[发明专利]地面控制井下定向水力喷射工具的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地面控制井下定向水力喷射工具的方法，用于水平井储层改造，属于石油开采中所使用的完井改造领域。

背景技术

国内部分油田的储层底部均有能量较为充足的水体存在。在水平井储层改造中，如何在有效压裂储层的同时不沟通底水，是工艺选择和压裂设计中的一个重要方面。如果采用在储层中部钻水平井眼，常规方式喷砂射孔，则为了避免沟通底水，必须严格限制缝高，影响了储层改造效果，且后期难以进行重复压裂，限制了储层剩余油采出。如果能够通过定向向上水力喷砂射孔的方法进行射孔，则能够有效引导裂缝向上延伸，改造非主应力方向上的储集体，避开底部水体，提高储层改造建产率。

针对这种需求，目前国内外一些公司采用偏心结构增加喷射工具局部重量的方式，依靠工具周向受到重力不均匀而自我调节的方式试图实现定向喷射。例如，中国专利公开号CN104912534A公开的一种用于水平井压裂的自动定向水力喷射压裂工具，公开日为2015年09月16日，其上接头下端与所述工具外壳连接；工具外壳内部凸台的左侧设置有偏心内管体；偏心内管体与偏心旋转喷枪之间采用螺纹连接；凸台与偏心内管体中间设置止推轴承；工具外壳内部的凸台右侧设置有偏心旋转喷枪；偏心旋转喷枪与工具外壳之间设置径向轴承；偏心旋转喷枪上靠近右端部的位置设置有孔，喷嘴置于该孔内；下接头置于偏心旋转喷枪的右端部；下接头用于连接其他设施。通过使偏心配重的喷枪在外壳内自由转动，实现水力喷枪始终沿水平方向。

但上述现有技术由于井下易遇卡，且喷射时振动大，导致喷射工具无法旋转到位或者针对一点进行喷射，因而影响到喷射效果，无法满足施工要求。并且目前国内外水力喷射工具的喷射孔均沿喷枪周向均匀布置，只能实现对喷射孔附近储层的均匀改造；即使只在喷枪一侧布置喷射孔，但由于不具备井下精确定向能力，也无法实现井下定向喷射的要求。因此，目前为止，国内外均没有一种有效的方式能够实现可靠地定向喷射。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种地面控制井下定向水力喷射工具的方法。本发明能够进行喷射孔方位调节，可以有效防止井下遇阻和喷枪振动带来的影响，能够可靠地完成定向喷射的任务，且还可以实现地面远程控制，极大地简化的操作流程，也避免了工具下井过程中转动带来的干扰。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种地面控制井下定向水力喷射工具的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、当井下定向喷射工具达到喷射井深位置后，通过地面控制启动井下定向喷射工具；

b、井下定向喷射工具启动后，识别喷射孔沿井眼周向方位，当确定喷射孔在井下的初始周向方位后，与设置好的最终喷射方位进行对比分析，得到喷枪需要旋转的方向及角度；

c、控制喷枪按照需要的方向和角度进行旋转，调整喷射孔沿井眼周向的方位至指定方位；

d、当喷枪上喷射孔调整到位后，开始定向喷砂射孔，并进行压裂酸化施工。

所述步骤a中，地面控制方式包括发射电磁波、地面产生压力波或者向井下投RFID控制球等。

所述井下定向水力喷射工具包括控制装置、驱动装置和喷枪，控制装置、驱动装置和喷枪依次连接；控制装置包括控制腔本体、信号接收器、控制电路板和井下电池组，信号接收器、控制电路板和井下电池组均设置在控制腔本体上，信号接收器与控制电路板连接，控制电路板与驱动装置电连接，控制电路板连接有重力加速度传感器，井下电池组分别与信号接收器、控制电路板和驱动装置连接；驱动装置包括驱动电机，驱动电机与控制腔本体密封固定连接；喷枪与驱动电机的电机转子固定连接。

所述步骤b中，当井下定向喷射工具接收到地面发送的启动命令后，井下重力加速度传感器检测传感器自身所处的井眼周向方位，并把检测结果发送给控制电路板，控制电路板接收到测量结果后，与设置好的井下重力加速度传感器与喷射孔之间的夹角值、待喷射周向方位值进行对比计算，得到喷射孔需要调整的方向和角度，并得到井下重力加速度传感器最终需要处于的井眼周向方位。

所述步骤b中，如果控制电路板计算得到的调整角度数值等于或低于允许偏差值，则驱动电机不需要动作；如果计算得到的调整角度数值高于允许偏差值，则控制驱动电机动作。

所述步骤c中，控制电路板向驱动电机发送控制命令，驱动电机转子向指定方向旋转指定的角度。