[发明专利]用于压裂水平气井的控水防砂装置及方法

说明书

本发明公开一种用于压裂水平气井的控水防砂装置及方法，控水防砂装置包括：双层管，双层管包括内层管和套设于内层管外部的外层管，内层管与外层管之间形成环形空间，内层管和外层管的管壁上均设有管孔；支撑剂，支撑剂设置于环形空间内，且支撑剂为疏水性支撑剂，支撑剂的最大粒径小于压裂水平气井的地层析出颗粒粒径的平均值；第一封隔器和第二封隔器，第一封隔器和第二封隔器均为环形，分别设置于双层管的两端，从而将支撑剂封闭在环形空间内。本发明在控制地层颗粒及支撑剂进入井筒的同时控制气井产水，使各压裂层之间的生产互不影响，从而保障水平气井的持续高效生产。

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，更具体地，涉及一种用于压裂水平气井的控水防砂装置及方法。

背景技术

随着生产过程的进行，压裂水平气井可能会出现出砂或者产水量增大的情况。如何控制产水量以及出砂量对于气井的持续高效生产十分重要。利用封隔装置或者具有防砂功能的管柱设备，通常能够提供一种有效的防砂或者控水方法。

专利CN201220370732.6“套管完井多段压裂水平井多点出水的机械堵水管柱”提供了一种多段压裂水平井多点出水的机械堵水管柱，利用丝堵和封隔器的组合封隔目的层，并在封隔段内利用油管串接安全接头和控制开关，各封隔段间通过油管串接。利用控制开关控制油层封隔段的油管与油层段的连通或封闭，实现多段压裂水平井多点出水或任意点出水的机械有效封堵，以及主力油层段的有效生产，从而达到控水增油的效果。该专利可用于水平井多点出水或任意点出水时的有效机械封堵，可实现控水增油，提高水平井开发效果。但是所需的封隔器较多，操作工序较复杂。

专利CN201420014319.5“水平井管外分段压裂防砂管柱”提供了一种水平井管外分段压裂防砂的管柱，包括管外分段压裂充填防砂留井管柱和充填服务管柱。采用充填服务管柱管下入至管外分段压裂充填防砂留井管柱内的结构，这样可实现两趟管柱多层充填防砂、压裂酸化作业，有效地克服或避免现有技术中无法有效分割实施层段、未建立密封系统、无法验证滑套是否关闭等缺点。该方法可以使长水平段井均得到压裂充填改造，且密封可靠，可以精确防砂，同时避免压开水层，器械使用可靠性较高。但是该装置结构较为复杂，实际操作不便。

文献“遇水自膨胀封隔器研制及在水平井中的应用”(石油矿场机械，沈泽俊等，2011年)设计了一种应用于水平井的遇水自膨胀封隔器，并通过试验研究材料膨胀性以及材料与耐温、地层水矿化度、耐压之间的关系，从而确定最佳的橡胶配方，开发出遇水自膨胀封隔器工具及配套作业工艺，可用于油气井先期和后期堵水控水作业。其胶筒外表还包裹着一层防护材料，防止封隔器在运输途中意外膨胀。该封隔器与传统封隔器相比，具有可靠性高、适应性好、现场作业简便、成本低等显著优点，对水平井老井管内控水效果显著，具有推广价值。但是该方法并未考虑油井出砂情况，并且在操作工程中可能造成设备的损害。

文献“水平井裸眼免钻塞完井防砂工艺在八面河油田的应用”(中国石油和化工标准与质量》，何勇等，2011年)针对传统水平井防砂工艺在钻塞过程中易导致管柱磨损及内壁留有毛刺等现象，采用水平井裸眼免钻塞完井防砂工艺，在工具内部有可钻式铝制内套，整合盲板、封隔器、分级箍进行筛管顶部注水泥完井。该工艺可以通过钻除内套的方式，实现通径完井，在保持裸眼筛管完井优点的同时，有效克服了钻塞的不利影响，在现场应用效果良好。但是程序较复杂，需要注水泥完井，操作不方便。

文献“可钻滤砂管在水平井的应用”(内蒙古石油化工，李娜，2011年)针对水平井防砂所使用的金属滤失效后需要大修作业、经济损失大的问题，设计了一种可机械破坏的滤砂管。对管材进行拉伸、弯曲、轴向压缩等性能测试，同时对滤砂器和连接方式进行对比优选，得到一种适应水平井生产要求的设备。该设备能够防砂、挡砂、提液，降低施工难度，提高工艺成功率，弥补水平井防砂工艺上的缺陷，解决防砂失效后难处理的问题，是一项新的技术储备。但是该装备无法拆卸，并且对于控水没有太大帮助。