煤层气水平井超临界CO2射流造腔及多段同步爆燃压裂方法技术

本发明专利技术涉及一种煤层气水平井超临界CO2射流造腔及爆燃压裂方法。煤层气水平井完钻后，利用连续油管下入超临界CO2旋转射流破岩装置到井筒最底端，利用井下超临界CO2旋转射流破岩装置对井筒扩孔，使井下形成直径1.0～1.5米、长2～4米的圆柱形孔洞；第一段扩孔完成后，上提旋转射流工具进行第二段扩孔工作，依此类推完成所有井段扩孔工作，段间距为80～100米。扩孔完成后利用连续油管向扩孔腔内投放固体炸药，随后下入筛管。最后通过地面高压CO2泵加压引爆炸药，产生的高能气体混同超临界CO2压裂煤层。该方法能够使煤层产生多而复杂的体积裂缝，扩孔后爆炸压裂有助于煤岩应力卸载，可有效提高煤岩渗透性，从而提高煤层气水平井的产能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种煤层气井压裂增产方法，尤其涉及一种煤层气水平井分段压裂方法，属于石油钻探领域。
技术介绍
水力压裂技术为当前煤层气增产主要应用技术，常用的压裂液介质为水基压裂液、气体增能(泡沫压裂液)和醇基压裂液。水力压裂技术发展完善，工艺较为成熟，但存在施工周期长，需要排水，设备复杂，费用较高，往往会污染煤层的局限，而且产生的裂缝多为单条主裂缝，难以形成网状裂缝。高能气体压裂也在煤层气开发中得到应用，爆炸冲击波可以使地层产生更多微裂缝，但存在能量较低，裂缝短等局限。CO2是一种常见气体，将其加温加压至临界点以上(Tc＝31.1℃，Pc＝7.38MPa)时成为超临界CO2流体，在地层温度和压力条件下，一般750m以上便能使CO2达到超临界状态。超临界CO2流体既不同于气体，也不同于液体，它具有接近于气体的低黏度和高扩散性、接近于液体的高密度以及表面张力为零等特性。国内外研究表明，使用超临界CO2作为压裂流体，裂缝起裂压力显著低于常规压裂液起裂压力。煤层为易水敏储层，超临界CO2压裂流体不含水，不仅不会使煤层中黏土膨胀，反而可以使致密的黏土砂层脱水，从根本上避免了水敏伤害的发生，是一种清洁压裂流体。相对于常规压裂液，超临界CO2压裂流体黏度低而扩散能力强，表面张力接近为零，所以渗透能力很强，很容易渗入煤层中的孔隙和微裂缝，从而产生大量的微裂缝网络。超临界CO2溶剂化能力强，能够溶解煤基质中部分有机质，如酯、醚、内酯类、环氧化合物等，从而有效扩增了煤体孔隙、裂隙，提高了煤体渗透性，使得甲烷能够更加顺畅的流出。绝大部分煤层气是以吸附状态赋存在储层中的，需要解吸附才能顺利产出。实验研究表明，CO2分子在煤岩中的吸附能力为甲烷分子的1.5～3倍，利用超临界CO2压裂煤层气藏时，吸附能力更强的CO2会置换出储层中的吸附态甲烷，显著提高煤层气藏采收率。煤岩渗透率低，应力释放后可增大渗透率，单纯压裂方法难以达到此目的，利用井下扩孔+爆炸+超临界CO2进行煤层压裂，能够在爆炸过程中产生更多微裂缝，同时扩孔有利于煤岩应力释放，超临界CO2可进一步沟通裂缝网络，能取得较好的增产效果。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种煤层气井压裂增产新方法，其是在煤层气水平井完钻后，利用连续油管下入超临界CO2旋转射流破岩装置进行多段扩孔，随后利用连续油管向扩孔腔内投放固体炸药，完毕后下入筛管，最后通过地面高压CO2泵加压引爆炸药，利用产生的高能气体混同超临界CO2压裂煤层。该方法能够使煤层产生多而复杂的体积裂缝，扩孔后爆炸压裂有助于煤岩应力卸载，可有效提高煤岩渗透性，从而提高煤层气水平井的产能。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种煤层气水平井超临界CO2射流造腔及多段同步爆燃压裂方法。本专利技术所提供的煤层气水平井超临界CO2射流造腔及多段同步爆燃压裂方法可以包括以下步骤：连续油管下入超临界CO2旋转射流破岩装置到完钻的水平井井筒最底端；开启地面CO2高压泵，进行井筒扩孔，要保证从旋转射流破岩装置中喷射出来的CO2为超临界态，确保其高效破岩扩孔，同时扩孔后腔体的直径为1.0～1.5米，长度为2～4米；第一段扩孔完成后，上提旋转射流工具进行第二段扩孔工作，依此类推完成所有井段扩孔工作，段间距为80～100米；利用连续油管下入多级炸药，向扩孔腔内分别投放，随后下入筛管，支撑井壁；通过地面高压CO2泵加压引爆炸药，利用产生的高能气体混同超临界CO2压裂煤层；闷井，使超临界CO2充分作用煤层，并置换吸附状态的甲烷；安装井口装置，逐渐开井，正常生产；所述超临界CO2旋转射流工具通过连续油管下入。在井口通过增压泵注入液态CO2，在一定深度后转变为超临界状态，带动井底工具旋转喷射，造出腔体，并通过向上拖动油管实现多段喷射造腔。固体炸药为压燃起爆方式，井底压力大于一定值即可起爆，该压力需根据地层破裂压力进行设定，一般设置为低于地层破裂压力0.5～1.0MPa。本专利技术具有以下优点：扩孔后爆炸压裂有助于煤岩应力卸载，可有效提高煤岩渗透性；超临界CO2与高能气体一起进入裂缝，产生更为复杂的体积裂缝，有效扩增了煤体孔隙、裂隙，提高了煤体渗透性，使得甲烷能够更加顺畅的流出；CO2分子能有效置换吸附状态的甲烷分子，使其转为游离状态，从而更大限度提高煤层气产量。附图说明以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中：1-CO2罐车；2-车载式制冷机组；3-液态CO2储罐；4-绝热高压管线；5-高压泵组；6-地面加热器；7-连续油管卷筒；8-连续油管；9-连续油管注入头；10-井口装置；11-环空回压阀；12-地面；13-井筒；14-煤层；15-超临界CO2旋转射流装置；16-圆柱形孔洞；17-炸药；18-筛管；19-裂缝网络图1为下入连续油管超临界CO2旋转射流喷射示意图；图2为超临界CO2旋转射流多段喷射造腔示意图；图3为连续油管投放炸药示意图；图4为投放炸药进入腔内，并下入筛管示意图；图5为井口增压引爆炸药压裂示意图；具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和有益结果有更加清楚的理解，现参照说明书附图对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为本专利技术可实施范围的限定。实施例本专利技术提供的煤层气水平井超临界CO2射流造腔及多段同步爆燃压裂方法可以包括以下具体步骤：1、下入旋转射流装置图1所示为超临界CO2旋转射流装置入井示意图。超临界CO2旋转射流装置15接连续油管8，经过连续油管注入头9，井口装置10和井筒13下入井底。2、多段扩孔图2所示为超临界二氧化碳旋转射流多段扩孔示意图。液态CO2由加装有车载式制冷机组2的CO2罐车1运输，运输压力控制在4～5MPa，温度控制在-10℃～5℃。CO2储罐3的液态CO2经过绝热高压管线4运输到高压泵组5，将液态CO2增压至所需作业压力，高压泵的数量由所需设计排量确定。液态CO2经过高压泵组5加压后变为高压液态CO2，经由高压管线4输送到连续油管8，连续油管8依次经过连续油管卷筒7、井口装置10和井筒13将高压液态CO2输送到井下；当液态CO2到达井底一定深度时，便被地层加热到超临界态，当施工地层为异常低温且无法将CO2加热到临界温度时，需要在地面上对高压液态CO2进行加热，可在高压泵组5之后、连续油管8之前设置地面加热器6。液态CO2进入井筒一定深度后便会转变为超临界态。高压的超临界CO2经过旋转射流工具产生超临界CO2旋转射流，作用在煤层14，破碎近井筒地带煤层，形成直径1.0～1.5米、长2～4米的圆柱形孔洞16；第一段扩孔完成后，通过连续油管8上提旋转射流工具15进行第二段扩孔工作，依此类推完成所有井段扩孔工作，段间距优选为80～100米，如图2所示。3、投放炸药井段扩孔完成后，进行炸药投放工作。图3所示为通过连续油管8下入多级炸药17。图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
煤层气水平井超临界CO2射流造腔及多段同步爆燃压裂方法，其特征在于：煤层气水平井完钻后，利用连续油管下入超临界CO2旋转射流破岩装置到井筒最底部，开启地面CO2高压泵进行井筒扩孔，待第一段井筒扩孔完成后，停泵上提旋转射流工具，进行第二段井筒扩孔工作，依此类推完成所有井段扩孔工作，随后利用连续油管向扩孔腔内投放固体炸药，完毕后下入筛管，最后通过地面高压CO2泵加压引爆炸药，利用产生的高能气体混同超临界CO2压裂煤层。

【技术特征摘要】
1.煤层气水平井超临界CO2射流造腔及多段同步爆燃压裂方法，其特征在于：煤层气水平井完钻后，
利用连续油管下入超临界CO2旋转射流破岩装置到井筒最底部，开启地面CO2高压泵进行井筒扩孔，待第
一段井筒扩孔完成后，停泵上提旋转射流工具，进行第二段井筒扩孔工作，依此类推完成所有井段扩孔工
作，随后利用连续油管向扩孔腔内投放固体炸药，完毕后下入筛管，最后通过地面高压CO2泵加压引爆炸
药，利用产生的高能气体混同超临界CO2压裂煤层。
2.如权利要求1所述的方法，开启地面CO2高压泵进行井筒扩孔时，要保证从旋转射流破岩装置中喷
射出来的CO2为超临界态，确保其高效破岩扩孔，同时扩孔后腔体的直径为1.0～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海柱，李根生，刘庆岭，田守嶒，黄中伟，沈忠厚，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11