CN107905776B - 一种气井压裂排液系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气井压裂排液系统及方法，在气井压裂过程中实现连续油管水力喷砂射孔、多级压裂、封隔、正返冲砂以及排液的一体化的地面流程，是为实现连续油管水力喷砂射孔环空压裂填砂封隔多层压裂工艺而设计的，主要包括连续油管水力喷砂射孔流程、连续油管与套管环空注入压裂流程，连续油管正返冲砂流程以及地面排液流程。本发明能在保证气井压裂作业安全的前提下，可实现连续油管水力喷砂射孔、油套环空注入压裂、正反循环冲砂以及放喷排液等流程，从而完成气田直井或水平井多段压裂施工，可有效提高施工效率，降低作业成本。

Description

一种气井压裂排液系统及方法

技术领域

本发明属于套管完井的气井多层射孔、压裂领域领域，涉及一种气井压裂排液系统及方法。

背景技术

连续油管水力喷砂射孔环空填砂封隔多层压裂技术主要应用于直井或水平井多层压裂改造领域。经过调研，目前应用连续油管分层压裂技术，对具有单层低产的多层系致密气藏改造取得了理想改造效果，在致密气多层改造中应用较为广泛。该项技术具体工序为：①定位器定位待施工段；②连续油管水力喷砂射孔；③油管破压试验；④环空主压裂(环空注携砂液+连续油管内小排量供液)；⑤填砂分层(在施工末端留砂塞封隔下层)；⑥砂塞试压、探砂面；⑦上提管柱定位下一射孔段，并通过节流管汇控制达到稳定砂塞目的；⑧重复上述工序，实现多层连续分压；⑨起出连续油管压裂工具串，更换连续油管冲砂工具串进行冲砂，下投产工具串进行排液后投产。

针对气田直井多层压裂改造，目前主要采用不动管柱机械封隔器多层压裂工艺进行多层压裂工艺，一趟管柱最多可分压5-8层，但常规不动管柱机械封隔多层压裂地面流程只能实现预设层压裂和排液工艺流程，不能及时调整或处理复杂井筒情况(如图1)，即射孔作业需要采用电缆传输射孔单独作业，射孔后通过地面压裂车车组连接地面高压管线至采气树旁通阀注入油管进行主压裂施工，环空则通过700型压裂车连接至旁通阀注入液体保持平衡压力，从而保证井下工具和套管安全，压后则通过阀实现排液至泥浆池，通过地面闸门控制液体放喷速度。与常规压裂地面流程相比，连续油管水力喷砂射孔环空填砂封隔多层压裂地面流程主要通过地面高压管线和旋塞阀组合与能够在井筒中上下拖动的连续油管工具串配合完成每一层的射孔、压裂、封隔下层以及压后排液的目的，作业效率相对常规压裂流程更高效，能够实时监测井底压力，且能够通过正反循环及时处理砂堵井筒积砂等复杂情况。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种气井压裂排液系统及方法。本发明结合射孔、压裂、正返冲砂等工序，工艺压裂及排液流程较常规压裂流程仅实现压裂和排液工序复杂，通过制定一套标准的作业流程，从而指导该项工艺从射孔、压裂、冲砂以及排液等流程作业顺利进行，降低作业成本及施工风险。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种气井压裂排液系统，包括安装于压裂井口上的套管环空，套管环空上设置有四个闸阀；第二闸阀上连接第一旋塞的一端，第一旋塞的另一端分别连接第二旋塞的一端和第六旋塞的一端，第二旋塞的另一端通过高压管与第三旋塞的一端相连，第三旋塞的一端分别连接第一闸阀和第四旋塞的一端；第三闸阀上分别与第五旋塞和第九旋塞的一端相连，第五旋塞的另一端分别与第六旋塞的另一端和第七旋塞的一端相连，第七旋塞的另一端分别与第八旋塞的一端和连续油管车相连，第八旋塞的另一端与第九旋塞的另一端汇合后与第十旋塞的一端相连，第十旋塞的另一端为将射孔液返出至地面进入泥浆池；

连续油管车的通过连续油管与套管环空相连；

高压管与若干2000型压裂车相连通，若干压裂车通过混砂车作业车组；

第三闸阀上还连接有混砂车和若干700型压裂车，混砂车与若干压力罐相连。

本发明进一步的改进在于：

第四旋塞的入口处设置有套压传感器，连续油管车与第七旋塞之间的管路上设置有油压传感器；套压传感器和油压传感器均与仪表车相连。

第五旋塞连接第三闸阀一侧的管路上，设置有高压流量计。

第十旋塞的出口管路上设置有节流装置。

混砂车作业车组包括混砂车以及与连接在混砂车上的若干压裂罐。

高压管包括两条三寸高压管线。

一种气井压裂排液方法，包括以下步骤：

水力喷砂射孔：

通过700型压裂车及混砂车组泵入射孔液和射孔砂进入连续油管车，打开第三闸阀、第五旋塞、第七旋塞、第九旋塞和第十旋塞，关闭其余闸阀和旋塞，使射孔液从第十旋塞返出至地面进入泥浆池，完成喷砂射孔；

环空注入主压裂：

通过若干2000型压裂车及混砂车作业车组汇集到中间高压管，打开第一闸阀、第二闸阀、第一旋塞、第二旋塞、第三旋塞、第五旋塞和第七旋塞，关闭其余闸阀和旋塞，直至该目的层压裂结束；同时通过700型压裂车及混砂车组泵入射孔液和射孔砂，进入连续油管车注入井下；

反循环冲砂：

通过两套700型和混砂车作业车组泵冲砂液进入连续油管与套管环空至井底，打开第二闸阀、第三闸阀、第一旋塞、第五旋塞、第六旋塞、第八旋塞和第十旋塞，关闭其余闸阀和旋塞，携砂液最后由第十旋塞进入泥浆池，实现反循环冲砂；

探砂面正冲砂：

通过两套700型和混砂车作业车组泵入液体从连续油管内进入井底，打开第三闸阀、第五旋塞、第七旋塞、第九旋塞和第十旋塞，关闭其余闸阀和旋塞，使液体从套管环空返出至泥浆池，实现探砂面正冲砂；

压后排液：

打开第三闸阀、第九旋塞和第十旋塞，直接排液进入泥浆池。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明是一种集射孔、压裂、隔离一体化的增产改造地面流程，主要包括连续油管水力喷砂射孔流程、连续油管与套管环空注入压裂流程，连续油管正返冲砂流程以及地面排液流程。连续油管水力喷砂射孔流程即采用一套独立的作业车组泵注液体经连续油管车进行水力喷砂射孔作业，从而完成射孔作业工艺；连续油管与套管环空注入压裂流程即采用另一套独立作业车组汇集到中间高压管汇，再通过两条高压管线分别连接采气数两侧旁通并保持相同排量同时注入，实现自平衡双注方式，同时连续油管内小排量供液；连续油管正返冲砂流程以及地面排液流程即采用拖动连续油管上下移动探砂面，通过连续油管注入液体实现正反循环冲砂调整砂塞至设计位置，要求地面流程具备正返连接两套冲砂管线，且采用针阀节流、旋塞阀双控制，从而实现重反循环冲砂，最后换常规井口进入排液流程进行排液生产。

附图说明

图1为常规不动管柱机械封隔多层压裂地面工艺流程图；

图2为本发明连续油管水力喷砂射孔环空压裂填砂封隔作业流程示意图。

其中：1-第一闸阀；2-第二闸阀；3-第三闸阀；4-第四闸阀；5-第一旋塞；6-第二旋塞；7-第三旋塞；8-第四旋塞；9-第五旋塞；10-第六旋塞；11-第七旋塞；12-第八旋塞；13-第九旋塞；14-第十旋塞。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图2，本发明气井压裂排液系统，包括安装于压裂井口上的套管环空，套管环空上设置有第一闸阀1、第二闸阀2、第三闸阀3和第四闸阀4；第二闸阀2上连接第一旋塞5的一端，第一旋塞5的另一端分别连接第二旋塞6的一端和第六旋塞10的一端，第二旋塞6的另一端通过高压管与第三旋塞7的一端相连，高压管与若干2000型压裂车相连通，若干压裂车通过混砂车作业车组；第三旋塞7的一端分别连接第一闸阀1和第四旋塞8的一端；第三闸阀3上分别与第五旋塞9和第九旋塞13的一端相连，第三闸阀3上还连接有混砂车和若干700型压裂车，混砂车与若干压力罐相连。第五旋塞9的另一端分别与第六旋塞10的另一端和第七旋塞11的一端相连，第七旋塞11的另一端分别与第八旋塞12的一端和连续油管车相连，连续油管车的通过连续油管与套管环空相连；第八旋塞12的另一端与第九旋塞13的另一端汇合后与第十旋塞14的一端相连，第十旋塞14的另一端为将射孔液返出至地面进入泥浆池。

本发明气井压裂排液方法，包括以下步骤：

水力喷砂射孔流程：

将套管环空安装于压裂井口之上，连续油管拖动井下工具串通过井口下入至设计射孔压裂目的层，地面采用一套独立的作业车组与连续油管车连接，作业车组泵注液体经连续油管车进行水力喷砂射孔作业，从而完成射孔作业工艺。

连续油管水力喷砂射孔主要通过700型压裂车及混砂车组泵入射孔液和射孔砂进入2寸管线至连续油管车，要求第一闸阀1、第二闸阀2、第一旋塞5、第二旋塞6、第三旋塞7、第五旋塞9和第七旋塞11打开，其余旋塞全部关闭，最后射孔液从第十旋塞14返出至地面节流管汇进入泥浆池，完成喷砂射孔。

环空注入主压裂流程：

射孔完成后，进行连续油管与套管环形空间注入压裂施工。该作业过程要求保护连续油管安全，降低携砂液在井口对连续油管的冲刷，因此采用3寸高压管线连接另一套独立作业车组即多台2000型压裂车及混砂车汇集到中间高压管汇，再通过两条3寸高压管线分流连接井口，实现自平衡双注方式，即两条3寸管线分别连接采气数两侧旁通并保持相同排量同时注入，最终完成环空注入压裂施工。在环空注入的同时，要求连续油管内小排量供液，即地面流程要求与喷砂射孔流程基本一致，但需关闭返出旋塞阀，保证液体进入地层。

连续油管与套管环空注入压裂主要通过3寸高压管线连接多套2000型压裂车及混砂车作业车组汇集到中间高压管汇，然后通过两条3寸高压管线分流连接到采气数两侧旁通并保持相同排量同时注入，同时连续油管同时以小排量注入，即打开第一闸阀1、第二闸阀2、第一旋塞5、第二旋塞6、第三旋塞7、第五旋塞9和第七旋塞11，其余旋塞关闭，直至该目的层压裂结束。同时连续油管内小排量供液，即通过700型压裂车及混砂车组泵入射孔液和射孔砂，进入2寸管线至连续油管车注入井下，其中第五旋塞9和第七旋塞11打开，其余旋塞全部关闭。

正反循环冲砂流程：

每完成一层射孔压裂作业后，由砂塞封隔已作业目的层，并采用连续油管探砂面，通过连续油管注入液体实现正反循环冲砂调整砂塞至设计位置，要求地面流程中具备正返连接两套冲砂管线地面流程采用针阀节流、旋塞阀双控制管线。

反循环冲砂作业流程主要通过两套700型和混砂车作业车组泵冲砂液进入连续油管与套管环空至井底，然后由连续油管返出地面进入泥浆池，实现反循环冲砂的目的。地面管线要求打开第二闸阀2、第三闸阀3、第一旋塞5、第五旋塞9、第六旋塞10、第八旋塞12和第十旋塞14，其余旋塞关闭，携砂液最后由第十旋塞14和防喷管线进入泥浆池。

探砂面正冲砂作业流程主要由两套700型和混砂车作业车组泵入液体从连续油管内进入井底，并从套管环空返出至泥浆池，实现探砂面正冲砂。地面管线要求打开第三闸阀3、第五旋塞9、第七旋塞11、第九旋塞13和第十旋塞14，其余旋塞关闭。

冲砂压井下常规油管流程：

所有层作业完成以后，通过针阀节流、旋塞阀控制地面流程实现正反循环交替注入实现冲砂的目的(即先正循环冲砂，待携砂液悬浮状态，然后采用反循环快速彻底冲出砂子)，待砂子冲净后，再正循环注入压井液压井，待井口压力平稳后，下入生产油管排液生产。

压后排液作业流程主要通过第三闸阀3、第九旋塞13和第十旋塞14地面管线直接排液进入泥浆池，排液后期经压井后换常规井口，后期排液投产为常规的地面流程。

本发明是一种集射孔、压裂、隔离一体化的增产改造地面流程，主要包括连续油管水力喷砂射孔流程、连续油管与套管环空注入压裂流程，连续油管正返冲砂流程以及地面排液流程。连续油管水力喷砂射孔流程即采用一套独立的作业车组泵注液体经连续油管车进行水力喷砂射孔作业，从而完成射孔作业工艺；连续油管与套管环空注入压裂流程即采用另一套独立作业车组汇集到中间高压管汇，再通过两条高压管线分别连接采气数两侧旁通并保持相同排量同时注入，实现自平衡双注方式，同时连续油管内小排量供液；连续油管正返冲砂流程以及地面排液流程即采用拖动连续油管上下移动探砂面，通过连续油管注入液体实现正反循环冲砂调整砂塞至设计位置，要求地面流程具备正返连接两套冲砂管线，且采用针阀节流、旋塞阀双控制，从而实现重反循环冲砂，最后换常规井口进入排液流程进行排液生产。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种气井压裂排液方法，所述方法基于一种气井压裂排液系统，所述系统包括安装于压裂井口上的套管环空，套管环空上设置有四个闸阀(1～4)；第二闸阀(2)上连接第一旋塞(5)的一端，第一旋塞(5)的另一端分别连接第二旋塞(6)的一端和第六旋塞(10)的一端，第二旋塞(6)的另一端通过高压管与第三旋塞(7)的一端相连，第三旋塞(7)的一端分别连接第一闸阀(1)和第四旋塞(8)的一端；第三闸阀(3)上分别与第五旋塞(9)和第九旋塞(13)的一端相连，第五旋塞(9)的另一端分别与第六旋塞(10)的另一端和第七旋塞(11)的一端相连，第七旋塞(11)的另一端分别与第八旋塞(12)的一端和连续油管车相连，第八旋塞(12)的另一端与第九旋塞(13)的另一端汇合后与第十旋塞(14)的一端相连，第十旋塞(14)的另一端为将射孔液返出至地面进入泥浆池；

连续油管车通过连续油管与套管环空相连；

高压管与若干2000型压裂车相连通，若干压裂车通过混砂车作业车组；

第三闸阀(3)上还连接有混砂车和若干700型压裂车，混砂车与若干压裂罐相连；

第四旋塞(8)的入口处设置有套压传感器，连续油管车与第七旋塞(11)之间的管路上设置有油压传感器；套压传感器和油压传感器均与仪表车相连；

第五旋塞(9)连接第三闸阀(3)一侧的管路上，设置有高压流量计；

第十旋塞(14)的出口管路上设置有节流装置；

混砂车作业车组包括混砂车以及与连接在混砂车上的若干压裂罐；

高压管包括两条三寸高压管线；

其特征在于，包括以下步骤：

水力喷砂射孔：

通过700型压裂车及混砂车组泵入射孔液和射孔砂进入连续油管车，打开第三闸阀(3)、第五旋塞(9)、第七旋塞(11)、第九旋塞(13)和第十旋塞(14)，关闭其余闸阀和旋塞，使射孔液从第十旋塞(14)返出至地面进入泥浆池，完成喷砂射孔；

环空注入主压裂：

通过若干2000型压裂车及混砂车作业车组汇集到中间高压管，打开第一闸阀(1)、第二闸阀(2)、第一旋塞(5)、第二旋塞(6)、第三旋塞(7)、第五旋塞(9)和第七旋塞(11)，关闭其余闸阀和旋塞，直至该目的层压裂结束；同时通过700型压裂车及混砂车组泵入射孔液和射孔砂，进入连续油管车注入井下；

反循环冲砂：

通过两套700型和混砂车作业车组泵冲砂液进入连续油管与套管环空至井底，打开第二闸阀(2)、第三闸阀(3)、第一旋塞(5)、第五旋塞(9)、第六旋塞(10)、第八旋塞(12)和第十旋塞(14)，关闭其余闸阀和旋塞，携砂液最后由第十旋塞(14)进入泥浆池，实现反循环冲砂；

探砂面正冲砂：

通过两套700型和混砂车作业车组泵入液体从连续油管内进入井底，打开第三闸阀(3)、第五旋塞(9)、第七旋塞(11)、第九旋塞(13)和第十旋塞(14)，关闭其余闸阀和旋塞，使液体从套管环空返出至泥浆池，实现探砂面正冲砂；

压后排液：

打开第三闸阀(3)、第九旋塞(13)和第十旋塞(14)，直接排液进入泥浆池。