[发明专利]水力喷射无限级压裂装置及压裂方法

说明书

本申请公开一种水力喷射无限级压裂装置及压裂方法，该压裂装置包括：沿轴向延伸且呈筒状的本体，其侧壁上设有能连通内腔和外部的喷嘴；套设于本体内的滑套，其具有使喷嘴关闭的第一位置，以及使喷嘴打开的第二位置，滑套能沿本体的内壁轴向滑动以从第一位置切换到第二位置；套设于本体内且与滑套固定连接的球座；设于球座内的变径球，其具有第一通道和第二通道，第一通道的半径小于第二通道的半径；变径球具有第一状态以及能被密封件封堵的第二状态；滑套切换位置时，使相邻压裂装置的变径球从第一状态切换到第二状态。该压裂装置及压裂方法能实现无限级压裂，压裂装置结构简单且操作方便，能实现一趟管柱作业、定点起裂，压裂作业效率高。

技术领域

本申请涉及油气田压裂技术领域，尤其涉及一种水力喷射无限级压裂装置及压裂方法。

背景技术

随着经济的快速发展，常规天然气资源的开发已不能满足经济发展的需要。非常规天然气资源以其储量巨大、分布集中、开发技术日趋进步等特点成为开采对象。实现非常规天然气的工业化开采，将对缓解能源供应形势、保障国家能源安全具有重要意义。

水力压裂技术是高效开发非常规天然气和维持其经济开采的必要手段。其中水力喷射分段压裂技术集水力喷砂射孔、压裂、隔离一体化，无需机械封隔即可实现一趟管柱定点压裂多个层段，为解决筛管/衬管完井、套变井、固井质量较差等常规封隔难以实现分段压裂的问题提供了一种可行的技术手段，并可节约新井的射孔成本，是目前国内外油气井增产改造研究的热点之一。然而该技术仅能完成有限级数的压裂作业，无法满足大规模压裂作业需求。

为了高效地开发非常规天然气，国外公司纷纷研发出各具特色的无限级分段水力压裂系统。现有的无限级分段水力压裂系统主要有：Multistage Unlimited压裂系统、ZoneSelect Monobore压裂系统、TAP压裂系统和OptiPort压裂系统。

(1)Multistage Unlimited压裂系统

Multistage Unlimited压裂系统是由NCS公司研发的，该系统采用连续油管拖动，由可重复座封封隔器与可开关压裂滑套以及水力喷砂射孔器组成的压裂-隔离系统构成。但由于使用连续油管作业，因此不适用于较深地层。同时，使用连续油管无限级压裂必须使用套管完井。这些问题都制约了该技术的应用与发展。

(2)ZoneSelectMonobore压裂系统

Weatherford公司的ZoneSelectMonobore压裂系统，主要由：套管滑套和连续管开关工具等构成。利用连续管将配套的开关工具下入井内滑套安装位置，通过井口开泵循环，工具产生节流压差，开关工具锁块外露，与内滑套台肩配合并锁紧，通过上提下放管柱开启、关闭滑套。停泵后，锁块收回，开关工具与内滑套脱离即可提出管串。但该技术需从完井阶段介入，工艺复杂，周期较长，对于已完井的油气井并不适用。

(3)TAP压裂系统

Schlumberger公司的TAP压裂系统，主要包括：预置套管管柱上的坐封短节和ELEMENTAL可溶解分体式球座2部分。分体式球座由4瓣组成，通过特殊的支撑架将4瓣球座连接、支撑，并与送入坐封工具相连。但该系统也存在TAP阀对井斜角和储层厚度要求较为苛刻，同时对金属球溶解速率要求较高的问题。

(4)OptiPort压裂系统

BJ公司的OptiPort压裂系统，主要包括：套管滑套和井下组合工具(BHA)。滑套采用液压开启方式，外壳与本体之间形成液缸，内滑套在液压力驱动下滑动，开启滑套。BHA主要包括接箍定位器、节流阀、锚定装置和封隔器，可实现压裂管串定位、锚定以及管串与套管环空封隔。但该系统同样存在需在完井阶段介入，机械封隔等问题。

综上所述，现有无限级压裂工具普遍存在结构复杂、需多次起下管柱、通用性较差的问题。

发明内容