7)利用步骤3)的方法，依次向上对无限级滑套进行定位；
8)重复步骤4)～7)，直至全井段压裂完成。
所述可重复座封解封工具的结构见专利CN204024574U公开的内容，主要是用于打开无限级滑套并封隔未压裂层段。其结构为包括：中心管以及依次安装在中心管上的隔环、胶筒、椎体、卡瓦、卡瓦座、扶正器座、滑环护套、滑环和滑块，在中心管下部安装有内接头和下接头，中心管上端螺纹连接上一件工具，所述隔环、胶筒和椎体套在中心管上，椎体由中心管上形成的台阶限位；所述卡瓦座、扶正器座、滑环滑套和下接头通过螺纹依次连接并通过滑块连接到中心管上，在中心管上形成由便于滑块上下滑动的轨道，在滑道尽头的中心管上形成有限位结构；多个卡瓦在中心管圆周方向安装在卡瓦座上并通过设置在卡瓦座和卡瓦之间的第一弹簧固定；多个扶正块沿圆周方向设置在扶正器座上，扶正块的上下两端分别由卡瓦座下端和挡环限位，扶正块通过其与扶正器座之间的第二弹簧固定；所述滑环设置在滑环护套内并由扶正器座固定，所述滑块安装在滑环上；所述内接头位于下接头内，且与中心管下端螺纹连接，内接头与下接头之间能相对移动。
所述下接头顶部设有第一台阶，中心管底部设有与所述第一台阶相匹配的第二台阶，第一台阶将第二台阶顶紧。
若某个无限级滑套无法正常打开时，即所述上接头和中心管上的喷砂孔无法连通时，将服务工具上提至不能正常打开的无限级滑套上端的套管内，将可重复座封解封工具座封于套管内，避开套管接箍对套管进行加砂喷射，将套管射开后环空进行加砂压裂；完成后，再定位上一个无限级滑套，进行步骤5)～8)。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：
1、目前常用的套管固井压裂施工需要对套管进行射孔，对射孔设备要求较高，常出现射孔后压裂不开的情况，本发明中的压裂方法不需要进行射孔施工，通过将封隔器坐封与滑套内从环空打压打开滑套即可沟通地层进行压裂。
2、本发明采用一种可重复坐封、解封的压裂封隔器。胶筒坐封力低，采用连续油管下压即可坐封胶筒，满足较高的施工压力。胶筒抗疲劳性能强，通过换轨可多次坐封、解封。
3、通过打开滑套实现不同层位的压裂施工，层间转换时间短，打开效率高。压裂结束后，井内施工管柱起出地面，保证井内的全通径。
4、当滑套打不开时，可利用水力喷射工具进行喷砂射孔，保证各层都能够顺利进行压裂施工。
综上所述，本发明依靠可重复坐封、解封封隔器逐级打开固井滑套进行压裂施工的方法，可根据需要下入滑套，由于不限制压裂的的级数，可以满足较大压裂规模需要，缩短了压裂施工周期，降低了生产成本，对于提高油气田采收率具有明显效果。
附图说明
图1为套管固井管柱结构示意图；
图2为无限级滑套关闭时的结构图；
图3为无限级滑套打开时的结构图；
图4为服务工具打开无限级滑套示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对发明的技术方案进行详细描述。
无限级滑套2包括上接头201、中心管202、活塞209、锁环210、外筒203，连接套206和下接头205，所述中心管202上端卡入上接头201，且两者纵向对应位置均设有喷砂孔213；所述外筒203上端通过螺纹与上接头201连接，下端通过连接套206与下接头205连接；所述下接头205顶端顶住中心管202；所述外筒203与上接头201的连接部位卡有锁环210；所述活塞209外表面设有倒齿，能卡在所述锁环210上，防止活塞209下行后后退；所述中心管202与上接头201和外筒203之间形成有容纳活塞209的容腔212；所述活塞209通过剪钉211固定于中心管202和上接头201之间，封闭喷砂孔213，且活塞209的长度小于所述容腔212底部到所述喷砂孔213下沿的长度；所述活塞209固定时顶部留有空隙，所述中心管202对应所述空隙的位置设有上通孔207；所述中心管202在所述容腔212下侧设有下通孔208。所述下接头205顶部设有第一台阶，中心管202底部设有与所述第一台阶相匹配的第二台阶，第一台阶将第二台阶顶紧。
固井管柱包括从井底到井口设置的浮鞋4、浮箍3和在水平段间隔设置的多节套管1和多个无限级滑套2，最靠近井口处设置的是套管1且其一直从水平段延伸至井口；所述单个无限级滑套2与套管1之间还分别设有两个短套管12。
服务工具为连接在连续油管5下端，从上到下依次连接的连接接头6、丢手7、扶正器8、水力喷射工具9、反循环阀10、可重复座封解封工具11、机械接箍定位器13和引导头15。
可重复座封解封工具的结构见专利CN204024574U公开的内容，主要是用于打开无限级滑套并封隔未压裂层段。其结构为包括：中心管以及依次安装在中心管上的隔环、胶筒、椎体、卡瓦、卡瓦座、扶正器座、滑环护套、滑环和滑块，在中心管下部安装有内接头和下接头，中心管上端螺纹连接上一件工具，所述隔环、胶筒和椎体套在中心管上，椎体由中心管上形成的台阶限位；所述卡瓦座、扶正器座、滑环滑套和下接头通过螺纹依次连接并通过滑块连接到中心管上，在中心管上形成由便于滑块上下滑动的轨道，在滑道尽头的中心管上形成有限位结构；多个卡瓦在中心管圆周方向安装在卡瓦座上并通过设置在卡瓦座和卡瓦之间的第一弹簧固定；多个扶正块沿圆周方向设置在扶正器座上，扶正块的上下两端分别由卡瓦座下端和挡环限位，扶正块通过其与扶正器座之间的第二弹簧固定；所述滑环设置在滑环护套内并由扶正器座固定，所述滑块安装在滑环上；所述内接头位于下接头内，且与中心管下端螺纹连接，内接头与下接头之间能相对移动。
一种套管无限级分段压裂方法，包括如下步骤：
1)下套管固井管柱；
2)下服务工具至人工井底；通过井内预置定位短套管可以对下入深度进行校核；
3)上提所述连续油管5对最底层无限级滑套2进行定位；所述机械接箍定位器13经过连接短套管12的套管接箍14处时会产生载荷波动，由载荷波动确定所述服务工具是否处于最底层无限级滑套2的位置；
4)将所述可重复座封解封工具11座封于所述最底层无限级滑套2内，且介于上207、下通孔208之间；
5)压裂；所述可重复座封解封工具11完全座封后，环空打压，压力通过上通孔207作用于活塞209的上端面，继而推动活塞209下行并卡在锁环210上，所述上接头201和中心管202上的喷砂孔213连通，从而建立了和地层沟通的通道；加砂压裂；
6)待压裂完成后，上提所述连续油管5，解封所述可重复座封解封工具11；
7)利用步骤3)的方法，依次向上对无限级滑套2进行定位；
8)重复步骤4)～7)，直至全井段压裂完成。
若某个无限级滑套2无法正常打开时，即所述上接头201和中心管202上的喷砂孔213无法连通时，将服务工具上提至不能正常打开的无限级滑套2上端的套管1内，将可重复座封解封工具11座封于套管1内，避开套管接箍14对套管1进行加砂喷射，将套管1射开后环空进行加砂压裂；完成后，再定位上一个无限级滑套，进行步骤5)～8)。
当出现砂堵或者砂埋时，可采用正洗和反洗两种洗井方式。正洗时，液体从连续油管内泵入经水力喷射工具喷嘴流出，对套管沉砂进行清洗后从套管闸门排出。由于反循环阀上接头内的密封球封堵，液体无法经反循环阀外筒上的反洗孔排出。反洗时，液体从套管泵入，经过反循环阀上的反洗孔进入连续油管。由于反循环阀上接头内的密封球此时不起作用，液体可从此经过进入连续油管后从连续油管排出。
本发明的套管无限级分段压裂方法是将装有机械接箍定位器和可重复座封解封工具的压裂管柱通过连续油管下入井内套管中，使用机械接箍定位器定位打开无限级滑套进行压裂施工，使用可重复座封解封工具封隔压裂井段。由于不限制压裂的的级数，可以满足较大压裂规模需要，缩短了压裂施工周期，降低了生产成本，对于提高油气田采收率具有明显效果。
Claims (3)
1.一种套管无限级分段压裂方法，其特征在于包括如下步骤：
1)下套管固井管柱；所述套管固井管柱包括从井底到井口设置的浮鞋(4)、浮箍(3)和在水平段间隔设置的多节套管(1)和多个无限级滑套(2)，最靠近井口处设置的是套管(1)且其一直从水平段延伸至井口；所述单个无限级滑套(2)与套管(1)之间还分别设有两个短套管(12)；
2)下服务工具至人工井底；所述服务工具为连接在连续油管(5)下端，从上到下依次连接的连接接头(6)、丢手(7)、扶正器(8)、水力喷射工具(9)、反循环阀(10)、可重复座封解封工具(11)、机械接箍定位器(13)和引导头(15)；
3)上提所述连续油管(5)对最底层无限级滑套(2)进行定位；所述机械接箍定位器(13)经过连接短套管(12)的套管接箍(14)处时会产生载荷波动，由载荷波动确定所述服务工具是否处于最底层无限级滑套(2)的位置；
4)将所述可重复座封解封工具(11)座封于所述最底层无限级滑套(2)内，且介于上、下通孔(207、208)之间；所述无限级滑套(2)包括上接头(201)、中心管(202)、活塞(209)、锁环(210)、外筒(203)，连接套(206)和下接头(205)，所述中心管(202)上端卡入上接头(201)，且两者纵向对应位置均设有喷砂孔(213)；所述外筒(203)上端通过螺纹与上接头(201)连接，下端通过连接套(206)与下接头(205)连接；所述下接头(205)顶端顶住中心管(202)；所述外筒(203)与上接头(201)的连接部位卡有锁环(210)；所述活塞(209)外表面设有倒齿，能卡在所述锁环(210)上，防止活塞(209)下行后后退；所述中心管(202)与上接头(201)和外筒(203)之间形成有容纳活塞(209)的容腔(212)；所述活塞(209)通过剪钉(211) 固定于中心管(202)和上接头(201)之间，封闭所述喷砂孔(213)，且活塞(209)的长度小于所述容腔(212)底部到所述喷砂孔(213)下沿的长度；所述活塞(209)固定时顶部留有空隙，所述中心管(202)对应所述空隙的位置设有上通孔(207)；所述中心管(202)在所述容腔(212)下侧设有下通孔(208)；
5)压裂；所述可重复座封解封工具(11)完全座封后，环空打压，压力通过上通孔(207)作用于活塞(209)的上端面，继而推动活塞(209)下行并卡在锁环(210)上，所述上接头(201)和中心管(202)上的喷砂孔(213)连通，从而建立了和地层沟通的通道；加砂压裂；
6)待压裂完成后，上提所述连续油管(5)，解封所述可重复座封解封工具(11)；
7)利用步骤3)的方法，依次向上对无限级滑套(2)进行定位；
8)重复步骤4)～7)，直至全井段压裂完成。
2.如权利要求1所述套管无限级分段压裂方法，其特征在于：所述下接头(205)顶部设有第一台阶，中心管(202)底部设有与所述第一台阶相匹配的第二台阶，第一台阶将第二台阶顶紧。
3.如权利要求1所述套管无限级分段压裂方法，其特征在于：若某个无限级滑套(2)无法正常打开时，即所述上接头(201)和中心管(202)上的喷砂孔(213)无法连通时，将服务工具上提至不能正常打开的无限级滑套(2)上端的套管(1)内，将可重复座封解封工具(11)座封于套管(1)内，避开套管接箍(14)对套管(1)进行加砂喷射，将套管(1)射开后环空进行加砂压裂；完成后，再定位上一个无限级滑套，进行步骤5)～8)。
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