一种水平井压裂装置及压裂方法与流程

本发明涉及油气井压裂工程，特别涉及一种水平井压裂装置。

背景技术：

1、水平井分段压裂技术通过在长水平井段内制造多条高导流能力裂缝，极大地增加了泄流面积，水平井的最终产能受到工程与地质等多重因素影响，其中，在压裂施工中，因储层非均质性强、地应力差异小、施工排量压力过高或井下封隔工具失效等原因，可能导致高压流体意外穿透层间阻隔，发生层间压窜，不仅会造成压裂液与支撑剂的大量浪费，更可能导致产层被相邻水层或气层流体侵入，引发水淹或气窜，严重损害单井产能与最终采收率。

2、为了评估压裂效果与诊断此类问题，目前现场主要采用几种方法进行层间连通性评价，一是井温测井，通过测量压裂后井筒温度恢复情况来推断流体去向，但该方法在水平段内温度区分度低；二是放射性示踪剂测井，虽准确性相对较高，但涉及放射性物质的使用、运输与处置，存在安全环保隐患，且成本昂贵；三是微地震监测，通过捕捉岩石破裂产生的信号来描绘裂缝轮廓，但其监测效果受限于检波器布设网络，成本极高。

3、综上，现有评价方法普遍存在明显短板：或精度不足，或存在安全环保风险，或成本高昂难以承担，更重要的是，这些方法均需要依赖专门的测井仪器或地面监测设备，在压裂施工前后或过程中进行额外的、复杂的作业，导致施工周期延长、综合成本增加，因此难以作为一种常规、普及的监测手段，在每一口水平井的每一次压裂施工中推广应用。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，提供一种水平井压裂装置，将微型化的传感系统集成于压裂作业必需的可溶桥塞这一载体上，使其成为一个兼具隔离与智能监测功能的复合工具，在可溶桥塞的锥体位置圆周均匀分布多个胶囊件，实现了对环境的全方位、多点多参数同步监测，多传感器阵列通过数据对比和平均，能显著提高监测的可靠性，有效避免误判。

2、解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种水平井压裂装置，包括可溶桥塞、安装管、安装环、多个胶囊件、温度传感器和压力传感器，安装管同心可拆卸连接于所述可溶桥塞的锥体位置，所述安装管前端设置为锥面且开设有中心孔，安装环可拆卸连接于所述安装管内，多个胶囊件沿圆周方向均匀连接于所述安装环上，温度传感器、压力传感器均封装于所述胶囊件内。

3、进一步地，还包括填充液，所述胶囊件内填充有填充液。

4、进一步地，还包括限位环、压环和气囊，限位环同轴固连于所述安装管内部，压环可拆卸滑动连接于所述安装管内部，所述安装环沿圆周方向均匀固连有多个气囊，所述气囊两端分别与所述限位环、所述压环抵接，所述气囊长度大于所述胶囊件长度。

5、进一步地，所述胶囊件包括连接板和柔性壳，连接板两侧均固连有柔性壳，所述柔性壳与所述连接板组成胶囊型结构，所述温度传感器、所述压力传感器均位于靠近所述可溶桥塞一侧的柔性壳内，所述温度传感器、所述压力传感器均连接于所述连接板一侧，所述连接板通过第一螺丝与所述安装环连接，所述填充液位于所述柔性壳内。

6、进一步地，还包括让位槽，所述压环沿圆周方向均匀开设有多个让位槽，所述让位槽与所述胶囊件一一对应配合。

7、进一步地，还包括对接柱、压件、配合柱和第二螺丝，所述可溶桥塞的锥体上沿圆周方向均匀固连有多个对接柱， 所述对接柱上固连有压件，所述压件用于挤压所述压环，所述锥体沿圆周方向一体连接有配合柱，所述配合柱中空设置，所述配合柱与相应的所述对接柱通过第二螺丝可拆卸连接。

8、进一步地，还包括第一定位孔和第二定位孔，所述压环沿圆周方向均匀开设有多个第一定位孔，所述第一定位孔与所述对接柱一一对应配合，所述安装环沿圆周方向均匀开设有多个第二定位孔，所述第二定位孔与所述配合柱一一对应配合。

9、进一步地，还包括，所述安装管、所述限位环、所述安装环、所述压环、所述对接柱、所述配合柱、所述压件、所述第一螺丝以及所述第二螺丝均可溶。

10、本发明还提供一种水平井压裂装置的压裂方法，包括以下步骤：

11、s1.选择目标井，目标井可溶桥塞射孔联作分段压裂方式作业，并选择压裂时需要监测的可能层间窜压裂段，可以是两个段也可以是多个段；

12、s2.下井前准备：为压力传感器和温度传感器打标编号，一个层位对应一种编号，1-1代表第一层1号传感器，1-2代表第一层2号传感器，2-1代表第二层第一个传感器……依次类推；

13、s3.为压力传感器以及温度传感器同时写入监测程序，入监测频率，监测启动时间，监测截止时间等，并地面做好下井时间、坐封时间、压裂时间等作业记录；

14、s4.将传感器测量系统置于可溶桥塞底部，采用上述连接方法连接，可溶桥塞、射孔枪串随着电缆泵送至目的层段，并实施坐封；

15、s5.桥塞坐封后，按照射孔设计，对可溶桥塞上部的射孔层位依次开展射孔作业；

16、s6.射孔作业完成后，起出射孔枪串，等待压裂；

17、s7.投球，球下落至可溶桥塞底部，对下部已经压裂井段实施封隔；

18、s8.压裂作业，按照压裂设计对射孔层段进行压裂作业，此时温度传感器以及压力传感器开始工作，记录所处位置的压力、温度变化情况；

19、s9.等待所有层位压裂完毕；

20、s10.等待可溶桥塞溶解，做好排液前的准备工作；

21、s11.排液，回收胶囊件，进而回收温度传感器以及压力传感器；

22、s12.数据回放、分析，对回收回的压力传感器以及温度传感器进行数据分析，如果随着压裂的压力波动超过2mpa，则说明压裂该层时上下窜通；如果波动小于2mpa，则说明上下层未窜通；

23、s13.编写报告，根据报告，修订压裂设计，以达到最大的压裂效果。

24、本发明的有益效果为：

25、（1）本发明提出水平井压裂层间窜通识别方法，将微型化的传感系统集成于压裂作业必需的可溶桥塞这一载体上，使其成为一个兼具隔离与智能监测功能的复合工具，无需电缆专用工具下井，安全风险小，成本低，该方法全部与正常桥射联作施工流程结合，无多余下井、配套设备，无额外占用压裂和桥射联作资源，施工便捷，效率高，原理简单、可靠，识别层间压窜准确度高；

26、（2）本发明通过设置安装管，作为整个监测模块的骨架和第一级缓冲外壳，其前端设计为锥面，能有效引导井下流体，减少涡流和直接冲蚀，中心孔确保了桥塞坐封时井下压力的贯通，不影响其核心锚定功能，在可溶桥塞的锥体位置圆周均匀分布多个胶囊件，实现了对环境的全方位、多点多参数同步监测，单个传感器可能因朝向问题无法捕捉来自特定方向的微弱压力信号，而多传感器阵列通过数据对比和综合平均，能显著提高监测的可靠性，有效避免误判和漏判；

27、（3）通过设置填充液，能将外部压力与温度变化快速、均匀地传递至壳内的传感器，液体能吸收并分散来自坐封冲击、流体脉动等的高频机械能，保护脆弱的芯片和焊点，为传感器、微芯片和电池组提供了一个均压、绝缘、隔热的理想环境，抵御井下高温、高压和腐蚀流体的侵蚀；

28、（4）本发明通过设置气囊，针对井下极端工况，尤其是桥塞坐封瞬间产生的剧烈机械冲击，形成二级主动缓冲系统 ，气囊长度大于胶囊件，使胶囊在常态下处于悬浮状态，不与限位环以及压环接触，避免了振动摩擦，坐封时，外部力量通过压环压缩气囊，气囊耗散和吸收绝大部分冲击能量，将瞬间的刚性冲击转化为缓和的、可恢复的形变，为内部的胶囊件提供保护。