海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱及其施工方法
【專利摘要】本發明涉及一種海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱及其施工方法，所述管柱包括套管、底部完井管柱和頂部回接管柱，頂部回接管柱包括若干級壓裂施工組，除第一級壓裂施工組外，每級均有不少于兩個滑套提供壓裂液噴射出口，造縫數量多，且兩端共兩個封隔器提供封隔。頂部回接管柱的回接油管上還設置有安全閥，頂部封隔器和循環閥，安全閥設置在靠近井口位置并與地面的控制終端連接，頂部封隔器位于安全閥和水力錨之間，循環閥位于水力錨和頂部封隔器之間。本發明實現了在不增加投球次數的情況下，成倍增加每個壓裂施工段的壓裂數量，從而提高壓裂精細化程度，增加了油（氣）產量。同時滿足了海上作業對于安全、環保的要求和限制。
【專利說明】海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種裸眼水平井完井壓裂一體化管柱及其施工方法，特別是涉及一種適合海上進行壓裂施工的裸眼水平井完井壓裂一體化管柱及其施工方法。
【背景技術】
[0002]裸眼水平井分段壓裂技術是一種低滲油田增產技術，擁有廣泛的市場需求。該技術通過懸掛封隔器懸掛裸眼段工具，包括裸眼封隔器、滑套、座封球座、浮鞋等，將水平段分隔成若干段，實現分別壓裂，同時生產。回接管柱包括插入密封和水力錨，插入密封插入到懸掛封隔器的回接密封筒中，實現油管回接，水力錨防止管柱向上蠕動。底部完井管柱和頂部回接管柱共同構成了壓裂施工服務管柱，壓裂施工中通過投球開啟滑套，分段壓裂，無需固井和射孔作業，施工成本低，作業效率高。
[0003]陸地上實施裸眼水平井分段壓裂工藝時，套管承壓級別高，允許套管帶壓。而海上壓裂施工受安全、環保、平臺場地條件等諸多因素的限制，無法完全采用現有的陸地裸眼水平井分段管柱進行壓裂施工。另外，上述裸眼水平井完井壓裂一體化管柱，由于采用普通的滑套在壓裂改造過程中，受投球尺寸數量限制，工藝達不到儲層的精細化改造要求。而且，在施工生產過程中，上述一體化管樁關井通過采油樹的閘板閥控制，存在一定的危險性。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱及其施工方法，其目的之一是實現在不增加投球次 數的情況下，成倍增加每個壓裂施工段的壓裂數量，從而提高壓裂精細化程度，增加了油(氣)產量。
[0005]目的之二是，針對海上油氣田的特點，通過對管柱結構的改進，實現在生產過程中套管段環空被有效封隔，油(氣、水)通過油管通道采收，保證套管無壓生產。
[0006]目的之三是，管柱在施工或生產過程中，可以隨時實現遠程關井，保證安全。
[0007]目的之四是，建立反洗通道，保證出現砂堵時快速有效地解堵，提高生產效率；建立泄壓通道，保證油套環空無憋壓，安全生產。
[0008]為了實現上述發明目的，本發明采取的技術方案如下:
[0009]一種海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱，包括套管、底部完井管柱和頂部回接管柱，所述底部完井管柱和頂部回接管柱均位于套管內，所述底部完井管柱包括連接在懸掛封隔器上的若干級壓裂施工組和位于油管最前端的浮鞋，各級壓裂施工組之間依次通過油管短節串連，所述頂部回接管柱包括回接油管、設置在回接油管上的插入密封和水力錨，所述插入密封插入到懸掛封隔器的回接密封筒中實現油管回接，其特征在于:所述壓裂施工組以懸掛封隔器為起點，依次為最后一級壓裂施工組、若干級中間壓裂施工組和第一級壓裂施工組；所述最后一級壓裂施工組由i個過球滑套、一個投球滑套和一個裸眼封隔器組成，其中，i ^ 1 ;所述中間壓裂施工組由j個過球滑套、一個投球滑套和兩個裸眼封隔器組成，其中，j ^ 1，兩個裸眼封隔器分別位于壓裂施工組的兩端；所述第一級壓裂施工組依次由一個裸眼封隔器、壓差滑套和一個座封球座組成；所述回接油管上還設置有安全閥，頂部封隔器和循環閥，所述安全閥設置在靠近井口位置并與地面的控制終端連接，所述頂部封隔器位于安全閥和水力錨之間，所述循環閥位于水力錨和頂部封隔器之間。
[0010]優選地，所述安全閥與兩端的回接油管通過流動短節連接。
[0011]優選地，所述頂部封隔器設置在靠近水力錨位置。
[0012]優選地，所述頂部封隔器和懸掛封隔器之間
[0013]優選地，所述插入密封為錨定插入密封。
[0014]所述的海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱的施工方法，其特征在于步驟如下:
[0015]步驟一，完鉆后，進行通井工序，為下入底部完井管柱做好井通準備；
[0016]步驟二，按照設計要求用鉆桿下入底部完井管柱，并調整好懸掛封隔器和所有裸眼封隔器位置；
[0017]步驟三，自底部完井管柱注入頂替液，將井筒內泥漿頂出井口，直至井筒內頂出的液體與頂替液一致；
[0018]步驟四，投壓裂球，并泵送至座封球座位置，鉆桿內部打壓先座封所有裸眼封隔器，后繼續加壓座封懸掛封隔器；
[0019]步驟五，鉆桿內繼續打壓丟手或者采用機械方式丟手，上提鉆桿；
[0020]步驟六，鉆桿內打壓，檢驗懸掛封隔器密封性，密封性合格后起出鉆桿；
[0021]步驟七，油管依次連接插入密封、水力錨、循環閥、頂部封隔器、下流動短節、安全閥和上流動短節形成頂部回接管柱，并將連接好的頂部回接管柱下入井口，插入密封回接到懸掛封隔器的回接密封筒中，安全閥的控制管線固定在所經過油管短節上，并引出井口與地面的控制終端連接；
[0022]步驟八，油管打壓試壓，對頂部回接管柱進行驗封，套管打壓驗插入密封的密封性倉泛;
[0023]步驟九，驗插入密封的密封性能合格后，油管加壓至打開壓差滑套，然后安裝壓裂井口等待壓裂；
[0024]步驟十，壓裂車組擺放，連接完成后，對地面高壓管線進行試壓，合格后準備進行壓裂施工；
[0025]步驟十一，按照壓裂泵注程序進行第一級壓裂施工組壓裂施工；
[0026]步驟十二，第一級壓裂施工完成后，投入下一級壓裂球，依次打開下一級壓裂施工組的過球滑套和投球滑套，壓裂球最終落在本級的投球滑套上，然后以最大允許排量壓裂，迅速將該級各出液口對應地層全面壓開，一次加砂完成該級壓裂作業；
[0027]步驟十三，按照步驟十二所述方法，逐級完成所有壓裂施工組對應級的壓裂作業；
[0028]步驟十四，壓裂施工完成后關井，待壓力擴散后放噴排液；
[0029]步驟十五，投入生產前，座封頂部封隔器，將頂部封隔器其上套管空間和其下套管空間隔絕，以防插入密封失效導致頂部封隔器其上的套管壓力增高至超過限值；
[0030]步驟十六，開始生產。
[0031]優選地，整個壓裂作業和生產過程中，當出現砂堵時，控制循環閥反循環沖砂解堵。[0032]優選地，在生產過程中，當頂部封隔器和懸掛封隔器之間發生憋壓現象，打開循環閥平衡壓力。
[0033]優選地，在整個壓裂作業和生產過程中，如發生事故，通過地面上的控制終端將安全閥控制管線的壓力卸掉即可關閉油管，實現遠程快速關井。
[0034]本發明和現有技術相比，具有如下有益效果:
[0035]通過在錨定插入密封回接段以上油管連接了頂部封隔器，在生產時頂部封隔器座封，實現了即使插入密封磨損泄露，壓力也不會上竄使頂部封隔器其上套管帶壓，滿足了海上作業對于安全、環保的要求和限制。
[0036]除第一級壓裂施工組外，每級均有不少于兩個滑套提供壓裂液噴射出口，造縫數量多，且兩端共兩個封隔器提供封隔。實現在不增加投球次數的情況下，成倍增加每個壓裂段的裂縫數量，從而提高壓裂作業的精細化程度，實現增產。
[0037]為了實現在安全區域內對井道的及時關閉，在頂部管柱中增加了井下安全閥，并為了避免油管和安全閥內徑之間的差異引起的紊流現象，安全閥與兩端的油管通過流動短節連接，對管柱起到保護作用；通過上述改造從而實現管柱在施工或生產過程中，可以隨時實現遠程關井，保證安全。
[0038]為了解決在壓裂過程中出現砂堵導致生產中斷，在頂部管柱中還增加了循環閥，通過控制循環閥反循環，建立反洗通道，可以實現快速有效地解堵；另外，增加的循環閥還可以建立壓力平衡通道，保證井下無憋壓，安全生產。
[0039]本發明通過對現有的陸地油田管柱進行改造，使其適應海上油田的特殊性，同時增加了生產的安全性和提高了生產效率，且結構簡單，施工方便。通過在試驗工程中的應用，在不增加生產成本的情況下，大大提高了油田產量，降低了生產的事故率，實現了良好的經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0040]圖1是海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱連接示意圖。
[0041]附圖標記:1_安全閥、2-流動短節、3-頂部封隔器、4-循環閥、5-水力錨、6_錨定插入密封、7-懸掛封隔器、8-套管、9-油管;10、11，15、16，20、21_過球滑套；12，17，22_投球滑套；13，14、18，19、23，24-裸眼封隔器；25_壓差滑套、26-座封球座、27-浮鞋。
【具體實施方式】
[0042]為使本發明的發明目的、技術方案和有益效果更加清楚明了，下面結合附圖對本發明的實施例進行說明，需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例和實施例中的特征可以相互任意組合。
[0043]圖1為海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱連接示意圖。如圖1所示，一種海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱，包括套管8、底部完井管柱和頂部回接管柱，所述底部完井管柱和頂部回接管柱均位于套管8內，所述底部完井管柱包括由連接在懸掛封隔器7上的四級壓裂施工組和位于油管9最前端的浮鞋27，所述壓裂施工組之間通過油管短節串連，所述頂部回接管柱包括回接油管和設置在回接油管上的錨定插入密封6和水力錨5，所述錨定插入密封6插入到懸掛封隔器7的密封回接筒中實現油管回接，以懸掛封隔器7為起點，依次為最后一級壓裂施工組、兩級中間壓裂施工組和第一級壓裂施工組；所述最后一級壓裂施工組由2個過球滑套10、11 ;一個投球滑套12和一個裸眼封隔器13組成；所述中間壓裂施工組即第二級和第三級，其中第二級由2個過球滑套20、21 ;—個投球滑套22和兩個裸眼封隔器19、23組成，兩個裸眼封隔器19、23分別位于壓裂施工組的兩端；其中第三級由2個過球滑套15、16 ;—個投球滑套17和兩個裸眼封隔器14、18組成，兩個裸眼封隔器14、18分別位于壓裂施工組的兩端，所述第一級壓裂施工組依次由一個裸眼封隔器24、壓差滑套25和一個座封球座26組成，每級壓裂施工組中投球滑套用同一尺寸的低密度球打開；所述回接油管上還設置有安全閥1，所述安全閥1設置在靠近井口位置并與地面的控制終端連接，安全閥1與控制終端之間的連線固定在油管接箍上，并引出井口位置固定。所述安全閥1與兩端的回接油管通過流動短節2連接。本實施例中給出的中間壓裂施工組的級數為兩級，壓裂施工組具體排放幾級由油藏設計、壓裂設計并兼顧投球尺寸來確定，需保證的是每一級施工組在地質油藏設計時計算地層破裂壓力基本相等，才能夠同時完全壓裂。每一級壓裂施工組中的過球滑套個數不限定，可按照設計要求確定數量，即i > 1，j ^ l,i和j相等或不等。為了增強密封效果，本實施例中插入密封選擇錨定插入密封6，在壓裂施工要求較低的情況下，還可選擇其他類型的插入密封。
[0044]參見圖1，所述頂部回接管柱的回接油管上安裝有頂部封隔器3，所述頂部封隔器3下深深度較安全閥1大，位于安全閥1和水力錨5之間并靠近水力錨5位置。
[0045]參見圖1，所述頂部回接管柱的回接油管上安裝有循環閥4，所述循環閥4連接在水力錨5和頂部封隔器3之間。
[0046]上述的海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱的施工方法，步驟如下:
[0047]步驟一，完鉆后，進行通井工序，為下入底部完井管柱做好井通準備；所述通井工作包括用刮管器刮套管、用通井規通套管，用鉆頭通井、用單西瓜皮模擬管柱通井、用雙西瓜皮模擬管柱通井等；`
[0048]步驟二，按照設計要求用鉆桿下入底部完井管柱，并調整好懸掛封隔器7和所有
【權利要求】
1.一種海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱，包括套管(8)、底部完井管柱和頂部回接管柱，所述底部完井管柱和頂部回接管柱均位于套管(8)內，所述底部完井管柱包括連接在懸掛封隔器(7)上的若干級壓裂施工組和位于油管最前端的浮鞋(27)，各級壓裂施工組之間依次通過油管短節串連，所述頂部回接管柱包括回接油管、設置在回接油管上的插入密封和水力錨(5)，所述插入密封插入到懸掛封隔器(7)的回接密封筒中實現油管回接，其特征在于:所述壓裂施工組以懸掛封隔器(7)為起點，依次為最后一級壓裂施工組、若干級中間壓裂施工組和第一級壓裂施工組；所述最后一級壓裂施工組由i個過球滑套、一個投球滑套和一個裸眼封隔器組成，其中，i ^ 1 ;所述中間壓裂施工組由j個過球滑套、一個投球滑套和兩個裸眼封隔器組成，其中，j ^ 1，兩個裸眼封隔器分別位于每個中間壓裂施工組的兩端；所述第一級壓裂施工組依次由一個裸眼封隔器、壓差滑套(25)和一個座封球座(26)組成；所述回接油管上還設置有安全閥(1)，頂部封隔器(3)和循環閥(4)，所述安全閥(1)設置在靠近井口位置并與地面的控制終端連接，所述頂部封隔器(3)位于安全閥(1)和水力錨(5 )之間，所述循環閥(4)位于水力錨(5 )和頂部封隔器(3 )之間。
2.如權利要求1所述的海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱，其特征在于:所述安全閥(1)與兩端的回接油管通過流動短節(2)連接。
3.如權利要求1所述的海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱，其特征在于:所述頂部封隔器(3)設置在靠近水力錨(5)位置。
4.如權利要求1或2或3所述的海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱，其特征在于:所述插入密封為錨定插入密封(6 )。
5.如權利要求1至4任意一項所述的海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱的施工方法，其特征在于步驟如下:步驟一，完鉆后，進行通井工序，為下入底部完井管柱做好井通準備；步驟二，按照設計要求用鉆桿下入底部完井管柱，并調整好懸掛封隔器(7)和所有裸眼封隔器位置；步驟三，自底部完井管柱注入頂替液，將井筒內泥漿頂出井口，直至井筒內頂出的液體與頂替液一致；步驟四，投壓裂球，并泵送至座封球座(26)位置，鉆桿內部打壓先座封所有裸眼封隔器，后繼續加壓座封懸掛封隔器(7)；步驟五，鉆桿內繼續打壓丟手或者采用機械方式丟手，上提鉆桿；步驟六，鉆桿內打壓，檢驗懸掛封隔器(7)密封性，密封性合格后起出鉆桿；步驟七，油管依次連接插入密封、水力錨(5)、循環閥(4)、頂部封隔器(3)、下流動短節、安全閥(1)和上流動短節形成頂部回接管柱，并將連接好的頂部回接管柱下入井口，插入密封回接到懸掛封隔器(7)的回接密封筒中，安全閥(1)的控制管線固定在所經過油管短節上，并引出井口與地面的控制終端連接；步驟八，油管打壓試壓，對頂部回接管柱進行驗封，套管打壓驗插入密封的密封性能；步驟九，驗插入密封的密封性能合格后，油管加壓至打開壓差滑套(25)，然后安裝壓裂井口等待壓裂；步驟十，壓裂車組擺放，連接完成后，對地面高壓管線進行試壓，合格后準備進行壓裂施工；步驟十一，按照壓裂泵注程序進行第一級壓裂施工組壓裂施工；步驟十二，第一級壓裂施工完成后，投入下一級壓裂球，依次打開下一級壓裂施工組的過球滑套和投球滑套，壓裂球最終落在本級的投球滑套上，然后以最大允許排量壓裂，迅速將該級各出液口對應地層全面壓開，一次加砂完成該級壓裂作業；步驟十三，按照步驟十二所述方法，逐級完成所有壓裂施工組對應級的壓裂作業；步驟十四，壓裂施工完成后關井，待壓力擴散后放嗔排液；步驟十五，投入生產前，座封頂部封隔器(3)，將頂部封隔器(3)其上套管空間和其下套管空間隔絕，以防插入密封失效導致頂部封隔器(3)其上套管壓力增高至超過限值；步驟十六，開始生產。
6.根據權利要求5所述的海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱的施工方法，其特征在于:整個壓裂作業和生產過程中，當出現砂堵時，控制循環閥(4)反循環沖砂解堵。
7.根據權利要求6所述的海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱的施工方法，其特征在于:在生產過程中，當頂部封隔器(3)和懸掛封隔器(7)之間發生憋壓現象，打開循環閥(4)平衡壓力。
8.根據權利要求6所述的海上裸眼水平井完井壓裂一體化管柱的施工方法，其特征在于:在整個壓裂作業和生產過程中，如發生事故，通過地面上的控制終端將安全閥(1)控制管線的壓力卸掉即可關閉油管，實現遠程快速關井。
【文檔編號】E21B43/26GK103643931SQ201310701600
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】喬金中, 劉剛芝, 王杏尊, 付強, 李英松, 劉正偉, 黃杰, 矯洪喜, 張曉濤 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司