使用緩和用壓裂閥探測脫砂的系統(tǒng)和方法
【專利說明】使用緩和用壓裂閥探測脫砂的系統(tǒng)和方法
[0001]背景
[0002]本公開涉及使用緩和用壓裂閥(fracturing valve for mitigat1n)探測脫砂(screen-out)的系統(tǒng)和方法。
[0003]多年來，具有多裂縫的水力壓裂是由水平井生產(chǎn)天然氣和石油的常用方法。水力壓裂包括通過井眼注入高度加壓的壓裂液，這會導(dǎo)致巖層斷裂。一旦裂縫形成，支撐劑會被引入到注入液體以防止裂縫閉合。支撐劑使用滲透性足夠好的微粒(例如谷物砂或陶瓷)以允許地層液體流入到通道或井中。
[0004]然而，在壓裂操作期間，可能發(fā)生主要的問題(例如脫砂)。當(dāng)向裂縫連續(xù)注入液體需要高于井眼和地面設(shè)備的安全限制的壓力時，會發(fā)生脫砂。這個條件發(fā)生，是由于高液體泄漏，支撐劑的濃度過高，以及阻礙支撐劑流動的不足的墊尺寸。其結(jié)果是，壓力迅速積聚。脫砂會破壞壓裂操作且恢復(fù)操作之前需要清洗井眼。壓裂操作延遲可能會導(dǎo)致后續(xù)裂縫完井和生產(chǎn)的中斷。
[0005]脫砂的結(jié)果可取決于在壓裂中使用的完井類型。用于水平井的常見完井之一是裸眼襯管完井。這涉及將套管直接運(yùn)行進(jìn)入地層，使得沒有套管或襯管被放置在整個生產(chǎn)區(qū)。這種壓裂方法可以是快捷和廉價的。裸眼襯管完井還可包括使用球致動滑動套筒系統(tǒng)，通常用于多級壓裂。然而，如果脫砂在水平井眼的下端附近處發(fā)生，球座的開口會使得使用連續(xù)油管或修井梁將支撐劑洗出去變得困難。初始方案可包括打開井和等待壓裂液流回來。然而，如果液體回流不發(fā)生，唯一的解決辦法是鉆出完井并對井眼實(shí)施不同的完井方案。其結(jié)果是，整個操作可導(dǎo)致延遲和更高的費(fèi)用。
[0006]另一種已知的完井方法是插件和穿孔系統(tǒng)，這與裸眼襯管系統(tǒng)非常類似。此方法涉及粘牢水平井眼的襯管，且這通常在井的下端附近處在給定的水平位置處實(shí)現(xiàn)。這種插件和穿孔方法涉及在不同的處理間隔射孔多個群集的重復(fù)過程，將其從孔拉出，泵送高速率激活處理劑，并設(shè)置插件以隔離間隔，直到所有的間隔被激活。與球致動滑動套筒系統(tǒng)相比，這種方法中脫砂的結(jié)果可能不會那么嚴(yán)重，因?yàn)榫梢耘c連續(xù)油管接通以洗出支撐劑。
[0007]此外，使用的另一種方法包括進(jìn)入受限的粘牢襯管完井。進(jìn)入受限的粘牢襯管完井涉及控制流體進(jìn)入井眼。此方法提供了粘牢的襯管或套管，其包括可允許井眼區(qū)域和地層之間的流體連通的多個限定開口。然而，井和地層之間的不良連接通常導(dǎo)致脫砂。因此，各種完井方法中遇到的脫砂問題增加了成本并導(dǎo)致壓裂作業(yè)和生產(chǎn)的中斷。
[0008]因此，本領(lǐng)域急需一種改進(jìn)的使用緩和用壓裂閥探測脫砂的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本公開涉及使用緩和用壓裂閥來探測脫砂的系統(tǒng)和方法。壓裂方法可包括當(dāng)井下壓力小于預(yù)定閾值時，使用壓裂閥壓裂井。該方法還可包括當(dāng)井眼中的壓力傳感器探測到井眼壓力已達(dá)到所述預(yù)定閾值時，通過自動化過程將所述壓裂閥從壓裂位置致動至非壓裂位置。
[0010]壓裂閥系統(tǒng)包括基管，所述基管包括能夠容納止動球的插入口，所述止動球可部分插入所述基管的室之內(nèi)。此外，該系統(tǒng)可包括滑動套筒，所述滑動套筒包括第一套筒，所述第一套筒包括內(nèi)表面，所述內(nèi)表面包括一個角空隙和大空隙。所述第一套筒可操縱至多個位置，處于第一位置時，所述角空隙停留在所述插入口上方，防止所述止動球離開所述基管的室。所述第一套筒處于第二位置時，所述大空隙停留在述插入口上方，所述止動球能夠離開所述基管的室，進(jìn)入所述大空隙。
[0011]此外，本發(fā)明公開了一種使用壓裂閥探測脫砂的方法。具體地，該方法包括向所述壓裂閥注入壓裂液，所述壓裂閥包括基管和滑動套筒。所述基管可包括一個或多個插入口，各個所述插入口能夠容納止動球。所述滑動套筒可包括內(nèi)表面，所述內(nèi)表面包括角空隙和大空隙，所述滑動套筒初始位于第一位置，其中所述角空隙停留在所述插入口上方。該方法可進(jìn)一步包括通過所述壓裂液向壓裂球施加第一力，通過所述壓裂球向一個或多個止動球施加第二力，并通過所述止動球向所述角空隙施加第三力。此外，該方法可包括至少部分通過所述第三力，將所述滑動套筒偏置向第二位置，所述第二位置中，所述大空隙停留在所述插入口上方。因此，所述止動球能夠離開所述基管的室，進(jìn)入所述大空隙。
[0012]簡要
【附圖說明】
[0013]圖1A示出了基管的側(cè)視圖。
[0014]圖1B不出了基管的正視圖。
[0015]圖1C示出了基管的剖面圖。
[0016]圖2A示出了滑動套筒。
[0017]圖2B示出了滑動套筒的正視圖。
[0018]圖2C示出了滑動套筒的剖面圖。
[0019]圖2D示出了滑動套筒剖面圖，該滑動套筒還包括固定套筒和致動器。
[0020]圖3A示出了外圈的外周圖。
[0021]圖3B示出了外圈的正視圖。
[0022]圖4A示出了閥殼。
[0023]圖4B示出了閥殼的壓裂口。
[0024]圖4C示出了閥殼的生產(chǎn)槽。
[0025]圖5示出了壓裂模式下的壓裂閥。
[0026]圖6A示出了阻抗裝置的實(shí)施例。
[0027]圖6B示出了阻抗裝置的另一實(shí)施例。
[0028]圖7示出了生產(chǎn)模式下的壓裂閥。
[0029]圖8A示出了顯示系帶的斷裂點(diǎn)的曲線圖。
[0030]圖SB示出了壓裂模式下的壓裂閥的特寫圖。
[0031 ] 圖SC示出了顯示了阻抗裝置的分段實(shí)施例的斷裂點(diǎn)的曲線圖。
[0032]圖8D示出了壓裂模式下的壓裂閥的另一實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0033]本文描述了使用緩和用壓裂閥探測脫砂的系統(tǒng)和方法。下文所呈的描述使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制造和使用所要求保護(hù)的本發(fā)明并通過下面討論的具體實(shí)施例來提供，下文所述的具體實(shí)施例的變型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。為了清楚起見，并不是實(shí)際實(shí)現(xiàn)的所有特征在本說明書中都進(jìn)行了描述。應(yīng)理解，必須進(jìn)行任何這種實(shí)際實(shí)施(如在任何開發(fā)項(xiàng)目中)的開發(fā)、設(shè)計決定來實(shí)現(xiàn)設(shè)計者的特定目標(biāo)(例如符合系統(tǒng)和商業(yè)相關(guān)限制)，且這些目標(biāo)對于不同的實(shí)施方式來說不同。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，這種開發(fā)努力可能是復(fù)雜且費(fèi)時的，但是對于得益于本公開的相應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說將只是常規(guī)任務(wù)而已。相應(yīng)地，本文所附的權(quán)利要求并不旨在被所公開的實(shí)施例限制，而是應(yīng)被賦予與本文中公開的原理和特征相一致的最廣范圍。
[0034]圖1A示出基管100的側(cè)視圖?；?00可與管柱的一部分相連。在一個實(shí)施中，基管100可包括具有不同的壁開口和/或槽的圓柱狀材料?；?00的壁開口可包括插入口 101、壓裂口 102和/或生產(chǎn)口 103。插入口 101可由基管100上的一個或更多小開口組成。壓裂口 102也可包括一個或更多開口。此外，生產(chǎn)口 103可為基管100上的多個開口。
[0035]圖1B示出了基管100的正視圖?；?00可進(jìn)一步包括室104。室104可以是形成于基管100內(nèi)的圓柱形開口或空間。室104可允許材料例如壓裂液或碳?xì)浠衔锏任镔|(zhì)通過。圖1C示出了基管100的剖視圖。上述的各個壁開口可圍繞基管100的圓周布置。
[0036]圖2A示出一滑動套筒200。滑動套筒200可通過致動器206連接至固定套筒205，而滑動套筒200可以與外圈207配合。在一個實(shí)施例中，滑動套筒200可以是可包括壓裂口 102的圓筒形管。因此，壓裂口可具有在基管101內(nèi)的第一部分和在滑動套筒200內(nèi)的第二部分。
[0037]圖2B示出滑動套筒200的正視圖。滑動套筒200可進(jìn)一步包括外室201。在一個實(shí)施例中，外室201可以是比室104大的開口。這樣，室201可足夠大以容納基管100。
[0038]圖2C示出了滑動套筒200的剖視圖。滑動套筒200可包括第一套筒202和第二套筒2