一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统及方法，该系统包括依次连接的压裂泵车、油管、泄压冲刷阀、可控冲击波致裂器和导向锥；泄压冲刷阀内设有与可控冲击波致裂器连接的压力变送器、用于喷出高压水对井筒解堵的冲刷阀和用于排出油管内残留水的排水阀。该方法包括步骤：一、可控冲击波致裂器的推送；二、控制可控冲击波致裂器工作；三、下一段待致裂煤层区段的致裂；四、井筒的解堵；五、重复步骤三至步骤四直至完成所有待致裂煤层区段的冲击波作业；六、油管的排水。本发明专利技术提供的一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统及方法，解决了可控冲击波致裂器的移动通道被煤粉堵塞的问题，并能够在起出油管时排放油管中的水。

【技术实现步骤摘要】
一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统及方法
本专利技术属于能源开采
，具体涉及一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统及方法。
技术介绍
煤层气是一种高热、洁净、方便的新型能源。2015年国土资源部组织的“煤层气资源动态评价”显示煤层气总资源量约为30万亿方，可采资源量约为12.5万亿方，在世界煤层气资源量中排名第三，约占全球资源储量的11.2%-13.7%。虽然煤层气产业持续奋斗，但因多种因素的影响，其实际发展远低于预期，但是，煤层气的资源开采潜力依然巨大。申请号为201910811069.5的专利“煤层气水平井解堵、增透完井方法”和申请号为201910894890.8的专利“煤层气区域增产方法”分别提出了以可控冲击波技术解堵、增透煤层气水平井，以及利用水平井进行区域增透增产的方法。但是可控冲击波技术在水平井中实施冲击波作业时存在多种问题，例如煤层中的煤粉容易将可控冲击波致裂器的移动通道堵塞，进而影响了可控冲击波致裂器的推送，影响了水平井增透的效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，该系统解决了可控冲击波致裂器的移动通道被煤粉堵塞的问题，并能够在起出油管时排放油管中的水，同时便于将可控冲击波致裂器推送至水平井内，因此实用性强，便于推广使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，包括依次连接的压裂泵车、油管、泄压冲刷阀、可控冲击波致裂器和导向锥；>所述泄压冲刷阀包括阀体以及均设置在阀体内的压力变送器、用于喷出高压水对煤层气水平井井筒解堵的冲刷阀和用于排出油管内残留水的排水阀，阀体的两端分别设有油管对接腔和可控冲击波致裂器对接腔，阀体内开设有均与油管对接腔和可控冲击波致裂器对接腔连通的导水孔，所述压力变送器的压力感应端插入导水孔内，压力变送器的数据传送端与可控冲击波致裂器的数据接收端连接，阀体的侧壁开设有均与导水孔连通的排水孔和冲刷孔，所述排水阀位于排水孔内，冲刷阀位于冲刷孔内。上述的一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，所述排水孔包括第一螺纹孔段和第一通孔段，排水阀安装在第一螺纹孔段内，第一螺纹孔段的孔径大于第一通孔段的孔径；所述排水阀包括螺柱和与螺柱抵接的爆破片，所述爆破片位于第一螺纹孔段靠近第一通孔段的一端，螺柱沿其轴线设有用于排水的排水通孔。上述的一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，所述冲刷孔包括第二螺纹孔段和第二通孔段，第二螺纹孔段的孔径大于第二通孔段的孔径；所述冲刷阀包括依次连接的柱塞、弹簧和冲刷柱，柱塞的一端位于第二通孔段，柱塞的另一端、弹簧和冲刷柱均位于第二螺纹孔段内，柱塞位于第二通孔段内的一端外壁沿其轴向设有导水槽，柱塞位于第二通孔段且靠近弹簧的一端设有冲刷密封圈，柱塞的另一端与第二螺纹孔段的内壁之间存在间隔，冲刷柱沿其轴线设有用于排出高压水的冲刷通孔。上述的一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，所述油管伸入至油管对接腔内与阀体螺纹连接，可控冲击波致裂器伸入至可控冲击波致裂器对接腔内与阀体螺纹连接。上述的一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，所述排水孔和冲刷孔均朝向可控冲击波致裂器对接腔的方向倾斜。上述的一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，所述油管位于水平井直井段的部分套设有配重管。上述的一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，所述压裂泵车安置在地面上，所述导向锥包括圆筒形的连接管和与连接管连接的导向头，所述导向头的端部为圆锥状，连接管与可控冲击波致裂器可拆卸连接。上述的一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，所述导向头的端部的锥角为30度。同时，本专利技术还公开了一种方法步骤简单、设计合理、可便于将可控冲击波致裂器推送至水平井内的用于煤层气水平井的致裂、解堵方法，该方法包括以下步骤：步骤一、可控冲击波致裂器的推送：将可控冲击波致裂器推送至水平井内最深处的待致裂煤层区段；步骤二、控制可控冲击波致裂器工作：利用压裂泵车向油管打水压，通过压力变送器采集导水孔内水的水压值，当压力变送器采集的水压值达到第一水压阈值时，可控冲击波致裂器启动，可控冲击波致裂器对煤层最深处的待致裂煤层区段实施N次冲击波作业，然后可控冲击波致裂器自动关闭，其中，N为正整数且N的取值范围为2～10；步骤三、下一段待致裂煤层区段的致裂：以逐层上返的方式向煤层外移动可控冲击波致裂器，通过可控冲击波致裂器对下一段待致裂煤层区段实施冲击波作业，可控冲击波致裂器对下一段待致裂煤层区段实施冲击波作业的方式与步骤二中可控冲击波致裂器对煤层最深处的待致裂煤层区段实施冲击波作业方式相同；步骤四、井筒的解堵：可控冲击波致裂器在煤层气水平井井筒内移动的通道被煤粉堵塞时，利用压裂泵车向油管打水压，当油管内水的水压值达到第二水压阈值时，可控冲击波致裂器启动，同时油管内的水经冲刷阀喷出，可控冲击波致裂器产生的冲击波将煤粉打散，冲刷阀喷出的高压水将煤粉冲散，进而将所述通道疏通，待通道疏通后，降低水压使得水压值低于第一水压阈值，水停止从冲刷阀喷出，可控冲击波致裂器自动关闭，其中，第二水压阈值大于第一水压阈值；步骤五、重复步骤三至步骤四直至完成所有待致裂煤层区段的冲击波作业；步骤六、油管的排水：利用压裂泵车向油管打水压，当油管内的水压值达到第三水压阈值时，所述爆破片爆破，油管内的水穿过爆破片经排水孔排出，与此同时油管内的水经冲刷阀喷出，然后关闭压裂泵车，当油管内水的水压值小于第二水压阈值时，冲刷阀13自动关闭，当油管内的水排空后，起出油管，然后将泄压冲刷阀、可控冲击波致裂器和导向锥收回，进而完成水平井煤层的致裂，其中，第三水压阈值大于第二水压阈值。上述的方法，其特征在于：所述第一水压阈值为12～17Mpa，第二水压阈值为18～22Mpa，第三水压阈值为23～27Mpa。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术的系统通过压力变送器启动可控冲击波致裂器，能够省去设置在油管内用于控制可控冲击波致裂器的电缆，因此，简化了可控冲击波致裂器推送组件的结构，进而节约了成本，便于推广使用。2、本专利技术系统的冲刷阀，可通过开启冲刷阀排出高压水，高压水能够将可控冲击波致裂器周围的煤粉冲散解堵，因此使用效果好，冲刷阀排出高压水时，可控冲击波致裂器同时启动，可控冲击波致裂器产生的冲击波将煤粉打散，两种解堵的方式同时进行使得解堵效率更高、效果更好。3、本专利技术系统的排水阀，在完成煤层致裂后可将油管中的水排入井筒，因此起出油管时，油管不会再向井场内排放污水，进而不会污染环境。4、本专利技术省去了设置在油管内用于控制可控冲击波致裂器的电缆，因此本专利技术的油管相较于现有技术中的油管直径要小，推送时，可利用油管的自身重量和配重管重量对可控冲击波致裂器在水平井内进行推送，因此，本专利技术的推送过程更加顺利，摩擦阻力较小，避免了需采用钻井机施加推力才能顺利推送可控冲击波致裂器的问题。5、本专利技术推送可控冲击波致裂器时，在导向锥的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，其特征在于：包括依次连接的压裂泵车（22）、油管（7）、泄压冲刷阀（1）、可控冲击波致裂器（6）和导向锥（19）；/n所述泄压冲刷阀（1）包括阀体（3）以及均设置在所述阀体（3）内的压力变送器（5）、用于喷出高压水对煤层气水平井井筒解堵的冲刷阀（13）和用于排出油管（7）内残留水的排水阀（10），阀体（3）的两端分别设有油管对接腔（4）和可控冲击波致裂器对接腔（2），阀体（3）内开设有均与油管对接腔（4）和可控冲击波致裂器对接腔（2）连通的导水孔（21），所述压力变送器（5）的压力感应端插入导水孔（21）内，压力变送器（5）的数据传送端与可控冲击波致裂器（6）的数据接收端连接，阀体（3）的侧壁开设有均与导水孔（21）连通的排水孔（8）和冲刷孔（9），所述排水阀（10）位于排水孔（8）内，冲刷阀（13）位于冲刷孔（9）内。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，其特征在于：包括依次连接的压裂泵车（22）、油管（7）、泄压冲刷阀（1）、可控冲击波致裂器（6）和导向锥（19）；
所述泄压冲刷阀（1）包括阀体（3）以及均设置在所述阀体（3）内的压力变送器（5）、用于喷出高压水对煤层气水平井井筒解堵的冲刷阀（13）和用于排出油管（7）内残留水的排水阀（10），阀体（3）的两端分别设有油管对接腔（4）和可控冲击波致裂器对接腔（2），阀体（3）内开设有均与油管对接腔（4）和可控冲击波致裂器对接腔（2）连通的导水孔（21），所述压力变送器（5）的压力感应端插入导水孔（21）内，压力变送器（5）的数据传送端与可控冲击波致裂器（6）的数据接收端连接，阀体（3）的侧壁开设有均与导水孔（21）连通的排水孔（8）和冲刷孔（9），所述排水阀（10）位于排水孔（8）内，冲刷阀（13）位于冲刷孔（9）内。


2.按照权利要求1所述的用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，其特征在于：所述排水孔（8）包括第一螺纹孔段（8-1）和第一通孔段（8-2），排水阀（10）安装在第一螺纹孔段（8-1）内，第一螺纹孔段（8-1）的孔径大于第一通孔段（8-2）的孔径；
所述排水阀（10）包括螺柱（11）和与螺柱（11）抵接的爆破片（12），所述爆破片（12）位于第一螺纹孔段（8-1）靠近第一通孔段（8-2）的一端，螺柱（11）沿其轴线设有用于排水的排水通孔。


3.按照权利要求2所述的用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，其特征在于：所述冲刷孔（9）包括第二螺纹孔段（9-1）和第二通孔段（9-2），第二螺纹孔段（9-1）的孔径大于第二通孔段（9-2）的孔径；
所述冲刷阀（13）包括依次连接的柱塞（14）、弹簧（15）和冲刷柱（16），柱塞（14）的一端位于第二通孔段（9-2），柱塞（14）的另一端、弹簧（15）和冲刷柱（16）均位于第二螺纹孔段（9-1）内，柱塞（14）位于第二通孔段（9-2）内的一端外壁沿其轴向设有导水槽（18），柱塞（14）位于第二通孔段（9-2）且靠近弹簧（15）的一端设有冲刷密封圈（17），柱塞（14）的另一端与第二螺纹孔段（9-1）的内壁之间存在间隔，冲刷柱（16）沿其轴线设有用于排出高压水的冲刷通孔。


4.按照权利要求1所述的用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，其特征在于：所述油管（7）伸入至油管对接腔（4）内与阀体（3）螺纹连接，可控冲击波致裂器（6）伸入至可控冲击波致裂器对接腔（2）内与阀体（3）螺纹连接。


5.按照权利要求1所述的用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，其特征在于：所述排水孔（8）和冲刷孔（9）均朝向可控冲击波致裂器对接腔（2）的方向倾斜。


6.按照权利要求1所述的用于煤层气水平井的致裂、解堵系统，其特征在于：所述油管（7）位于水平井直井段的部分套设有配重管。


7.按照权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永民，李贵川，邓拓，赵有志，李健，张硕，王炜，徐士哲，白云超，
申请(专利权)人：西安闪光能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61