本發(fā)明屬于油氣開采，具體涉及一種裸眼水平井壓裂生產(chǎn)一體化管柱及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、隨著部分油田生產(chǎn)進(jìn)入中后期，生產(chǎn)含水率不斷升高，生產(chǎn)壓差和采液強(qiáng)度也不斷提高，油井出砂問題不斷加劇，篩管堵塞問題越來(lái)越嚴(yán)重。礫石充填防砂作為近年來(lái)應(yīng)用越來(lái)越廣泛的防砂完井方式，取得了良好的效果，特別是對(duì)于裸眼水平井的礫石充填防砂，可明顯延長(zhǎng)完井壽命。

2、水平井分段壓裂技術(shù)可以有效增產(chǎn)，但缺乏長(zhǎng)期有效的防砂手段，對(duì)于出砂油藏存在過早出砂的風(fēng)險(xiǎn)。裸眼水平井充填防砂技術(shù)是目前最常用的裸眼水平井防砂手段，其原理是攜砂液將充填礫石帶入篩管與井壁之間的環(huán)空，液體經(jīng)過篩管過濾層后由沖管返回地面，充填礫石留在篩管與井壁環(huán)空內(nèi)起到支撐井壁和防砂作用。然而，裸眼水平井充填防砂對(duì)水平井裸眼段長(zhǎng)度和地層破裂壓力有較高要求，對(duì)于長(zhǎng)水平井或地層破裂壓力低的井況施工風(fēng)險(xiǎn)高，不能滿足水平井分層防砂需求，并且針對(duì)后期精細(xì)化分層開采，需要二次下入分層開采生產(chǎn)管柱，施工成本較高。

3、滑套封隔器分段壓裂技術(shù)是采用多級(jí)封隔器進(jìn)行分層，封隔器之間帶有壓裂滑套，通過壓裂滑套的開關(guān)提供壓裂通道。壓裂滑套的開啟多采用投球方式打開，滑套內(nèi)部帶有球座，最小的球座安裝于最下端的滑套內(nèi)，最大的球座安裝于最上面的球座內(nèi)，投入不同大小的低密度壓裂球，然后將球泵送到相應(yīng)的球座，通過油管加壓打開壓裂滑套，對(duì)相應(yīng)層位進(jìn)行壓裂，一次可完成多層不動(dòng)管柱壓裂。然而，滑套封隔器分段壓裂僅適用用于中低滲地層的壓裂施工，只能實(shí)現(xiàn)壓裂增產(chǎn)的作業(yè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)井筒的有效防砂，需專門下入防砂管柱，對(duì)井筒進(jìn)行防砂作業(yè)。

4、由此可知，相關(guān)技術(shù)中的裸眼水平井分段壓裂充填技術(shù)，裸眼水平井籠統(tǒng)充填防砂，無(wú)法對(duì)水平段有效分段，邊底水油藏會(huì)過早見水，對(duì)于長(zhǎng)水平段和地層破裂壓力低的油井無(wú)法保證充填效果，并且存在過早出砂的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，裸眼水平井分段充填技術(shù)無(wú)法進(jìn)行大排量擠壓，投產(chǎn)初期產(chǎn)能有限，需單獨(dú)配套分采管柱，留井內(nèi)徑小，后期處理困難，并且需要單獨(dú)下入下部完井分采管柱，操作工藝繁雜，施工成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述全部或部分問題，本發(fā)明的目的在于提供一種裸眼水平井壓裂生產(chǎn)一體化管柱及其使用方法，集壓裂填充與生產(chǎn)開采功能于一體，可以實(shí)現(xiàn)有效的分段、防砂以及選擇性開采生產(chǎn)，保證充填效果，降低出砂風(fēng)險(xiǎn)，提高完井初期產(chǎn)能，并且無(wú)需額外下入防砂管柱以及分采管柱，簡(jiǎn)化操作工藝，降低施工成本。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種裸眼水平井壓裂生產(chǎn)一體化管柱，包括中心管柱和工具管柱，所述中心管柱包括由上到下依次連接的頂部封隔器、第一密封筒、快速接頭、充填生產(chǎn)總成、鎖定密封總成以及浮鞋總成；

3、所述充填生產(chǎn)總成設(shè)置有多個(gè)，且相鄰兩個(gè)所述充填生產(chǎn)總成通過裸眼封隔器連接，每個(gè)所述充填生產(chǎn)總成分別包括由上到下依次連接的循環(huán)滑套、第一雙層篩管、生產(chǎn)滑套、第二雙層篩管、第二密封筒、充填滑套以及定位節(jié)箍；

4、所述工具管柱包括由上到下依次連接的頂部坐封工具、測(cè)試密封桿、回接桿、回接工具、充填控制工具、充填滑套關(guān)閉工具、定位工具、充填滑套開關(guān)工具、循環(huán)滑套單關(guān)工具、循環(huán)滑套單開工具、定位密封桿以及剪切滑套；

5、所述頂部坐封工具用于控制所述頂部封隔器坐封，所述測(cè)試密封桿用于和所述第一密封筒配合，以實(shí)現(xiàn)所述中心管柱與所述工具管柱之間環(huán)空的密封，所述回接工具用于和所述回接桿連接，且所述回接工具能夠與所述鎖定密封總成配合并形成臨時(shí)鎖定，所述充填控制工具用于控制自身流道啟閉，所述定位工具用于和所述定位節(jié)箍配合，以實(shí)現(xiàn)所述中心管柱的定位，所述剪切滑套用于將所述工具管柱的底端密封。

6、可選地，所述鎖定密封總成包括鎖定筒和第三密封筒，所述第三密封筒連接于所述鎖定筒的底部，所述鎖定筒與最下層的所述定位節(jié)箍連接，且所述鎖定筒能夠與所述回接工具配合并實(shí)現(xiàn)臨時(shí)鎖定。

7、可選地，所述浮鞋總成包括防液鎖密封筒和浮鞋，所述防液鎖密封筒連接于所述第三密封筒的底部，所述浮鞋連接于所述防液鎖密封筒的底部。

8、第二方面，本發(fā)明提供了一種裸眼水平井壓裂生產(chǎn)一體化管柱的使用方法，包括如下步驟：

9、s1，連接中心管柱以及工具管柱，將中心管柱下入井筒內(nèi)，并將工具管柱下放至中心管柱內(nèi)；

10、s2，工具管柱下放過程中，通過外部打壓設(shè)備向工具管柱打壓，利用液體沖洗裸眼水平井段殘留泥沙；

11、s3，控制頂部封隔器坐封；

12、s4，頂部封隔器驗(yàn)封；

13、s5，控制多個(gè)裸眼封隔器分別坐封，以使多個(gè)裸眼封隔器將井筒由下至上分隔為多層區(qū)域；

14、s6，底層裸眼封隔器驗(yàn)封；

15、s7，次底層充填滑套關(guān)閉驗(yàn)證；

16、s8，對(duì)井筒底層區(qū)域進(jìn)行壓裂充填作業(yè)；

17、s9，反循環(huán)洗井，對(duì)井筒內(nèi)殘余砂漿進(jìn)行清理；

18、s10，底層充填滑套關(guān)閉驗(yàn)證；

19、s11，上提工具管柱至油井的相應(yīng)層位，并重復(fù)步驟s6-s10，直至油井的每層區(qū)域分別完成壓裂充填、反循環(huán)洗井以及充填滑套關(guān)閉驗(yàn)證；

20、s12，通過工具管柱控制井內(nèi)相應(yīng)層位的生產(chǎn)滑套和循環(huán)滑套開啟，實(shí)現(xiàn)油井的選擇性生產(chǎn)開采。

21、可選地，在s1中：

22、連接中心管柱包括：將頂部封隔器與第一密封筒連接，且由下到上依次連接浮鞋至鎖定筒，根據(jù)油井深度，選取相應(yīng)數(shù)量的充填生產(chǎn)總成，將相鄰兩個(gè)充填生產(chǎn)總成分別通過裸眼封隔器連接，將鎖定筒與最下層的定位節(jié)箍連接，并將快速接頭與最上層的循環(huán)滑套連接；

23、保證每個(gè)充填生產(chǎn)總成內(nèi)的循環(huán)滑套、生產(chǎn)滑套以及充填滑套分別處于關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)每根第一雙層篩管和第二雙層篩管分別灌液，確保內(nèi)外壓力平衡，對(duì)每個(gè)充填生產(chǎn)總成分別進(jìn)行試壓，確保連接密封性；

24、連接工具管柱包括：由下到上依次連接剪切滑套至回接工具，并下入中心管柱內(nèi)，直至回接工具與鎖定筒形成臨時(shí)鎖定，然后將測(cè)試密封桿與回接桿連接，并將測(cè)試密封桿與鉆桿連接，利用鉆桿攜帶測(cè)試密封桿以及回接桿下入中心管柱內(nèi)，直至回接桿與回接工具完成連接，然后上提工具管柱，使回接工具與鎖定筒解鎖；

25、當(dāng)回接工具解鎖后，對(duì)工具管柱進(jìn)行試壓，然后通過外部打壓設(shè)備使鉆桿加壓至設(shè)定壓力，使剪切滑套內(nèi)的剪釘剪斷，以實(shí)現(xiàn)工具管柱與中心管柱的連通，隨后，將第一密封筒與快速接頭連接，并下放工具管柱。

26、可選地，在s2中：

27、工具管柱下放過程中，通過外部打壓設(shè)備向鉆桿打壓，使液體從頂部坐封工具依次流至剪切滑套，再流經(jīng)浮鞋，并通過中心管柱與井筒之間的環(huán)空返出，以沖洗裸眼水平井段殘留泥沙。

28、可選地，在s3中：

29、投放設(shè)定尺寸的鋼球，通過外部打壓設(shè)備對(duì)鉆桿進(jìn)行打壓，直至鋼球剪切充填控制工具內(nèi)的球座，以使充填控制工具內(nèi)的通道開啟，繼續(xù)加壓至設(shè)定壓力，直至頂部封隔器完成坐封，隨后，繼續(xù)加壓至設(shè)定壓力，使頂部坐封工具與頂部封隔器脫手，以解除中心管柱與工具管柱之間的鎖定。

30、可選地，在s4中：

31、上提工具管柱，直至測(cè)試密封桿位于第一密封筒內(nèi)，測(cè)試密封桿和第一密封筒將工具管柱和中心管柱之間的環(huán)空密封，通過外部打壓設(shè)備對(duì)工具管柱和中心管柱之間的環(huán)空打壓至設(shè)定壓力，觀察環(huán)空內(nèi)是否有液體返出，判斷頂部封隔器是否密封。

32、可選地，在s5中：

33、上提工具管柱，直至充填控制工具的反循環(huán)孔密封在底層充填滑套的密封筒內(nèi)，通過外部打壓設(shè)備向中心管柱與工具管柱之間的環(huán)空打壓至設(shè)定壓力，使所有裸眼封隔器分別完成坐封。

34、可選地，在s6中：

35、上提工具管柱，使定位工具和次底層定位節(jié)箍配合定位，并標(biāo)記次底層充填定位位置，繼續(xù)上提工具管柱，使充填滑套開關(guān)工具位于次底層充填滑套的上方，同時(shí)，循環(huán)滑套單開工具位于底層循環(huán)滑套的上方；

36、下放工具管柱至次底層充填定位位置，充填滑套開關(guān)工具控制次底層充填滑套開啟，循環(huán)滑套單開工具控制底層循環(huán)滑套開啟，通過外部打壓設(shè)備向鉆桿打壓，液體從鉆桿依次流至次底層充填滑套，再通過次底層充填滑套的充填通道進(jìn)入中心管柱與井筒之間環(huán)空，觀察環(huán)空內(nèi)是否有液體返出，判斷底層裸眼封隔器是否密封。

37、可選地，在s7中：

38、上提工具管柱，使充填滑套關(guān)閉工具位于次底層充填滑套的上方，然后下放工具管柱至次底層充填定位位置，使充填滑套關(guān)閉工具將次底層充填滑套關(guān)閉，通過外部打壓設(shè)備向鉆桿打壓至設(shè)定壓力，液體從鉆桿依次流至充填控制工具的充填口，再進(jìn)入底層充填滑套和充填控制工具之間的環(huán)空，觀察環(huán)空內(nèi)是否有液體返出，判斷次底層充填滑套是否關(guān)閉。

39、可選地，在s8中：

40、下放工具管柱，直至定位工具和底層定位節(jié)箍配合定位，標(biāo)記底層充填定位位置，此時(shí)，充填滑套開關(guān)工具將底層充填滑套開啟，通過外部打壓設(shè)備將砂漿泵入鉆桿，砂漿通過鉆桿依次流至充填控制工具的充填口，再進(jìn)入底層充填滑套，并通過底層充填滑套的充填通道進(jìn)入中心管柱與井筒之間的環(huán)空，隨著充填作業(yè)的不斷進(jìn)行，砂漿逐漸向上充填，直至砂漿將井筒的底層區(qū)域完全填滿。

41、可選地，在s9中：

42、上提工具管柱，通過外部打壓設(shè)備向中心管柱和工具管柱之間的環(huán)空泵入洗井液，洗井液通過充填控制工具的反循環(huán)孔進(jìn)入其內(nèi)部的夾壁通道，再通過充填控制工具的雙通體夾層進(jìn)入反洗球閥內(nèi)，并通過充填控制工具的排液通道進(jìn)入中心管柱與工具管柱之間的環(huán)空，然后通過充填控制工具的充填口進(jìn)入其內(nèi)腔，再向上流動(dòng)并經(jīng)鉆桿返出井口，初步反洗充填控制工具和底層充填滑套之間環(huán)空內(nèi)的多余砂漿；

43、繼續(xù)上提工具管柱，直至充填控制工具的反循環(huán)孔密封于次底層循環(huán)滑套的密封筒內(nèi)，此時(shí)，充填滑套關(guān)閉工具將底層充填滑套關(guān)閉，且循環(huán)滑套單關(guān)工具將底層循環(huán)滑套關(guān)閉，通過外部打壓設(shè)備向中心管柱和工具管柱之間的環(huán)空泵入大量洗井液，大排量洗井液通過充填控制工具的充填口進(jìn)入其內(nèi)腔，再向上流動(dòng)并經(jīng)鉆桿返出井口，將井內(nèi)殘余砂漿徹底清理干凈。

44、可選地，在s10中：

45、下放工具管柱至底層充填定位位置，通過外部打壓設(shè)備向鉆桿加壓至設(shè)定壓力，觀察環(huán)空內(nèi)是否有液體返出，判斷底層充填滑套是否關(guān)閉。

46、可選地，在s11中：

47、根據(jù)充填生產(chǎn)總成的數(shù)量，上提工具管柱，使定位工具和倒數(shù)第三層定位節(jié)箍配合定位，并標(biāo)記倒數(shù)第三層充填定位位置，重復(fù)s6-s10，直至井筒的倒數(shù)第二層區(qū)域完成壓裂充填、反循環(huán)洗井以及充填滑套關(guān)閉驗(yàn)證，如此重復(fù)，直至油井的頂層區(qū)域完成壓裂充填、反循環(huán)洗井以及充填滑套關(guān)閉驗(yàn)證后，即可執(zhí)行s12。

48、由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的裸眼水平井壓裂生產(chǎn)一體化管柱及其使用方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

49、該裝置集壓裂填充與生產(chǎn)開采功能于一體，可以實(shí)現(xiàn)井筒的有效分段、防砂以及選擇性開采生產(chǎn)，保證充填效果，降低出砂風(fēng)險(xiǎn)，提高完井初期產(chǎn)能。同時(shí)，此設(shè)計(jì)無(wú)需額外下入防砂管柱以及分采管柱，降低施工成本，不僅如此，僅通過外部打壓和提放工具管柱的簡(jiǎn)單操作，即可實(shí)現(xiàn)封隔器的坐封以及充填滑套等部件啟閉的控制，簡(jiǎn)化操作工藝，提高工作時(shí)效。

50、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述。