[發(fā)明專利]多段壓裂與智能完井一體化管柱及方法

在審

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• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN114427422A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙旭;周朝;張同義;姚志良;龍武
• 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;E21B43/14;E21B34/14;E21B34/06;E21B34/08
• 代理公司: 北京聿華聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11611
• 代理人: 賈悅

本發(fā)明涉及一種多段壓裂與智能完井一體化管柱及方法。該管柱包括：壓裂機(jī)構(gòu)，所述壓裂機(jī)構(gòu)構(gòu)造為在打開狀態(tài)下用于對地層進(jìn)行壓裂；以及控水機(jī)構(gòu)，所述控水機(jī)構(gòu)構(gòu)造為在打開狀態(tài)下用于接收來自地層中的流體并根據(jù)流體中的水含量而調(diào)節(jié)允許流體進(jìn)入管柱的流量；其中，在進(jìn)行壓裂時，所述壓裂機(jī)構(gòu)處于打開狀態(tài)而控水機(jī)構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)，在進(jìn)行采油時，所述控水機(jī)構(gòu)處于打開狀態(tài)而壓裂機(jī)構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油壓裂完井一體化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種壓裂控水完井管柱。本發(fā)明還涉及一種使用該管柱進(jìn)行作業(yè)的方法。

背景技術(shù)

為了高效地開發(fā)含水低滲透儲層，需要對儲層進(jìn)行大規(guī)模壓裂改造和有效的控水穩(wěn)產(chǎn)。對于低滲透儲層的開采，目前已經(jīng)廣泛采用多段壓裂水平井技術(shù)。該技術(shù)利用多段壓裂改善儲層導(dǎo)流能力，并利用水平井筒溝通更多的儲層范圍，提高單井產(chǎn)能。

然而，目前的多段壓裂水平井技術(shù)在開采時仍然存在一些弊端。首先，水平井開采中存在由于摩擦壓降所導(dǎo)致的“跟趾效應(yīng)”，容易造成高滲段過早見水，低滲段儲量難以動用，從而影響采收率。

此外，目前的多段壓裂技術(shù)通常為單段單簇壓裂，導(dǎo)致節(jié)流壓差過大，壓裂排量受限，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模壓裂，同時無法滿足井筒全通徑，增大了流動阻力。

為了解決單段單簇壓裂的排量受限問題，目前已經(jīng)研發(fā)出一球多簇壓裂技術(shù)，但是，目前的一球多簇壓裂管柱只能由作業(yè)人員操作開關(guān)滑套來進(jìn)行控水。因此，控水能力的適應(yīng)性較差，需要作業(yè)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場情況進(jìn)行頻繁的監(jiān)控。

在現(xiàn)有的管柱條件下，為了在多段壓裂水平井中應(yīng)用智能控水技術(shù)，需要在壓裂作業(yè)完成后，先起出壓裂管柱，隨后再下入智能控水完井管柱。這種方式既增加了管柱材料成本、作業(yè)費(fèi)用和作業(yè)風(fēng)險，也延長了作業(yè)周期。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種壓裂控水完井管柱及相應(yīng)的作業(yè)方法，能解決或至少削弱以上問題中的至少一項(xiàng)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種壓裂控水完井管柱，包括：壓裂機(jī)構(gòu)，所述壓裂機(jī)構(gòu)構(gòu)造為在打開狀態(tài)下用于對地層進(jìn)行壓裂；以及控水機(jī)構(gòu)，所述控水機(jī)構(gòu)構(gòu)造為在打開狀態(tài)下用于接收來自地層中的流體并根據(jù)流體中的水含量而調(diào)節(jié)允許流體進(jìn)入管柱的流量；其中，在進(jìn)行壓裂時，所述壓裂機(jī)構(gòu)處于打開狀態(tài)而控水機(jī)構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)，在進(jìn)行采油時，所述控水機(jī)構(gòu)處于打開狀態(tài)而壓裂機(jī)構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)。

通過上述壓裂控水完井管柱能通過一趟管柱同時實(shí)現(xiàn)壓裂和根據(jù)流過控水機(jī)構(gòu)的流體中的水含量而自適應(yīng)控水。由此，可使所采集的油具有較高的品質(zhì)，并降低了作業(yè)成本、縮短了作業(yè)周期。

在一個實(shí)施例中，在進(jìn)行壓裂時，通過所述管柱內(nèi)壓力大于管柱外壓力而使所述壓裂機(jī)構(gòu)自動打開，所述控水機(jī)構(gòu)自動關(guān)閉；在進(jìn)行采油時，通過所述管柱內(nèi)壓力小于所述管柱外壓力而使所述控水機(jī)構(gòu)自動打開，所述壓裂機(jī)構(gòu)自動關(guān)閉。

在一個實(shí)施例中，所述壓裂機(jī)構(gòu)包括沿軸向方向接續(xù)設(shè)置的多個壓裂短節(jié)，各個壓裂短節(jié)包括：壓裂外筒，在所述壓裂外筒的側(cè)壁上構(gòu)造有第一流通孔；套設(shè)在所述壓裂外筒內(nèi)的壓裂內(nèi)筒，在所述壓裂內(nèi)筒的側(cè)壁上構(gòu)造有第二流通孔；套設(shè)在所述壓裂外筒與壓裂內(nèi)筒之間的壓裂彈簧，所述壓裂彈簧的上端與壓裂內(nèi)筒的徑向向外延伸的抵接部相接合，下端與壓裂外筒的徑向向內(nèi)延伸的抵接部相接合；以及設(shè)置在所述壓裂內(nèi)筒內(nèi)的壓裂球座；其中，通過向所述管柱內(nèi)投入憋壓球打壓，使得所述憋壓球與所述壓裂球座接合，所述壓裂內(nèi)筒向下移動，以使所述第一流通孔與所述第二流通孔彼此連通，允許壓裂流體射向儲層；在不向所述管柱內(nèi)打壓時，所述壓裂內(nèi)筒的第一流通孔與所述第二流通孔彼此分離；其中，所述多個壓裂短節(jié)中的最下方的壓裂短節(jié)中的壓裂球座為可溶球座，其他壓裂短節(jié)中的壓裂球座為擴(kuò)張式球座，所述擴(kuò)張式球座構(gòu)造為能在打壓超過一定閾值時擴(kuò)張，以允許所述憋壓球通過，其中，所述憋壓球?yàn)榭扇鼙飰呵颉?/p>