[发明专利]水平井机械分层与水力喷射压裂酸化复合工艺管柱

说明书

技术领域

本发明涉及油田水平井作业工具领域，特别涉及一种水平井机械分层与水力喷射压裂酸化复合工艺管柱。

背景技术

水平井虽然可以增加井筒与油层的接触面积、提高油气的产量和最终的采收率，但由于低渗透油藏的渗透率低、渗流阻力大、连通性差，有时水平井的单井产能也较低，满足不了经济开发的要求，还要对水平井进行压裂增产，提高水平井的产能。水平井水平段压裂与直井压裂改造的工作重点有所不同。国内外于20 世纪80 年代开始研究水平井的压裂增产改造技术，在水力裂缝的起裂、延伸，水平井压后产量预测，水力裂缝条数和裂缝几何尺寸的优化，储层保护，分段压裂施工技术与井下分隔工具等方面取得了一定进展，但总体来讲配套完善程度不足，特别是水平井分段压裂改造技术和井下分隔工具方面与实际生产需求还存在较大的差距，有待进一步加大投入人力、物力攻关研究。

现有技术中的水平井压裂施工方法主要有水平井水力喷射分段压裂技术和水平井双封隔器＋滑套喷砂器分段压裂技术。

水力喷射分层压裂是集射孔、压裂、隔离为一体的新型增产措施，使用专用喷射工具产生高速流体穿透套管和岩石形成孔眼，射流在喷射通道中形成增压，环空中泵入流体增加环空压力，喷射流体增压和环空压力的叠加超过破裂压力压开地层。其技术原理是根据伯努利方程，流体通过喷射工具时压能被转换成动能，高速流体冲击形成射孔通道完成水力射孔；裂缝形成后，高速流体喷射进入孔道和裂缝，孔道相当于一个“射流泵”；环空流体在射流作用下进入地层维持裂缝的延伸，控制环空压力低于地层的延伸压力。整个过程利用水动力学原理实现水力封隔，不需要其他机械封隔措施。通过拖动管柱，将喷嘴放到下一个需要改造的层段，可依次压开所需改造井段。该技术的优势在于： 

  　１）　不需要机械封隔，能够自动隔离，对裸眼、筛管及管外窜流等封隔器无法坐封的水平井分段压裂同样适用；

２）　无需单独射孔作业，实现了射孔、压裂一次完成，一次管柱可进行多段压裂，比传统压裂工艺节省了作业工序。

３）　可进行定向喷射压裂，准确造缝。

４）　喷射压裂可以有效降低地层破裂压力，保证高破裂压力地层的压开和压裂施工。

５）　该工艺压井次数少，对储层伤害小，施工程序简单，能够产生较高的经济效益。

６）　施工安全性高，可以用一趟管柱在水平井中快速、准确地压开多条裂缝，水力喷射工具可以与常规油管相连接入井，也可以与大直径连续油管相结合，使施工更快捷。

但水力喷射分段压裂还存在如下缺点：

1） 摩擦阻力大, 施工井口压力高, 环空压裂对套管损伤大, 深井应用受到一定限制；

2）由于喷嘴的磨损大，寿命有限，每段喷砂量比机械分层加砂量少；

3）施工砂比远低于常规压裂砂比；

4）不适合已经开采一时间后地层的压裂改造再开采的情况。

水平井封隔器＋滑套分段压裂是一种适合低渗透油田油井开发，在套管内不动管柱进行多段机械分段压裂工艺技术。其工艺原理是采取从趾端到跟端顺序射孔、压裂的方式作业。此工艺管柱和封隔器不受卡距限制，可以对长、短射孔段针对性压裂改造。存在问题：水平井封隔器常常采用液压坐封，但容易出现封隔器砂卡不能解封，造成井下事故。

缺点：

1）处理砂堵困难；

2）封隔器的耐温、耐压受到井深的限制。

发明内容

本发明针对现有技术中水平井分段施工压裂工艺管柱存在的问题，提供

一种水平井机械分层与水力喷射压裂酸化复合工艺管柱，以适用于井段复杂水平井分段压裂改造，分段压裂改造目标更明确，适应性更强，效果更好。

本发明的目的是这样实现的，一种水平井机械分层与水力喷射压裂酸化复合工艺管柱，包括从井口延伸至井下水平井段的套管和油管，所述油管下端连接有安全接头，所述安全接头下方的油管上交叉设有若干级滑套喷砂器和水力喷射器，各级所述滑套喷砂器两侧分别设有封隔器，各级所述水力喷射器两端分别设有扶正器，与最末端喷砂器连接的油管末端依次连接有球座、筛管和引鞋，除最末端喷射器外的各水力喷射器内分别设有用于封隔喷砂口的滑套一，所述滑套喷砂器内设有用于封隔喷砂进口和封隔器进液口的滑套二，各滑套上口分别配合设有球座，所述油管内对应设有与各滑套下口对应的限位座，所述滑套投球后滑至喷口解封位置时下口与相对应的限位座抵靠，各级滑套的内通径尺寸及与各级滑套配合的低密度球直径从近井口向远井口方向依次递减，并且前一级滑套内径大于下一级低密度球直径。