專利名稱：井眼的完井井段內(nèi)的不同深度地層的壓裂的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及完井一個地下地層，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，它涉及一種用于在一次作業(yè)過程中完成壓裂一個地下地層的一個完井井段不同深度地層進行的方法和設備。
在對生產(chǎn)烴或者類似物的井完井時，為了改進流體流入到地層內(nèi)或者從地層內(nèi)流出的效率，通常需要“水力壓裂”生產(chǎn)/注射地層的至少某些井段。正如本領域所理解的那樣，水力壓裂通常通過將一個工作管柱下入到井眼內(nèi)并通過安放封隔器或者類似物來隔離靠近需要壓裂的井眼部分。然后，壓裂液或者漿液(例如，一種包括或者不包括支撐劑的重質(zhì)膠)沿著工作管柱被向下泵送進入到隔離的井段，其壓力足以分離或者“壓裂”地層，因此在地層內(nèi)形成滲透性的通道。
在薄或者相對較短的各向同性的井段，標準的壓裂技術例如上面所述的技術通常能在完井井段的整個長度上產(chǎn)生一個裂縫或者多個裂縫。然而，當這些標準的壓裂技術用于長的或者厚的各向異性(亦即，由幾個在不同壓力下壓裂的不同深度地層或者區(qū)塊構(gòu)成的)井段時會產(chǎn)生問題。例如，在這樣的井段內(nèi)，一旦一個第一區(qū)塊已經(jīng)開始壓裂，即使壓裂第二區(qū)塊是可能的，它也是非常困難的。當在隔離的井眼部分內(nèi)的壓力增加時，壓裂漿液將繼續(xù)流入并擴大原來的裂縫，而不是在壓裂幾點的其他區(qū)塊或者深度的地層產(chǎn)生另外的裂縫。
而且，壓裂漿液內(nèi)的液體通常會通過最初的裂縫而“漏失”到地層內(nèi)，這導致支撐劑(例如沙子)重漿液重沉降出來，從而在井眼靠近最初裂縫的部分形成橋堵或者堵塞。即使一些區(qū)塊已經(jīng)產(chǎn)生某些坍塌亦即壓裂，這些堵塞仍然阻止?jié){液繼續(xù)流動到壓裂井段內(nèi)的其他區(qū)塊。這導致裂縫在整個壓裂井段內(nèi)分布不均，因為只有具有最低坍塌壓力的區(qū)塊被壓裂和支撐。
由于這些問題，壓裂長和/或各向異性井段時，通常需要執(zhí)行一系列的單個的(如上所述的)常規(guī)壓裂作業(yè)。這就是說，先壓裂一個第一區(qū)塊，然后工作管柱重新定位到井眼內(nèi)，再壓裂第二區(qū)塊；依此類推，直到整個井段都被壓裂。當然，正如本領域的普通技術人員所意識到的那樣，這種重復的作業(yè)造價昂貴并且費時間，大大影響所完井的井眼的整體經(jīng)濟性。
為了克服在壓裂長和/或各向異性的井段時出現(xiàn)的問題，人們提出了幾種方法，在這些方法中，這些井段的壓裂可以通過只是執(zhí)行一次工作管柱安放即可完成壓裂，并且在壓裂的過程中，壓裂漿液同時通過備用流道被輸送到該井段的不同深度或者區(qū)塊；例如，授權(quán)給Jones以及其他人的美國專利US5161618就公開這種技術。另外一種這樣的方法公開在美國專利5435391中，該專利于1995年7月25日授權(quán)。在該方法中，備用的凝膠段塞和一個支撐劑漿液沿著一個單一工作管柱向下泵送，穿過所述的備用流道壓裂和支撐該壓裂井段內(nèi)的不同深度的地層。
另外一種這樣的方法公開在美國專利US5417284中，于1995年5月23日授權(quán)；在該方法中，壓裂凝膠沿著一個工作管柱向下泵送進入到隔離井眼的一個端部，而支撐劑同時穿過井眼環(huán)形空間泵送進入到隔離的環(huán)形空間的另外一端，以在隔離井段內(nèi)的不同深度上進行壓裂。如果發(fā)送堵塞，壓裂凝膠和/或漿液穿過備用流道繼續(xù)輸送到整個壓裂井段以完成該井段的壓裂。
一個類似的方法公開在美國專利US5560427中，不同之處在于一個漿液隔離器放置于井下工作管柱內(nèi)；其中，一部分凝膠與壓裂漿液分離，流入到隔離井段的底部以在該井段內(nèi)進行壓裂。其余的漿液流動到隔離井段的上端以在形成裂縫時支撐這些裂縫。備用通道用于保證，如果在井眼環(huán)形空間完成壓裂之前發(fā)生堵塞，凝膠和/或漿液將被輸送道井段內(nèi)的不同深度。
技術方案本發(fā)明提供一種用于壓裂一個地下地層完井井段的不同深度地層的方法和裝置，該地層由一個井眼穿過。基本上，一個由具有一個油流會合裝置的油管柱和一個壓裂管柱構(gòu)成的工作管柱下入到井眼內(nèi)，直到壓裂管柱定位到需要壓裂的完井井段附近。壓裂管柱由一個基管構(gòu)成?；艿拇蟛糠譃闉榭瞻椎?亦即非滲透的)，但是沿著基管的長度方向互相隔開設置有多個帶孔管段。每一個帶孔管段有多個穿過基管的壁的開口(例如圓形開口、溝槽等等)，這些開口圍繞所述的帶孔管段周圍以及整個長度上分布。各個帶孔管段的長度可以變化(例如1到300英尺)；另外帶孔管段互相隔開不同距離(例如從10到1000英尺)。
在對無顆粒材料(例如砂)隨著地層流體產(chǎn)生或者產(chǎn)生的顆粒材料很少的地層進行壓裂時，在帶孔管段上的開口可以是穿過基管的無篩開口，類似于常規(guī)的“溝槽襯管”內(nèi)的溝槽。在大量出砂的地層，一個篩裝置(例如繞線)定位在每一個帶孔管段上開口，以允許流體穿過這些開口流動到基管內(nèi)，而同時阻止大量的砂流過這些開口。至少一個備用流道(例如分流管)設置是壓裂管柱上，他們沿著所述的基管的縱向延伸；所述的備用流道具有一個入口和至少一個或者多個互相隔開的出口。繞線可以纏繞在每一個帶孔管段的分流管上；或者當繞線已經(jīng)定位在基管上時，分流管可以彎曲而穿過繞線。在分流管位于繞線外部時，一個帶孔套筒或者外罩可以被定位在每一個帶孔管段的分流管上，以在安裝過程中保護分流管。
為了執(zhí)行本發(fā)明的壓裂方法，工作管柱定位在井眼內(nèi)，從而使得壓裂管柱基本上穿過所述的完井井段，并與所述的井眼一起形成一個完井井段環(huán)形空間，反過來該環(huán)形空間與井眼上方的環(huán)形空間分隔開。一個由壓裂液(例如較高粘度凝膠)和支撐劑(例如砂)沿著油管柱向下流動，穿過油流會合裝置進入到完井井段環(huán)形空間的頂部。正如在常規(guī)的壓裂作業(yè)中那樣，根據(jù)需要，在壓裂漿液在地層內(nèi)產(chǎn)生裂縫之前，一個無支撐劑的壓裂液段塞可以被泵送到完井井段環(huán)形空間內(nèi)。
正如在本領域中公知的那樣，當回流穿過井眼環(huán)形空間時，來自壓裂漿液的流體即漏失到所述的完井井段內(nèi)的地層內(nèi)，又穿過沿著基管的帶孔管段上的開口。這導致來自壓裂漿液的支撐劑(砂)在帶孔管段的完井井段環(huán)形空間處形成“出砂”，以形成砂橋，反過來砂橋阻止壓裂漿液進一步向下流動穿過完井井段環(huán)形空間。
這些砂橋或者堵塞作為有效的封隔器，這些封隔器隔離各個臨近的帶孔管段之間的完井井段環(huán)形空間。壓裂漿液繼續(xù)泵送到完井井段環(huán)形空間的頂部，但是壓裂漿液只能向下流動穿過備用流道(亦即分流管)。壓裂漿液進入到管子的頂部，并向下流動以穿過完井井段環(huán)形空間內(nèi)的不同深度的互相隔開的出口；這就是說，壓裂漿液進入到完井井段環(huán)形空間的隔離部分。壓裂漿液繼續(xù)泵送將導致在這些隔離部分內(nèi)集聚壓力，直到完井井段內(nèi)的不同深度被壓裂并且由支撐劑支撐為止。如果任何完井井段的深度不需要壓裂，在該深度的分流管不設置出口；因此，無壓裂漿液排出到靠近無須壓裂的深度的地層的完井井段環(huán)形空間隔離部分。
在回流不是通過環(huán)形空間的情況下，流體進入或者穿過基管的流動被中止，井眼環(huán)形空間充滿不可壓縮完井液。因此，不會有大量的壓裂液流體漏失穿過任何帶孔管段，但是將漏失到地層內(nèi)。最后，地層井在完井井段的某個深度地層壓裂。一旦形成了最初的裂縫，流體現(xiàn)在不但可以流入到裂縫內(nèi)，而且可以穿過某些帶孔管段上而進入到距離裂縫最近的基管內(nèi)。
在壓裂漿液流體的帶孔管段漏失形成砂橋。這些砂橋形成“封隔器”，反過來，這些封隔器隔離位于封隔器之間的完井井段環(huán)形空間。壓裂漿液現(xiàn)在只能穿過備用流道流動；備用流道將壓裂漿液輸送到完井井段環(huán)形空間的隔離部分，以完成壓裂作業(yè)。
一旦完井井段被壓裂和支撐，壓裂漿液的流動中止，井眼投產(chǎn)。來自完井井段的流體流入到完井井段環(huán)形空間；由于壓裂漿液的粘度(例如大約100厘泊)和產(chǎn)液的粘度(例如1厘泊)之間的差別，產(chǎn)液很容易穿過砂橋而通過基管的帶孔管段上的開口進入到基管內(nèi)。在隨著地層流體大量出砂時，在帶孔管段上的開口將被裝置一個篩裝置(例如繞線)，該篩裝置允許產(chǎn)液穿過，但是阻止大量的顆粒的流動。
附圖描述參照附圖，本發(fā)明的實際構(gòu)造、操作過程和明顯的優(yōu)點將更加容易理解，但是這些附圖不一定成比例；附圖中，類似的數(shù)字表示類似的部件。這些附圖包括

圖1是一個井眼一部分的立式圖，部分為剖面圖；該井眼具有一個根據(jù)本發(fā)明的壓裂管柱，該壓裂管柱靠近被壓裂的完井井段的一個可作業(yè)位置；圖2是圖1中的壓裂管柱的一部分的放大的立式圖，部分為剖面圖；圖3是沿著圖2中的3-3線的剖面圖；圖4是本發(fā)明的壓裂管柱的另外一個實施例的立式圖，部分為剖面圖；圖5是本發(fā)明的壓裂管柱的另外一個實施例的立式圖，部分為剖面圖；以及圖6是一個井眼的一部分的立式圖，部分為剖面圖；該井眼具有本發(fā)明的一個壓裂管柱的另外一個實施例，該壓裂管柱靠近被壓裂的完井井段的一個可作業(yè)位置。
盡管本發(fā)明將參照它的優(yōu)選實施例進行描述，應該能夠理解，本發(fā)明不限于此。相反，本發(fā)明欲覆蓋各種替換方式、改進和等同物，它們包括在根據(jù)所附的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
發(fā)明的詳細描述參考附圖，圖1說明了一個生產(chǎn)和/或注射井10的井眼11的一部分。井眼11從地面(未示出)穿過一個長完井井段12(亦即生產(chǎn)和/注射井井段)。所述的井眼10具有一個垂直的“裸眼”井眼，但是本領域的普通技術人員應該能夠意識到，本發(fā)明同樣適用于(a)下套管井眼，該井眼在靠近需要壓裂的區(qū)塊附件具有射孔；(b)斜井和/或水平井。由于本發(fā)明適用于水平井和斜井以及垂直井眼，這里所使用的“上和下”、“頂部和底部”均是相對概念，應該認為適用于某個特定的井眼內(nèi)的各個位置；而術語“深度”或者“區(qū)塊”意指沿著完井井段12的兩個端部之間的的井眼的各個位置。
如圖所示，完井井段12是一個具有一定長度或者厚度的地層，這些地層沿著井眼11延伸并且由多個(圖中表示為3個)不同的深度或者區(qū)塊13A、13B和13C構(gòu)成；這些區(qū)塊可能是各向異性的(亦即，每一個區(qū)塊在不同破裂壓力下坍塌)。一個工作管柱14定位在井眼11內(nèi)并且從地面(未示出)開始延伸而基本上穿過完井井段12。如圖所示，工作管柱14包括一個壓裂管柱15，該壓裂管柱15通過一個常規(guī)的“油流會合裝置”16連接到油管柱17的下端，該壓裂管柱15在處于作業(yè)位置時靠近所述的完井井段。
壓裂管柱15由一定長度的基管或者管路20構(gòu)成，該基管20沿著需要壓裂的整個完井井段12延伸。基管20沿著其大多數(shù)長度是空白(無孔)的，但是基管20還包括多個互相隔開的帶孔管段21a、21b、21c和21d；這些帶孔管段形成有多個開口(例如圖2中位于21a的孔22a，位于21b的溝槽22b)，這些開口圍繞基管沿著徑向互相隔開，并且沿著基管20的各個長度“L”按照列延伸排列。開口22可以直接設置在基管20或者每一個帶孔管段上；或者這些開口22可以形成在獨立的接頭或者一定長度的管子上，然后這些接頭或者管子按照恰當?shù)拈g隔連接到基管20上。開口22允許流體從環(huán)繞完井井段的環(huán)形空間(30a)流入到基管20內(nèi)。每一個帶孔管段21a-d的長度(例如1到300英尺)和帶孔管段21之間的縱向間距(例如從10英尺到1000英尺，最好為10英尺)可以隨所需壓裂的具體井段12的特性而在一個基管20內(nèi)變化。
一個或者多個(例如圖3中所示為4個)相對較小的分流管24(亦即1到1.5英寸或者更小)徑向間隔的沿著壓裂管柱15的一定長度上延伸。這些分流管可以為圓形橫截面(例如圖3中的24a)或者采用其他橫截面形狀(例如圖3中的24b基本上為矩形)。每一個分流管24沿著一定的長度上具有一個或者多個出口(例如互相隔開的開口25)；這些出口提供“備用流道”，用于將流體輸送到完井井段12內(nèi)的不同深度，下面還要進行詳細描述。
每一個分流管可以在上端開口以允許流體進入到分流管內(nèi)；或者當分流管具有多個出口25時，流體的入口可以設置為穿過某些開口25本身(例如靠近每一個分流管的的頂部的開口25)。另外，盡管每一個分流管的出口25可以開口在分流管的前端，這些出口也可以設置在分流管的每一側(cè)。這種類型的分流管已經(jīng)能夠在各種類型的油井作業(yè)中提供備用流道，參見美國專利、US4945991、US5082052、US5113935、US5161613和5161618。
盡管每一個帶孔管段21上的開口22(圖4)設計為允許流體流入到基管20內(nèi)，重要的是，顆粒材料被擋住(例如支撐劑，產(chǎn)出的砂，等等)。當隨著壓裂地層的地層流體產(chǎn)生的顆粒材料不是太多時這不是一個問題。因此無篩開口(圖5中的溝槽22c)可以按照公知、商用的“溝槽襯管”中相同的方式進行設置。然而，當隨著壓裂地層的地層流體產(chǎn)生的顆粒材料太多時，需要提供一個大于每一個帶孔管段21長度“L”的篩裝置，其尺寸允許流體穿過，但是阻止任何顆粒的大量流過，正如在油井篩技術中所公知的那樣。
篩裝置可以由任何公知的材料構(gòu)成，這些材料過濾顆粒材料但允許流體穿過。例如，如圖1-4所示，篩裝置由連續(xù)的繞線31構(gòu)成，該繞線31可以是“梯形”截面(未示出)。繞線31纏繞在基管20周圍，以覆蓋各個帶孔管段21的開口20；該繞線31還可以焊接或者固定到基管20上。每一圈繞線31與臨近的圈隔開一定距離，因此在各個圈之間形成流體通道(未示出)。這種技術與在許多用于油井完井作業(yè)的商用繞線篩的制造過程中使用的技術相同。在本發(fā)明的一個實施例中(圖1-3)，在分流管定位和固定到基管上之前，繞線31首先纏繞在位于每一個帶孔管段21的基管20周圍。每一個分流管然后在每一個帶孔管段21略微彎曲，以在通過繞線31時配合繞線31的外表面。
另外，在該實施例中，一個射孔的套筒火或者外罩33(在圖2中只是在21b顯示一個)可以放置在整個帶孔管段21上，以在將分流管安裝到井眼11內(nèi)時保護分流管24；并且根據(jù)需要該外罩33還可以作為壓裂管柱15的扶正。外罩33可以制造為兩片，然后在兩片安裝在帶孔管段21周圍上后再焊接或者固定到一起。
在另外一個實施例中(圖4)，分流管24首先定位穿過帶孔管段21，然后繞線31纏繞到基管20和分流管24上方。在該實施例中，繞線31包括位于每一個帶孔管段21的分流管。應該能夠理解，在大部分的油井完井作業(yè)中，井眼11和壓裂管柱15(特別是帶孔管段21)之間的間隙(亦即圖1中的井眼環(huán)形空間30)將會很小(亦即1-1.5英寸)。
在作業(yè)時(圖1-2)，如果井眼11延伸到完井井段12下方一定距離，靠近完井井段12的下端的井眼被一個塞子或者封隔器34封閉，正如本領域所公知的那樣。在井眼10投產(chǎn)后壓裂井段12隨著地層流體產(chǎn)生較多的顆粒材料時，圖1中的其底端具有油流會合裝置16和壓裂管柱15的工作管柱14下入到井眼11中，因此在工作管柱14和井眼11之間形成一個井眼環(huán)形空間30。壓裂管柱15定位靠近完井井段12和封隔器34，封隔器34由工作管柱挾帶，并且設置為隔離靠近完井井段12的完井井段環(huán)形空間30a和井眼環(huán)形空間的其余部分。正如本領域所公知的那樣，當工作管柱14下入到井眼內(nèi)時，井眼11和工作管柱14將充滿完井液；在井眼11內(nèi)也有完井液。
工作管柱14安放到位后，壓裂漿液(圖1、2中的箭頭40)沿著工作管柱14亦即油管柱17向下泵送從油流會合裝置16的出口18出來，進入到完井井段環(huán)形空間30a的頂部。壓裂漿液可以由任何公知的用于壓裂地層的挾帶液(例如水)和支撐劑(例如砂)構(gòu)成；但是作為優(yōu)選的壓裂漿液，在本發(fā)明的壓裂漿液40中使用的挾帶液最好為常用于常規(guī)壓裂作業(yè)的相對高粘的商用“凝膠”(例如大于100厘泊)(例如，versagel，哈里伯頓公司，鄧肯，阿克拉荷馬州)當然，正如在壓裂技術中公知的那樣，根據(jù)需要，一個壓裂流體段塞(無支撐劑的凝膠)可以在壓裂漿液產(chǎn)生裂縫之前下入到井眼內(nèi)。
當壓裂漿液40流入到環(huán)形空間30a的頂部然后向下穿過該環(huán)形空間30a時，該壓裂漿液40開始漏失流體到完井井段(例如區(qū)塊13A)和位于帶孔管段21的基管20內(nèi)。來自壓裂漿液的流體將流動穿過繞線31的各圈之間的通道和穿過開口22進入到基管內(nèi)，再穿過油流會合裝置16的返回管16a，進入到位于封隔器34之上的環(huán)形空間30內(nèi)。為了保證流體快速漏失穿過每一個帶孔管段21，油流會合裝置16上方的井眼環(huán)形空間30開口在地面，從而通過井眼環(huán)形空間30接納來自基管20的回流。
當流體從井眼漏失-亦即“出砂”-后，砂橋或者堵塞45先后形成在每一個帶孔管段上。由于來自漿液的流體快速滲漏到完井井段的區(qū)塊和基管20內(nèi)，這些堵塞快速形成。這些砂橋形成有效的障礙，這些障礙將阻止流動通過完井井段環(huán)形空間30a內(nèi)的這些點。這就是說，一旦砂橋形成，由于凝膠的較高粘度(例如大于100厘泊)，來自漿液的流體不可能很容易地流過砂橋45。只有少量來自漿液的流體通過各個砂橋，因此緩慢地增加砂橋的尺寸。
由于除了在帶孔管段21上的空白基管20上沒有開口，并且一旦在各個帶孔管段形成砂橋45由于來自漿液的流體不可能沿著井眼環(huán)形空間30a流動，漿液40只能穿過分流管24流動。漿液進入到分流管24的頂部并且向下進入到分流管內(nèi)并且從完井井段環(huán)形空間30a的不同深度排出。在圖1-5所示的實施例中，漿液穿過并離開(位于臨近的帶孔管段21)分流管24上的多個垂直隔開的出口25。在圖6所示的實施例中，每一個分流管24c具有不同的長度并且在分流管的底部具有一個單一出口，漿液穿過該出口從完井井段12的不同深度排出。
砂橋45作為有效的封隔器，該封隔器反過來隔離各個完井井段環(huán)形空間30之間的部分。連續(xù)地泵送漿液穿過分流管24c，并且從完井井段30a的各個深度排出將增加環(huán)形空間30a的隔離部分的漿液壓力，直到在各個完井區(qū)塊產(chǎn)生裂縫為止。在環(huán)形空間30a的任何具體的隔離部分內(nèi)的裂縫“出砂”后，并且/或者如果隔離部分的壓力上升到分流管內(nèi)的壓力水平，漿液繼續(xù)穿過分流管輸送到下游；該方法不斷重復直到壓裂作業(yè)完成。因此，只是通過泵送壓裂漿液直到完井井段內(nèi)的所有所需的區(qū)塊被壓裂和支撐，所有的所需的完井區(qū)塊基本上被壓裂。
在某些完井作業(yè)中，有時需要留出一段具體的區(qū)塊(例如圖1中的13B)不壓裂。在這種完井作業(yè)中，每一個分流管24長度的一部分為空白或者無孔(亦即無開口25)；其中，當壓裂管柱在井眼內(nèi)處于可操作位置時，分流管的空白部分將靠近區(qū)塊13B。砂橋45還是會形成在帶孔管段21，如上所述，但是現(xiàn)在漿液只能流動到靠近區(qū)塊13A和13C的環(huán)形空間的隔離部分，而不能進入到區(qū)塊13B，因此留出區(qū)塊13B不壓裂。
在許多情況下，在壓裂作業(yè)過程中不需要穿過井眼環(huán)形空間30回流。參考圖6，井眼環(huán)形空間30在地面處封閉，而井眼11和工作管柱14充滿不可壓縮的完井液；該完井液通常在鉆井井眼完成后就已經(jīng)存在在井眼中。壓裂漿液40向下穿過油管柱17從油流會合裝置16排出進入到完井井段環(huán)形空間16的頂部。由于來自漿液的流體不可能流動穿過帶孔管段21，它只能向下流動穿過完井井段環(huán)形空間30a，進入到最弱或者最具滲透性的深度的地層內(nèi)。當漿液流動進入到地層內(nèi)，它迫使環(huán)形空間30a內(nèi)的至少部分的完井液向前進入到地層內(nèi)。
一旦地層(可以為完井井段12內(nèi)的任何部分)產(chǎn)生了一個裂縫50(圖6)，由于泵送進入到環(huán)形空間30a內(nèi)的壓裂漿液的壓力，來自漿液40的流體和來自完井井段環(huán)形空間30a內(nèi)的完井液(圖6中的箭頭55)流動進入到裂縫內(nèi)。當完井液55從環(huán)形空間30a中驅(qū)替后，來自漿液的液體40開始穿過離裂縫50最遠的帶孔管段(例如21a，21b和21d)進入到基管內(nèi)。當液體40進入到基管內(nèi)時，它迫使完井液55穿過離裂縫50最近的帶孔管段(例如21c)排出。來自漿液40的流體持續(xù)漏失穿過這些帶孔管段將在各個帶孔管段上形成砂橋，以隔離環(huán)形空間30a的一部分，如上所述。一旦這些砂橋形成，漿液40只能流動穿過分流管24c，并且穿過各個分流管輸送到井眼環(huán)形空間的隔離部分，以完成完井井段12的壓裂作業(yè)。
一旦所需的區(qū)塊壓裂完成后，井眼可以投產(chǎn)。油管柱17和油流會合裝置16可以取出，波能夠一個生產(chǎn)管柱(未示出)代替；該生產(chǎn)管柱反過來可以剌入或者連接到壓裂管柱15，后者通常被留在其位置上。流體將從完井井段12內(nèi)的生產(chǎn)區(qū)塊流動到完井井段環(huán)形空間30a內(nèi)。盡管砂橋45基本上對高粘度的流體(具有大于100厘泊的壓裂凝膠)是不深透的，這些砂橋?qū)τ谳^低粘度的產(chǎn)出液(例如石油和天然氣的粘度為大約1厘泊)是可深透的。因此，生產(chǎn)流體可以自由流動穿過砂橋45、繞線篩(如果存在)帶孔管段21上的開口22然后進入到基管20內(nèi)用于開采到地面；該砂橋45作為一個迷你礫石充填。
權(quán)利要求
1.一種用于壓裂一個地下地層的完井井段的不同深度地層的方法，該地下地層由一個井眼穿過，所述的方法包括定位一個工作管柱到所述的井眼內(nèi)，所述的工作管柱包括一個油流會合裝置和一個壓裂管柱；所述的壓裂管柱基本上延伸穿過所述的完井井段，并且當所述的工作管柱在井眼內(nèi)處于可作業(yè)位置時與所述的井眼一起形成一個完井井段環(huán)形空間；所述的壓裂管柱包括一個空白的基管柱，該基管具有多個沿著長度方向隔開的帶孔管段；和至少一個沿著所述的基管延伸的備用流道；使得包括壓裂液和支撐劑的一個壓裂漿液流動到所述的完井井段環(huán)形空間，然后，來自壓裂漿液的流體漏失進入到所述的完井井段，并且穿過所述的帶孔管段后進入到所述的基管內(nèi)，以允許所述的支撐劑在所述的帶孔管段形成堵塞，所述的堵塞有效地隔離所述的完井井段環(huán)形空間靠近所述的各個帶孔管段的部分；和在所述的堵塞已經(jīng)形成后繼續(xù)使得所述的壓裂漿液流入到所述的完井井段環(huán)形空間內(nèi)，穿過所述的至少一個備用流道將所述的壓裂漿液輸送到所述的完井井段環(huán)形空間的所述的隔離部分，以壓裂所述的完井井段靠近所述的完井井段環(huán)形空間的各個隔離部分的不同深度地層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的壓裂液是一種較高粘度凝膠，而所述的漿液內(nèi)的所述的支撐劑是砂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述的壓裂液注入之前先注入不帶支撐劑的較高粘度凝膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的至少一個備用流道由分流管構(gòu)成，這些分流管徑向隔開地分布在所述的壓裂管柱周圍，所述的分流管穿過所述的完井井段，每一個所述的分流管具有入口和沿著其長度方向間隔設置的多個出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的至少一個備用流道由分流管構(gòu)成，這些分流管徑向隔開地分布在所述的壓裂管柱周圍，所述的分流管穿過所述的完井井段而具有不同的長度，每一個所述的分流管具有入口和至少一個沿著其長度方向間隔的出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括在將壓裂液泵送到所述的完井井段環(huán)形空間內(nèi)之前，將所述的完井井段環(huán)形空間與所述的油井環(huán)形空間的其余部分隔離；以及在地面打開所述的井眼環(huán)形空間的其余部分，以允許流動。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述的壓裂漿液向下沿著所述的工作管柱流動，流出所述的油流會合裝置，然后進入到所述的完井井段環(huán)形空間的頂部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括當所述的完井井段的所述的不同深度的地層壓裂時，停止讓所述的壓裂漿液流入到所述的完井井段環(huán)形空間；以及通過讓來自所述的完井井段的生產(chǎn)流體流動到所述的完井井段環(huán)形空間然后再穿過所述的帶孔管段進入到所述的基管內(nèi)而利用該井進行生產(chǎn)。
9.一種用于壓裂一個地下地層的完井井段的不同深度地層的裝置，該地下地層由一個井眼穿過，所述的裝置包括一個工作管柱，所述的工作管柱包括一個油管柱；一個油流會合裝置，連接到所述的油管柱的下端；和一個壓裂管柱，連接到所述的油流會合裝置；所述的壓裂管柱包括一個空白的基管柱，該基管具有多個沿著長度方向隔開的帶孔管段，每一個所述的帶孔管段具有多個穿過所述的基管的開口，所述的帶孔管段沿著所述的基管的所述的長度方向延伸；和至少一個沿著所述的基管延伸的備用流道；所述的至少一個備用流道具有一個入口和至少一個出口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，還包括篩裝置，定位在所述的基管上并覆蓋所述的帶孔管段上的所述的多個開口，以允許穿過所述的帶孔管段流入到所述的基管內(nèi)，同時防止顆粒材料穿過所述的開口流入到所述的基管內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述的備用流道包括一個分流管，沿著所述的基管縱向延伸，并且具有一個入口和至少一個沿著其長度方向隔開的出口。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述的備用流道包括多個圍繞所述的壓裂管柱徑向隔開設置的分流管，這些分流管沿著所述的基管縱向延伸，每一個所述的分流管具有一個入口和多個沿著其各個長度方向隔開分布的出口。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，每一個沿著所述的基管設置的所述的帶孔管段的每一個長度大約為1到300英尺。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，每一個沿著所述的基管的帶孔管段為5英尺到30英尺。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述的帶孔管段距離其他基管的距離為大約為10到1000英尺。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，篩裝置包括繞線，纏繞在所述的基管上和所述的帶孔管段上的開口上，所述的繞線的各圈之間具有間隙以形成通道，這些通道允許流體通過但是防止顆粒材料流過。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述的繞線纏繞在所述的帶孔管段的所述的至少一個分流管上。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述的至少一個分流管通過至少一個所述的帶孔管段。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，還包括一個帶孔套筒，定位在所述的至少一個分流管和位于至少一個所述的帶孔管段上的繞線上。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述的一定長度的分流管為空白管，無任何出口定位在所述的分流管的空白部分上，因此，沒有來自分流管的流體流過所述的分流管的所述的全部空白部分。
全文摘要
用于壓裂井眼內(nèi)的完井井段的不同深度地層的方法和裝置。一個工作管柱(14)下入一個壓裂管柱(15)，壓裂管柱由一個基管(20)構(gòu)成；基管是空白的，但是沿著其長度方向具有帶孔管段。篩裝置(31)可以設置在所述的帶孔管段上，以阻止砂流入到基管內(nèi)。一個備用流道(24)(亦即分流管)沿著基管延伸，沿著其長度方向具有一個或者多個出口(25)。壓裂漿液流入到壓裂管柱周圍的環(huán)形空間。當流體從漿液中漏失時，來自壓裂漿液內(nèi)的砂將形成砂橋(45)，砂橋作為帶孔管段的迷你礫石充填，隔離環(huán)形空間的一部分。壓裂漿液穿過所述的分流管(24)，然后進入到隔離的部分，以壓裂完井井段的不同深度地層。
文檔編號H04B7/02GK1457382SQ01813724
公開日2003年11月19日 申請日期2001年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月31日
發(fā)明者勞埃德·G·瓊斯 申請人:?？松梨谑凸?