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1、10申请公布号CN103643931A43申请公布日20140319CN103643931A21申请号201310701600622申请日20131218E21B43/26200601E21B43/0120060171申请人中国海洋石油总公司地址100010北京市东城区朝阳门北大街25号申请人中海油田服务股份有限公司72发明人乔金中刘刚芝王杏尊付强李英松刘正伟黄杰矫洪喜张晓涛74专利代理机构北京安信方达知识产权代理有限公司11262代理人惠磊曲鹏54发明名称海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱及其施工方法57摘要本发明涉及一种海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱及其施工方法，所述管柱包括套管、底部完井。
2、管柱和顶部回接管柱，顶部回接管柱包括若干级压裂施工组，除第一级压裂施工组外，每级均有不少于两个滑套提供压裂液喷射出口，造缝数量多，且两端共两个封隔器提供封隔。顶部回接管柱的回接油管上还设置有安全阀，顶部封隔器和循环阀，安全阀设置在靠近井口位置并与地面的控制终端连接，顶部封隔器位于安全阀和水力锚之间，循环阀位于水力锚和顶部封隔器之间。本发明实现了在不增加投球次数的情况下，成倍增加每个压裂施工段的压裂数量，从而提高压裂精细化程度，增加了油（气）产量。同时满足了海上作业对于安全、环保的要求和限制。51INTCL权利要求书2页说明书6页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书。
3、2页说明书6页附图1页10申请公布号CN103643931ACN103643931A1/2页21一种海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱，包括套管（8）、底部完井管柱和顶部回接管柱，所述底部完井管柱和顶部回接管柱均位于套管（8）内，所述底部完井管柱包括连接在悬挂封隔器（7）上的若干级压裂施工组和位于油管最前端的浮鞋（27），各级压裂施工组之间依次通过油管短节串连，所述顶部回接管柱包括回接油管、设置在回接油管上的插入密封和水力锚（5），所述插入密封插入到悬挂封隔器（7）的回接密封筒中实现油管回接，其特征在于所述压裂施工组以悬挂封隔器（7）为起点，依次为最后一级压裂施工组、若干级中间压裂施工组和第一级。
4、压裂施工组；所述最后一级压裂施工组由I个过球滑套、一个投球滑套和一个裸眼封隔器组成，其中，I1；所述中间压裂施工组由J个过球滑套、一个投球滑套和两个裸眼封隔器组成，其中，J1，两个裸眼封隔器分别位于每个中间压裂施工组的两端；所述第一级压裂施工组依次由一个裸眼封隔器、压差滑套（25）和一个座封球座（26）组成；所述回接油管上还设置有安全阀（1），顶部封隔器（3）和循环阀（4），所述安全阀（1）设置在靠近井口位置并与地面的控制终端连接，所述顶部封隔器（3）位于安全阀（1）和水力锚（5）之间，所述循环阀（4）位于水力锚（5）和顶部封隔器（3）之间。2如权利要求1所述的海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱。
5、，其特征在于所述安全阀（1）与两端的回接油管通过流动短节（2）连接。3如权利要求1所述的海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱，其特征在于所述顶部封隔器（3）设置在靠近水力锚（5）位置。4如权利要求1或2或3所述的海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱，其特征在于所述插入密封为锚定插入密封（6）。5如权利要求1至4任意一项所述的海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱的施工方法，其特征在于步骤如下步骤一，完钻后，进行通井工序，为下入底部完井管柱做好井通准备；步骤二，按照设计要求用钻杆下入底部完井管柱，并调整好悬挂封隔器（7）和所有裸眼封隔器位置；步骤三，自底部完井管柱注入顶替液，将井筒内泥浆顶出井口，直至井筒内顶。
6、出的液体与顶替液一致；步骤四，投压裂球，并泵送至座封球座（26）位置，钻杆内部打压先座封所有裸眼封隔器，后继续加压座封悬挂封隔器（7）；步骤五，钻杆内继续打压丢手或者采用机械方式丢手，上提钻杆；步骤六，钻杆内打压，检验悬挂封隔器（7）密封性，密封性合格后起出钻杆；步骤七，油管依次连接插入密封、水力锚（5）、循环阀（4）、顶部封隔器（3）、下流动短节、安全阀（1）和上流动短节形成顶部回接管柱，并将连接好的顶部回接管柱下入井口，插入密封回接到悬挂封隔器（7）的回接密封筒中，安全阀（1）的控制管线固定在所经过油管短节上，并引出井口与地面的控制终端连接；步骤八，油管打压试压，对顶部回接管柱进行验封，套。
7、管打压验插入密封的密封性能；步骤九，验插入密封的密封性能合格后，油管加压至打开压差滑套（25），然后安装压裂井口等待压裂；步骤十，压裂车组摆放，连接完成后，对地面高压管线进行试压，合格后准备进行压裂施工；权利要求书CN103643931A2/2页3步骤十一，按照压裂泵注程序进行第一级压裂施工组压裂施工；步骤十二，第一级压裂施工完成后，投入下一级压裂球，依次打开下一级压裂施工组的过球滑套和投球滑套，压裂球最终落在本级的投球滑套上，然后以最大允许排量压裂，迅速将该级各出液口对应地层全面压开，一次加砂完成该级压裂作业；步骤十三，按照步骤十二所述方法，逐级完成所有压裂施工组对应级的压裂作业；步骤十四，。
8、压裂施工完成后关井，待压力扩散后放喷排液；步骤十五，投入生产前，座封顶部封隔器（3），将顶部封隔器（3）其上套管空间和其下套管空间隔绝，以防插入密封失效导致顶部封隔器（3）其上套管压力增高至超过限值；步骤十六，开始生产。6根据权利要求5所述的海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱的施工方法，其特征在于整个压裂作业和生产过程中，当出现砂堵时，控制循环阀（4）反循环冲砂解堵。7根据权利要求6所述的海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱的施工方法，其特征在于在生产过程中，当顶部封隔器（3）和悬挂封隔器（7）之间发生憋压现象，打开循环阀（4）平衡压力。8根据权利要求6所述的海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱的施工方。
9、法，其特征在于在整个压裂作业和生产过程中，如发生事故，通过地面上的控制终端将安全阀（1）控制管线的压力卸掉即可关闭油管，实现远程快速关井。权利要求书CN103643931A1/6页4海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱及其施工方法技术领域0001本发明涉及一种裸眼水平井完井压裂一体化管柱及其施工方法，特别是涉及一种适合海上进行压裂施工的裸眼水平井完井压裂一体化管柱及其施工方法。背景技术0002裸眼水平井分段压裂技术是一种低渗油田增产技术，拥有广泛的市场需求。该技术通过悬挂封隔器悬挂裸眼段工具，包括裸眼封隔器、滑套、座封球座、浮鞋等，将水平段分隔成若干段，实现分别压裂，同时生产。回接管柱包括插入密封。
10、和水力锚，插入密封插入到悬挂封隔器的回接密封筒中，实现油管回接，水力锚防止管柱向上蠕动。底部完井管柱和顶部回接管柱共同构成了压裂施工服务管柱，压裂施工中通过投球开启滑套，分段压裂，无需固井和射孔作业，施工成本低，作业效率高。0003陆地上实施裸眼水平井分段压裂工艺时，套管承压级别高，允许套管带压。而海上压裂施工受安全、环保、平台场地条件等诸多因素的限制，无法完全采用现有的陆地裸眼水平井分段管柱进行压裂施工。另外，上述裸眼水平井完井压裂一体化管柱，由于采用普通的滑套在压裂改造过程中，受投球尺寸数量限制，工艺达不到储层的精细化改造要求。而且，在施工生产过程中，上述一体化管桩关井通过采油树的闸板阀控。
11、制，存在一定的危险性。发明内容0004本发明提供一种海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱及其施工方法，其目的之一是实现在不增加投球次数的情况下，成倍增加每个压裂施工段的压裂数量，从而提高压裂精细化程度，增加了油（气）产量。0005目的之二是，针对海上油气田的特点，通过对管柱结构的改进，实现在生产过程中套管段环空被有效封隔，油（气、水）通过油管通道采收，保证套管无压生产。0006目的之三是，管柱在施工或生产过程中，可以随时实现远程关井，保证安全。0007目的之四是，建立反洗通道，保证出现砂堵时快速有效地解堵，提高生产效率；建立泄压通道，保证油套环空无憋压，安全生产。0008为了实现上述发明目的，本发。
12、明采取的技术方案如下0009一种海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱，包括套管、底部完井管柱和顶部回接管柱，所述底部完井管柱和顶部回接管柱均位于套管内，所述底部完井管柱包括连接在悬挂封隔器上的若干级压裂施工组和位于油管最前端的浮鞋，各级压裂施工组之间依次通过油管短节串连，所述顶部回接管柱包括回接油管、设置在回接油管上的插入密封和水力锚，所述插入密封插入到悬挂封隔器的回接密封筒中实现油管回接，其特征在于所述压裂施工组以悬挂封隔器为起点，依次为最后一级压裂施工组、若干级中间压裂施工组和第一级压裂施工组；所述最后一级压裂施工组由I个过球滑套、一个投球滑套和一个裸眼封隔器组成，其中，I1；所述中间压裂施工。
13、组由J个过球滑套、一个投球滑套和两个裸眼封隔器组成，其中，J1，两个裸眼封隔器分别位于压裂施工组的两端；所述第一级压裂施工组依说明书CN103643931A2/6页5次由一个裸眼封隔器、压差滑套和一个座封球座组成；所述回接油管上还设置有安全阀，顶部封隔器和循环阀，所述安全阀设置在靠近井口位置并与地面的控制终端连接，所述顶部封隔器位于安全阀和水力锚之间，所述循环阀位于水力锚和顶部封隔器之间。0010优选地，所述安全阀与两端的回接油管通过流动短节连接。0011优选地，所述顶部封隔器设置在靠近水力锚位置。0012优选地，所述顶部封隔器和悬挂封隔器之间0013优选地，所述插入密封为锚定插入密封。001。
14、4所述的海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱的施工方法，其特征在于步骤如下0015步骤一，完钻后，进行通井工序，为下入底部完井管柱做好井通准备；0016步骤二，按照设计要求用钻杆下入底部完井管柱，并调整好悬挂封隔器和所有裸眼封隔器位置；0017步骤三，自底部完井管柱注入顶替液，将井筒内泥浆顶出井口，直至井筒内顶出的液体与顶替液一致；0018步骤四，投压裂球，并泵送至座封球座位置，钻杆内部打压先座封所有裸眼封隔器，后继续加压座封悬挂封隔器；0019步骤五，钻杆内继续打压丢手或者采用机械方式丢手，上提钻杆；0020步骤六，钻杆内打压，检验悬挂封隔器密封性，密封性合格后起出钻杆；0021步骤七，油管依次。
15、连接插入密封、水力锚、循环阀、顶部封隔器、下流动短节、安全阀和上流动短节形成顶部回接管柱，并将连接好的顶部回接管柱下入井口，插入密封回接到悬挂封隔器的回接密封筒中，安全阀的控制管线固定在所经过油管短节上，并引出井口与地面的控制终端连接；0022步骤八，油管打压试压，对顶部回接管柱进行验封，套管打压验插入密封的密封性能；0023步骤九，验插入密封的密封性能合格后，油管加压至打开压差滑套，然后安装压裂井口等待压裂；0024步骤十，压裂车组摆放，连接完成后，对地面高压管线进行试压，合格后准备进行压裂施工；0025步骤十一，按照压裂泵注程序进行第一级压裂施工组压裂施工；0026步骤十二，第一级压裂施工。
16、完成后，投入下一级压裂球，依次打开下一级压裂施工组的过球滑套和投球滑套，压裂球最终落在本级的投球滑套上，然后以最大允许排量压裂，迅速将该级各出液口对应地层全面压开，一次加砂完成该级压裂作业；0027步骤十三，按照步骤十二所述方法，逐级完成所有压裂施工组对应级的压裂作业；0028步骤十四，压裂施工完成后关井，待压力扩散后放喷排液；0029步骤十五，投入生产前，座封顶部封隔器，将顶部封隔器其上套管空间和其下套管空间隔绝，以防插入密封失效导致顶部封隔器其上的套管压力增高至超过限值；0030步骤十六，开始生产。0031优选地，整个压裂作业和生产过程中，当出现砂堵时，控制循环阀反循环冲砂解堵。说明书CN。
17、103643931A3/6页60032优选地，在生产过程中，当顶部封隔器和悬挂封隔器之间发生憋压现象，打开循环阀平衡压力。0033优选地，在整个压裂作业和生产过程中，如发生事故，通过地面上的控制终端将安全阀控制管线的压力卸掉即可关闭油管，实现远程快速关井。0034本发明和现有技术相比，具有如下有益效果0035通过在锚定插入密封回接段以上油管连接了顶部封隔器，在生产时顶部封隔器座封，实现了即使插入密封磨损泄露，压力也不会上窜使顶部封隔器其上套管带压，满足了海上作业对于安全、环保的要求和限制。0036除第一级压裂施工组外，每级均有不少于两个滑套提供压裂液喷射出口，造缝数量多，且两端共两个封隔器提供。
18、封隔。实现在不增加投球次数的情况下，成倍增加每个压裂段的裂缝数量，从而提高压裂作业的精细化程度，实现增产。0037为了实现在安全区域内对井道的及时关闭，在顶部管柱中增加了井下安全阀，并为了避免油管和安全阀内径之间的差异引起的紊流现象，安全阀与两端的油管通过流动短节连接，对管柱起到保护作用；通过上述改造从而实现管柱在施工或生产过程中，可以随时实现远程关井，保证安全。0038为了解决在压裂过程中出现砂堵导致生产中断，在顶部管柱中还增加了循环阀，通过控制循环阀反循环，建立反洗通道，可以实现快速有效地解堵；另外，增加的循环阀还可以建立压力平衡通道，保证井下无憋压，安全生产。0039本发明通过对现有的陆。
19、地油田管柱进行改造，使其适应海上油田的特殊性，同时增加了生产的安全性和提高了生产效率，且结构简单，施工方便。通过在试验工程中的应用，在不增加生产成本的情况下，大大提高了油田产量，降低了生产的事故率，实现了良好的经济效益。附图说明0040图1是海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱连接示意图。0041附图标记1安全阀、2流动短节、3顶部封隔器、4循环阀、5水力锚、6锚定插入密封、7悬挂封隔器、8套管、9油管；10、11，15、16，20、21过球滑套；12，17，22投球滑套；13，14、18，19、23，24裸眼封隔器；25压差滑套、26座封球座、27浮鞋。具体实施方式0042为使本发明的发明目的、。
20、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。0043图1为海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱连接示意图。如图1所示，一种海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱，包括套管8、底部完井管柱和顶部回接管柱，所述底部完井管柱和顶部回接管柱均位于套管8内，所述底部完井管柱包括由连接在悬挂封隔器7上的四级压裂施工组和位于油管9最前端的浮鞋27，所述压裂施工组之间通过油管短节串连，所述顶部回接管柱包括回接油管和设置在回接油管上的锚定插入密封6和水力锚5，所述锚定插入密封6插入到悬挂封隔器7的密封回接筒中实现油。
21、管回接，以悬挂封隔器7为起说明书CN103643931A4/6页7点，依次为最后一级压裂施工组、两级中间压裂施工组和第一级压裂施工组；所述最后一级压裂施工组由2个过球滑套10、11；一个投球滑套12和一个裸眼封隔器13组成；所述中间压裂施工组即第二级和第三级，其中第二级由2个过球滑套20、21；一个投球滑套22和两个裸眼封隔器19、23组成，两个裸眼封隔器19、23分别位于压裂施工组的两端；其中第三级由2个过球滑套15、16；一个投球滑套17和两个裸眼封隔器14、18组成，两个裸眼封隔器14、18分别位于压裂施工组的两端，所述第一级压裂施工组依次由一个裸眼封隔器24、压差滑套25和一个座封球座。
22、26组成，每级压裂施工组中投球滑套用同一尺寸的低密度球打开；所述回接油管上还设置有安全阀1，所述安全阀1设置在靠近井口位置并与地面的控制终端连接，安全阀1与控制终端之间的连线固定在油管接箍上，并引出井口位置固定。所述安全阀1与两端的回接油管通过流动短节2连接。本实施例中给出的中间压裂施工组的级数为两级，压裂施工组具体排放几级由油藏设计、压裂设计并兼顾投球尺寸来确定，需保证的是每一级施工组在地质油藏设计时计算地层破裂压力基本相等，才能够同时完全压裂。每一级压裂施工组中的过球滑套个数不限定，可按照设计要求确定数量，即I1，J1，I和J相等或不等。为了增强密封效果，本实施例中插入密封选择锚定插入密封。
23、6，在压裂施工要求较低的情况下，还可选择其他类型的插入密封。0044参见图1，所述顶部回接管柱的回接油管上安装有顶部封隔器3，所述顶部封隔器3下深深度较安全阀1大，位于安全阀1和水力锚5之间并靠近水力锚5位置。0045参见图1，所述顶部回接管柱的回接油管上安装有循环阀4，所述循环阀4连接在水力锚5和顶部封隔器3之间。0046上述的海上裸眼水平井完井压裂一体化管柱的施工方法，步骤如下0047步骤一，完钻后，进行通井工序，为下入底部完井管柱做好井通准备；所述通井工作包括用刮管器刮套管、用通井规通套管，用钻头通井、用单西瓜皮模拟管柱通井、用双西瓜皮模拟管柱通井等；0048步骤二，按照设计要求用钻杆下。
24、入底部完井管柱，并调整好悬挂封隔器7和所有裸眼封隔器位置；本实施例中，底部完井管柱的具体连接如下0049步骤三，自底部完井管柱注入2的KCL顶替液，将井筒内泥浆顶出井口，直至井筒说明书CN103643931A5/6页8内顶出的液体与顶替液一致；0050步骤四，投125低密度球，并水泥车以05M306M3/MIN的排量泵送球至座封球座26位置，钻杆内部打压首先座封所有裸眼封隔器，然后继续提高压力座封悬挂封隔器7；0051步骤五，钻杆内继续打压丢手或者采用机械方式丢手，上提钻杆；0052步骤六，钻杆内打压，检验悬挂封隔器7密封性，稳压5MIN，压降不超过05MPA为合格，密封性合格后，具备起杆条件。
25、后起出钻杆；打开井口阀门，观察是否有溢流现象，确认井控安全后拆掉井口装置；0053步骤七，计算需要下井的油管及工具长度，按需要调整下井管柱组合，确定长度合适后；然后按下述连接方式连接顶部回接管柱，并将连接好的顶部回接管柱下入井口，锚定插入密封6锚定回接到悬挂封隔器7的回接密封筒中，安全阀1的控制管线固定在所经过油管短节上并引出井口与地面的控制终端连接；安装采油气树；0054步骤八，油管打压试压，对顶部回接管柱进行验封，套管打压验锚定插入密封6的密封性能；0055步骤九，验锚定插入密封6的密封性能合格后，油管加压至打开压差滑套25，然后安装压裂井口等待压裂；0056步骤十，压裂车组摆放，连接好地。
26、面高、低压管线，油管、套管分别接传感器监测施工压力。地面管线循环，高压管线、平衡管线试压，合格后准备进行压裂施工；逐级进行压裂施工时，施工套管先打平衡压力，套管限压20MPA；0057步骤十一，按照压裂泵注程序进行第一级压裂施工组压裂施工；0058步骤十二，第一级加砂完后待砂浓度降低后，送球泵车打压，从井口旋塞阀投入150低密度球，依次打开下一级压裂施工组的过球滑套和投球滑套，压裂球最终落在本级的投球滑套上，然后以最大允许排量压裂，迅速将该级各出液口对应地层全面压开，一次加砂完成该级压裂作业；0059步骤十三，按照步骤十二所述方法，逐级完成第二级和第三级及最后一级压裂施工组对应段的压裂作业；0。
27、060步骤十四，压裂施工完成后关井，待压力扩散后放喷排液；0061步骤十五，投入生产前，座封顶部封隔器3，将顶部封隔器3其上套管空间和其下套管空间隔绝，以防插入密封失效导致顶部封隔器3其上的套管压力增高至超过限值；0062步骤十六，开始生产。0063整个压裂作业和生产过程中，当出现砂堵时，控制循环阀4反循环冲砂解堵。0064在生产过程中，当顶部封隔器3和悬挂封隔器7之间发生憋压现象，打开循环阀4平衡压力。0065在整个压裂作业和生产过程中，如发生事故，通过地面上的控制终端将安全阀1说明书CN103643931A6/6页9控制管线的压力卸掉即可关闭油管，实现远程快速关井。0066虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。说明书CN103643931A1/1页10图1说明书附图CN103643931A10。