[發(fā)明專利]分段壓裂油管系統(tǒng)及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110400093.3
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN103132970A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾義金;李光泉;郭朝輝;戴文潮;吳姬昊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B34/10;E21B34/14
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯(lián)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油開采系統(tǒng)和方法，特別是分段壓裂油管系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)

滑套式分段壓裂技術(shù)是一項重要的油藏儲層改造技術(shù)，廣泛應(yīng)用于頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)油氣資源的裸眼完井和儲層改造施工中。該技術(shù)是通過由液壓式打開滑套、投球式憋壓打開滑套、裸眼封隔器、憋壓球等工具來實現(xiàn)的，其中投球式憋壓打開滑套裝置是滑套式分段壓裂技術(shù)中的核心裝置之一。

在榮莽、羅君撰寫的文獻(xiàn)《頁巖氣藏水平井分段壓裂管柱技術(shù)探討》(《石油機(jī)械》，2010年第38卷第9期，第65-67頁)中討論了分段壓裂技術(shù)的原理，即通過向壓裂管柱中投入不同尺寸的憋壓球來實現(xiàn)分段壓裂。

在實施過程中，將由上述工具構(gòu)成的完井油管下入到油氣井的裸眼段中，通過投球憋壓實現(xiàn)裸眼封隔器對井段的封隔分段。在經(jīng)過油管內(nèi)憋壓打開液壓式打開滑套后，進(jìn)行第一段壓裂施工。后續(xù)層段的壓裂施工需要從井口投入不同尺寸的憋壓球，當(dāng)憋壓球落入到投球式憋壓打開滑套的球座位置后，通過在油管內(nèi)憋壓實現(xiàn)滑套的打開，進(jìn)而進(jìn)行該層段的壓裂施工，依次完成該井的設(shè)計壓裂施工。

在現(xiàn)有技術(shù)中的分段壓裂油管存在以下不足：

1、油管壓裂的級數(shù)由接入其中的滑套裝置的數(shù)量決定。為使各種尺寸的憋壓球到達(dá)對應(yīng)滑套并與滑套球座形成密封承受高壓，各級滑套的通徑是逐級遞減的。但油管的通徑不能無限減小，油管能接入滑套裝置的數(shù)量有限，因此油管可壓裂的層位數(shù)必將受到限制。目前，采用這種壓裂油管國內(nèi)能完成10級層位壓裂，而國外最多也只能達(dá)到40級層位壓裂。

2、由于滑套的通徑是遞減的，因此各級滑套和小球的尺寸存在級差，不具備互換性，現(xiàn)場修理維護(hù)難度較大。

3、現(xiàn)有技術(shù)中的憋壓球以及其配套的球座按照一定的尺寸差制作，為實現(xiàn)更多的壓裂層位數(shù)，只能將憋壓球的尺寸差減小，從而對憋壓球以及其球座的材料性能和加工精度均提出更高要求。

因此，開發(fā)一種壓裂層位數(shù)不受限制、滑套通徑無級差、具備互換性的壓裂工具油管裝置具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種分段壓裂油管系統(tǒng)，其油管通徑無級差，從而能實現(xiàn)壓裂層位數(shù)不受限制、滑套具備互換性，能很好的滿足油氣藏儲層壓裂改造的施工需求。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出了一種分段壓裂油管系統(tǒng)，包括具有水平部分的油管和布置在油管上的壓裂組件，壓裂組件包括設(shè)于油管的末端部分處的壓差式滑套和多個感應(yīng)式滑套。其中，所述感應(yīng)式滑套包括：用于連接到油管上的滑套外殼，在所述外殼的側(cè)壁上開有第一壓裂孔；內(nèi)滑套，在內(nèi)滑套的側(cè)壁上開有第二壓裂孔，所述內(nèi)滑套通過徑向穿過外殼側(cè)壁和內(nèi)滑套側(cè)壁的銷釘固定在滑套外殼內(nèi)并使第一壓裂孔和第二壓裂孔在軸向上彼此錯開；布置在內(nèi)滑套中的擋板。該擋板在初始狀態(tài)下處于打開位置處，并且能在預(yù)定信號的觸發(fā)下運(yùn)動到關(guān)閉位置，從而封閉所述內(nèi)滑套的內(nèi)腔并在其中形成憋壓，當(dāng)壓力增大到克服銷釘剪切力時銷釘被剪斷，使得內(nèi)滑套沿軸向滑動，直至所述第一壓裂孔與第二壓裂孔在滑套外殼的軸向上彼此對齊為止。詞語“初始狀態(tài)”是指感應(yīng)式滑套被觸發(fā)前的狀態(tài)。

在一個實施例中，油管為“L”形，其豎直部分的端部穿出井口，水平部分布置在地層內(nèi)的井筒里，在油管的末端端部布置有單流閥。這里，詞語“水平部分”不應(yīng)按照數(shù)學(xué)意義上的水平來理解，其可以為以一定的傾角向地層深處延伸。同樣地，“豎直部分”也可以有一定的傾角。

在一個實施例中，壓差式滑套為傳統(tǒng)類型，包括與之配合使用的球座。優(yōu)選地，壓差式滑套的通徑與感應(yīng)式滑套的通徑相等。在這樣的實施例中，壓差式壓裂滑套使用不發(fā)射信號的憋壓球?qū)崿F(xiàn)憋壓。該憋壓球僅用于啟動壓差式滑套的運(yùn)動以實現(xiàn)第一段壓裂。

根據(jù)本發(fā)明，在實施過程中，首先將憋壓球投入油管中，憋壓球會與球座接合從而封堵油管，隨后向油管中充入壓裂液產(chǎn)生憋壓而啟動壓差式滑套并實現(xiàn)壓裂功能。

在一個實施例中，感應(yīng)式滑套的尺寸規(guī)格相同，即內(nèi)滑套的通徑無級差。

根據(jù)本發(fā)明，由于感應(yīng)式滑套的尺寸規(guī)格相同，使得各個感應(yīng)式滑套具有互換性，當(dāng)其中一個出現(xiàn)問題時，可方便地對其進(jìn)行更換。同時感應(yīng)式滑套的尺寸規(guī)格相同，也使得其加工更加方便。此外，無級差的感應(yīng)式滑套使得整個油管所接入的感應(yīng)式滑套的數(shù)量不受限制，即油管的長度可為任意長度從而油管的壓裂層位數(shù)也就不受限制。