一种页岩储层甲烷多重原位燃爆压裂方法技术

一种页岩储层甲烷多重原位燃爆压裂方法，通过连续油管向井下的压裂工具投放气态助燃剂；提高注入压力使水力锚的锚爪向外伸出并嵌入井壁，并使封隔器膨胀并坐封在井壁上；对井筒内的甲烷

【技术实现步骤摘要】
一种页岩储层甲烷多重原位燃爆压裂方法


[0001]本专利技术属于非常规油气开采及页岩气压裂增产
，具体涉及一种页岩储层甲烷多重原位燃爆压裂方法。

技术介绍

[0002]当前，以页岩气为代表的非常规天然气已经成为油气供应的重要组成部分，如何实现这类储层的高效开发也已成为石油工程领域研究热点。但是由于页岩气储层质量差，易受到外来入侵流体的伤害。例如在钻完井作业中，当水分滞留在岩石内部孔隙和裂缝中时，会导致地层含水饱和度的升高，进而会阻碍气体的流动；对于富含黏土矿物的地层，水相还会引起黏土矿物膨胀、运移，从而会堵塞气体流动通道。除此之外，页岩气开发还会消耗大量的水资源，例如压裂一口页岩气井的用水量常常高达几万方，而且注入到地层内的流体大都含有大量的杀菌剂、降阻剂以及黏土抑制剂等化学成分，这将会涉及到水资源使用和保护的问题。随着页岩气等非常规天然气资源逐渐受到重视，对于压裂技术也提出了新的要求。除了要尽量减少储层伤害和环境污染之外，更加重视压裂改造的体积，而不再仅仅关注裂缝的长度。比如对于页岩气而言，压裂的关键之一就是如何在页岩储层内形成高度复杂的立体缝网。然而，在实际作业中，页岩气储层压裂常常存在裂缝形态单一，储层岩石破裂度不足等问题，单纯依靠增加压裂规模提高裂缝复杂性的方式又会带来一系列环境问题。在这种情况下，迫切需要研发新型压裂工艺，实现页岩气等非常规天然气高效开发。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种页岩储层甲烷多重原位燃爆压裂方法，该方法可以在页岩储层内形成高度复杂的立体缝网，能有效的扩大压裂改造的体积，可实现页岩气等非常规天然气的高效开发；同时，其能极大的降低对水资源的消耗量，能有助于减少对储层的伤害，还能有利于降低对环境的污染程度。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供一种页岩储层甲烷多重原位燃爆压裂方法，包括连续油管、水力锚、封隔器、压裂工具、地面点火装置和桥塞；所述连续油管内置电缆，所述水力锚上连接有锚爪，所述压裂工具内置点火电极；水力锚、封隔器和压裂工具由前到后依次连接在连续油管的末端；所述地面点火装置设置在地面上；
[0005]具体包括以下步骤；
[0006]步骤一：准备工作，具体步骤如下：
[0007]S11：根据页岩储层地质参数与测井数据，确定需要进行压裂的井段；
[0008]S12：按照从井底到井口的顺序对压裂井段进行分段编号，至少包括第一段压裂井段、第二段压裂井段和第三段压裂井段；
[0009]S13：向井筒内输送桥塞，并使桥塞坐封在第一段压裂井段的末端；
[0010]S14：使用连续油管将压裂工具下放到第一段压裂井段末端，并使点火电极通过电缆与地面点火装置连接；
[0011]步骤二：投放气态助燃剂；
[0012]通过连续油管向井下的压裂工具投放气态助燃剂，使气态助燃剂由压裂工具的喷嘴进入井筒环空后与甲烷混合，形成甲烷
‑
气态助燃剂混合物；在投放气态助燃剂的同时，使连续油管按照一定的速度向上回收，从而拖动压裂工具向井口方向移动，并在压裂工具即将离开当前压裂井段时，停止对连续油管的回收作业；
[0013]步骤三：井筒燃爆压裂作业，具体步骤如下：
[0014]S31：在停止回收连续油管后，提高气态助燃剂的注入压力，利用流体压力的作用使水力锚的锚爪向外伸出并嵌入井壁，同时，利用流体压力的作用使与压裂工具连接的封隔器膨胀并坐封在井壁上；
[0015]S32：通过压裂工具内的点火电极对井筒内的甲烷
‑
气态助燃剂混合物进行电击点火，使甲烷
‑
气态助燃剂混合物在当前压裂井段内发生原位燃爆；利用甲烷
‑
气态助燃剂混合物燃爆产生的瞬时高压对井筒周围地层进行冲击致裂，在井筒周围形成多条放射状的冲击裂缝；
[0016]步骤四：井筒重复燃爆压裂作业；
[0017]将压裂工具重新下放到当前压裂井段的末端，然后重复进行步骤二和三，对当前压裂井段实施重复燃爆压裂，利用甲烷
‑
气态助燃剂混合物多次燃爆的高压作用反复冲击井筒周围地层，在井筒周围形成复杂裂缝；
[0018]步骤五：投放固态助燃剂；
[0019]利用超临界CO2将固态助燃剂颗粒输送到步骤四所形成的复杂裂缝内，并利用超临界CO2流体将页岩基质上的吸附态甲烷置换成游离态，在复杂裂缝内形成甲烷
‑
固态助燃剂颗粒混合物；
[0020]步骤六：井筒
－
裂缝甲烷多重燃爆压裂作业；
[0021]先按照步骤二中的方式继续向井筒内投放气态助燃剂，再按照步骤三中的方式进行井筒燃爆压裂作业；利用井筒内甲烷
‑
气态助燃剂混合物燃爆产生的高温高压气体引爆复杂裂缝内的甲烷
‑
固态助燃剂颗粒混合物，继续进行复杂裂缝内甲烷原位燃爆压裂，通过井筒和复杂裂缝内甲烷多重原位燃爆的作用，促使已有的复杂裂缝继续扩展延伸形成更大尺度的复杂缝网；
[0022]步骤七：在页岩储层内形成高度复杂的立体裂缝网络；
[0023]重复进行步骤五和六，持续对井筒及复杂裂缝周围地层进行甲烷原位燃爆压裂，促进复杂裂缝增长，直至在页岩储层内形成高度复杂的立体裂缝网络；
[0024]步骤八：完成整个井筒的甲烷多重原位燃爆压裂作业；
[0025]将压裂工具移动到下一压裂井段，重复进行步骤二至七，直至完成所有待压裂井段中页岩储层的甲烷多重原位燃爆压裂作业，在井筒不同位置产生多组复杂立体裂缝网络。
[0026]进一步，为了保证封堵效果，所述桥塞和封隔器的承压能力均不低于200MPa。
[0027]进一步，为了使助燃效果更理想，在步骤二中，所述气态助燃剂为氧气。
[0028]作为一种优选，为了进一步提高气态助燃剂在压裂井段布置的均匀性，并能进一步增加甲烷与气态助燃剂的混合程度，在步骤二中，所述连续油管的回收速度为0.5～1.0m/s。
[0029]进一步，为了能确保形成高度复杂的裂缝网络，在步骤四中，利用下放连续油管的方式将压裂工具重新下放到当前压裂井段的末端，且重复进行步骤二和三3～4次。
[0030]进一步，为了使助燃效果更好，同时，还能确保在燃爆后形成可以填充到复杂裂缝内的固态反应物，以能确保在燃爆压裂之后裂缝不会在地应力作用下闭合，在步骤五中，所述固态助燃剂颗粒为高锰酸钾颗粒。
[0031]进一步，为了使高锰酸钾颗粒能更精准的投放到所有的复杂裂缝中，在步骤五中，先将高锰酸钾颗粒与超临界CO2在地面进行充分混合形成超临界CO2‑
高猛酸钾颗粒混合物，再通过连续油管将超临界CO2‑
高猛酸钾颗粒混合物输送到步骤四中所形成的复杂裂缝内。
[0032]进一步，为了提高超临界CO2对高锰酸钾颗粒的携带能力，在步骤五中，所述高锰酸钾颗粒的体积分数低于15％，颗粒直径为0.147～0.210mm。
[0033]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种页岩储层甲烷多重原位燃爆压裂方法，包括连续油管(7)、水力锚(10)、封隔器(9)、压裂工具(8)、地面点火装置和桥塞(6)；所述连续油管(7)内置电缆，所述水力锚(10)上连接有锚爪(13)，所述压裂工具(8)内置点火电极；水力锚(10)、封隔器(9)和压裂工具(8)由前到后依次连接在连续油管(7)的末端；所述地面点火装置设置在地面上；其特征在于，具体包括以下步骤；步骤一：准备工作，具体步骤如下：S11：根据页岩储层(1)地质参数与测井数据，确定需要进行压裂的井段；S12：按照从井底到井口的顺序对压裂井段进行分段编号，至少包括第一段压裂井段(3)、第二段压裂井段(4)和第三段压裂井段(5)；S13：向井筒(2)内输送桥塞(6)，并使桥塞(6)坐封在第一段压裂井段(3)的末端；S14：使用连续油管(7)将压裂工具(8)下放到第一段压裂井段(3)末端，并使点火电极通过电缆与地面点火装置连接；步骤二：投放气态助燃剂；通过连续油管(7)向井下的压裂工具(8)投放气态助燃剂，使气态助燃剂由压裂工具(8)的喷嘴进入井筒环空后与甲烷混合，形成甲烷
‑
气态助燃剂混合物；在投放气态助燃剂的同时，使连续油管(7)按照一定的速度向上回收，从而拖动压裂工具(8)向井口方向移动，并在压裂工具(8)即将离开当前压裂井段时，停止对连续油管(7)的回收作业；步骤三：井筒燃爆压裂作业，具体步骤如下：S31：在停止回收连续油管(7)后，提高气态助燃剂的注入压力，利用流体压力的作用使水力锚(10)的锚爪(13)向外伸出并嵌入井壁，同时，利用流体压力的作用使与压裂工具(8)连接的封隔器(9)膨胀并坐封在井壁上；S32：通过压裂工具(8)内的点火电极对井筒(2)内的甲烷
‑
气态助燃剂混合物进行电击点火，使甲烷
‑
气态助燃剂混合物在当前压裂井段内发生原位燃爆；利用甲烷
‑
气态助燃剂混合物燃爆产生的瞬时高压对井筒周围地层进行冲击致裂，在井筒(2)周围形成多条放射状的冲击裂缝；步骤四：井筒(2)重复燃爆压裂作业；将压裂工具(8)重新下放到当前压裂井段的末端，然后重复进行步骤二和三，对当前压裂井段实施重复燃爆压裂，利用甲烷
‑
气态助燃剂混合物多次燃爆的高压作用反复冲击井筒(2)周围地层，在井筒(2)周围形成复杂裂缝(14)；步骤五：投放固态助燃剂；利用超临界CO2将固态助燃剂颗粒输送到步骤四所形成的复杂裂缝(14)内，并利用超临界CO2流体将页岩基质上的吸附态甲烷置换成游离态，在复杂裂缝(14)内形成甲烷
‑
固态助燃剂颗粒混合物；步骤六：井筒
‑
裂缝甲烷多重燃爆压裂作业；先按照步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡承政，邹增信，高峰，周跃进，翟成，王建国，陶志祥，封胤镕，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：