分级循环水力压裂方法及压裂装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109138961A(43)申请公布日2019.01.04(21)申请号201810958164.3(22)申请日2018.08.22(71)申请人中国石油大学(北京)地址102249北京市昌平区府学路18号(72)发明人张广清吕延军庄建满(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人王春光(51)Int.Cl.E21B43/267(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称分级循环水力压裂方法及压裂装置(57)摘要本发明为一种分级循环水力压裂方法及压裂装置，该方法包括，向底端封闭的压裂油管内注入压裂液，水力压裂指定压裂区域的地层形成人工裂缝；循环改变压裂油管内压裂液的注入排量，使人工裂缝反复张开闭合，形成多条次级裂缝；位于井下的曲轴柱塞泵将井口环空内的压裂液高频泵注到指定压裂区域环空，且通过循环调整曲轴柱塞泵的排量在指定压裂区域的地层产生脉动压力波，促使裂隙持续发育扩展，形成裂缝网络,完成分级循环水力压裂。该分级循环水力压裂方法及压裂装置克服现有技术中存在的问题，能提高地层裂缝渗透能力，提高储层改造体积，有效提高油气采收率。CN109138961ACN109138961A权利要求书1/2页1.一种分级循环水力压裂方法，其特征在于，向底端封闭的压裂油管内注入压裂液，水力压裂指定压裂区域的地层形成人工裂缝；循环改变压裂油管内压裂液的注入排量，使人工裂缝反复张开闭合，形成多条次级裂缝，完成第一级循环水力压裂；位于井下的曲轴柱塞泵将井口环空内的压裂液高频泵注到指定压裂区域环空，且通过循环调整曲轴柱塞泵的排量在指定压裂区域的地层产生脉动压力波，促使裂隙持续发育扩展，形成裂缝网络,完成第二级循环水力压裂。2.如权利要求1所述的分级循环水力压裂方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤a、压裂设备连接：在底端封闭的压裂油管上串接曲轴柱塞泵、封隔器后下入井内指定压裂区域，将压裂油管和井口环空分别与地面压裂液注入设备连通；步骤b、压裂前注液准备：地面压裂液注入设备将压裂液充满地面管汇和压裂油管，压裂油管中充满压裂液时，封隔器坐封封隔指定压裂区域；封隔器坐封后，地面压裂液注入设备向井口环空内注入压裂液，为曲轴柱塞泵提供压裂液；步骤c、向压裂油管内持续注入压裂液，直至压力达到地层破裂压力，压开指定压裂区域的地层，形成人工裂缝；步骤d、减小地面压裂液注入设备向压裂油管内注入压裂液的排量，降低井底压力直至压裂产生的人工裂缝闭合；同时通过曲轴柱塞泵将井口环空的压裂液高频泵注到指定压裂区域环空，通过循环调整曲轴柱塞泵的排量对指定压裂区域环空的压裂液进行脉冲加压，使压裂液中的支撑剂保持悬浮状态；步骤e、增大地面压裂液注入设备向压裂油管内注入压裂液的排量，升高井底压力，压裂产生的人工裂缝重新张开，形成多条次级裂缝；同时通过循环调整曲轴柱塞泵的排量对指定压裂区域环空的压裂液进行脉冲加压，将高压脉动的压裂液注入到裂缝中，促使裂隙持续发育扩展，形成裂缝网络；步骤f、步骤d和步骤e交替进行分级循环水力压裂，直至压裂结束。3.如权利要求2所述的分级循环水力压裂方法，其特征在于，地面压裂液注入设备的排量随时间变化；曲轴柱塞泵的排量随时间变化；曲轴柱塞泵的排量变化频率高于地面压裂液注入设备的排量变化频率；指定压裂区域的压裂液排量随时间变化，指定压裂区域的压裂液排量的变化由地面压裂液注入设备的排量变化和曲轴柱塞泵的排量变化共同影响形成。4.如权利要求2所述的分级循环水力压裂方法，其特征在于，步骤c中，压裂油管上设置压裂透孔，压裂液经压裂透孔破坏指定压裂区域的岩石形成人工裂缝。5.如权利要求2所述的分级循环水力压裂方法，其特征在于，步骤f中，地面压裂液注入设备的注入压裂液体积达到设计值或压裂持续时间达到设计值时，压裂结束。6.如权利要求1至5任一项所述的分级循环水力压裂方法中使用的压裂装置，其特征在于，包括地面压裂液注入设备，所述地面压裂液注入设备通过地面管汇连通设置压裂井口，所述压裂井口能分别与压裂油管和井口环空连通，所述压裂油管上径向隔离地套设曲轴柱塞泵，所述压裂油管上分别与所述曲轴柱塞泵的轴向两端间隔地设置封隔器；所述压裂装置还包括设于地面的控制设备，所述地面控制设备能控制所述地面压裂液注入设备和所述曲轴柱塞泵。7.如权利要求6所述的压裂装置，其特征在于，所述地面压裂液注入设备为压裂车。2CN109138961A权利要求书2/2页8.如权利要求6所述的压裂装置，其特征在于，所述曲轴柱塞泵通过电缆与所述控制设备电连接。9.如权利要求6所述的压裂装置，其特征在于，所述曲轴柱塞泵的数量为2个。10.如权利要求6所述的压裂装置，其特征在于，所述封隔器通过橡胶膨胀坐封。