[發(fā)明專利]一種水力噴射無(wú)限級(jí)壓裂裝置及壓裂方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710431207.8
• 申請(qǐng)日: 2017-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107035352B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田守嶒;李敬彬;黃中偉;張廣清;李根生;牛繼磊;張幀祥;陸沛青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)(北京)
• 主分類號(hào): E21B43/26
• 分類號(hào): E21B43/26
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力;王春光

本發(fā)明為一種水力噴射無(wú)限級(jí)壓裂裝置及壓裂方法；該裝置包括兩端能與油管連接的圓筒狀的噴槍本體，噴槍本體內(nèi)密封套設(shè)有能軸向固定、且能沿噴槍本體的內(nèi)壁軸向滑動(dòng)的無(wú)限級(jí)壓裂滑套，噴槍本體的側(cè)壁上設(shè)置有能連通無(wú)限級(jí)壓裂滑套的內(nèi)腔和噴槍本體的外部環(huán)空的噴射噴嘴，無(wú)限級(jí)壓裂滑套能軸向滑動(dòng)封閉噴射噴嘴的一端；無(wú)限級(jí)壓裂滑套的一端設(shè)置有能由密封球抵靠密封的球座，噴槍本體內(nèi)固定設(shè)置有能頂?shù)置芊馇螂x開(kāi)球座、中空的滑套開(kāi)關(guān)器，無(wú)限級(jí)壓裂滑套位于球座一端的端面能頂?shù)钟诨组_(kāi)關(guān)器一端的端面上。該壓裂裝置集射孔、壓裂和隔離于一體，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且操作方便、壓裂作業(yè)效率高的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣田壓裂技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于石油天然氣開(kāi)采過(guò)程中增產(chǎn)的水力噴射無(wú)限級(jí)壓裂裝置及壓裂方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，常規(guī)天然氣資源的開(kāi)發(fā)已不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。非常規(guī)天然氣資源以其儲(chǔ)量巨大、分布集中、開(kāi)發(fā)技術(shù)日趨進(jìn)步等特點(diǎn)成為世界石油市場(chǎng)的新寵。中國(guó)非常規(guī)天然氣儲(chǔ)量十分豐富，其中頁(yè)巖氣的地質(zhì)資源量約為134×10¹²m³，可采資源量約為25×10¹²m³，基本與常規(guī)天然氣相當(dāng)。煤層氣也具有非常可觀的勘探開(kāi)發(fā)前景，地質(zhì)資源量達(dá)到了36.8×10¹²m³，可采資源量為10.9×10¹²m³。因此，實(shí)現(xiàn)非常規(guī)天然氣的工業(yè)化開(kāi)采，將對(duì)緩解能源供應(yīng)形勢(shì)、保障國(guó)家能源安全具有重要意義。

水力壓裂技術(shù)是高效開(kāi)發(fā)非常規(guī)天然氣和維持其經(jīng)濟(jì)開(kāi)采的必要手段。其中水力噴射分段壓裂技術(shù)集水力噴砂射孔、壓裂、隔離一體化，無(wú)需機(jī)械封隔即可實(shí)現(xiàn)一趟管柱定點(diǎn)壓裂多個(gè)層段，為解決篩管/襯管完井、套變井、固井質(zhì)量較差等常規(guī)封隔難以實(shí)現(xiàn)分段壓裂的問(wèn)題提供了一種可行的技術(shù)手段，并可節(jié)約新井的射孔成本，是目前國(guó)內(nèi)外油氣井增產(chǎn)改造研究的熱點(diǎn)之一。但受限于滑套尺寸，該技術(shù)僅能完成有限級(jí)數(shù)的壓裂作業(yè)，無(wú)法滿足大規(guī)模壓裂作業(yè)需求。

為了高效的開(kāi)發(fā)非常規(guī)天然氣，國(guó)外公司紛紛研發(fā)出各具特色的無(wú)限級(jí)分段水力壓裂系統(tǒng)。現(xiàn)有的無(wú)限級(jí)分段水力壓裂系統(tǒng)主要有：Multistage Unlimited壓裂系統(tǒng)、ZoneSelect Monobore壓裂系統(tǒng)、TAP壓裂系統(tǒng)和OptiPort壓裂系統(tǒng)。

(1)Multistage Unlimited壓裂系統(tǒng)

Multistage Unlimited壓裂系統(tǒng)是由NCS公司研發(fā)的，該系統(tǒng)采用連續(xù)油管拖動(dòng)，由可重復(fù)座封封隔器與可開(kāi)關(guān)壓裂滑套以及水力噴砂射孔器組成的壓裂-隔離系統(tǒng)構(gòu)成。但由于使用連續(xù)油管作業(yè)，因此不適用于較深地層。同時(shí)，使用連續(xù)油管無(wú)限級(jí)壓裂必須使用套管完井。這些問(wèn)題都制約了該技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

(2)ZoneSelectMonobore壓裂系統(tǒng)

Weatherford公司的ZoneSelectMonobore壓裂系統(tǒng)，主要由：套管滑套和連續(xù)管開(kāi)關(guān)工具等構(gòu)成。利用連續(xù)管將配套的開(kāi)關(guān)工具下入井內(nèi)滑套安裝位置，通過(guò)井口開(kāi)泵循環(huán)，工具產(chǎn)生節(jié)流壓差，開(kāi)關(guān)工具鎖塊外露，與內(nèi)滑套臺(tái)肩配合并鎖緊，通過(guò)上提下放管柱開(kāi)啟、關(guān)閉滑套。停泵后，鎖塊收回，開(kāi)關(guān)工具與內(nèi)滑套脫離即可提出管串。但該技術(shù)需從完井階段介入，工藝復(fù)雜，周期較長(zhǎng)，對(duì)于已完井的油氣井并不適用。

(3)TAP壓裂系統(tǒng)

Schlumberger公司的TAP壓裂系統(tǒng)，主要包括：預(yù)置套管管柱上的坐封短節(jié)和ELEMENTAL可溶解分體式球座2部分。分體式球座由4瓣組成，通過(guò)特殊的支撐架將4瓣球座連接、支撐，并與送入坐封工具相連。但該系統(tǒng)也存在TAP閥對(duì)井斜角和儲(chǔ)層厚度要求較為苛刻，同時(shí)對(duì)金屬球溶解速率要求較高的問(wèn)題。

(4)OptiPort壓裂系統(tǒng)