[发明专利]裸井压裂系统

说明书

技术领域

本发明的技术领域涉及压裂，尤其涉及一种不使用外区隔离器而在裸井中进行压裂的方法。

背景技术

在完井方法中有两种通常使用的压裂技术。图1显示了一钻孔10，其具有套管柱12，所述套管柱12在周围的环空16中浇注有水泥14。这通常是通过套管柱12下端的注水泥用套管鞋(未显示)进行的。在多数情况下，如果希望进一步钻孔，该套管鞋被研磨，并进一步进行钻孔。在管柱12被浇注水泥以及水泥14凝固之后，将一射孔枪(未显示)下入并进行击射而形成穿孔18，然后利用从地表传送的流体对穿孔18进行压裂，之后，安装和设置封隔器或桥塞20以隔离穿孔18。然后重复该流程，即，该射孔枪进行穿孔，之后进行压裂，然后又在刚刚形成并压裂的穿孔上方设置另一个封隔器或桥塞。这样依次将穿孔和封隔器/桥塞对22、24；26、28；30、32；和34从底部36朝井地表38置于井10中的任意位置上。

该方案的一个变形是，通过将伸缩元件放进套管壁中，消除穿孔，所述套管壁在水泥凝固之前有选择地伸展进入水泥中，以形成至地层中的通道并跨接被浇注水泥的环空。USP4475729中示出了利用可伸展的元件替代穿孔的流程。一旦这些元件伸展，环空就被浇注水泥，并且过滤通道通过这些伸展的元件打开，这样，在该具体例子中，该井可用于喷射工作。虽然利用可伸展的元件取消了穿孔，但是，浇注水泥工作的成本加上钻井时间可能会很高，并且在某些场所，井场的后勤复杂可能增加成本。

近年来，在管柱49的外部可以设置在井流体中膨胀或者可以变硬的管外封隔器(例如图2中的40、42、44、46和48)，以隔离区域50、52、54和56，在相应的区域中设有阀门，通常是滑动套筒58、60、62和64。管柱49悬挂于套管66，并在其下端67被封盖(capped)。利用各种已知的用于移动所述套筒的装置，可以以任何希望的次序打开它们，以便在两个封隔器之间隔离环形空间68、70、72、74，这样，可以将加压的压裂流体传送至该环形空间中，并仍将压力引入周围地层。这种压裂方法在装配管柱时需要适当放置封隔器，并且由于需要使封隔器膨胀以隔离这些区域而延长了时间。至于是否全部的封隔器都能够实现密封以致由在地表输送至管柱49的压力而在管柱中所产生的压力可靠地去到目的区域中，也有潜在的不确定性。膨胀封隔器的一些例子参见USP 7441596；7392841和7387158。

因此，所需的、并且本发明的方法能够提供的是一种将所施加的压裂压力准确定位至所希望的地层、同时无需昂贵的工序例如水泥浇注和环空封隔器的技术，其中地层处的特征是，例如孔能够保持其完整性。管柱中的压力通过进入地层中的可伸展的管道传送。给定组的管道与一隔离装置耦合，使得在给定时间只有所需的用于压裂的这组或这些组管道可选择地打开。通过伸展的管道传送的压力正好去到地层，并旁通其间的环形空间。通过阅读优选实施例和相关图3的描述，本发明的这些及其它特征对本领域技术人员来说会更容易明白，同时应该理解的是，本发明的整个范围由附带的权利要求书的文字和等效范围确定。

发明内容

一种压裂操作，其不使用环形空间隔离而在裸井中进行。环形空间由位于隔离阀之后的伸缩元件横跨。给定的一组伸缩元件可以是无覆盖的，伸缩元件可以延伸以横跨环形空间并以密封的方式接合地层。加压的压裂流体可被泵送通过伸缩通道和所希望的地层压裂部分。在适当的地层中，不需要水泥灌注来保持井眼完整性。伸缩元件可以任选地具有筛。通常，地层的性质使得也不需要砾石回填。利用伸缩装置可以将生产套管插入到管柱中，通过有选择地暴露伸缩元件，就可以生成感兴趣的地层部分。

附图说明

图1是对套管浇注水泥并顺序穿孔和设置管内封隔器或桥塞以在穿孔和压裂时隔离区域的现有系统；

图2是利用环形空间中的管外膨胀封隔器隔离滑动套筒阀可进入的那些区域的另一种现有系统；

图3显示了本发明的利用进入地层中的可伸展的通道的方法，利用阀门有选择地进入地层，使得直接从管柱就可以压裂地层，同时旁通过裸井环形空间；和

图4是伸缩通道在伸展位置的详图；

图5a和5b显示了利用滑动套筒伸展同时打开而进入地层的伸缩元件；和

图6a和6b显示了带有用于伸展伸缩通道至地层的可伸展装置的下井管柱。

具体实施方式