專利名稱：雙封隔器水力噴射壓裂工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油天然氣開發(fā)領(lǐng)域的井下作業(yè)壓裂施工藝技術(shù)，特別是 一種雙封隔器水力噴射壓裂工藝。
背景技術(shù)：
井下作業(yè)首先要進行洗井，射孔，壓裂施工，排液，沖砂，最后完井 的工序，最初的工序基本上是一個工序換一趟鉆具，作業(yè)時間長，職工的
工作量大；目前，基本上洗井下一趟鉆具，再下一趟壓裂鉆具就能完井。 通常每口井都要進行射孔和壓裂，噴砂射孔是常用工藝技術(shù)之一，主要是 對付底水油帽油藏；噴砂射孔工藝技術(shù)因底水油藏少，應(yīng)用較少。為了解 決水平井的分射孔與壓裂問題，將該工藝技術(shù)與壓裂施工在一起進行施工， 其基本上解決了水平井壓裂施工的有關(guān)問題，但也存在許多的不足，如壓 裂施工中，要從套管中進行補充壓裂液，增加一套壓裂施工車輛；當油層 破裂壓力較高時，要進行酸處理才能壓開；當進行第二層噴砂射孔壓裂時， 第二層是否壓開了，成了分層壓裂的焦點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙封隔器水力噴射壓裂工藝，它將射孔與壓裂 工藝相結(jié)合，減少射孔彈射孔的作業(yè)工序，減少分層壓裂的井下作業(yè)工具， 降低卡鉆的作業(yè)風險及其成本費用。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，提供一種雙封隔器水力噴射壓裂工藝，其 特征是在油管上連接有滑套封隔器和水力噴射器，水力噴射器底端連接 有砂液回流保護器，砂液回流保護器的下部連接有下封隔器，下封隔器的 下部連接有刮管器，通過油管短節(jié)連接有反循環(huán)單流閥，實現(xiàn)一次性下入 套管內(nèi)完成洗井，沖砂，射孔和壓裂工作。
所述的水力噴射器下方通過連接件連接有砂液回流保護器。 所述的砂液回流保護器下端的連接件上接有下封隔器。 所述的滑套封隔器和投放到油管內(nèi)的滑套式節(jié)流器在要求封隔器坐封 時配套使用。
所述的套管內(nèi)的油管上通過連接件依次連接有滑套封隔器、水力噴射 器、砂液回流保護器、下封隔器、刮管器、反循環(huán)單流閥。
所述的雙封隔器水力噴射壓裂工藝，它的工藝過程按如下步驟實施
1)反循環(huán)洗井洗井液流經(jīng)過油套管環(huán)空一下部的反循環(huán)單流閥9—砂
液回流保護器6—水力噴射器5—滑套式節(jié)流器4座一滑套封隔器3 —油管 2返出井外，完成反循環(huán)洗井；
32) 正循環(huán)洗井或噴砂射孔洗井液流從油管2 —滑套封隔器3 —水力噴
射器5噴出，進行洗井或噴砂射孔；
3) 坐封用活性水循環(huán)一個井筒容積，將水力噴射時留在井筒內(nèi)的余砂 全部沖出后停泵，從井口投入滑套式節(jié)流器4，用小排量將其送到滑套封隔 器3位置，打開滑套封隔器3進液孔眼，讓滑套封隔器3坐封；
4) 水力噴射壓裂坐封后進行水力噴射壓裂(首先從油管2注入的噴射 液流通過水力噴射器5對套管1進行水力噴砂射孔；然后投滑套式節(jié)流器4 讓滑套封隔器3坐封，壓裂液通過水力噴射器5對油氣層噴射的液體，不
再從套管1返出，而是將油氣層壓開，壓裂砂液進入了油氣層，將支撐劑
帶入壓開的裂縫當中，起到不讓裂縫閉合的作用，完成水力噴射壓裂；
5) 放壓除砂在油管2中放壓，釋放完井內(nèi)壓力，再反沖出井內(nèi)余砂；
6) 上層壓裂上提套管1內(nèi)施工管竄(以上施工工具的連接組合)到新 的層位進行第二層的壓裂。
所述的第二層壓裂反沖結(jié)束后，如果鉆具起不動時，可直接抽汲，降低 油管內(nèi)的液面，讓下封隔器7解封后，再進行正常的起鉆。
本發(fā)明的特點是這種雙封隔器水力噴射壓裂工藝，在油管2上連接有 滑套封隔器3和水力噴射器5，水力噴射器5底端連接有砂液回流保護器6， 6的下部連接有封隔器7， 7的下部連接有刮管器8，通過油管短節(jié)連接有 反循環(huán)單流閥9，它實現(xiàn)了一趟管柱進行洗井，噴砂射孔，分層壓裂，抽汲 排液，探砂面沖砂的工藝技術(shù)要求，減少射孔彈射孔的作業(yè)工序，減少分 層壓裂的井下作業(yè)工具，降低卡鉆的作業(yè)風險，以及相關(guān)的成本費用。而 且它能有效地迸行分層壓裂，解決該工藝技術(shù)中要對套管進行壓裂液補充， 需要一套壓裂施工機組及其費用的問題。


下面結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明做進一步說明。 圖l是實施例示意圖。
圖中1、套管；2、油管；3、滑套封隔器；4、滑套式節(jié)流器；5、水 力噴射器；6、砂液回流保護器；7、下封隔器；8、刮管器；9、反循環(huán)單 流閥。
實施例1如圖1所示，它在油管2上通過連接件從上向下依次連接有滑 套封隔器3、水力噴射器5、砂液回流保護器6、下封隔器7、刮管器8、 反循環(huán)單流閥9，連接好后油管2下入套管1內(nèi)，上、下封隔器卡準油氣層， 對油氣層實現(xiàn)水力噴射壓裂?；追飧羝?和水力噴射器5連接在油管2 上，滑套式節(jié)流器4與滑套封隔器3是配套使用的，它是在要求封隔器坐 封時將滑套式節(jié)流器4投放到油管2內(nèi)，它與滑套封隔器3配套使用使封隔器坐封。砂液回流保護器6和反循環(huán)單流閥9通過管竄連接與油管2連接。
雙封隔器水力噴射壓裂工藝是按照下述步驟進行的
1) 反循環(huán)洗井洗井液流經(jīng)過油套管環(huán)空一下部的反循環(huán)單流閥9—砂
液回流保護器6—水力噴射器5 —滑套式節(jié)流器4座一滑套封隔器3 —油管
2返出井外，完成洗井；
2) 正循環(huán)洗井或噴砂射孔洗井液流從油管2—滑套封隔器3—水力噴 射器5噴出，進行洗井或噴砂射孔；
3)坐封用活性水循環(huán)一個井筒容積，將噴砂射孔時井內(nèi)的余砂全部
沖出后停泵，從井口投入滑套式節(jié)流器4，用小排量將其送到滑套封隔器3 位置，打開滑套式封隔器的進液孔眼，讓其坐封；是否坐封，可從套管閥門 是否返水進行判斷，坐封后套管閥門出口不返水。
4)水力噴射壓裂坐封后進行水力噴射壓裂；首先從油管2注入的噴 射液流通過水力噴射器5對套管1進行水力噴砂射孔(此時，滑套式封隔 器不坐封)；當噴砂射孔工藝結(jié)束后，反沖出井內(nèi)的余砂，從井口投滑套式 節(jié)流器4讓封隔器坐封，壓裂液通過水力噴射器5對油氣層噴射液體，再 不從套管1返出，而是將油氣層壓開，壓裂砂液進入了油氣層，將支撐劑 帶入壓開的裂縫當中，起到不讓裂縫閉合的作用，這就是水力噴射壓裂；
5) 放壓反沖當水力噴射施工結(jié)束后，在油管2中放壓，釋放完井內(nèi)壓 力，再反沖出井內(nèi)余砂；
6) 上層壓裂上提套管內(nèi)施工管竄(以上施工工具的連接組合)到新的 層位置進行第二層的壓裂；
當?shù)诙訅毫逊礇_結(jié)束后，如果鉆具起不動時，可直接抽汲，降低油管 內(nèi)的液面，讓下封隔器解封后，再進行正常的起鉆。 本發(fā)明的工藝原理是
滑套封隔器其技術(shù)性能要求為在井內(nèi)不投入滑套時，其封隔器內(nèi)腔 的進水孔眼是關(guān)閉的，這時可以進行水力噴砂射孔；當要進行水力壓裂時， 從井口投入滑套式節(jié)流器4，將其送到這個封隔器的滑套開關(guān)處，讓其下行， 將封隔器進水孔眼打開，滑套下行到其限位處，停留在這個位置，壓裂液 通過滑套式節(jié)流器4進入下部的水力噴射器5，進行噴射壓裂；當?shù)谝粚訅?完，壓裂第二層時，采用反沖的方式，將滑套式節(jié)流器4向井外沖出時， 滑套式節(jié)流器4在上行的過程當中，將滑套開關(guān)向上帶動，使封隔器的進 水孔眼又堵住，此時，封隔器又不坐封，這樣就可以又進行正循環(huán)噴砂射 孔了。
相關(guān)工具的說明滑套封隔器3目前在采油技術(shù)方面，已有這種類型的滑套式封隔器。事 先將這種封隔器下入井內(nèi)，當需要對某個層進行封隔時，只要在井口投入 一個鋼球，將這種封隔器的進水孔打開，在井內(nèi)液柱的作用下，封隔器就 會坐封，封隔水層，達到分層開采或隔絕水層的目的。我們可以將其所投
入的鋼球改為滑套式節(jié)流器4，保證滑套式節(jié)流器4的直徑大于30mm以上， 就可以將這種類型的封隔器用于水力噴射壓裂工藝技術(shù)。
滑套式節(jié)流器4其主要作用是開關(guān)滑套，并且讓壓裂液流從嘴子中通 過；其使用方法是從井口投入，循環(huán)到滑套封隔器位置，將封隔器的進水 孔眼打開，自動坐落在其限位座上；反循環(huán)將其向井外沖出時，它又能帶 動滑套閥關(guān)閉封隔器進水孔眼，達到開關(guān)封隔器進水孔眼的目的。
水力噴射器5:其性能可以在噴嘴內(nèi)外壓差達到30MPa的情況下，可 以連續(xù)加砂40-60方。
砂液回流保護器6:它直接連接在水力噴射器5的底部，它與下封隔器 7不是直接連通的，而是通過其側(cè)面的孔眼與下封隔器7連通；其作用是將 高速向下流動的液流，在此處改變方向，讓其從水力噴射器的側(cè)孔眼中噴出， 進行水力噴射；含砂液流在此處的沖刷力是非常大的，如果不在此處將液流 改變方向，含砂液流就會直接沖向單向閥后，再向上返，就會形成強大的渦 流，將反循環(huán)閥至水力噴射器的這段管柱刺穿，通過現(xiàn)場的實驗己證實了這 一點，必須將液流在水力噴射器底部進行導向保護以下管段。砂液回流保護 器6的側(cè)面設(shè)計有與下封隔器7連通的孔眼，這些孔眼的總過流面積要達到 直徑為30mm以上的截面積，確保反循環(huán)的流量，不能有過大的節(jié)流壓差； 每個孔眼的直徑要達到6-8mm，保證反循環(huán)時的砂液能夠通過。
套管l、油管2、下封隔器7、刮管器8、反循環(huán)單流閥9是我們常規(guī)壓 裂用的現(xiàn)有工具，不作詳細敘述。
這種滑套封隔器3+滑套式節(jié)流器4+水力噴射器5+砂液回流保護器6+ 下封隔器7+刮管器8+反循環(huán)單流閥9的管柱結(jié)構(gòu)，適合于各種油井套管中 進行水力噴砂分層壓裂工藝技術(shù)。
對于清水完井的井，進行水力噴砂壓裂時，按以上管柱的連接方法下入 井內(nèi)，封隔器卡準油層的位置，即可進行施工。
第一步，進行反循環(huán)洗井液流經(jīng)過油套管環(huán)空一管竄下部的反循環(huán) 單流閥一砂液回流保護器一水力噴射器一滑套式節(jié)流器座一滑套封隔器一 油管返出井外，達到反循環(huán)洗井的要求。
第二步，進行正循環(huán)洗井(噴砂射孔)，液流從油管一滑套封隔器一水 力噴射器噴出，進行洗井或噴砂射孔。
第三步，當噴砂射孔結(jié)束后，再用活性水循環(huán)一個井筒容積，將噴砂射孔時，加入的砂粒全部沖出，停泵，從井口投入滑套式節(jié)流器，用小排量 將其送到滑套封隔器位置，打開其進液孔眼，讓其坐封。其是否坐封，可從 套管閥門是否返水進行判斷，坐封后套管閥門出口不返水。
封隔器坐封后，可以進行水力噴射壓裂。壓裂施工后，在油管中放壓， 釋放完井內(nèi)壓力，然后再反沖出井內(nèi)的余砂。反沖合格后，上提鉆具到新的 位置進行第二層的壓裂。第二層壓完反沖結(jié)束后，如果鉆具起不動時，可直 接抽汲，降低油管內(nèi)的液面，讓下封隔器解封后，再進行正常的起鉆。 在水平井應(yīng)用時，防范卡鉆的必要措施如下
首先在套管內(nèi)以100-300L/min的排量進行注入，在套管注入前，油管不 能首先放噴；其壓力視停泵壓力而定，不能超過套管的安全壓力25-30Mpa。 若封隔器解封能以一定的排量注入，再在油管內(nèi)控制放噴，其放出的排量 為套管注入排量的1.5至2倍為宜，并且在套管入口和排出口安裝電磁流 量計，利用壓裂施工儀表進行監(jiān)控確保放噴過程中砂子不被推到套管內(nèi)噴 嘴以上，以免形成卡鉆。當放噴壓力低于0.5Mpa時，套管停止注入，但放 噴排量始終不能大于300L/min，以免井內(nèi)吐砂。這時可以暢開油管閥門， 進行大排量沖洗達到一個循環(huán)，將鉆具下端的節(jié)流器反沖出來；緊接著上 提鉆具到設(shè)計要求的位置，再在油管內(nèi)投入帶滑套節(jié)流器，用液流送到鉆 具位置，讓封隔器坐封，對上層段進行噴砂射孔。
實施例2是最基本的方式，它只采用在油管2上同時連接有滑套封隔 器3和水力噴射器5，水力噴射器5底端通過連接件連接有反循環(huán)單流閥9， 實現(xiàn)一次性下入套管內(nèi)完成洗井，沖砂，射孔和壓裂工作。但這種基本結(jié) 構(gòu)沒有實施例l效果好。 本發(fā)明的有益效果
不用雙封隔器壓裂鉆具，只用噴砂射孔壓裂施工的缺點
1、 當?shù)貙悠茐焊哂谔坠馨踩┕毫r，必須用土酸進行處理地層后， 才能將地層壓開。
2、 當?shù)貙邮┕毫^高時， 一旦形成砂堵，壓力急劇升高，失去控制， 易將套管壓破，可能會將井壓報廢。盡管壓裂車有超壓保護也不能達到及 時控制的要求。
3、 在壓裂施工過程中，要不斷的向井內(nèi)補水，并且其排量達到 700L/min，對于加20-30方支撐劑的施工規(guī)模，從套管注入的水量達到20-40 方，浪費了水資源，更重要的是，降低了壓入油層的砂濃度，嚴重影響了 裂縫的支撐寬度，降低了裂縫的導流能力，影響了其改造效果。
4、 通過嶺平-1井及塞平-1井的施工可知，盡管水平井施工的是同一個 層位的油層，各個層段的破裂壓力，施工壓力的差異是很大的。若上一個
7層段的破裂壓力高于已施工過的下層段施工壓力，則施工時，肯定壓入了 下段，其上段是不可能壓開的。如果是這樣，水平井的效果發(fā)揮不出來。
5、 因套管注入的排量和壓力較高，必須用壓裂車進行施工，因此，較
常規(guī)施工多用了一套壓裂機組。而施工用水達到常規(guī)施工的1.5-2倍。
6、 其優(yōu)點顯而易見，水平段不下壓裂施工鉆具，不容易卡鉆；對于單 層的施工，可以將射孔及壓裂結(jié)合起來， 一次完成，對于多層的施工，必 須對下層封堵后，才能可靠地壓開上段。
7、 在水平井內(nèi)，單層壓完后，當液體排出排量達到300以上升時，油
層會吐砂，能將吐出的支撐劑一直推移到直井段，甚至可能造成反沖沖不 開，形成卡鉆，因此，在水平井壓完后，要在放噴口安裝流量計，嚴密監(jiān)
控油管吐出的流量不能大于套管注入排量的1.5至2倍L/min，確保不造成 卡鉆。
g、對于目前的水力噴射壓裂造成的卡鉆，己充分的說明了這個問題。 把水平井噴砂壓裂卡鉆的原因充分認識后，采取必要的防范措施，就可以 在水平段坐封隔器進行壓裂施工了 ，這個認識類似于以前雙封套壓分層壓 裂工具卡鉆的機理，其意義是很大的。
本工藝是在油氣田近年來的增產(chǎn)增注工藝，是對水力噴射壓裂工藝技 術(shù)的完善與改進，水力噴砂射孔可以將射孔與壓裂工藝技術(shù)相結(jié)合，減少 用射孔彈進行射孔的工序，每道工序可以為井下作業(yè)減少射孔作業(yè)施工費 用，減少井下作業(yè)所用的各種井下作業(yè)工具，降低壓裂施工的卡鉆風險， 減少井下作業(yè)的工具費用，達到一趟鉆進行完井的目的。降低井下作業(yè)成 本，具有較好的推廣應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1、雙封隔器水力噴射壓裂工藝，其特征是在油管(2)上連接有滑套封隔器(3)和水力噴射器(5)，水力噴射器(5)底端連接有砂液回流保護器(6)，砂液回流保護器(6)的下部連接有下封隔器(7)，下封隔器(7)的下部連接有刮管器(8)，通過油管短節(jié)連接有反循環(huán)單流閥(9)，實現(xiàn)一次性下入套管(1)內(nèi)完成洗井，沖砂，射孔和壓裂工作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙封隔器水力噴射壓裂工藝，其特征是所述的水力噴射 器(5)下方通過連接件連接有砂液回流保護器(6)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙封隔器水力噴射壓裂工藝，其特征是所述的砂液回流 保護器(6)下端的連接件上接有下封隔器(7)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙封隔器水力噴射壓裂工藝，其特征是所述的滑套封隔 器(3)和投放到油管(2)內(nèi)的滑套式節(jié)流器(4)在要求封隔器坐封時配套使用。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙封隔器水力噴射壓裂工藝，其特征是所述的套管(1) 內(nèi)的油管(2)上通過連接件依次連接有滑套封隔器(3)、水力噴射器(5)、砂液回流 保護器(6)、下封隔器(7)、刮管器(8)、反循環(huán)單流閥(9)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙封隔器水力噴射壓裂工藝，其特征是所述的雙封隔器 水力噴射壓裂工藝，它的工藝過程按如下步驟實施1)反循環(huán)洗井洗井液流經(jīng)過油套管環(huán)空一下部的反循環(huán)單流閥(9)—砂液回流 保護器(6)—水力噴射器(5)—滑套式節(jié)流器(4)座一滑套封隔器(3)—油管(2) 返出井外，完成反循環(huán)洗井；2) 正循環(huán)洗井或噴砂射孔洗井液流從油管(2)—滑套封隔器(3)—水力噴射器 (5)噴出，進行洗井或噴砂射孔；3) 坐封用活性水循環(huán)一個井筒容積，將水力噴射時留在井筒內(nèi)的余砂全部沖出后 停泵，從井口投入滑套式節(jié)流器(4)，用小排量將其送到滑套封隔器(3)位置，打開滑套封隔器(3)進液孔眼，讓滑套封隔器(3)坐封；4) 水力噴射壓裂坐封后進行水力噴射壓裂，首先從油管(2)注入的噴射液流通過 水力噴射器(5)對套管(1)進行水力噴砂射孔；然后投滑套式節(jié)流器(4)讓滑套封 隔器(3)坐封，壓裂液通過水力噴射器(5)對油氣層噴射的液體，不再從套管(1)返出，而是將油氣層壓開，壓裂砂液進入了油氣層，將支撐劑帶入壓開的裂縫當中，起到不讓裂縫閉合的作用，完成水力噴射壓裂；5) 放壓除砂在油管(2)中放壓，釋放完井內(nèi)壓力，再反沖出井內(nèi)余砂；6) 上層壓裂上提套管(1)內(nèi)施工管竄，以上施工工具的連接組合到新的層位進行 第二層的壓裂。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙封隔器水力噴射壓裂工藝，其特征是所述的第二層壓裂 反沖結(jié)束后，如果鉆具起不動時，可直接抽汲，降低油管內(nèi)的液面，讓下封隔器(7) 解封后，再進行正常的起鉆。
全文摘要
本發(fā)明屬于石油天然氣開發(fā)領(lǐng)域的井下作業(yè)壓裂施工藝技術(shù)，特別是一種雙封隔器水力噴射壓裂工藝，其特征是在油管(2)上連接有滑套封隔器(3)和水力噴射器(5)，水力噴射器(5)底端連接有砂液回流保護器(6)，砂液回流保護器(6)的下部連接有下封隔器(7)，下封隔器(7)的下部連接有刮管器(8)，通過油管短節(jié)連接有反循環(huán)單流閥(9)，實現(xiàn)一次性下入套管(1)內(nèi)完成洗井，沖砂，射孔和壓裂工作。它將射孔與壓裂工藝相結(jié)合，減少射孔彈射孔的作業(yè)工序，減少分層壓裂的井下作業(yè)工具，降低卡鉆的作業(yè)風險及其成本費用。
文檔編號E21B43/114GK101446187SQ20081023269
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者虎 孫, 李靜群, 鄧繼學 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術(shù)作業(yè)公司