[發(fā)明專利]一種用于形成人工復(fù)雜縫網(wǎng)的裝置、系統(tǒng)以及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110940021.1
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113464113B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭巖;黃家曦;諶立吉;陳掌星;張廣清
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（北京）
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267;E21B17/20;E21B47/00;E21B47/12
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 朱燕鷗

本發(fā)明涉及一種用于形成人工復(fù)雜縫網(wǎng)的縫網(wǎng)裝置、系統(tǒng)及方法，包括：柔性桿，所述柔性桿的底部彎折形成彎折部；金屬球，所述金屬球固定在所述彎折部的端部位置處。將柔性桿從地面井口下入到套管環(huán)空中存在人工裂縫的位置；將金屬球經(jīng)套管射孔伸入到人工裂縫主縫內(nèi)部，使金屬球距離主縫尖端一定距離；壓裂液從柔性桿周圍流過，在裂縫壁面形成周期變化且沿裂縫長度非均勻分布的縫內(nèi)載荷，在所述裂縫載荷的作用下裂縫壁面圍巖發(fā)生疲勞損傷，形成支縫。本發(fā)明中采用上述裝置和方法能夠形成復(fù)雜的縫網(wǎng)，提高了支縫形成的成功率、實現(xiàn)定點形成支縫、形成多條支縫的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油與天然氣儲層改造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于形成人工復(fù)雜縫網(wǎng)的裝置、系統(tǒng)以及方法。

背景技術(shù)

隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各個國家地區(qū)對于石油與天然氣的需求也與日俱增。目前傳統(tǒng)油氣資源的開采已難以滿足現(xiàn)階段的需求，石油工業(yè)步入從常規(guī)油氣開發(fā)轉(zhuǎn)換到非常規(guī)油氣開發(fā)的新階段，低滲，頁巖，致密儲層等非常規(guī)油氣的開采受到了廣泛的關(guān)注。

水力壓裂是一項有廣泛應(yīng)用前景的油氣井增產(chǎn)措施。該項技術(shù)是通過向儲層中注入高粘度壓裂液。隨著低滲，頁巖，致密的儲層油氣開采占比越來越大，應(yīng)用傳統(tǒng)的水力壓裂技術(shù)面臨著地層起裂壓力高的問題，導(dǎo)致難以在儲層中產(chǎn)生復(fù)雜縫網(wǎng)，儲層改造體積的增大困難重重；而且地面工作人員和壓裂設(shè)備面臨著來自地面壓裂泵高泵壓的安全隱患。

為了解決上述問題，目前壓裂改進(jìn)的一個方向是疲勞水力壓裂，該技術(shù)能夠使巖石疲勞破壞，累積損傷，降低巖石的抗拉強(qiáng)度，引起地層起裂壓力的降低。疲勞水力壓裂的三種形式包括：

(1)循環(huán)壓裂:周期性通過壓裂泵注加壓，停泵卸壓，再泵注加壓。頻繁啟動和停止加載的循環(huán)處理會使油氣儲層巖石發(fā)生疲勞破壞。

(2)脈動壓裂：一種是通過地面變頻改變壓裂泵的轉(zhuǎn)速，將排量的穩(wěn)定輸出轉(zhuǎn)為周期性的脈沖壓力波，繼而的脈動壓力使得井底油氣儲層受到交變應(yīng)力發(fā)生疲勞破壞。另一種是在井底設(shè)置脈動轉(zhuǎn)化器將管柱中壓力液轉(zhuǎn)化成脈動的壓裂液，實現(xiàn)巖石疲勞損傷。

(3)波動注入：通過快速改變壓裂泵的工作轉(zhuǎn)速形成不穩(wěn)定的排量，在井底產(chǎn)生一個振動源，誘發(fā)油氣儲層微地震事件和對其作用交變應(yīng)力造成破壞。

以上三種改進(jìn)的水力壓裂方法雖然能夠產(chǎn)生疲勞荷載，但其弊端也很明顯，循環(huán)壓裂頻繁的啟動和停止會對泵造成一定損傷，脈動壓裂和波動注入都對變頻壓裂泵的要求極高，目前不易研發(fā)。而在井底設(shè)置脈動轉(zhuǎn)化裝置在實施和維護(hù)上都存在一定難度，上述方法產(chǎn)生的疲勞荷載是在從地面到井底整個管柱中流動，這就導(dǎo)致井筒也可能發(fā)生疲勞損傷。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于形成人工復(fù)雜縫網(wǎng)的裝置、系統(tǒng)及方法，能夠形成復(fù)雜縫網(wǎng)，且不需要頻繁啟動或停止壓裂泵，也不會損壞井筒。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種用于形成人工復(fù)雜縫網(wǎng)的裝置，包括：

柔性桿，所述柔性桿的桿尖穿過套管并通過所述套管上的射孔深入到儲層壓裂形成的主縫中，所述柔性桿被配置為保證壓裂液能夠從所述柔性桿周圍流過，以在所述柔性桿的桿尖處引起卡門渦街效應(yīng)；

球狀件，所述球狀件固定在所述柔性桿的桿尖處，所述球狀件被配置為擴(kuò)大所述柔性桿的桿尖處的卡門渦街效應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述柔性桿的直徑小于所述主縫的寬度，所述球狀件的直徑略大于所述柔性桿的直徑。

進(jìn)一步地，所述柔性桿為鋼絲，所述球狀件為金屬球。

進(jìn)一步地，包括所述的裝置、傳感器、計算機(jī)系統(tǒng)以及驅(qū)動機(jī)構(gòu)；

所述傳感器固定安裝在所述柔性桿上且靠近桿尖處，用于檢測所述球狀件向主縫內(nèi)移動的距離，并將檢測到的信號發(fā)送給位于地面上的計算機(jī)系統(tǒng)；