[發(fā)明專利]在鉆井的同時進行壓裂的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280064117.5
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN104080999B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設計）人: S·周
• 申請（專利權）人: 沙特阿拉伯石油公司
• 主分類號: E21B33/12
• 分類號: E21B33/12;E21B43/26;E21B17/07;E21B17/16
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權代理有限公司11112
• 代理人: 顧紅霞,何勝勇

技術領域

本發(fā)明涉及用于從井筒中生產(chǎn)流體的方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于在地層中鉆取井筒的同時壓裂地下地層中的離散部分的方法。

背景技術

生產(chǎn)烴的井筒在地面下延伸并且與圈閉有烴的地下地層交叉。井筒通常是通過位于鉆柱末端的鉆頭來產(chǎn)生的，通常，位于井筒開口上方的驅(qū)動系統(tǒng)使鉆柱和鉆頭旋轉(zhuǎn)。通常在鉆頭上設置有切削元件，隨著鉆頭旋轉(zhuǎn)，切削元件刮除井筒的底部且挖掘材料，從而將井筒加深。鉆井流體通常沿鉆柱向下泵送并且從鉆頭引入井筒。鉆井流體在鉆柱與井筒壁之間的環(huán)隙中沿井筒向上回流。在挖掘時產(chǎn)生的鉆屑隨著循環(huán)的鉆井流體沿井筒向上載送。

有時在井筒壁中形成裂縫，裂縫延伸到與井筒鄰近的地層中。壓裂通常是通過將高壓流體注入井筒中并且密封井筒的一部分來進行的。壓裂一般在井筒中的壓力超過地層中的巖石強度時開始。通常通過注入諸如砂或樹脂涂層顆粒等支撐劑(proppant)支撐裂縫。支撐劑通常還用于阻止從地層向井筒產(chǎn)出砂或其它顆粒物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

本文描述了在地下地層中操作的方法。在一個實例中，該方法包括：為一組鉆管提供附接的鉆頭以限定鉆柱；以及利用鉆柱形成貫穿地層的井筒。從鉆柱的一部分到井筒的壁形成密封結(jié)構以產(chǎn)生從井筒的底端到密封結(jié)構的密封空間。通過將密封空間增壓，壓裂地層的與密封空間鄰近的部分。該方法還可以包括：將井筒鉆到更深的深度，使得井筒的底端處于更深的深度并且反復執(zhí)行密封步驟和壓裂步驟。任選地，在鉆井步驟和密封步驟之間，將鉆頭的底端從井筒的底端向上拉。在一個實例中，密封結(jié)構位于鉆頭上。密封結(jié)構可以是封隔器，在該實例中，形成所述密封結(jié)構的步驟包括：使流體在封隔器內(nèi)流動以將封隔器擴張成與井筒的壁密封接合。在可選方案中，封隔器設置在鉆頭上的套環(huán)上。鉆頭可以包括主體，在主體上有切削刮板和滑動刮板，在切削刮板之間限定了通道，滑動刮板選擇性地滑入通道中并且與切削刮板的橫向側(cè)部密封接合。在該實例中，形成密封結(jié)構的步驟包括將滑動刮板滑入通道中。該方法還可以包括：使鉆井流體在鉆柱內(nèi)流動；以及在形成井筒的步驟期間從鉆頭排出鉆井流體。可選地，將井筒增壓是通過將鉆井流體引入所述密封空間來完成的。

本文還公開了壓裂地下地層的方法。在壓裂的實例中，利用鉆柱在地層中鉆出井筒，鉆柱具有附接到鉆管的鉆頭。橫跨鉆柱與井筒的壁之間的環(huán)形空間形成密封結(jié)構，從形成了密封空間，所述密封空間具有在所述密封結(jié)構處的上端以及在井筒的底端處的下端，并且在壓力下將流體引入密封空間，該壓力向地層施加的力超過地層中的抗張應力并且壓裂地層。密封結(jié)構可以是封隔器，通過使增壓流體從鉆柱的環(huán)隙流到封隔器來啟動封隔器。可選地，通過使鉆頭上的滑動刮板移入由鉆頭上的切削刮板限定的通道，而在鉆頭上形成密封結(jié)構，其中滑動刮板的橫向側(cè)部密封地接合切削刮板的橫向側(cè)部。任選地，可以在鉆頭上方部署輔助密封結(jié)構。在鉆取井筒和密封井筒之間，鉆頭可以從井筒的底部向上移動。在一個實例中，流體是鉆井流體。

附圖說明

為了實現(xiàn)以及能夠具體理解本發(fā)明的上述特征、方案和優(yōu)點以及變得顯然的其他特征、方案和優(yōu)點，下面參考在附圖中圖示說明的本發(fā)明的實施例對上文簡要概述的本發(fā)明做更具體的描述，附圖構成本說明書的一部分。然而，值得注意的是，附圖僅圖示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，因此，不應視為是對本發(fā)明范圍的限制，因為本發(fā)明可容許有其他同等有效的實施例。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的形成井筒的鉆井與壓裂系統(tǒng)的示例性實施例的側(cè)面局部剖視圖。

圖2A是與根據(jù)本發(fā)明的圖1的系統(tǒng)一起使用的鉆頭的實例的側(cè)視圖。

圖2B是根據(jù)本發(fā)明的處于密封構造的圖2A的鉆頭的實例的側(cè)視圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的開始壓裂步驟的圖1的系統(tǒng)的實例的側(cè)面局部剖視圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的完成壓裂步驟的圖3的系統(tǒng)的實例的側(cè)面局部剖視圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的井筒中多個區(qū)域具有裂縫的圖1的系統(tǒng)的實例的側(cè)面局部剖視圖。

具體實施方式