一种强化地面钻井水力压裂增透效果的方法技术

一种强化地面钻井水力压裂增透效果的方法，进行地面钻井施工，固定瓦斯抽采钢管，对煤层进行水力压裂；将激光头固定装置送入到煤层底板，将光纤与激光发生器相连；通过注射管向地面钻井内注入液氮，通过注射管向地面钻内喷射高吸水材料粉末，同时启动激光发生器，通过固定旋转装置旋转激光头送入管，激光对冻结的煤体进行切割，形成环形缝槽，煤体中富含水分转化的水蒸气被高吸水材料粉末吸收；向上移动激光头送入管，再旋转激光头送入管；直至完成对地面钻井内煤层煤体的激光切割与热驱，拆除激光割缝设备，进行地面钻井瓦斯抽采。本发明专利技术能够提高瓦斯抽采浓度并加快低透气性煤层瓦斯抽采速率，强化地面钻井水力压裂增产效果。强化地面钻井水力压裂增产效果。强化地面钻井水力压裂增产效果。

【技术实现步骤摘要】
一种强化地面钻井水力压裂增透效果的方法


[0001]本专利技术涉及一种地面钻井增透方法，具体是一种强化地面钻井水力压裂增透效果的方法。

技术介绍

[0002]煤层气是一种洁净能源，据统计，我国埋深2000m以浅的煤层气地质资源储量约为36.8万亿立方米，居世界第三位，具有很大的开发潜力。但是，我国煤层气赋存地质条件复杂，煤层渗透率低，煤层气开采普遍面临着开采成本高、开采效率低的问题。
[0003]为了提高煤层气产量，水力压裂、注气驱替和多分支水平井等增产措施被应用于地面钻井增产改造中，其中，水力压裂是目前煤层气开采中最常用的技术手段。但是，常规的水力压裂技术在煤层内形成的裂缝数量较少，且裂缝延伸范围较小，整体压裂效果不好，且煤体中残留水分封堵了瓦斯流动的通道，产生抑制瓦斯解吸、扩散和渗透的作用，产生“水锁”效应，导致水力压裂技术逐渐受到限制，最终导致地面钻井产量低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种强化地面钻井水力压裂增透效果的方法，能够有效解决地面钻井水力压力的增透范围小、增透效果差的难题，同时解决水力压裂的“水锁”效应，提高瓦斯抽采浓度并加快低透气性煤层瓦斯抽采速率，强化地面钻井水力压裂增产效果。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种强化地面钻井水力压裂增透效果的方法，包括如下步骤：
[0006]①
根据煤矿瓦斯抽采需要，进行地面钻井施工，然后按照规范对瓦斯抽采钢管进行固定，并采用常规方法对煤层进行水力压裂；
[0007]②<br/>在地面钻井井口利用固定旋转装置对激光送入管和注射管进行密封，激光头送入管垂直贯穿固定旋转装置设置，通过激光头送入管将激光头固定装置送入到距离煤层底板0.2
‑
0.5m处，将光纤与激光发生器相连；
[0008]③
通过注射管向地面钻井内注入液氮，对水力压裂的煤体进行冻结；
[0009]④
通过注射管向地面钻井内喷射高吸水材料粉末，同时启动激光发生器，通过固定旋转装置旋转激光头送入管，激光对冻结的煤体进行切割，形成环形缝槽，而激光还能产生高温，显著提高煤体的温度，加快煤层瓦斯的解吸速率，冻结的煤体还能避免激光高温引发煤自燃；同时，煤体中水分转化的水蒸气被高吸水材料粉末吸收，避免水蒸气再次凝结浸润煤体，确使瓦斯运移通道畅通；
[0010]⑤
通过固定旋转装置向上移动激光头送入管，移动距离为0.5
‑
0.8m，再通过固定旋转装置旋转激光头送入管；激光继续对液氮冻结的煤体进行割缝，并对煤体瓦斯进行热驱；
[0011]⑥
重复步骤
④
，直至完成对地面钻井内煤层煤体的激光切割与热驱，强化地面钻井水力压裂的增产效果，然后拆除激光割缝设备，进行地面钻井瓦斯抽采。
[0012]本专利技术步骤
④
中喷射的高吸水材料粉末的粒径为100
‑
180目，粒径越小，表面积越大，吸水性越好。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述激光头固定装置的头部沿周向均匀设有4个激光头。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，注射管垂直贯穿激光头送入管固定旋转装置设置。
[0015]与现有技术相比，本专利技术通过对地面钻井进行常规水力压裂作业，初步促进煤体孔隙和裂隙的生长发育，提高煤体渗透率；用液氮冻结煤体能避免激光高温引发煤体自燃。为了避免水力压裂技术限制，采用激光发生器产生激光对煤体进行割缝，形成的缝槽能有效增加煤体的开裂而增加透气性，同时便于煤体中含有的水分排出；激光还能产生高温，提高煤体温度，干燥煤体，同时高吸水材料粉末能吸收水蒸气，避免水蒸气重新凝结后再次浸润煤体，消除“水锁”效应，使水力压裂产生的通道畅通，同时高温能加快煤体瓦斯解吸，从而在增透和加快解吸的双重作用下强化瓦斯抽采。本专利技术不但有效解决了地面钻井水力压力的增透范围小、增透效果差的难题，还解决了水力压裂的“水锁”效应，提高瓦斯抽采浓度并加快低透气性煤层瓦斯抽采速率，强化了地面钻井水力压裂增产效果，具有广泛的实用性。
附图说明
[0016]图1是本专利技术装配后的结构示意图；
[0017]图2是激光头固定装置的结构示意图。
[0018]图中：1、煤层，2、地面钻井，3、瓦斯抽采钢管，4、激光头固定装置，5、激光头，6、激光头送入管，7、固定旋转装置，8、光纤，9、激光发生器，10、注射管。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术做进一步说明。
[0020]如图1所示，一种强化地面钻井水力压裂增透效果的方法，包括如下步骤：
[0021]①
根据煤矿瓦斯抽采需要，进行地面钻井2施工，然后按照规范对瓦斯抽采钢管3进行固定，并采用常规方法对煤层1进行水力压裂；
[0022]②
在地面钻井2井口利用固定旋转装置7对激光送入管6和注射管10进行密封，激光头送入管6垂直贯穿固定旋转装置7设置，通过激光头送入管6将激光头固定装置4送入到距离煤层底板0.2
‑
0.5m处，将光纤8与激光发生器9相连；
[0023]③
通过注射管10向地面钻井2内注入液氮，对水力压裂的煤体进行冻结；
[0024]④
通过注射管10向地面钻井2内喷射粒径为100
‑
180目的高吸水材料粉末，高吸水材料粉末可以通过市购买的得到，例如常见的有表面施胶剂天然淀粉、植物胶、动物胶(干酪素)、甲壳质以及海藻酸的水溶性衍生物等；同时启动激光发生器9，通过固定旋转装置7旋转激光头送入管6，激光对冻结的煤体进行切割，形成环形缝槽，而激光还能产生高温，显著提高煤体的温度，加快煤层瓦斯的解吸速率，冻结的煤体还能避免激光高温引发煤自燃；同时，煤体中水分转化的水蒸气被高吸水材料粉末吸收，避免水蒸气再次凝结浸润煤体，确使瓦斯运移通道畅通；
[0025]⑤
通过固定旋转装置7向上移动激光头送入管6，移动距离为0.5
‑
0.8m，再通过固
定旋转装置7旋转激光头送入管6；激光继续对液氮冻结的煤体进行割缝，并对煤体瓦斯进行热驱；
[0026]⑥
重复步骤
④
，直至完成对地面钻井2内煤层煤体的激光切割与热驱，强化地面钻井水力压裂的增产效果，然后拆除激光割缝设备，进行地面钻井瓦斯抽采。
[0027]如图2所示，所述激光头固定装置4的头部沿周向均匀设有4个激光头5。
[0028]注射管10垂直贯穿固定旋转装置7设置。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化地面钻井水力压裂增透效果的方法，其特征在于，包括如下步骤：
①
根据煤矿瓦斯抽采需要，进行地面钻井(2)施工，然后按照规范对瓦斯抽采钢管(3)进行固定，并采用常规方法对煤层(1)进行水力压裂；
②
在地面钻井(2)井口利用固定旋转装置(7)对激光送入管(6)和注射管(10)进行密封，激光头送入管(6)垂直贯穿固定旋转装置(7)设置，通过激光头送入管(6)将激光头固定装置(4)送入到距离煤层底板0.2
‑
0.5m处，将光纤(8)与激光发生器(9)相连；
③
通过注射管(10)向地面钻井(2)内注入液氮，对水力压裂的煤体进行冻结；
④
通过注射管(10)向地面钻井(2)内喷射高吸水材料粉末，同时启动激光发生器(9)，通过固定旋转装置(7)旋转激光头送入管(6)，激光对冻结的煤体进行切割，形成环形缝槽，煤体中水分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王圣程，夏红春，胡东亮，卢守青，苏善杰，侯鹏，黄兰英，禄利刚，宋雪娟，张朕，吴静晰，王艳，杨硕，金煜皓，杨捷，宋雷，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：