一种用于页岩储层水平井电解水复合甲烷燃爆压裂方法技术

本发明专利技术提供一种用于页岩储层水平井电解水复合甲烷燃爆压裂方法。射孔完井之后，水平井筒内下部为地层水，上部为甲烷气体；将水平井筒中的地层水电解生成氧气和氢气，并在水平井筒富集形成甲烷、氧气和氢气的混合流体；点火，引爆混合流体，混合流体爆炸产生的冲击波以及高温气体瞬间冲击井筒孔眼，从而致使岩石破裂，在水平井筒周围形成破碎区和裂缝带；燃爆形成的新的裂缝成为页岩气和地层水渗流的新通道，井筒内会形成新的甲烷气和地层水的富集，不断电解、燃爆，直至形成工业性页岩气流。本发明专利技术方法有效的解决并利用了井筒中的积液，发挥了氢气能提高甲烷爆炸强度的效果，同时实现了甲烷的多次燃爆，从而高效完成了页岩气储层的爆燃压裂改造。层的爆燃压裂改造。层的爆燃压裂改造。

【技术实现步骤摘要】
一种用于页岩储层水平井电解水复合甲烷燃爆压裂方法


[0001]本专利技术涉及一种用于页岩储层水平井电解水复合甲烷燃爆压裂方法，属于油田压裂


技术介绍

[0002]页岩储层致密性强、储量丰度低、产能衰竭快、技术要求高等特点，改善地层的渗透性、采用大规模体积压裂投产成了目前油田开发的主要方向之一。而水力压裂和酸化技术成本高昂，对施工现场存在诸多限制。传统的燃爆工艺改善效果有限，且存在药量有限、火药不能有效进入地层和孔隙等诸多问题，导致开发效果不明显，且水平井桶内的积水极大的影响燃爆压裂效果。
[0003]射孔完井之后，页岩气与地层水的混合物会沿射孔通道进入井筒，在重力的作用下静置后会在井筒下方形成积液水，上方为甲烷气。传统的井筒内引爆技术并不能将水平井内的积液排除，影响爆炸效果，而且会对井筒造成一定成度的损害，且容易造成井下污染。因此为了更好的利用井筒积液，提高甲烷爆炸强度，亟需一种清洁高效低成本的甲烷燃爆致裂工艺技术。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，为了更好的利用井筒积液，发挥氢气能提高甲烷爆炸强度的效果，同时保证施工的安全性及对井筒、套管的保护，本专利技术提供一种清洁高效的用于页岩储层水平井电解水复合甲烷燃爆压裂方法。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种用于页岩储层水平井电解水复合甲烷燃爆压裂方法，包括步骤：
[0007](1)已经完成射孔完井的水平开采井中，水平井筒内下部为地层水，上部为甲烷气体；将水平井筒内下部的地层水电解生成氧气和氢气，并在水平井筒内上部富集形成甲烷、氧气和氢气的混合流体；
[0008](2)点火，引爆水平井筒内上部的甲烷、氧气和氢气的混合流体，混合流体爆炸产生的冲击波以及高温气体瞬间冲击井筒孔眼，从而致使岩石破裂，在水平井筒周围形成破碎区和裂缝带，以提高储层的渗流能力；
[0009](3)步骤(2)中混合流体爆炸产生的破碎区和裂缝带成为页岩气和地层水渗流的新通道，通过控制压力让地层中的甲烷气与地层水返排，在水平井筒内再次形成甲烷气和地层水的富集；然后重复步骤(1)和(2)，以勾通更多的天然裂缝，形成更加复杂的裂缝网络，进一步提高储层的渗流能力。
[0010]根据本专利技术，步骤(1)中，已经完成射孔完井的水平开采井中，页岩气和地层水会沿着生成的射孔通道在井筒聚集，在重力的影响下会形成水平井筒内下部为地层水，上部为甲烷气体的状态。
[0011]根据本专利技术优选的，步骤(1)中，水平井筒为可用于电解的电解井筒；水平井筒底
部内表面设置有钛金属条，用作电解水时的催化剂；水平井筒内表面设置有井筒接箍槽以固定电解设备。
[0012]根据本专利技术优选的，步骤(1)中，使用电解设备进行电解；电解设备固定于水平井筒内，包括点火装置、电解装置、连续油管接头、导电接箍和电极；点火装置、电解装置、连续油管接头依次相连；
[0013]电解装置内部设置有整流器、注气通道；整流器的作用是将交流电变成直流电；为了达到爆炸压力，可通过注气通道向井下输送甲烷或者氧气等，弥补地层电解气体或解析气体的不足；注气通道与连续油管接头相通；电解装置远离连续油管接头的一端表面设置有注气孔，注气孔与注气通道相通；电解装置内部设置有电缆，电缆一端分别和整流器、点火装置相连，另一端连接电缆；
[0014]电解装置外表面靠近连续油管接头的一端设置有打捞颈，以方便进行井下打捞；电解装置外表面还设置有伸缩抓和锁块；伸缩抓和锁块的结构按现有技术即可，当电解设备到达井筒指定位置后，锁块在伸缩爪的弹力支撑下顶入井筒接箍槽内，将整个设备固定；
[0015]导电接箍固定连接于电解装置靠近注气孔一端的底部外表面；导电接箍与整流器的输出端相连；导电接箍由两块接箍组成，分别连接正极和负极；导电接箍的两块接箍通过电缆分别连接电极；两电极水平设置且相互平行；所述电极由金属铜块通过电缆串连而成。因为地下爆炸的压力会对电极造成一定程度的损坏，当电极损坏之后，导电接箍的存在使得可以只更换导电接箍和电极即可，其它部分可以正常使用，不用更换。如果整流器的输出端和电极直接连在一起，电极出现损坏或者短路之后整个电解设备就不能使用了，导电接箍的存在能够节约成本。
[0016]电解设备的外壳材质为高强度材料，以抵抗爆炸的压力；或者，电解设备的外壳材质可为高强度、导电性差的材质；电解设备的外表面，包括电极和导电接箍的外表面均设置有绝缘层，避免通电时出现短路等不安全的情况。
[0017]根据本专利技术，步骤(1)中，电解地层水时，电极和钛金属条均浸没于地层水中。
[0018]根据本专利技术，步骤(3)中，根据实际需要重复步骤(1)和(2)，使得地层产气能力有明显的提高。
[0019]根据本专利技术优选的，所述用于页岩储层水平井电解水复合甲烷燃爆压裂方法包括步骤：
[0020](1)设备安装：将电解设备采用连续油管输送的方式下放；下放时，上提连续油管接头，锁块在伸缩爪的弹力支撑下顶入水平井筒的井筒接箍槽内，以将电解设备固定于水平井筒中；电解设备的底部靠近井筒底部，以使电极处于水平井筒底部；下入封隔器，并安装连接地面设备；
[0021]所述地面设备包括流体注入系统、连续油管、地面点火装置、地面电解装置、高压泵车、储气罐；所述连续油管内置电缆，电缆一端与整流器和点火装置相连接，电缆另一端与地面点火装置和地面电解装置相连接；储气罐和高压泵车相连，连续油管和高压泵车相连；流体注入系统控制储气罐中气体的注入及井筒压力；
[0022](2)井筒积液电解作业：打开地面电解装置，电解设备的整流器将电缆中的交流电转变为可用于电解水的直流电，然后将直流电通过导电接箍输送至电极，水平井筒中的水不断被分解成氧气和氢气，并在水平井筒内上部富集形成甲烷、氧气和氢气的混合流体；
[0023](3)甲烷燃爆压裂作业：启动地面点火装置，利用电解设备端部的点火装置释放电火花，引爆水平井筒内的甲烷、氧气和氢气的混合流体，氢气的存在能够极大的增加甲烷爆炸的极限压力，混合流体爆炸产生的冲击波以及高温气体瞬间冲击井筒孔眼，从而致使岩石破裂，在水平井筒周围形成破碎区和裂缝带，以提高储层的渗流能力；
[0024](4)甲烷循环燃爆压裂作业：步骤(2)中混合流体爆炸产生的破碎区和裂缝带成为页岩气和地层水渗流的新通道，通过控制压力让地层中的甲烷气与地层水返排，进而在水平井筒内形成甲烷气和地层水的富集，然后重复步骤(2)和(3)，以勾通更多的天然裂缝，形成更加复杂的裂缝网络，进一步提高储层的渗流能力。
[0025]本专利技术的有益效果在于：
[0026]1.射孔完井之后，页岩气与地层水的混合物会沿射孔通道进入井筒，在重力的作用下静置后会在井筒下方形成地层水积液，上方为甲烷气体；通过电解的方式将井筒中的水分解成氧气和氢气，直到井筒中的水被消耗完，在水平井筒上端富集形成甲烷、氧气和氢气的混合流体；接着点火，在井筒内引爆混合流体，爆炸产生的能量不断冲击射孔孔眼，在近井本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于页岩储层水平井电解水复合甲烷燃爆压裂方法，包括步骤：(1)已经完成射孔完井的水平开采井中，水平井筒内下部为地层水，上部为甲烷气体；将水平井筒内下部的地层水电解生成氧气和氢气，并在水平井筒内上部富集形成甲烷、氧气和氢气的混合流体；(2)点火，引爆水平井筒内上部的甲烷、氧气和氢气的混合流体，混合流体爆炸产生的冲击波以及高温气体瞬间冲击井筒孔眼，从而致使岩石破裂，在水平井筒周围形成破碎区和裂缝带，以提高储层的渗流能力；(3)步骤(2)中混合流体爆炸产生的破碎区和裂缝带成为页岩气和地层水渗流的新通道，通过控制压力让地层中的甲烷气与地层水返排，在水平井筒内再次形成甲烷气和地层水的富集；然后重复步骤(1)和(2)，以勾通更多的天然裂缝，形成更加复杂的裂缝网络，进一步提高储层的渗流能力。2.根据权利要求1所述用于页岩储层水平井电解水复合甲烷燃爆压裂方法，其特征在于，步骤(1)中，水平井筒为可用于电解的电解井筒；水平井筒底部内表面设置有钛金属条，用作电解水时的催化剂；水平井筒内表面设置有井筒接箍槽以固定电解设备。3.根据权利要求1所述用于页岩储层水平井电解水复合甲烷燃爆压裂方法，其特征在于，步骤(1)中，使用电解设备进行电解；电解设备固定于水平井筒内，包括点火装置、电解装置、连续油管接头、导电接箍和电极；点火装置、电解装置、连续油管接头依次相连；电解装置内部设置有整流器、注气通道；注气通道与连续油管接头相通；电解装置远离连续油管接头的一端表面设置有注气孔，注气孔与注气通道相通；电解装置内部设置有电缆，电缆一端分别和整流器、点火装置相连，另一端连接电缆；电解装置外表面靠近连续油管接头的一端设置有打捞颈；电解装置外表面还设置有伸缩抓和锁块；导电接箍固定连接于电解装置靠近注气孔一端的底部外表面；导电接箍与整流器的输出端相连；导电接箍由两块接箍组成，分别连接正...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞鹏，赵志强，刘静，姜智浩，姜艺民，曲占庆，郭天魁，陈铭，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：