[发明专利]在钻井的同时进行压裂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于从井筒中生产流体的方法。更具体地，本发明涉及用于在地层中钻取井筒的同时压裂地下地层中的离散部分的方法。

背景技术

生产烃的井筒在地面下延伸并且与圈闭有烃的地下地层交叉。井筒通常是通过位于钻柱末端的钻头来产生的，通常，位于井筒开口上方的驱动系统使钻柱和钻头旋转。通常在钻头上设置有切削元件，随着钻头旋转，切削元件刮除井筒的底部且挖掘材料，从而将井筒加深。钻井流体通常沿钻柱向下泵送并且从钻头引入井筒。钻井流体在钻柱与井筒壁之间的环隙中沿井筒向上回流。在挖掘时产生的钻屑随着循环的钻井流体沿井筒向上载送。

有时在井筒壁中形成裂缝，裂缝延伸到与井筒邻近的地层中。压裂通常是通过将高压流体注入井筒中并且密封井筒的一部分来进行的。压裂一般在井筒中的压力超过地层中的岩石强度时开始。通常通过注入诸如砂或树脂涂层颗粒等支撑剂(proppant)支撑裂缝。支撑剂通常还用于阻止从地层向井筒产出砂或其它颗粒物质。

发明内容

本文描述了在地下地层中操作的方法。在一个实例中，该方法包括：为一组钻管提供附接的钻头以限定钻柱；以及利用钻柱形成贯穿地层的井筒。从钻柱的一部分到井筒的壁形成密封结构以产生从井筒的底端到密封结构的密封空间。通过将密封空间增压，压裂地层的与密封空间邻近的部分。该方法还可以包括：将井筒钻到更深的深度，使得井筒的底端处于更深的深度并且反复执行密封步骤和压裂步骤。任选地，在钻井步骤和密封步骤之间，将钻头的底端从井筒的底端向上拉。在一个实例中，密封结构位于钻头上。密封结构可以是封隔器，在该实例中，形成所述密封结构的步骤包括：使流体在封隔器内流动以将封隔器扩张成与井筒的壁密封接合。在可选方案中，封隔器设置在钻头上的套环上。钻头可以包括主体，在主体上有切削刮板和滑动刮板，在切削刮板之间限定了通道，滑动刮板选择性地滑入通道中并且与切削刮板的横向侧部密封接合。在该实例中，形成密封结构的步骤包括将滑动刮板滑入通道中。该方法还可以包括：使钻井流体在钻柱内流动；以及在形成井筒的步骤期间从钻头排出钻井流体。可选地，将井筒增压是通过将钻井流体引入所述密封空间来完成的。

本文还公开了压裂地下地层的方法。在压裂的实例中，利用钻柱在地层中钻出井筒，钻柱具有附接到钻管的钻头。横跨钻柱与井筒的壁之间的环形空间形成密封结构，从形成了密封空间，所述密封空间具有在所述密封结构处的上端以及在井筒的底端处的下端，并且在压力下将流体引入密封空间，该压力向地层施加的力超过地层中的抗张应力并且压裂地层。密封结构可以是封隔器，通过使增压流体从钻柱的环隙流到封隔器来启动封隔器。可选地，通过使钻头上的滑动刮板移入由钻头上的切削刮板限定的通道，而在钻头上形成密封结构，其中滑动刮板的横向侧部密封地接合切削刮板的横向侧部。任选地，可以在钻头上方部署辅助密封结构。在钻取井筒和密封井筒之间，钻头可以从井筒的底部向上移动。在一个实例中，流体是钻井流体。

附图说明

为了实现以及能够具体理解本发明的上述特征、方案和优点以及变得显然的其他特征、方案和优点，下面参考在附图中图示说明的本发明的实施例对上文简要概述的本发明做更具体的描述，附图构成本说明书的一部分。然而，值得注意的是，附图仅图示了本发明的优选实施例，因此，不应视为是对本发明范围的限制，因为本发明可容许有其他同等有效的实施例。

图1是根据本发明的形成井筒的钻井与压裂系统的示例性实施例的侧面局部剖视图。

图2A是与根据本发明的图1的系统一起使用的钻头的实例的侧视图。

图2B是根据本发明的处于密封构造的图2A的钻头的实例的侧视图。

图3是根据本发明的开始压裂步骤的图1的系统的实例的侧面局部剖视图。

图4是根据本发明的完成压裂步骤的图3的系统的实例的侧面局部剖视图。

图5是根据本发明的井筒中多个区域具有裂缝的图1的系统的实例的侧面局部剖视图。

具体实施方式