小井眼连续分层压裂方法及压裂管柱与流程

1.本发明涉及采油气工程技术领域，尤其涉及一种小井眼连续分层压裂方法及压裂管柱。


背景技术：

2.小井眼井身结构条件下钻井、压裂、采气一体化技术是国内外油气藏开发中降本增效的有效手段之一，实现气井全生命周期成本经济最优化。近年来，在长期油价形势下，小井眼钻井、压裂、采气一体化技术规模应用的优越性更为凸显。
3.目前，在长庆油田上古储层中，小井眼钻井、压裂、采气一体化技术已规模应用。但是，长庆气田是上古、下古叠合发育的储层；其中，上古砂岩气层具有典型的低渗、低压、低丰度、低产的特征，因此需水力压裂，而下古的碳酸盐岩气层需酸压改造，由于生产套管过酸安全性限制了小井眼条件下的分层压裂改造技术的应用，从而也制约了小井眼技术的规模应用。
4.另外，传统小井眼压裂分压技术，作业模式劳动强度大、生产组织难以实现专业化、流水线作业，效率低，因此对小井眼压裂不适应。而常规机械分压工艺不能满足小井眼连续分压作业需求，同时井筒完善程度低，难以兼顾压裂与采气技术的需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种小井眼连续分层压裂方法及压裂管柱，以解决小井眼一趟管柱顺序压裂改造两套不同岩性储层的问题。
6.本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
7.本发明提供一种小井眼连续分层压裂方法，能对岩性不同的第一储层及第二储层进行连续分层压裂改造，所述小井眼连续分层压裂方法包括如下步骤：
8.步骤s1：酸压改造第一储层，在井内对应所述第一储层的位置处，进行酸液和第一压裂液的混合，形成酸压裂液后注入所述第一储层；
9.步骤s2：水力压裂改造第二储层，坐封所述第一储层与所述第二储层之间的油套环空，在井内对应所述第二储层的位置处，注入第二压裂液至所述第二储层。
10.在本发明的实施方式中，在所述步骤s1中，还包括向所述第一储层注入段塞式混砂液，所述段塞式混砂液与所述酸压裂液间歇式注入所述第一储层。
11.在本发明的实施方式中，所述酸压裂液的浓度，由所述酸液的注入排量、所述酸液的注入时间、原酸的浓度、所述第一压裂液的注入排量、以及所述第一压裂液的注入时间确定。
12.在本发明的实施方式中，在所述步骤s1中，自连续油管注入所述酸液，并自油套环空注入所述第一压裂液，使所述酸液与所述压裂液在与所述第一储层的相对位置处的油套环空内混合，以形成所述酸压裂液。
13.在本发明的实施方式中，自所述油套环空注入的所述第一压裂液的排量、与自所
述连续油管注入的所述酸液的排量之比为3:1。
14.在本发明的实施方式中，所述酸液由原酸及溶剂配比组成，所述酸液的浓度为所述原酸的浓度的28％～31％。
15.在本发明的实施方式中，所述酸压裂液的浓度为所述原酸的浓度的15％～20％。
16.在本发明的实施方式中，所述酸压裂液的注入排量为2.8方/分钟～4方/分钟。
17.在本发明的实施方式中，在所述步骤s1之前包括步骤s11：在钻井结束后，采用防硫套管完井。
18.在本发明的实施方式中，所述第一储层为一个，所述第二储层为多个，所述多个第二储层位于所述第一储层的上方，在所述第一储层酸压改造完毕后，在井内从下至上依次水力压裂改造多个所述第二储层。
19.在本发明的实施方式中，所述第一储层为多个，所述第二储层为多个，在相邻的两个所述第二储层之间设有一个或一个以上的所述第一储层的状态下，或者，在相邻的两个所述第一储层之间设有一个或一个以上的所述第二储层的状态下，在井内从下至上依次压裂改造多个所述第一储层和多个所述第二储层。
20.本发明还提供一种小井眼连续分层压裂管柱，包括与连续油管依次相连的喷射器、平衡阀、封隔器、锚定器、以及导向扶正器。
21.在本发明的实施方式中，所述喷射器与所述连续油管之间连接有丢手接头。
22.在本发明的实施方式中，所述锚定器与所述导向扶正器之间连接有定位器。
23.本发明的小井眼连续分层压裂方法及压裂管柱的特点及优点是：能解决在小井眼中通过一趟管柱顺序压裂改造两套不同岩性储层的问题，实现了小井眼条件下不同岩性储层一体化改造技术规模的应用。本发明可针对叠合发育的不同岩性的储层进行连续分层压裂，无需根据储层的岩性更换不同的压裂管柱，其工艺简单，各压裂步骤可连续进行，提高了储层压裂效率，进而提高了单井产量。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明的小井眼连续分层压裂方法的流程示意图。
26.图2为本发明的小井眼连续分层压裂管柱的处于压裂第一储层状态下的结构示意图。
27.图3为本发明的小井眼连续分层压裂管柱的处于压裂第二储层状态下的结构示意图。
28.附图标号说明：
29.1、第一储层；2、第二储层；3、油套环空；4、连续油管；5、套管；6、小井眼连续分层压裂管柱；61、喷射器；611、喷口；62、平衡阀；63、封隔器；64、锚定器；65、导向扶正器；66、丢手接头；67、定位器；68、卡瓦式连接头。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施方式一
32.如图1至图3所示，本发明提供一种小井眼连续分层压裂方法，能对岩性不同的第一储层1及第二储层2进行连续分层压裂改造，该小井眼连续分层压裂方法包括如下步骤：
33.步骤s1：酸压改造第一储层1，在井内对应所述第一储层1的位置处，进行酸液和第一压裂液的混合，形成酸压裂液后注入所述第一储层1；
34.步骤s2：水力压裂改造第二储层2，坐封所述第一储层1与所述第二储层2之间的油套环空3，在井内对应所述第二储层2的位置处，注入第二压裂液至所述第二储层2。
35.本发明的小井眼连续分层压裂方法，能解决在小井眼中通过一趟管柱顺序压裂改造两套不同岩性储层的问题，实现了小井眼条件下不同岩性储层一体化改造技术规模的应用。现有的油藏储层较为复杂，并非由若干的单一岩性的储层层叠组成，通常具有两种或两种以上岩性的储层，且各岩性储层之间需采用不同的压裂工艺进行压裂改造，这就对分层压裂技术提出了新的难题，现有技术采用下入不同压裂管柱来改造不同岩性的储层；但是，针对小井眼开发技术来说，在小井眼条件下，压裂管柱由连续油管上提或下放，受小井眼井径尺寸的限制，连续油管容易在小井眼内发生正旋弯曲或螺旋弯曲的情况，影响了压裂管柱的起放。本发明特针对此问题，研发出一种新的压裂改造工艺，可针对叠合发育的不同岩性的储层进行连续分层压裂，无需根据储层的岩性更换不同的压裂管柱，其工艺简单，各压裂步骤可连续进行，提高了储层压裂效率，进而提高了单井产量。
36.在本实施中，第一储层1为碳酸盐岩气层，需酸压改造；而第二储层2为砂岩气层，需水利压裂改造，当然，根据实际地质情况，第一储层1和第二储层2也可为其他岩性的储层，只要二者的压裂改造工艺不同即可，在此不做限制。
37.具体的，在步骤s1中，针对需要酸压改造的第一储层1，在井内对应第一储层1的位置处，进行酸液和第一压裂液的混合，形成酸压裂液后注入该第一储层1。也即，将酸压裂液的配比过程转移至井下，实现井下配酸，避免由于在地面配比酸压裂液后，向注入井内的过程中对井下生产套管的过酸安全性要求进行限制，提高了小井眼技术的规模应用。
38.在本发明的一个可行实施例中，通过下入小井眼内的连续油管4向井内对应第一储层1的位置处注入酸液，并通过连续油管4与小井眼的套管5之间的油套环空3注入第一压裂液，该酸液与该第一压裂液在对应第一储层1的位置处的油套环空3内混合形成酸压裂液。
39.具体的，自油套环空3注入的所述第一压裂液的排量、与自连续油管4注入的所述酸液的排量之比为3:1。在本实施例中，自连续油管4注入的酸液的排量可为0.8m3/min～1.5m3/min，自油套环空3注入的第一压裂液的排量可为2.0m3/min～4.5m3/min，在此不对酸液的注入排量、以及第一压裂液的注入排量进行具体限制。
40.在本发明的另一可行实施例中，通过下入小井眼内的连续油管4向井内对应第一储层1的位置处注入第一压裂液，并通过连续油管4与小井眼的套管5之间的油套环空3注入
酸液，该酸液与该第一压裂液在对应第一储层1的位置处的油套环空3内混合形成酸压裂液。在该实施例中，对套管5的过酸要求较高，需要套管5能够满足酸液注入的基本要求。
41.在本发明中，酸液的注入排量、以及酸液的类型，可根据储层解析物性、裂缝或孔洞的发育情况而定。在本实施例中，该酸液由原酸和溶剂混合配比组成，该原酸为98％的盐酸，该酸液的浓度为原酸的浓度的28％～31％，其中，溶剂可为水；在另外的实施例中，酸液中除了原酸和溶剂外，还可加入一定的添加剂，例如：气井粘土稳定剂和气井助排剂等。进一步的，该酸压裂液的浓度为原酸的浓度的15％～20％。
42.第一压裂液由油套环空3间歇式注入，该第一压裂液的注入量、间歇注入时间也是根据储层解析物性、裂缝或孔洞的发育情况而定。本发明在向第一储层1注入酸压裂液的过程中，由于第一压裂液采用间歇式注入方式，因此，实现了酸压裂液的逐级间隔补给，该酸压裂液在第一储层1内脉冲式变化，也即酸压裂液中的酸液的浓度间歇式变化，能够达到使第一储层1非均匀刻、增加缝长、增加导流能力的目的。
43.在本发明中，该第一压裂液与酸液混配后的酸压裂液可为稠化酸、降阻酸、普通酸或转向酸等。其中，降阻酸的配方包含：盐酸、酸化助排剂、柠檬酸、缓蚀剂、稠化剂和起泡剂；稠化酸的配方包含：盐酸、稠化剂、酸化助排剂、缓蚀剂、铁离子稳定剂和起泡剂。在本实施例中，该酸压裂液的注入排量为2.8方/分钟～4方/分钟，避免了连续油管4单一注入酸压裂液排量为0.8方/分钟～2.0方/分钟，而不能满足酸压工艺需求的问题。
44.根据本发明的一个实施方式，在步骤s1中，还包括向第一储层1注入段塞式混砂液，该段塞式混砂液与酸压裂液间歇式注入第一储层1。也即，对第一储层1的酸压改造，由段塞式混砂液和酸压裂液交替注入第一储层内，该段塞式混砂液能够起到打磨井眼，以降低近井地带的弯曲效应，以便为后期的加砂压裂做准备。
45.根据本发明的一个实施方式，该酸压裂液的浓度，由酸液的注入排量、酸液的注入时间、原酸的浓度、第一压裂液的注入排量、以及第一压裂液的注入时间确定。
46.具体的，设定井底酸压裂液的浓度为n，酸液的注入排量为q1，酸液的注入时间为t1，原酸的浓度为n0，第一压裂液的注入排量为q2，第一压裂液的注入时间为t2，则有：
47.n＝(q1/s1)
×
t1
×
n0/[(q1/s1)
×
t1 (q2/s2)
×
t2]
[0048]
其中，s1为注入酸液的横截面面积，当酸液自连续油管注入时，s1即为连续油管4的横截面面积，当酸液自油套环空3内注入时，s1即为油套环空3的横截面面积；s2为注入第一压裂液的横截面面积，当第一压裂液自连续油管4注入时，s2即为连续油管4的横截面面积，当第一压裂液自油套环空3内注入时，s2即为油套环空3的横截面面积。
[0049]
根据本发明的一个实施方式，在步骤s1之前包括步骤s11：在钻井结束后，采用防硫套管完井，也即套管5为防硫套管。本发明采用防硫套管完井的原因，主要是考虑到第一储层1，例如碳酸盐岩储层，含有硫化氢气体，以及第一储层1压裂改造需要酸液的问题，对套管5钢材有腐蚀作用，为了防止腐蚀，因此选择防硫套管。
[0050]
在步骤s2中，对第二储层2进行水力压裂改造，是在第一储层1酸压改造完毕后进行，此时需坐封第一储层1与第二储层2之间的油套环空3，以便为压裂改造第二储层2做准备，之后，在井内对应第二储层2的位置处，注入第二压裂液至第二储层2。
[0051]
具体的，该第二储层2位于第一储层1的上方，当第一储层1酸压改造完毕后，可上提连续油管4至第二储层2的位置处，此时坐封第一储层1与第二储层2之间的油套环空3，并
通过油套环空3注入第二压裂液即可。在本实施例中，该第二压裂液可为生物胶压裂液、em50压裂液或胍胶压裂液。
[0052]
在本发明的实施方式中，该小井眼连续分层压裂方法并不限于上述实施例中所述的对第一储层1和第二储层2进行连续分层压裂改造；当地质储层包含一个第一储层1和多个第二储层2时，也可通过本发明的小井眼连续分层压裂方法进行连续分层压裂改造。例如，当第一储层1的上方具有多个第二储层2时，在完成步骤s1后，也即在第一储层1酸压改造完毕后，在井内从下至上依次水力压裂改造多个第二储层2，也即通过坐封第二储层2与第一储层1之间的油套环空3，或相邻两个第二储层2之间的油套环空3，以便为压裂改造该第二储层2做准备，在井内对应需水力压裂改造的第二储层2的位置处，注入第二压裂液至该第二储层2即可。以此类推，完成地质储层内所有储层的压裂改造。
[0053]
当地质储层包含多个第一储层1和多个第二储层2时，例如，在相邻的两个第二储层2之间设有一个或一个以上的第一储层1的状态下，或者，在相邻的两个第一储层1之间设有一个或一个以上的第二储层2的状态下，在井内从下至上依次压裂改造多个第一储层1和多个第二储层2。在该实施例中需注意的是：在压裂改造第一储层1或第二储层2时，需将第一储层1与第二储层2之间的油套环空3进行坐封，保证第一储层1与第二储层2之间互不干扰，特别是在第一储层1位于第二储层2的上方时，对油套环空3的坐封要求更高。
[0054]
实施方式二
[0055]
如图2和图3所示，本发明还提供一种小井眼连续分层压裂管柱6，包括与连续油管4依次相连的喷射器61、平衡阀62、封隔器63、锚定器64、以及导向扶正器65。其中，所述喷射器61与所述连续油管4之间连接由丢手接头66，锚定器64与所述导向扶正器65之间连接有定位器67。进一步的，在连续油管4与丢手接头66之间还连接有卡瓦式连接头。
[0056]
本发明的小井眼连续分层压裂管柱6，能解决在小井眼中通过一趟管柱顺序压裂改造两套不同岩性储层的问题，实现了小井眼条件下不同岩性储层一体化改造技术规模的应用。
[0057]
下面以连续油管4内注入酸液，且油套环空3内注入第一压裂液为例，具体说明本发明的小井眼连续分层压裂管柱6的工作过程。
[0058]
首先，进行小井眼的试气施工，先进行钢丝通井，然后通过连续油管4下入该小井眼连续分层压裂管柱6，对小井眼进行洗井作业，之后进行试压操作。
[0059]
其次，上提连续油管4至第一储层1的位置处，通过较深工具进行较深定位，使小井眼连续分层压裂管柱6的喷射器61上的喷口611对准第一储层1，然后坐封锚定器64，此时通过连续油管4注入喷砂液，使喷砂液自喷射器61的喷口611喷出，以便对与第一储层1位置处相对的套管5进行喷砂射孔；
[0060]
待套管5上形成射孔后，进行破裂试验，也即通过提高油套环空3的排量，试探性压裂第一储层1，通过观察井口压力是否有降低现象并保持在安全限压范围内，来判断与第一储层1位置处相对的套管5是否水力喷砂射孔成功，近井地带地层是否破裂；
[0061]
然后，通过实施方式一中的步骤s1酸压改造第一储层1，也即，连续油管4内注入酸液，且油套环空3内注入第一压裂液，该第一压裂液可间歇式注入，以便改变酸压裂液中的酸液含量浓度；进一步的，在对第一储层1进行酸压改造的时候，还可通过油套环空3注入段塞式混砂液，由段塞式混砂液和酸压裂液交替注入第一储层1内，该段塞式混砂液能够起到
打磨井眼，以降低近井地带的弯曲效应，以便为后期的加砂压裂做准备。
[0062]
当步骤s1完毕后，进行步骤s2，上提连续油管4以解封锚定器64，对第二储层2进行较深定位后，使小井眼连续分层压裂管柱6的喷射器61上的喷口611对准第二储层2，然后坐封锚定器64，如图3所示，此时通过连续油管4注入喷砂液，使喷砂液自喷射器61的喷口611喷出，以便对与第二储层2位置处相对的套管5进行喷砂射孔；
[0063]
待套管5上形成射孔后，进行破裂试验，也即通过提高油套环空3的排量，试探性压裂第二储层2，通过观察井口压力是否有降低现象并保持在安全限压范围内，来判断与第二储层2位置处相对的套管5是否水力喷砂射孔成功，近井地带地层是否破裂；
[0064]
然后，通过实施方式一中的步骤s2水力压裂改造第二储层2，也即，油套环空3内注入第二压裂液，使第二压裂液注入第二储层2。
[0065]
最后，起出连续油管4及小井眼连续分层压裂管柱6，卸大平板阀以上井口装备，然后带压下生产管柱，放喷排液，求产并完井。
[0066]
在本发明的一个可行实施例中，导管7为133/8
″
导管，当小井眼为91/2″
井眼时，套管5为7 5
/8″
套管；在另一可行的实施例中，当小井眼为61/2″
井眼，该套管5为41/2″
套管，连续油管4为2
″
连续油管。该小井眼连续分层压裂管柱6，能缩小喷射器61的喷距，反溅冲蚀大，该工具串的长度可缩短至2807mm，承压70mpa。
[0067]
本发明的小井眼连续分层压裂管柱6，解决了生产套管过酸安全性，对小井眼条件下的不同岩性储层的改造技术规模应用限制的问题，实现了小井眼条件下不同岩性储层的分层一体化改造技术规模的应用。同时，实现了降本增效和安全环保的目的，小井眼钻完井可以节约化工料、套管钢材等，减少岩屑等固体废弃物产出；实现了提速提效、提高单井产量的目的，小井眼钻井较常规井缩短钻井周期，采用连续油管一体化作业模式，大幅度提高作业效率，大直径管柱实现高排量、大液量压裂，提高致密气单井产量；实现了生产配套和方便管理的目的，压后采用小直径生产油管可实现气井长期生产、便于采气工艺配套和管理。
[0068]
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。