CN109184651A - 水力喷射分段暂堵无限级压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种水力喷射分段暂堵无限级压裂方法，涉及油气开采技术领域，该方法使用连续油管将井下工具下到一井筒内预定位置，水力喷射压裂改造所述预定位置的储层，形成地层裂缝；保持连续油管和井下工具的位置，从井口泵入混有暂堵剂的封堵液，定向暂堵地层裂缝；上提连续油管使井下工具依次到达井筒内多个需压裂位置，重复前述的水力喷射压裂和定向暂堵地层裂缝作业，完成一趟管柱无限次压裂。该方法能够克服现有无限级压裂技术中存在的封隔器多次使用后磨损失效、套管滑套处地层压裂失败的问题，该方法结合水力喷射压裂与裂缝暂堵，无需使用封隔器封隔地层，实现了一趟管柱不限次数的压裂，真正实现储层无限级压裂改造。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种用于储层改造的新型无限级压裂方法——水力喷射分段暂堵无限级压裂方法。
背景技术
近年来，随着勘探开发技术的逐渐发展与日益完善，越来越多的石油公司将非常规油气资源视作未来的战略目标。资料显示，截至2011年年底，全球油气总可采资源量为18584.1亿吨油当量，非常规油气可采资源量为8568.0亿吨油当量，占油气总可采资源量的46.1％，由此可见非常规油气资源潜力巨大。但相对于常规油气储层，非常规油气储层渗透率低，获得工业油气流的难度增大。因此为了获取有经济效应的非常规油气资源，扩大储层至井筒的油气渗流通道是关键途径，大规模水力压裂改造储层是实现该目标的主要方法之一。
作为大规模水力压裂方法之一，连续油管无限级压裂方法以其独特的优势在油田现场获得了广泛应用，其中以NCS无限级公司的滑套-环空无限级压裂方法为代表。NCS无限级公司是应用连续油管-封隔器压裂技术开发非常规油气资源的世界领导者，并专攻无限级完井技术。2010年，它开发并测试了一种套管滑套与封隔器总成共同工作的技术，即滑套-环空无限级压裂技术。其原理是把套管滑套作为完井管柱的一部分下入并用水泥封固在计划的压裂位置，再利用连续油管将包含喷砂射孔短节、平衡阀、可膨胀式封隔器和滑套***等工具的封隔器总成下入井下。当封隔器总成上提时，滑套***能卡入套管滑套底端的凹座中，再通过连续油管施加液体压力坐封膨胀式封隔器，使膨胀式封隔器抓紧滑套内壁并密封下部井底。此时上部井筒内压力突然增大迫使封隔器总成和套管滑套的内套筒一起向下运动，打开套管滑套的压裂口，同时关闭套管滑套上的定位凹座，解除滑套***。最后往连续油管和套管间的环空泵入压裂液，开始压裂地层。一级压裂结束后，上提连续油管开启一体式平衡阀、解封膨胀式封隔器，最后将封隔器总成上提至另一套管滑套处，并重复上述流程。此外，喷砂射孔短节可以在套管滑套处地层压裂失败后提供另一种压裂地层的保证。通过滑套-环空无限级压裂方法，NCS无限级公司创造了在一口水平井中压裂104段的记录。然而，该无限级压裂方法对可膨胀式封隔器的要求极高，且必须在使用一定次数后更换封隔器，并不能真正达到一趟管柱的不限次数压裂。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种水力喷射分段暂堵无限级压裂方法，以克服现有技术中存在的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水力喷射分段暂堵无限级压裂方法，该方法能够克服现有无限级压裂技术中存在的封隔器多次使用后磨损失效、套管滑套处地层压裂失败的问题，该方法结合水力喷射压裂与裂缝暂堵，无需使用封隔器封隔地层，实现了一趟管柱不限次数的压裂，真正实现储层无限级压裂改造。
本发明的目的是这样实现的，一种水力喷射分段暂堵无限级压裂方法，使用连续油管将井下工具下到一井筒内预定位置，水力喷射压裂改造所述预定位置的储层，形成地层裂缝；保持连续油管和井下工具的位置，从井口泵入混有暂堵剂的封堵液，定向暂堵地层裂缝；上提连续油管使井下工具依次到达井筒内多个需压裂位置，重复前述的水力喷射压裂和定向暂堵地层裂缝作业，完成一趟管柱无限次压裂。
在本发明的一较佳实施方式中，水力喷射分段暂堵无限级压裂方法包括以下步骤，
步骤a、根据施工需求完成施工准备：准备施工工具，包括连续油管和井下工具，所述井下工具为水力喷射压裂工具；配备施工用液体，包括前置液、射孔液、携砂液、顶替液和带暂堵剂的封堵液；
步骤b、将地面泵组、作业车、连续油管及相应的管线密封连接；
步骤c、使用连续油管将水力喷射压裂工具下到一井下预定位置，敞开连续油管外的环空，开启地面泵组，向连续油管内泵入前置液，顶替井下残留的完井液；
步骤d、顶替结束后，依次向连续油管内泵入射孔液和携砂液，通过水力喷射压裂工具的孔眼水力喷射压裂储层，形成地层裂缝；
步骤e、保持连续油管和水力喷射压裂工具的位置，向连续油管内依次泵入前置液、带暂堵剂的封堵液和顶替液，封堵液在顶替液驱动下喷出所述孔眼且进入地层裂缝中，定向暂堵地层裂缝；
步骤f、敞开井口，上提连续油管使水力喷射压裂工具到达井筒内另一需压裂位置，重复步骤d和步骤e，直至压裂完所有压裂段；
步骤g、取出连续油管与水力喷射压裂工具，完成水力喷射分段暂堵无限级压裂作业。
在本发明的一较佳实施方式中，步骤d中，顶替结束后，依次向连续油管内泵入射孔液和顶替液，射孔液通过水力喷射压裂工具的孔眼形成高速磨料射流，冲击对应的套管或地层，在地层中形成具有第一深度的冲蚀坑；
向连续油管内泵入前置液，将井下的顶替液替出井内，封闭所述环空；向连续油管内泵入携砂液，并往所述环空内泵入前置液，所述环空内的前置液液面高度保持不变；向连续油管内泵入顶替液，连续油管内的携砂液在顶替液的驱动下进入地层中的冲蚀坑，再压开地层并进入地层中，形成地层裂缝。
在本发明的一较佳实施方式中，所述射孔液中的颗粒浓度小于所述携砂液中的颗粒浓度。
在本发明的一较佳实施方式中，步骤e中，地层裂缝形成后，保持连续油管与井下工具不移动，向连续油管内泵入前置液顶替井内残留的顶替液；向连续油管内泵入带暂堵剂的封堵液和顶替液，封堵液在顶替液的推动下喷射出孔眼进入地层裂缝中，暂堵剂在裂缝中堆积，封堵地层裂缝。
在本发明的一较佳实施方式中，封堵液中的暂堵剂包括多种尺寸规格颗粒，所述暂堵剂能进入且封堵地层裂缝，所述暂堵剂的强度大于地层破裂压力；所述暂堵剂能在作业完成后于地层分解消散。
由上所述，本发明提供的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法具有如下有益效果：
本发明的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法采用水力喷射压裂与裂缝暂堵结合的无限级压裂方法，对储层实现大规模体积改造；水力喷射压裂可定点定向压裂地层，增大油气渗流通道，同时暂堵剂可暂时封堵已压开的地层裂缝，在不使用封隔器封隔地层的基础上实现储层多段压裂改造，真正达到一趟管柱的不限次数压裂作业；采用暂堵剂封堵地层裂缝，无需使用现有无限级压裂技术中的封隔器，避免了封隔器的磨损失效问题，降低了更换管柱的时间，提高了压裂的工作效率和作业成功率；本发明的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法中，避免了封隔器座封与解封或套管滑套开启与关闭等施工操作，极大地减少了压裂过程中事故的发生，降低了作业风险。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1：为本发明的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法的施工示意图。
图中：
1、连续油管；
2、井下工具；
8、井口；
90、储层；91、地层裂缝；911、冲蚀坑；92、环空；93、套管。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本发明提供一种水力喷射分段暂堵无限级压裂方法，该方法中使用连续油管1将井下工具2下到一井筒内预定位置，水力喷射压裂改造前述的预定位置的储层90，形成地层裂缝91，如图1所示；保持连续油管1和井下工具2的位置，从井口8泵入混有暂堵剂的封堵液，定向暂堵地层裂缝；上提连续油管1使井下工具2依次到达井筒内多个需压裂位置，重复前述的水力喷射压裂和定向暂堵地层裂缝作业，完成一趟管柱无限次压裂。
本发明的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法采用水力喷射压裂与裂缝暂堵结合的无限级压裂方法，对储层实现大规模体积改造；水力喷射压裂可定点定向压裂地层，增大油气渗流通道，同时暂堵剂可暂时封堵已压开的地层裂缝，；在不使用封隔器封隔地层的基础上实现储层多段压裂改造，真正达到一趟管柱的不限次数压裂作业；采用暂堵剂封堵地层裂缝，无需使用现有无限级压裂技术中的封隔器，避免了封隔器的磨损失效问题，降低了更换管柱的时间，提高了压裂的工作效率和作业成功率；本发明的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法中，避免了封隔器座封与解封或套管滑套开启与关闭等施工操作，极大地减少了压裂过程中事故的发生，降低了作业风险。
进一步，本发明的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法，包括以下步骤，
步骤a、根据施工需求完成施工准备：准备施工工具，包括连续油管1和井下工具2，所述井下工具为水力喷射压裂工具；配备施工用液体，包括前置液、射孔液、携砂液、顶替液和带暂堵剂的封堵液；
在本实施方式中，射孔液中的颗粒浓度小于携砂液中的颗粒浓度。射孔液中的颗粒浓度一般在6％-8％，携砂液中的颗粒浓度最高可达到40％，范围一般为8％-40％。
施工前，根据钻井数据明确压裂施工参数，设计完整的压裂方案，明确需要的施工工具，明确施工用液体的具体材料和浓度(根据作业时间利用性能不同的暂堵剂和压裂基液配制出适当浓度的封堵液)，之后根据压裂方案进行施工准备。
步骤b、将地面泵组(图中未示出)、作业车(图中未示出)、连续油管1及相应的管线(图中未示出)密封连接；
步骤c、如图1所示，使用连续油管1将水力喷射压裂工具下到一井筒内预定位置，敞开连续油管外的环空92，开启地面泵组，向连续油管内泵入前置液，顶替井下残留的完井液；
步骤d、顶替结束后，依次向连续油管1内泵入射孔液和携砂液，通过水力喷射压裂工具的孔眼水力喷射压裂储层(孔眼处安装喷嘴，流体通过喷嘴形成高压射流)，形成地层裂缝；
具体的，顶替结束后，依次向连续油管1内泵入射孔液和顶替液，射孔液通过水力喷射压裂工具的孔眼形成高速磨料射流(射孔液中含有一定浓度的磨料颗粒，现有技术)，冲击对应的套管93或地层，在地层中形成具有第一深度的冲蚀坑911；
向连续油管1内泵入前置液，将井下的顶替液替出井内，封闭所述环空；向连续油管内泵入携砂液，并往所述环空内泵入前置液，所述环空内的前置液液面高度保持不变；向连续油管内泵入顶替液，连续油管内的携砂液在顶替液的驱动下进入地层中的冲蚀坑，再压开地层并进入地层中，形成地层裂缝，地层裂缝91包括主裂缝和分支裂缝。
步骤e、保持连续油管1和水力喷射压裂工具的位置，向连续油管1内依次泵入前置液、带暂堵剂的封堵液和顶替液，封堵液在顶替液驱动下喷出所述孔眼(孔眼处可以安装喷嘴，提高喷射压力)且进入地层裂缝中，定向暂堵地层裂缝；
具体的，地层裂缝形成后，保持连续油管与井下工具不移动，向连续油管1内泵入前置液顶替井内残留的顶替液；向连续油管1内泵入带暂堵剂的封堵液和顶替液，封堵液在顶替液的推动下喷射出孔眼进入地层裂缝中，暂堵剂在裂缝中堆积，封堵地层裂缝。
封堵液中的暂堵剂对地层裂缝形成暂时的封堵，阻止携砂液进入前一段裂缝中，从而能在不使用封隔器封隔地层的情况下实施地层下一段的压裂作业，实现一趟管柱的不限次数压裂操作；暂堵剂通过水力喷射压裂工具的孔眼定向进入地层裂缝(地层中已经压开的主裂缝和分支裂缝)中，提高了封堵的有效性。
进一步，封堵液中的暂堵剂包括多种尺寸规格颗粒(同时包括微米级、纳米级等尺寸级别的颗粒)，暂堵剂能进入且封堵地层裂缝(包括主裂缝和自主裂缝衍伸***出来的分支裂缝)，暂堵剂的强度大于地层破裂压力，防止在进行下一段压裂作业时需要暂堵的地层裂缝再次被压裂；暂堵剂能在作业完成后于地层分解消散。暂堵剂的材料可以根据作业时间调整其具体性能，确保作业时地层裂缝中的暂堵剂能防止井筒流体大量流入地层改造后的裂缝中，同时在作业完成后的合适时间内分解消散。封堵剂的作用周期可根据不同压裂次数所需的作业时间做相应的性能调整。
步骤f、敞开井口，上提连续油管1使水力喷射压裂工具到达井筒内另一需压裂位置，重复步骤d和步骤e，直至压裂完所有压裂段；
步骤g、取出连续油管1与水力喷射压裂工具，完成水力喷射分段暂堵无限级压裂作业。
由上所述，本发明提供的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法具有如下有益效果：
本发明的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法采用水力喷射压裂与裂缝暂堵结合的无限级压裂方法，对储层实现大规模体积改造；水力喷射压裂可定点定向压裂地层，增大油气渗流通道，同时暂堵剂可暂时封堵已压开的地层裂缝，在不使用封隔器封隔地层的基础上实现储层多段压裂改造，真正达到一趟管柱的不限次数压裂作业；采用暂堵剂封堵地层裂缝，无需使用现有无限级压裂技术中的封隔器，避免了封隔器的磨损失效问题，降低了更换管柱的时间，提高了压裂的工作效率和作业成功率；本发明的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法中，避免了封隔器座封与解封或套管滑套开启与关闭等施工操作，极大地减少了压裂过程中事故的发生，降低了作业风险。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种水力喷射分段暂堵无限级压裂方法，其特征在于，使用连续油管将井下工具下到一井筒内预定位置，水力喷射压裂改造所述预定位置的储层，形成地层裂缝；保持连续油管和井下工具的位置，从井口泵入混有暂堵剂的封堵液，定向暂堵地层裂缝；上提连续油管使井下工具依次到达井筒内多个需压裂位置，重复前述的水力喷射压裂和定向暂堵地层裂缝作业，完成一趟管柱无限次压裂。
2.如权利要求1所述的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤a、根据施工需求完成施工准备：准备施工工具，包括连续油管和井下工具，所述井下工具为水力喷射压裂工具；配备施工用液体，包括前置液、射孔液、携砂液、顶替液和带暂堵剂的封堵液；
步骤b、将地面泵组、作业车、连续油管及相应的管线密封连接；
步骤c、使用连续油管将水力喷射压裂工具下到一井筒内预定位置，敞开连续油管外的环空，开启地面泵组，向连续油管内泵入前置液，顶替井下残留的完井液；
步骤d、顶替结束后，依次向连续油管内泵入射孔液和携砂液，通过水力喷射压裂工具的孔眼水力喷射压裂储层，形成地层裂缝；
步骤e、保持连续油管和水力喷射压裂工具的位置，向连续油管内依次泵入前置液、带暂堵剂的封堵液和顶替液，封堵液在顶替液驱动下喷出所述孔眼且进入地层裂缝中，定向暂堵地层裂缝；
步骤f、敞开井口，上提连续油管使水力喷射压裂工具到达另一井筒内需压裂位置，重复步骤d和步骤e，直至压裂完所有压裂段；
步骤g、取出连续油管与水力喷射压裂工具，完成水力喷射分段暂堵无限级压裂作业。
3.如权利要求2所述的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法，其特征在于，步骤d中，顶替结束后，依次向连续油管内泵入射孔液和顶替液，射孔液通过水力喷射压裂工具的孔眼形成高速磨料射流，冲击对应的套管或地层，在地层中形成具有第一深度的冲蚀坑；
向连续油管内泵入前置液，将井下的顶替液替出井内，封闭所述环空；向连续油管内泵入携砂液，并往所述环空内泵入前置液，所述环空内的前置液液面高度保持不变；向连续油管内泵入顶替液，连续油管内的携砂液在顶替液的驱动下进入地层中的冲蚀坑，再压开地层并进入地层中，形成地层裂缝。
4.如权利要求2所述的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法，其特征在于，所述射孔液中的颗粒浓度小于所述携砂液中的颗粒浓度。
5.如权利要求2所述的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法，其特征在于，步骤e中，地层裂缝形成后，保持连续油管与井下工具不移动，向连续油管内泵入前置液顶替井内残留的顶替液；向连续油管内泵入带暂堵剂的封堵液和顶替液，封堵液在顶替液的推动下喷射出孔眼进入地层裂缝中，暂堵剂在裂缝中堆积，封堵地层裂缝。
6.如权利要求2所述的水力喷射分段暂堵无限级压裂方法，其特征在于，封堵液中的暂堵剂包括多种尺寸规格颗粒，所述暂堵剂能进入且封堵地层裂缝，所述暂堵剂的强度大于地层破裂压力；所述暂堵剂能在作业完成后于地层分解消散。
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