降低天然裂缝内部流体压力的施工方法和滑套开关工具与流程

本发明涉及油气开采，尤其涉及一种降低天然裂缝内部流体压力的施工方法和滑套开关工具。

背景技术：

1、目前，套管变形是阻碍页岩气规模开发的头等技术难题。水力压裂诱发的套管变形，导致压裂施工成本和难度增加，压裂段数减少，进而造成单井产量低、井生命周期短等严重后果。

2、关于页岩气井套管变形的原因主要是由于储层中发育的天然裂缝，在水力压裂施工过程中诱发页岩气储层中天然裂缝发生错动，从而产生的剪切位移直接作用在套管上，导致套管变形。针对页岩气井套管变形问题，本领域的工程技术人员提出了一些套管变形技术对策，包括井眼轨迹优化设计、套管失效风险评价、提高油层套管的钢度和壁厚、优化固井质量、在压裂时采取降排量和减液量等多种方法，但都未取得较好的防控效果。其主要原因在于，上述防控思路主要是针对天然裂缝发生滑移后的防控，然而，由于天然裂缝滑移量较大，导致天然裂缝一旦被激活出现滑移后，很难再进行有效防控。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种降低天然裂缝内部流体压力的施工方法和滑套开关工具，能够解决水力压裂过程中天然裂缝内流体增压后滑动导致套管变形的问题，通过将天然裂缝内部的流体压力及时释放，进而防止天然裂缝激活而发生剪切滑移，有效降低了套管变形的风险。

2、本发明的上述实施目的主要由以下技术方案来实现：

3、一方面，本发明提供一种降低天然裂缝内部流体压力的施工方法，其包括：

4、基于钻井、测井与地震的综合解释方法，确定天然裂缝所在井段位置；

5、将滑套开关工具下入确定后的所述天然裂缝所在井段位置处，并进行固井作业；

6、进行水力压裂作业，根据微地震事件响应特征，选择性打开所述滑套开关工具，以将所述天然裂缝的内部流体压力释放至井筒内。

7、在本发明的一个较佳的实施方式中，基于钻井、测井与地震的综合解释方法，确定天然裂缝所在井段位置，包括：

8、获取钻井过程中发生井漏位置处的气测值数据和局部钻时数据，根据所述气测值数据的高峰点和所述局部钻时数据的突降点，确定钻井解释的天然裂缝所在井段区域；

9、获取钻井过程中的斯通利波数据，根据所述斯通利波数据的衰减曲线，确定测井解释的天然裂缝所在井段区域；

10、获取钻井过程中似然体与曲率体的分布数据，根据所述分布数据确定地震解释的天然裂缝所在井段区域；

11、根据所述钻井解释的天然裂缝所在井段区域、所述测井解释的天然裂缝所在井段区域、以及所述地震解释的天然裂缝所在井段区域，确定所述天然裂缝所在井段位置。

12、在本发明的一个较佳的实施方式中，根据所述钻井解释的天然裂缝所在井段区域、所述测井解释的天然裂缝所在井段区域、以及所述地震解释的天然裂缝所在井段区域，确定天然裂缝所在井段位置，包括：

13、所述钻井解释的天然裂缝所在井段区域、所述测井解释的天然裂缝所在井段区域、以及所述地震解释的天然裂缝所在井段区域具有重合区域，将所述重合区域确定为所述天然裂缝所在井段位置。

14、在本发明的一个较佳的实施方式中，在进行水力压裂作业前，包括预压裂作业：打开所述滑套开关工具，采用小排量流体进行预压裂作业，以破碎所述滑套开关工具与地层之间的固井水泥环。

15、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述水力压裂作业为：从水平井的趾端至水平井的跟端进行逐段压裂，并避开所述滑套开关工具所在位置的井段。

16、在本发明的一个较佳的实施方式中，根据微地震事件响应特征，选择性打开所述滑套开关工具，包括：在每一段水力压裂作业中，监测所述天然裂缝处是否存在微地震事件点；

17、若所述天然裂缝处存在所述微地震事件点，则判定所述水力压裂的裂缝与所述天然裂缝沟通。

18、在本发明的一个较佳的实施方式中，在判定所述水力压裂的裂缝与所述天然裂缝沟通后，还包括：对沟通的天然裂缝进行封堵，并降低水力压裂的排量，待该段压裂结束后，打开所述滑套开关工具，以使所述天然裂缝中的流体流入所述井筒。

19、另一方面，本发明还提供一种滑套开关工具，应用于如上所述的降低天然裂缝内部流体压力的施工方法中，所述滑套开关工具包括：

20、外筒，其两端分别密封连接有上接头和下接头，所述外筒的侧壁上开设有多个泄压孔，多个所述泄压孔贯穿所述外筒的侧壁；

21、内筒，密封穿设在所述外筒内；

22、其中，所述外筒的内部设置有第一限位槽和第二限位槽，所述内筒能在所述第一限位槽和所述第二限位槽之间移动以关闭或开启多个所述泄压孔。

23、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述外筒的外侧套设有橡胶筒，所述橡胶筒对应多个所述泄压孔的位置处开设环形的泄压槽，两两相邻的所述泄压槽之间开设有多条环形凹槽。

24、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述橡胶筒为具有吸水性的橡胶制成的筒状结构。

25、在本发明的一个较佳的实施方式中，所述橡胶筒通过硫化的方式硫化至所述外筒的外侧。

26、在本发明的一个较佳的实施方式中，多个所述泄压孔呈螺旋线结构的分布在所述外筒上，各所述泄压孔的相位角为45度或60度。

27、与现有技术相比，本发明所述的技术方案具有以下特点和优点：

28、1、本发明所述方法在确定天然裂缝位置的过程中，综合钻井解释、测井解释和地震解释的综合解释方法确定天然裂缝的位置，能够有效提高天然裂缝位置预测的准确性。

29、2、本发明通过在天然裂缝处下入滑套开关工具，在压裂过程中根据微地震响应特征判断天然裂缝的激活状态，从而选择性开启滑套开关工具，及时释放天然裂缝内部的流体压力，防止压裂导致天然裂缝激活而发生剪切滑移，进而避免出现套管变形等工程风险。

30、3、本发明中所述滑套开关工具上套设有具有吸水性的橡胶筒，橡胶筒在固井时吸水膨胀，吸收固井水泥中的水分、降低滑套开关工具处的固井质量，增加流动面积，保证了滑套开关工具与天然裂缝的连通状态。

31、4、本发明所述方法在进行正式水力压裂作业前，先打开滑套开关工具，采用小排量的流体进行预压裂作业，进一步破碎滑套开关工具周围的固井水泥环，增加滑套开关工具与天然裂缝的连通程度。

技术特征：

1.一种降低天然裂缝内部流体压力的施工方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的降低天然裂缝内部流体压力的施工方法，其特征在于，基于钻井、测井与地震的综合解释方法，确定天然裂缝所在井段位置，包括：

3.根据权利要求2所述的降低天然裂缝内部流体压力的施工方法，其特征在于，根据所述钻井解释的天然裂缝所在井段区域、所述测井解释的天然裂缝所在井段区域、以及所述地震解释的天然裂缝所在井段区域，确定天然裂缝所在井段位置，包括：

4.根据权利要求1所述的降低天然裂缝内部流体压力的施工方法，其特征在于，在进行水力压裂作业前，包括预压裂作业：打开所述滑套开关工具，采用小排量流体进行预压裂作业，以破碎所述滑套开关工具与地层之间的固井水泥环。

5.根据权利要求1或4所述的降低天然裂缝内部流体压力的施工方法，其特征在于，所述水力压裂作业为：从水平井的趾端至水平井的跟端进行逐段压裂，并避开所述滑套开关工具所在位置的井段。

6.根据权利要求5所述的降低天然裂缝内部流体压力的施工方法，其特征在于，根据微地震事件响应特征，选择性打开所述滑套开关工具，包括：在每一段水力压裂作业中，监测所述天然裂缝处是否存在微地震事件点；

7.根据权利要求6所述的降低天然裂缝内部流体压力的施工方法，其特征在于，在判定所述水力压裂的裂缝与所述天然裂缝沟通后，还包括：对沟通的天然裂缝进行封堵，并降低水力压裂的排量，待该段压裂结束后，打开所述滑套开关工具，以使所述天然裂缝中的流体流入所述井筒。

8.一种滑套开关工具，其特征在于，应用于权利要求1-7中任一项所述的降低天然裂缝内部流体压力的施工方法中，所述滑套开关工具包括：

9.根据权利要求8所述的滑套开关工具，其特征在于，所述外筒的外侧套设有橡胶筒，所述橡胶筒对应多个所述泄压孔的位置处开设环形的泄压槽，两两相邻的所述泄压槽之间开设有多条环形凹槽。

10.根据权利要求9所述的滑套开关工具，其特征在于，所述橡胶筒为具有吸水性的橡胶制成的筒状结构。

11.根据权利要求9所述的滑套开关工具，其特征在于，所述橡胶筒通过硫化的方式硫化至所述外筒的外侧。

12.根据权利要求8所述的滑套开关工具，其特征在于，多个所述泄压孔呈螺旋线结构的分布在所述外筒上，各所述泄压孔的相位角为45度或60度。

技术总结
本发明公开了一种降低天然裂缝内部流体压力的施工方法和滑套开关工具，所述方案包括：基于钻井、测井与地震的综合解释方法，确定天然裂缝所在井段位置；将滑套开关工具下入确定后的天然裂缝所在井段位置处，并进行固井作业；进行水力压裂作业，根据微地震事件响应特征，选择性打开滑套开关工具，以将天然裂缝的内部流体压力释放至井筒内。本发明能够解决水力压裂过程中天然裂缝内流体增压后滑动导致套管变形的问题，通过将天然裂缝内部的流体压力及时释放，进而防止天然裂缝激活而发生剪切滑移，有效降低了套管变形的风险。

技术研发人员：谭鹏,陈朝伟,赵庆,项德贵,曹佳伟,王倩,刘伟,房超,翟文宝,冯枭,杨子轩,任乐佳,高晔
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16