CN117627610A - 连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱及改造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田开发技术领域，是一种连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱及改造方法，前者包括从上至下依次连接在一起的连续油管、水力锚、第一封隔器、脉冲发生器、筛管喷砂器、第二封隔器和引鞋，筛管喷砂器外侧沿螺旋线间隔分布有若干个内外连通的射孔。本发明结构合理而紧凑，通过设置第一封隔器和第二封隔器，根据老井重复改造的特性，能够对目的段环空进行封隔，对目的井段进行精准改造，筛管喷砂器能够对目的段进行射孔和压裂改造，能够提高防砂效果，在重复压裂易出砂的复杂工况中能够正常工作，脉冲发生器产生的压力波能够加剧岩石疲劳损伤断裂，形成复杂缝网，从而实现水平井重复改造，有效防砂、精准改造的目的。

Description

连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱及改造方法

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，是一种连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱及改造方法。

背景技术

致密油藏储层物性差，多采用水平井压裂方式进行开发，初期产量高，随着裂缝周围剩余油量减少，地层能量降低，产量下降明显，需采用重复压裂的方式进行储层改造。

公开号为CN109826610A，名称为一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置的中国专利文献，其解决了高能气体压裂装置产生的高压膨胀流体同时作用于整个压裂孔以及水力压裂法容易造成资源浪费的问题，其包括气体压力发生器和压裂管体；压裂管体是由筛管和至少一段导气管依次密封连接而成的，导气管整体的两端分别设有破膜片和挡片，气体压力发生器和筛管分别连至导气管整体的两端，筛管的另一端封闭，筛管侧壁的两端分别套设有第一封隔器和第二封隔器。通过本装置有助于对不同煤体结构环境下的煤层进行可控的储层改造，能对不同状况的煤层进行压裂时间可控、压力值大小可调的可控压裂，增加裂缝延伸的可能性，能有效改善常规煤层的压裂效果。

公告号为CN207437044U，名称为一种油气井高能气体压裂增产装置的中国专利文献，其包括封隔器、减震器、油管、点火装置、泄压和传火组件、第一燃气发生器、第二燃气发生器、延时传火装置和射孔压力计。该装置中燃气发生器快慢燃速搭配串接，且在两者之间安装延时传火装置。燃烧过程中产生的气体峰值压力不大于100MPa，单级燃气发生器燃烧时间不小于10s，且可产生压力可控的多级脉冲。泄压和传火组件保证了燃气发生器燃烧产生的高能气体能够从筛管中径向喷入井筒中，对准目的地层精准压裂，并能够长时间有效作用，可在岩层上形成多条宽而深的辐射状裂纹，有效地解除了地层孔道堵塞和污染，改善了油层的渗透性，扩大了井筒周边采油半径，达到提高油水井产量的目的。

公告号为CN1281846C，名称为用于多地层层段的增产方法和装置的中国专利文献，其公开了一种用于对与井筒相交的一个或多个地下地层的多个层段进行射孔和处理的装置和方法，它将具有射孔装置和至少一个密封装置的井底工具组合布置于所述井筒中。射孔装置用于对要被处理的第一层段进行射孔。然后将井底工具组合定位于并筒内，使得当密封装置启动后，在井筒中建立起液体密封，以正压驱动流体使之进入对应于要被处理的第一层段的射孔。然后将处理液沿井筒向下泵送并使其流入在已射孔的层段中形成的射孔中。释放密封装置，然后按照所需的许多层段来重复上述步骤，而不从所述井筒中取出井底工具组合。

上述常规水射流与暂堵工艺，具有一定的局限性，压裂过程中暂堵层位随机，开新缝的能力有限；多数老井井筒附近的地层经过前期压裂施工，井筒出砂严重，重复改造过程中易砂堵、砂埋，工程应用难度大；老缝的复杂程度不够、新缝压开能量不足，无法形成有效的复杂缝网，无法动用老缝附近的剩余油富集区。

发明内容

本发明提供了一种连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱及改造方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有常规工艺存在开新缝的能力有限，老井出砂严重，重复改造易砂堵、砂埋，无法形成有效的复杂缝网的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱，包括从上至下依次连接在一起的连续油管、水力锚、第一封隔器、脉冲发生器、筛管喷砂器、第二封隔器和引鞋，筛管喷砂器外侧沿螺旋线间隔分布有若干个内外连通的射孔，每个射孔内均固定安装有喷嘴，所述脉冲发生器包括连接管和芯体，连接管上端与第一封隔器下端固定安装在一起，连接管下端与筛管喷砂器上端固定安装在一起，对应第一封隔器下端和筛管喷砂器上端之间位置的连接管内密封固定安装有芯体，芯体内侧从上至下依次设有相互连通的进液口和喷射通道，进液口呈上大下小的漏斗形并且上端延伸至芯体上侧，喷射通道的截面呈矩形，喷射通道下部和筛管喷砂器上侧之间设有能够形成脉冲射流的脉冲通道。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述脉冲通道可包括附壁通道、左连接通道、右连接通道、左通道、右通道、排出通道、左反馈通道和右反馈通道，附壁通道上侧与喷射通道下端连通，并且附壁通道呈上小下大的喇叭状，对应附壁通道下方位置的芯体下部内侧设有下端延伸至芯体下侧的排出通道，排出通道左方设有开口向上的U形左连接通道，所述左连接通道右部上侧与附壁通道左部下侧连通，对应附壁通道左方位置的芯体左部内侧设有左反馈通道，所述左反馈通道呈倒置的L形，所述左反馈通道上部右侧与喷射通道下端左侧连通，所述左反馈通道下侧与左连接通道左部上侧连通，所述左连接通道上部右侧上下间隔设有若干个右侧与排出通道上部左侧连通的左通道，芯体右部内侧分别设有与左反馈通道对称设置的右反馈通道以及与左连接通道对称设置的右连接通道，所述右反馈通道上部左侧与喷射通道下端右侧连通，所述右反馈通道下侧与右连接通道右部上侧连通，所述右连接通道左部上侧与附壁通道右部下侧连通，所述右连接通道上部左侧上下间隔设有若干个左侧与排出通道上部右侧连通的右通道，对应左连接通道和右连接通道之间位置的附壁通道下部内侧固定有上小下大的V形分流体。

上述左通道和右通道可上下交错分布。

上述左通道左部相对于右部向上倾斜，右通道左部相对于右部向下倾斜。

上述附壁通道、左反馈通道、右反馈通道、左连接通道和右连接通道的截面均呈矩形，附壁通道下部左侧与左连接通道右部内侧平滑过渡，左连接通道左部内侧与左反馈通道下侧平滑过渡，附壁通道下部右侧与右连接通道左部内侧平滑过渡，右连接通道右部内侧与右反馈通道下侧平滑过渡，左连接通道上端右侧与右连接通道上端左侧之间的距离和分流体下侧的宽度相同。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种连续油管波动射流水平井重复压裂改造方法，包括步骤如下：

步骤一，组装连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱；

步骤二，将连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱下入井内，使得筛管喷砂器位于第一级目的井段内；

步骤三，通过第一封隔器和第二封隔器对第一级目的井段进行封隔；

步骤四，向连续油管上端注入压裂液，压裂液经喷嘴喷出后对第一级目的井段进行压裂作业；

步骤五，第一级目的井段压裂作业后，上提连续油管，使得筛管喷砂器位于第二级目的井段内；

步骤六，重复步骤三和步骤四，完成第二级目的井段的压裂作业；

步骤七，重复步骤五和步骤六，从下至上依次完成多级目的井段的压力作业。

本发明结构合理而紧凑，通过设置连续油管，能够向筛管喷砂器内泵注压裂液，通过设置水力锚，能够对筛管喷砂器进行固定，通过设置引鞋，能够降低管柱下入难度，封闭管柱底部，形成密闭空间，通过设置第一封隔器和第二封隔器，根据老井重复改造的特性，能够对目的段环空进行封隔，对目的井段进行精准改造，通过设置筛管喷砂器，能够对目的段进行射孔和压裂改造，能够提高防砂效果，在重复压裂易出砂的复杂工况中能够正常工作，脉冲发生器产生的压力波能够加剧岩石疲劳损伤断裂，增加裂缝的复杂程度，形成复杂缝网，从而实现水平井重复改造，有效防砂、精准改造的目的。

附图说明

附图1为实施例一至实施例三使用时的主视局部剖视结构示意图。

附图2为附图1中筛管喷砂器的局部剖视结构示意图。

附图3为附图1中脉冲发生器的剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为连续油管，2为水力锚，3为第一封隔器，4为连接管，5为筛管喷砂器，6为第二封隔器，7为引鞋，8为喷嘴，9为芯体，10为分流体，11为进液口，12为喷射通道，13为附壁通道，14为左连接通道，15为右连接通道，16为左通道，17为右通道，18为排出通道，19为左反馈通道，20为右反馈通道。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例一：如附图1、2、3所示，该连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱包括从上至下依次连接在一起的连续油管1、水力锚2、第一封隔器3、脉冲发生器、筛管喷砂器5、第二封隔器6和引鞋7，筛管喷砂器5外侧沿螺旋线间隔分布有若干个内外连通的射孔，每个射孔内均固定安装有喷嘴8，所述脉冲发生器包括连接管4和芯体9，连接管4上端与第一封隔器3下端固定安装在一起，连接管4下端与筛管喷砂器5上端固定安装在一起，对应第一封隔器3下端和筛管喷砂器5上端之间位置的连接管4内密封固定安装有芯体9，芯体9内侧从上至下依次设有相互连通的进液口11和喷射通道12，进液口11呈上大下小的漏斗形并且上端延伸至芯体9上侧，喷射通道12的截面呈矩形，喷射通道12下部和筛管喷砂器5上侧之间设有能够形成脉冲射流的脉冲通道。

根据需求，喷嘴8密封螺接于射孔内，水力锚2和引鞋7均为现有公知技术。在使用过程中，通过设置连续油管1，能够向筛管喷砂器5内泵注压裂液，通过设置水力锚2，能够对筛管喷砂器5进行固定，通过设置引鞋7，能够降低管柱下入难度，封闭管柱底部，形成密闭空间，通过设置第一封隔器3和第二封隔器6，根据老井重复改造的特性，能够对目的段环空进行封隔，对目的井段进行精准改造，通过设置脉冲发生器和筛管喷砂器5，能够对目的段进行射孔和压裂改造，能够提高防砂效果，在重复压裂易出砂的复杂工况中能够正常工作，脉冲发生器产生的压力波能够加剧岩石疲劳损伤断裂，增加裂缝的复杂程度，形成复杂缝网，从而实现水平井重复改造，有效防砂、精准改造的目的，筛管喷砂器5外侧沿螺旋线间隔分布有若干个内外连通的射孔，每个射孔内均固定安装有喷嘴8，能够降低射孔的磨损量，便于后续的更换和维护，延长筛管喷砂器5的使用寿命，降低改造成本。

可根据实际需要，对上述连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱作进一步优化或/和改进：

实施例二：作为上述实施例的优化，如附图1、3所示，脉冲通道包括附壁通道13、左连接通道14、右连接通道15、左通道16、右通道17、排出通道18、左反馈通道19和右反馈通道20，附壁通道13上侧与喷射通道12下端连通，并且附壁通道13呈上小下大的喇叭状，对应附壁通道13下方位置的芯体9下部内侧设有下端延伸至芯体9下侧的排出通道18，排出通道18左方设有开口向上的U形左连接通道14，所述左连接通道14右部上侧与附壁通道13左部下侧连通，对应附壁通道13左方位置的芯体9左部内侧设有左反馈通道19，所述左反馈通道19呈倒置的L形，所述左反馈通道19上部右侧与喷射通道12下端左侧连通，所述左反馈通道19下侧与左连接通道14左部上侧连通，所述左连接通道14上部右侧上下间隔设有若干个右侧与排出通道18上部左侧连通的左通道16，芯体9右部内侧分别设有与左反馈通道19对称设置的右反馈通道20以及与左连接通道14对称设置的右连接通道15，所述右反馈通道20上部左侧与喷射通道12下端右侧连通，所述右反馈通道20下侧与右连接通道15右部上侧连通，所述右连接通道15左部上侧与附壁通道13右部下侧连通，所述右连接通道15上部左侧上下间隔设有若干个左侧与排出通道18上部右侧连通的右通道17，对应左连接通道14和右连接通道15之间位置的附壁通道13下部内侧固定有上小下大的V形分流体10。

在使用过程中，流体流过漏斗形的进液口11后流速增加，流体流速增加后经过喷射通道12流入喇叭状的附壁通道13，在附壁作用下流体随机的流向附壁通道13的左侧或者右侧，然后向左连接通道14或者右连接通道15内流动，流体流入左连接通道14或者右连接通道15后流速进一步增加，一部分流体经过左通道16或者右通道17流入排出通道18内形成射流，剩余的一部分流体经左反馈通道19或者右反馈通道20向上流动后冲击喷射通道12下端的流体，使得流体流向附壁通道13的右侧或者左侧，最终经右连接通道15和右通道17或者左连接通道14和左通道16后流入排出通道18，如此形成脉冲冲击射流，流体连续流入进液口11，可在排出通道18形成高速周期性变化的射流，产生间歇式的水锤压力，提高射流冲击能量，从而提高射孔质量和降低起裂压力。

实施例三：作为上述实施例的优化，如附图3所示，左通道16和右通道17上下交错分布。根据需求，左通道16的数量和右通道17的数量均为两个。在使用过程中，左通道16和右通道17上下交错分布，能够避免脉冲射流在左连接通道14和右连接通道15内改变方向时相互干扰，能够保证脉冲效果，从而保证压裂改造的正常进行。

实施例四：作为上述实施例的优化，如附图2、3所示，左通道16左部相对于右部向上倾斜，右通道17左部相对于右部向下倾斜。

在使用过程中，通过这样的设置，能够降低左通道16和右通道17对脉冲流体的阻力，避免脉冲流体流入排出通道18后脉冲能量减弱，保证脉冲流体流出喷嘴8的脉冲效果，保证压裂改造作业的顺利进行。

实施例五：作为上述实施例的优化，如附图3所示，附壁通道13、左反馈通道19、右反馈通道20、左连接通道14和右连接通道15的截面均呈矩形，附壁通道13下部左侧与左连接通道14右部内侧平滑过渡，左连接通道14左部内侧与左反馈通道19下侧平滑过渡，附壁通道13下部右侧与右连接通道15左部内侧平滑过渡，右连接通道15右部内侧与右反馈通道20下侧平滑过渡，左连接通道14上端右侧与右连接通道15上端左侧之间的距离和分流体10下侧的宽度相同。

根据需求，左反馈通道19拐角处和右反馈通道20拐角处均圆弧过渡，这样能够减少进入左反馈通道19和右反馈通道20内的流体与反馈通道内壁碰撞后损失能量，在使用过程中，通过这样的设置，能够使得脉冲通道内壁更加平滑，降低流体在通道内的阻力，避免流体的脉冲能量降低。

实施例六：作为上述实施例的优化，如附图1、2、3所示，该连续油管波动射流水平井重复压裂改造方法包括步骤如下：

步骤一，组装连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱；

步骤二，将连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱下入井内，使得筛管喷砂器5位于第一级目的井段内；

步骤三，通过第一封隔器3和第二封隔器6对第一级目的井段进行封隔；

步骤四，向连续油管1上端注入压裂液，压裂液经喷嘴8喷出后对第一级目的井段进行压裂作业；

步骤五，第一级目的井段压裂作业后，上提连续油管1，使得筛管喷砂器5位于第二级目的井段内；

步骤六，重复步骤三和步骤四，完成第二级目的井段的压裂作业；

步骤七，重复步骤五和步骤六，从下至上依次完成多级目的井段的压力作业。

该连续油管波动射流水平井重复压裂改造方法通过两个封隔器的有效坐封，保证了重复压裂的准确性及有效性，同时极大提高了现场的安全性。采用筛管喷砂器5作为喷射工具，充分适应重复压裂改造过程中近井地带岩石已破碎的特点，从而避免出现砂堵的现象。本发明区别于传统重复改造方法，利用脉冲发生器将连续稳定的射流转换为不稳定的“水锤”压力，加剧岩石疲劳损伤断裂，增加裂缝的复杂程度，提高了水平井重复压裂效果。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (6)

1.一种连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱，其特征在于包括从上至下依次连接在一起的连续油管、水力锚、第一封隔器、脉冲发生器、筛管喷砂器、第二封隔器和引鞋，筛管喷砂器外侧沿螺旋线间隔分布有若干个内外连通的射孔，每个射孔内均固定安装有喷嘴，所述脉冲发生器包括连接管和芯体，连接管上端与第一封隔器下端固定安装在一起，连接管下端与筛管喷砂器上端固定安装在一起，对应第一封隔器下端和筛管喷砂器上端之间位置的连接管内密封固定安装有芯体，芯体内侧从上至下依次设有相互连通的进液口和喷射通道，进液口呈上大下小的漏斗形并且上端延伸至芯体上侧，喷射通道的截面呈矩形，喷射通道下部和筛管喷砂器上侧之间设有能够形成脉冲射流的脉冲通道。

2.根据权利要求1所述的连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱，其特征在于脉冲通道包括附壁通道、左连接通道、右连接通道、左通道、右通道、排出通道、左反馈通道和右反馈通道，附壁通道上侧与喷射通道下端连通，并且附壁通道呈上小下大的喇叭状，对应附壁通道下方位置的芯体下部内侧设有下端延伸至芯体下侧的排出通道，排出通道左方设有开口向上的U形左连接通道，所述左连接通道右部上侧与附壁通道左部下侧连通，对应附壁通道左方位置的芯体左部内侧设有左反馈通道，所述左反馈通道呈倒置的L形，所述左反馈通道上部右侧与喷射通道下端左侧连通，所述左反馈通道下侧与左连接通道左部上侧连通，所述左连接通道上部右侧上下间隔设有若干个右侧与排出通道上部左侧连通的左通道，芯体右部内侧分别设有与左反馈通道对称设置的右反馈通道以及与左连接通道对称设置的右连接通道，所述右反馈通道上部左侧与喷射通道下端右侧连通，所述右反馈通道下侧与右连接通道右部上侧连通，所述右连接通道左部上侧与附壁通道右部下侧连通，所述右连接通道上部左侧上下间隔设有若干个左侧与排出通道上部右侧连通的右通道，对应左连接通道和右连接通道之间位置的附壁通道下部内侧固定有上小下大的V形分流体。

3.根据权利要求2所述的连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱，其特征在于左通道和右通道上下交错分布。

4.根据权利要求3所述的连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱，其特征在于左通道左部相对于右部向上倾斜，右通道左部相对于右部向下倾斜。

5.根据权利要求2或3或4所述的连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱，其特征在于附壁通道、左反馈通道、右反馈通道、左连接通道和右连接通道的截面均呈矩形，附壁通道下部左侧与左连接通道右部内侧平滑过渡，左连接通道左部内侧与左反馈通道下侧平滑过渡，附壁通道下部右侧与右连接通道左部内侧平滑过渡，右连接通道右部内侧与右反馈通道下侧平滑过渡，左连接通道上端右侧与右连接通道上端左侧之间的距离和分流体下侧的宽度相同。

6.一种使用如权利要求1至5中任意一项所述的连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱的改造方法，其特征在于包括步骤如下：

步骤一，组装连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱；

步骤二，将连续油管波动射流水平井重复压裂改造管柱下入井内，使得筛管喷砂器位于第一级目的井段内；

步骤三，通过第一封隔器和第二封隔器对第一级目的井段进行封隔；

步骤四，向连续油管上端注入压裂液，压裂液经喷嘴喷出后对第一级目的井段进行压裂作业；

步骤五，第一级目的井段压裂作业后，上提连续油管，使得筛管喷砂器位于第二级目的井段内；

步骤六，重复步骤三和步骤四，完成第二级目的井段的压裂作业；

步骤七，重复步骤五和步骤六，从下至上依次完成多级目的井段的压力作业。