[发明专利]用于提高复合射孔压裂效果的动态封压方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探开发领域，是一种用于提高复合射孔压裂效果的动态封压方法及其装置，特别适用于电缆或油管传输等工艺的复合射孔作业。

背景技术

在油气井勘探开发领域中，复合射孔作为油气井射孔完井的一种有效的增产方法，在油田勘探开发中得到了广泛应用。复合射孔的技术原理是将按照一定孔密和相位规则排列的射孔弹装配在射孔枪中，并在枪内均匀分布装填一定量的火药柱。射孔时，首先由射孔弹爆炸产生聚能射流先行穿透套管壁在地层与井筒之间形成孔道，然后由射孔弹爆炸的冲击能和热能激发火药柱燃烧产生动态高压气体，该高压气体通过射孔孔眼和枪身上的泄压孔首先进入井筒环空中，在井筒中建立起高压并进入射孔孔道，对地层实施压裂做功。复合射孔可在近井地带形成不受地应力影响的广大的裂缝网络，能够消除钻井、固井和射孔对地层的污染，改善井筒与油层的沟通状态和地层的渗透效果，提高油井产能和寿命。但是对于不同井况、地层状况和不同的射孔工艺，复合射孔作业的效果是有差别的，比如对于井深较浅的井，由于液柱低，井筒压力小，复合射孔所产生的气体压力相对井筒压力压差很大(比如1000米井，液柱压力大约10MPa，而复合射孔一般情况下气体峰值压力在50～60MPa，压力差达到40～50MPa)，大压差会造成高压气体向阻力最小的井口或井底低压区轴向高速流动，能量的流失使射孔段气体压力快速下降，进入地层的能量减少，作用时间短，压裂效率降低。对于渗透率低、岩石致密、地层压力高的井，地层阻力大，气体压力不能快速进入地层，使井筒压力升高，压差增大，能量也会向阻力小的井口和井底低压区方向高速释放造成压力损失，降低压裂效率。对于不同的射孔工艺也会影响压裂效率，比如对于电缆传输，射孔段长一般最大不超过4米，通过井下p-T测试仪所得到的曲线可以知道4米枪的有效压力持续时间是1米枪的2～3倍，射孔段中心区离射孔枪枪头和枪尾的距离越短，射孔枪中心区压力下降速度就越快，压裂效果就越不好。截止目前，国内外未见到对这些问题解决方法的报道。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种用于提高复合射孔压裂效果的动态封压方法及其装置，该方法及装置能够把复合射孔产生的高能气体封堵在射孔段内，延长有效压力作用时间，增加进入地层的气体量，增强对地层压裂的做功能力。

本发明解决上述问题的思路是：利用爆炸和燃烧所产生的高加载率爆燃气体在射孔段上下两端建立起动态高压区，从而抑制复合射孔的高压气体向阻力小的井口或井底低压区释放。

为解决上述问题，本发明提供的用于提高复合射孔压裂效果的动态封压方法是：复合射孔枪实施压裂的同时，通过炸药爆炸和火药爆燃产生的气体封堵复合射孔枪上端处或者复合射孔枪上端处和下端处的井筒。

所述的通过炸药爆炸和火药爆燃产生的气体封堵复合射孔枪上端处或者复合射孔枪上端处和下端处的井筒可以这样进行：

1)在复合射孔枪的上端，或者在复合射孔枪的上端和下端安装动态封压装置，该动态封压装置中装有炸药、一级火药和二级火药；

2)复合射孔枪到达井下射孔位置，导爆索依次引爆动态封压装置里的炸药和复合射孔枪里的射孔弹；

3)动态封压装置里的炸药爆炸引燃动态封压装置里的一级火药，一级火药产生的爆燃气体充斥在动态封压装置附近井筒内；

4)动态封压装置里的一级火药爆燃后引燃动态封压装置里的二级火药，二级火药燃烧产生的爆燃气体持续充斥在动态封压装置附近井筒，维持动态封压装置附近井筒压力至压裂完成。

上述一级火药产生的爆燃气体压力或/和二级火药产生的爆燃气体压力最好不小于复合射孔枪实施压裂的压力。当然，如果一级或/和二级火药产生的爆燃气体压力小于复合射孔枪实施压裂的压力，也能起到一定的封压作用，譬如，略小于复合射孔枪实施压裂的压力，其封压作用也相当不错。

上述一级火药引燃的时间最好与射孔弹火药的引燃时间同步。

最佳方案是：控制二级火药爆燃气体向井筒释放的速率，使一级火药与二级火药产生的爆燃气体作用时间之和不小于复合射孔产生的爆燃气体的作用时间。

本发明用于提高复合射孔压裂效果的动态封压装置是：具有一个管状本体，该管状本体的端部通过接头与复合射孔枪的端部连接，管状本体上设有带堵片的泄压孔，管状本体内腔设有炸药柱、一级火药和二级火药，其中一级火药包在炸药柱外面，一级火药和炸药柱之间设有隔爆管，二级火药与炸药柱隔离，二级火药与一级火药之间设有带筛孔的隔爆板，导爆索插入炸药柱内。

上述的隔爆管最好采用金属材料。

上述带筛孔的隔爆板的筛孔直径为8～24毫米。用筛孔来控制或调整压力补充的速度和持续时间。