[发明专利]多段压裂与智能完井一体化管柱及方法

说明书

本发明涉及一种多段压裂与智能完井一体化管柱及方法。该管柱包括：压裂机构，所述压裂机构构造为在打开状态下用于对地层进行压裂；以及控水机构，所述控水机构构造为在打开状态下用于接收来自地层中的流体并根据流体中的水含量而调节允许流体进入管柱的流量；其中，在进行压裂时，所述压裂机构处于打开状态而控水机构处于关闭状态，在进行采油时，所述控水机构处于打开状态而压裂机构处于关闭状态。

技术领域

本发明涉及石油压裂完井一体化技术领域，特别是涉及一种压裂控水完井管柱。本发明还涉及一种使用该管柱进行作业的方法。

背景技术

为了高效地开发含水低渗透储层，需要对储层进行大规模压裂改造和有效的控水稳产。对于低渗透储层的开采，目前已经广泛采用多段压裂水平井技术。该技术利用多段压裂改善储层导流能力，并利用水平井筒沟通更多的储层范围，提高单井产能。

然而，目前的多段压裂水平井技术在开采时仍然存在一些弊端。首先，水平井开采中存在由于摩擦压降所导致的“跟趾效应”，容易造成高渗段过早见水，低渗段储量难以动用，从而影响采收率。

此外，目前的多段压裂技术通常为单段单簇压裂，导致节流压差过大，压裂排量受限，无法实现大规模压裂，同时无法满足井筒全通径，增大了流动阻力。

为了解决单段单簇压裂的排量受限问题，目前已经研发出一球多簇压裂技术，但是，目前的一球多簇压裂管柱只能由作业人员操作开关滑套来进行控水。因此，控水能力的适应性较差，需要作业人员根据经验和现场情况进行频繁的监控。

在现有的管柱条件下，为了在多段压裂水平井中应用智能控水技术，需要在压裂作业完成后，先起出压裂管柱，随后再下入智能控水完井管柱。这种方式既增加了管柱材料成本、作业费用和作业风险，也延长了作业周期。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种压裂控水完井管柱及相应的作业方法，能解决或至少削弱以上问题中的至少一项。

根据本发明的第一方面，提出了一种压裂控水完井管柱，包括：压裂机构，所述压裂机构构造为在打开状态下用于对地层进行压裂；以及控水机构，所述控水机构构造为在打开状态下用于接收来自地层中的流体并根据流体中的水含量而调节允许流体进入管柱的流量；其中，在进行压裂时，所述压裂机构处于打开状态而控水机构处于关闭状态，在进行采油时，所述控水机构处于打开状态而压裂机构处于关闭状态。

通过上述压裂控水完井管柱能通过一趟管柱同时实现压裂和根据流过控水机构的流体中的水含量而自适应控水。由此，可使所采集的油具有较高的品质，并降低了作业成本、缩短了作业周期。

在一个实施例中，在进行压裂时，通过所述管柱内压力大于管柱外压力而使所述压裂机构自动打开，所述控水机构自动关闭；在进行采油时，通过所述管柱内压力小于所述管柱外压力而使所述控水机构自动打开，所述压裂机构自动关闭。

在一个实施例中，所述压裂机构包括沿轴向方向接续设置的多个压裂短节，各个压裂短节包括：压裂外筒，在所述压裂外筒的侧壁上构造有第一流通孔；套设在所述压裂外筒内的压裂内筒，在所述压裂内筒的侧壁上构造有第二流通孔；套设在所述压裂外筒与压裂内筒之间的压裂弹簧，所述压裂弹簧的上端与压裂内筒的径向向外延伸的抵接部相接合，下端与压裂外筒的径向向内延伸的抵接部相接合；以及设置在所述压裂内筒内的压裂球座；其中，通过向所述管柱内投入憋压球打压，使得所述憋压球与所述压裂球座接合，所述压裂内筒向下移动，以使所述第一流通孔与所述第二流通孔彼此连通，允许压裂流体射向储层；在不向所述管柱内打压时，所述压裂内筒的第一流通孔与所述第二流通孔彼此分离；其中，所述多个压裂短节中的最下方的压裂短节中的压裂球座为可溶球座，其他压裂短节中的压裂球座为扩张式球座，所述扩张式球座构造为能在打压超过一定阈值时扩张，以允许所述憋压球通过，其中，所述憋压球为可溶憋压球。