适用于电缆作业的水平井压裂装置及压裂方法与流程

本发明属于油气田开发，涉及适用于电缆作业的水平井压裂装置，本发明还涉及使用该装置进行的压裂方法。

背景技术：

1、套管滑套压裂技术是将套管滑套和套管连接一同入井，将滑套的压裂端口对准目的层后固井，利用套管注入压裂，借助水泥环和堵塞器实现封隔的一种钻完井、压裂一体化技术。该技术具有排量大，满足体积压裂大排量、大液量、低摩阻、低伤害的需求；压后井筒完整程度高、通径大，满足后期重复作业要求；滑套可开关，满足选择性开采的要求。套管滑套压裂技术改变了传统的套管射孔压裂技术思路，广泛应用于低渗透油气藏、薄油藏、页岩气、煤层气及致密气藏等非常规油气藏的增产改造中。

2、滑套的开关是实现套管滑套压裂技术的关键。目前滑套开关主要有投球式和管柱下入开关工具两大类。投球式滑套有缩径，不能实现无限级全通径的储层改造目标，管柱下入开关工具解决了以上问题。但是套管滑套压裂技术还面临以下问题：随着水平井水平段的长度增加，由于连续油管自锁，油管长水平段摩阻大，依靠连续油管或油管下开关工具串难以实现；对于趾端第一个滑套的开启，由于没有液流通道，不能实现电缆或钢丝泵送开关工具；如果有打开滑套，由于节流液压力不足，也不能实现电缆或钢丝泵送开关工具，进而不能实现任意开启或是关闭滑套。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供适用于电缆作业的压裂装置，具有不受滑套开启和水平段长度限制的特点。

2、本发明的另一目的是提供使用上述压裂装置的压裂方法。

3、本发明所采用的技术方案是，适用于电缆作业的水平井压裂装置，包括水平井套管和管柱串；

4、水平井套管包括若干个套管、趾端压裂滑套和若干个压裂滑套；

5、趾端压裂滑套和若干个压裂滑套内均内嵌设有电磁感应圈；

6、若干个压裂滑套由若干个套管连接，并作为二级压裂滑套、三级压裂滑套、四级压裂滑套……n级压裂滑套；趾端压裂滑套设于最低端的第一个套管与第二个套管之间；

7、管柱串包括依次首尾连接的电缆、磁定位器、释放器、射孔枪、爬行器、锚定器、电动坐封工具和开关工具；

8、管柱串还包括地面控制器，地面控制器与电缆连接。

9、本发明的特点还在于：

10、开关工具为开启工具、关闭工具或开启关闭一体的开关工具中的任意一种。

11、开关工具内嵌设有电磁定位模块。

12、本发明所采用的另一种技术方案是，使用上述适用于电缆作业的水平井压裂装置的压裂方法，按照以下步骤完成：

13、步骤1.各级压裂滑套由套管连接一起下入井筒；

14、步骤2.对井筒进行试压、通井、测井后，用电缆下入上述适用于电缆作业的水平井压裂装置并开启磁定位器，由爬行器提供动力，使管柱串在套管内向压裂滑套的方向运动；

15、步骤3.磁定位器通过监测套管管柱串上的接箍，判断上述的适用于电缆作业的水平井压裂装置运动到压裂滑套附近时，地面控制器对爬行器发出控制信号，使爬行器减缓爬行速度；嵌设在开关工具内的电磁定位模块开始工作，与电磁感应圈相互感应，当开关工具与压裂滑套的位置相互对应时，嵌设在开关工具内的电磁定位模块发出定位信号，爬行器停止工作；

16、步骤4.启动电动坐封工具，由电动坐封工具提供推力给锚定器，锚定器工作，将管柱串锚定在套管内壁上；

17、步骤5.通过电动坐封工具开启开关工具，使开关工具推动压裂滑套，使压裂滑套开启；

18、步骤6.关闭电动坐封工具，使开关工具关闭，锚定器关闭，使管柱串与套管内壁分离，爬行器工作，管柱串在爬行器的作用下运动到压裂滑套下方，开始套管压裂本层段。

19、本发明的另一目的的特点还在于：

20、步骤5中，当开关工具无法使压裂滑套开启时，关闭电动坐封工具，使开关工具关闭，锚定器关闭，使管柱串与套管内壁分离，爬行器工作，使射孔枪移动到与压裂滑套相对应的位置，射孔枪对压裂滑套射孔，使压裂滑套开启。

21、当需要关闭压裂滑套时，重复上述步骤2-步骤4后，通过电动坐封工具开启开关工具，使开关工具上拉压裂滑套，使压裂滑套关闭。

22、完成压裂滑套的开启活关闭后，爬行器停止工作，电动坐封工具停止工作，锚定器和开关工具解封停止工作，上提电缆，起出管柱串；若管柱串遇到阻碍无法从水平井井口移出时，释放器工作，释放器与射孔枪分离，将电缆从水平井井口移出。

23、本发明的有益效果是：

24、1.本发明适用于电缆作业的水平井压裂装置，依靠电缆下入，操作简单，定位精确，开关可靠，适用范围广。

25、2.本发明适用于电缆作业的水平井压裂装置依靠爬行器提供管柱下入动力，可用于长水平段滑套的开启，解决了长水平段开关管柱无法下到位的问题。

26、3.本发明适用于电缆作业的水平井压裂装置依靠爬行器提供管柱下入动力，解决了电缆泵送必须有液流通道，因而电缆泵送管柱不能开启趾端滑套的问题。

27、4.本发明适用于电缆作业的水平井压裂装置依靠爬行器提供管柱下入动力，解决了有打开滑套，节流压力不足，不能实现电缆或钢丝泵送开关工具，进而能实现任意滑套开启或是关闭。

28、5.本发明适用于电缆作业的水平井压裂装置压裂滑套内部嵌设的电磁感应圈与开关工具配合，可以实现滑套的精确定位，同时还可以精准判断滑套是否打开或关闭。

29、6.本发明适用于电缆作业的水平井压裂装置开启滑套后，下移开关工具，直接套管压裂，可实现大排量压裂施工，施工程序少，操作简单。

技术特征：

1.适用于电缆作业的水平井压裂装置，其特征在于，包括水平井套管和管柱串；

2.根据权利要求1所述的适用于电缆作业的水平井压裂装置，其特征在于，所述开关工具(7)为开启工具、关闭工具或开启关闭一体的开关工具中的任意一种。

3.根据权利要求1或2所述的适用于电缆作业的水平井压裂装置，其特征在于，所述开关工具(7)内嵌设有电磁定位模块。

4.使用权利要求1所述的适用于电缆作业的水平井压裂装置的压裂方法，其特征在于，按照以下步骤完成：

5.根据权利要求4所述的适用于电缆作业的水平井压裂装置的压裂方法，其特征在于，所述步骤5中，当开关工具(7)无法使压裂滑套开启时，关闭电动坐封工具(6)，使开关工具(7)关闭，锚定器(5)关闭，使管柱串与套管内壁分离，爬行器(4)工作，使射孔枪(3)移动到与压裂滑套相对应的位置，射孔枪(3)对压裂滑套射孔，使压裂滑套开启。

6.根据权利要求4所述的适用于电缆作业的水平井压裂装置的压裂方法，其特征在于，当需要关闭压裂滑套时，重复上述步骤2-步骤4后，通过电动坐封工具(6)开启开关工具(7)，使开关工具(7)上拉压裂滑套，使压裂滑套关闭。

7.根据权利要求6所述的适用于电缆作业的水平井压裂装置的压裂方法，其特征在于，完成压裂滑套的开启活关闭后，爬行器(4)停止工作，电动坐封工具(6)停止工作，锚定器(5)和开关工具(7)解封停止工作，上提电缆(8)，起出管柱串；若管柱串遇到阻碍无法从水平井井口移出时，释放器(2)工作，释放器(2)与射孔枪(3)分离，将电缆(8)从水平井井口移出。

技术总结本发明公开了适用于电缆作业的水平井压裂装置，包括水平井套管和管柱串；水平井套管包括若干个套管、趾端压裂滑套和若干个压裂滑套；管柱串包括由电缆从上到下依次首尾连接的磁定位器、释放器、射孔枪、爬行器、锚定器、电动坐封工具和开关工具；管柱串还包括地面控制器，地面控制器与电缆连接。本发明还公开了使用上述压裂装置的压裂方法，通过电缆将各部件连接并下入井内，通过爬行器提供动力，开关工具与射孔枪相互配合，实现压裂滑套的开启与关闭。本发明依靠电缆下入，操作简单，定位精确，开关可靠，适用范围广。技术研发人员：刘汉斌,张矿生,冯长青,任国富,王治国,桂捷,唐梅荣,李楼楼,刘忠能,蒙鑫受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23