[发明专利]一种封堵装置及其应用

说明书

本发明提供了一种封堵装置，解决了现有封堵装置对异形炮眼的封堵效果较差，无压差的情况下容易脱落的问题。包括包裹体，所述包裹体包括柔性的外壁和位于包裹体内的刚性体，包裹体内除刚性体的其他空间设置有填充物；所述填充物具有流动性。本发明在施工过程中能更好地覆盖、填满、封堵异形孔位，变形后的包裹体会填满炮眼入口，在没有压差情况下也不会轻易掉落。

技术领域

本发明属于油气勘探开采技术领域，特别是油气勘探开发压裂施工的射孔炮眼封堵领域；具体涉及一种封堵装置及其应用。

背景技术

在油气田勘探开发过程中，大规模水力压裂是一种重要的增产手段，其原理是由地面的柱塞泵驱动携砂流体，携砂流体在柱塞泵的作用下在套管内向射孔炮眼处流动，经射孔孔位向地层中注入大量携砂流体，地层在流体巨大的压力作用下产生裂缝，同时这些裂缝被流体中的砂粒（支撑剂）支撑下无法闭合，这些不能闭合的裂缝让地层拥有了更好的岩石物理性质（孔隙度等），从而使油气井获得更好的油气产能。在具体的压裂施工过程中压裂施工是分段进行的，通常每口井根据情况不同，会进行数段或数十段不等压裂作业，其中每个压裂段又包含数十至数百不等的射孔孔位，这些射孔孔位是由射孔工具击穿套管壁、水泥环形成的用来联通井筒和地层的油气水通道。通常的压裂作业工序是：对第一段进行射孔－对第一段孔位进行压裂－封堵第一段孔位－对第二段进行射孔，压裂第二段孔位，封堵第二段孔位……以此类推，直至完成全井压裂作业。

在具体的压裂施工过程中，每进行下一段压裂施工之前需要对前一段已经完成压裂施工的射孔炮眼进行临时性封堵。具体方法是压裂前在井口处投放炮眼封堵装置，然后启动柱塞泵向井筒内泵送流体，流体携带炮眼封堵装置至井下炮眼处，在压裂作业时，高压流体会使封堵装置两端产生压力差，即暴露在井筒内的一侧的压力高于暴露在炮眼侧压力。这个压力差使炮眼封堵装置始终保持在炮眼入口处，从而使流体不能进入被封堵的炮眼，达到炮眼封堵的目的。目前和本发明的发明目的较类似的炮眼封堵技术有压裂暂堵球和压裂暂堵绳结两种。

压裂暂堵球通常是表面相对光滑的直径略大于炮眼直径的由单一的可溶或不可溶材料制作的实心或空心的弹性或刚性球体或类球体，使用时在井口投放与预计封堵炮眼数量相等的暂堵球，随之启动地面柱塞泵向井内注入流体，暂堵球随流体携带至射孔炮眼处，在压裂作业时在流体的作用下堵在炮眼处，起到炮眼封堵效果。

但是暂堵球，无法固定在射孔炮眼入口处。在没有足够压力差的情况下，球体会或脱离炮眼入口处，在重力和浮力的作用下随流体自由移动。有一定概率会封堵未被压裂的新炮眼。同时，部分炮眼由于射孔弹入射角度，高压流体冲刷等原因导致炮眼会呈现不规则形状，如：椭圆形，子弹型，矩形，梯形等形状。现有技术中的暂堵球无法完全覆盖形状不规则的炮眼，导致压裂暂堵球对不规则炮眼的封堵效果较差。

采用压裂暂堵绳结，其通常由单一可溶材料制作的绳状品打结制作完成，包含一个直接略大于炮眼直径的绳结，绳结两端包含两个或多个尾翼，以及一个用于包裹绳结，使之能匹配地面自动投球器投放的薄壁球形壳体。使用时在井口投放，随之启动地面柱塞泵向井内注入流体，薄壁球体会在与井壁的碰撞中破碎，暂堵绳结破壳而出并随流体漂至炮眼处，在压裂作业时在流体的作用下堵在炮眼处，一端插入炮眼，一端暴露在井筒内，起到炮眼封堵效果。

压裂暂堵绳同样无法固定在射孔炮眼入口处，在没有足够压力差的情况下，绳结会或脱离炮眼入口处，在重力和浮力的作用下自由移动。一定概率会封堵下一段还未被压裂的新炮眼，导致施工效果不佳。另外，由于部分炮眼由于射孔弹入射角度，高压流体冲刷等原因导致炮眼会呈现不规则形状，如椭圆形，子弹型，矩形，梯形等形状。实际操作中如果要达到良好的封堵效果，需要投入较多（投入的绳结数量大于要封堵的炮眼数量）的绳结，具体投放数量需要根据现场情况决定，对操作人员的现场经验要求较高，同时也导致施工周期拉长，成本升高，另外较多的可自由移动的绳结也增加了还未被压裂的新射孔孔位被误堵的概率。

因此，现有技术中主要存在的问题。一是无法配合炮眼的形状，造成封堵效果不好。二是封堵装置容易脱落导致误堵刚刚射开的还未被压裂的炮眼。

发明内容