[发明专利]磨料射流井下射孔、割缝分层压裂的方法及装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种在直井中分层压裂或水平井中分段压裂的方法，尤其是一种利用磨料射流进行井下射孔、割缝分层压裂的方法。本发明特别适用于石油、天燃气开采领域。

背景技术

1947年，在美国KANSAS西南部的HUGOTON气田的一口垂直井中首次实施了水力压裂增产技术，经过了近半个世纪的发展，特别是上世纪80年代末以来，在压裂设计、压裂液和添加剂、支撑剂、压裂设备和监测仪器以及裂缝监测等方面都获得了迅速的发展，使水力压裂技术在缝高控制技术、高渗层防砂压裂、重复压裂、深穿透压裂以及大砂量多级压裂等方面都出现了新的突破。现在水力压裂技术作为油水井增产增注的主要措施，已广泛应用于低渗透油气田的开发中。

近年来，国内外的专家学者虽在压裂液、支撑剂、压裂工艺等方面取得了长足进展，但水力压裂的基本工艺并未发生根本变化，即：地面笼统加压，在井下地层形成裂缝，裂缝起裂位置及方向难以控制。特别在压裂裸眼水平井时，大的井壁暴露面积会造成大量压裂液漏失，井下有天然裂缝时这种情况更为严重；同时，由于压裂液的活塞效应，压裂裸眼水平井时往往只在井眼端部开裂，很大程度上降低了压裂效果。因此，直井分层压裂和水平井段分段压裂是目前压裂增产技术的发展方向。目前，现场常用的分层（段）压裂方法主要有：限流法压裂、暂堵剂分层压裂、机械封隔器分层压裂、填砂分层压裂等。限流法压裂要求的射孔密度较低，将会妨碍射孔对有效井筒半径的扩大；作业期间，在射孔通道和裂缝入口处可能出现过大的压力降，并会影响携砂压裂液在层间的分布；限流法进行射孔提供的裂缝入口面积较小，在返排和生产期间，易使支撑剂返出。在裸眼水平井压裂时，最简单的隔离方法是使用暂堵剂，暂堵剂可以用岩盐、苯甲酸片或樟脑丸等。但这种方法最大的问题是难以控制沿井筒的裂缝起裂点之间的距离；另一个重要的问题是在暂堵阶段对裂缝在近井地带的支撑剂的充填无法控制。在套管井可以实施封隔器分层或分段压裂工艺，但是，施工完一个层位后，封隔器常常发生砂卡，导致井下事故。填砂分层压裂的问题是施工周期过长。

中国专利申请第200510072121.8号，公开了一种“水平井压裂方法”，该方法主要的缺陷在于：在水平井段无法控制裂缝起裂位置、不能实现分段压裂。此外，通过阶梯降排量分析孔眼摩阻、由此判断进液孔数，这在现场施工中难以操作，从而导致投入的暂堵剂数量不准，不能有效封堵已经压开的裂缝；再者，封堵剂的工作可靠性也会严重影响对已压开裂缝的封堵效果。

近年来，我国高压水射流技术不断发展，在切割、破岩、钻孔等方面都取得了长足进步。如中国专利公开号CN100999989A中，公开了一种高压水射流深穿透射孔及辅助压裂方法及其装置，该申请即为本案申请人的先申请，上述申请的基本原理是在一定粘度的流体中加入一定比例的磨料（常用石英砂），从而形成磨料射流，由地面泵车加压至30-40MPa，通过油管输送到井下的射孔装置及喷嘴（该装置可以根据需要确定层位和方位），在地层射出深度为0.78-1.09米、直径20mm左右的清洁孔道；或者移动管柱及喷嘴，在井下实现割缝。该技术的优点主要有：穿透深度大于常规射孔；不会造成象常规射孔那样的油层压实伤害；开孔的孔径较大；可以根据分层和地应力的要求，有选择的定向射孔和割缝。该技术已在现场应用了10多口井，施工效果良好。本发明就是在此基础上提出的进一步的新的技术解决方案。

发明内容

为了克服上述公知技术中存在的油田直井或水平井中分层或分段压裂问题，本发明提供一种磨料射流井下射孔、割缝分层压裂的方法，该方法包括如下步骤：

（1）通过油管将磨料射流喷射装置送入到井内规定层位；其中，所述装置具有喷射磨料射流的喷枪，所述喷枪上设有至少两个喷嘴；所述喷枪与油管相连接；

（2）通过油管向磨料射流喷射装置供给加压的射孔液，由所述喷射装置的喷嘴向所述套管侧壁和地层高速喷射所述射孔液，在地层中形成孔眼；其中，所述喷嘴出口的所述射孔液流速不低于230米/秒；

（3）向所述孔眼内泵入压裂液，使所述孔眼内的地层形成压裂裂缝；

（4）完成一个层位的压裂后，将所述磨料射流喷射装置移动到另一规定层位，重复步骤（1）至（3）。