CN113338873A - 一种页岩气藏多分支井爆压强化抽采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气藏多分支井爆压强化抽采方法，先打设立井和水平井伸入页岩储层，通过喷射钻头在水平井不同位置处侧钻出若干个鱼刺状分支井；然后在各个鱼刺状分支井内放入燃爆物，并安装燃爆封孔器形成封孔段；通过点火头点火引爆燃爆物，爆炸产生的高温高压气体和爆轰冲击波，对鱼刺状分支井周围的页岩进行冲击压裂使各个鱼刺状分支井的周围均产生燃爆裂隙；最后采用水力压裂使压裂液进入各个分支井内，对各自周围的燃爆裂隙进行扩缝压裂使相邻燃爆裂隙相互连通，最终使各个分支井周围均形成裂隙网络；完成后页岩储层内的页岩气解吸后会从裂隙网络进入各个分支井并到达水平井内，最后通过立井和水平井对该页岩储层进行页岩气的抽采工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种页岩气藏多分支井爆压强化抽采方法，属于页岩气开采技术领域。
背景技术
页岩气是指以吸附、游离或溶解状态赋存在富含有机质的泥页岩及其夹层中的一种非常规气藏，具有开采周期长、清洁、高效等特点，已成为工业发展过程中煤炭的最佳替代能源之一。中国页岩气资源丰富，页岩气资源的高效开发，可补充我国未来天然气需求缺口。然而包括页岩气在内的非常规油气藏普遍具有低孔、超低渗的物性特征，通常需要对页岩储层实施缝网压裂改造后才能投产。
水平井分段多簇压裂是现阶段实现页岩储层缝网压裂的主要技术手段，美国利用水平井分段压裂、同步压裂等技术对页岩储层进行了有效改造，页岩气开发得到迅猛发展；但是我国页岩气藏在地质特点、储层埋深以及压裂技术条件等方面与美国存在明显差异，美国页岩气开采的成功经验无法直接应用到我国。
近年来，有行业学者提出利用储层解吸出来的甲烷进行甲烷原位燃爆以提高页岩储层的透气性，实现页岩气的商业化开采，但是，由于燃爆威力大，燃爆产生的冲击力会使井筒易受破坏，导致井壁坍塌、井筒报废等问题，从而造成经济损失。因此如何能将水力压裂和燃爆压裂相结合，使储层内部产生复杂的裂隙网络，并使裂隙网络保持较长时间的连通性，还能保证产气井不被破坏，从而保证后续的页岩气抽采，是本行业的研究方向。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种页岩气藏多分支井爆压强化抽采方法，将燃爆压裂和水力压裂相结合，在鱼刺状分支井内通过燃爆压裂将页岩储层破坏，形成燃爆裂隙，同时采用水力压裂对燃爆裂隙进行扩缝压裂，从而在页岩储层内形成裂隙网络，最后通过水平井进行页岩气的抽采，从而保证后续抽采页岩气的产气量。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种页岩气藏多分支井爆压强化抽采方法，具体步骤为：
A、从地面向所需抽采的页岩储层打设立井，直至立井达到该页岩储层目标位置停止，并在打设立井过程中将套管安装到立井内，并在套管周围注一层水泥浆液形成水泥环，完成立井的设置工作；
B、采用定向钻机伸入立井并达到页岩储层所在位置，从立井向页岩储层范围内打设水平井，并在该水平井内采用套管进行支护；
C、将携带有喷射钻头的柔性钻杆自地面钻井平台伸入立井并达到水平井，柔性钻杆内部设有中空通道，喷射钻头上设有喷嘴，喷嘴与中空通道连接，柔性钻杆通过斜向器实现转向，从而在水平井不同位置处通过喷射钻头向周围岩体侧钻出若干个鱼刺状分支井；
D、将掺有金属粉添加剂的快速固化液体炸药作为燃爆物，将燃爆物自地面钻井平台装填进柔性钻杆的中空通道，经喷射钻头喷注入步骤C中的各个鱼刺状分支井内，利用炸药的黏结作用附在分支井内壁；向各个鱼刺状分支井内均安装一个燃爆封孔器，使各个鱼刺状分支井内燃爆封孔器和各个鱼刺状分支井的最深处之间形成封孔段，各个燃爆封孔器上装有点火头，且点火头处于封孔段内，各个点火头通过导线均与地面的点火控制器连接，完成燃爆压裂系统的布设；
E、通过点火控制器使各个点火头点火，从而引爆各个鱼刺状分支井内的燃爆物，爆炸产生的高温高压气体和爆轰冲击波，对鱼刺状分支井周围的页岩进行一次冲击压裂过程，使各个鱼刺状分支井的周围均产生燃爆裂隙；
F、将各个鱼刺状分支井内的燃爆封孔器和点火头均取出，然后将注液管一端伸入至水平井，处于水平井内的注液管管壁上设有多个开口，各个开口位置分别正对各个鱼刺状分支井与水平井连通处，注液管另一端伸出立井与注液泵的出口连接，注液泵的进口与压裂液槽车连接，完成水力压裂系统的组装；最后启动注液泵将压裂液槽车内的压裂液通过注液管泵送到水平井，并使压裂液进入各个鱼刺状分支井内，持续注入压裂液通过水力压裂的方式对各自周围的燃爆裂隙进行扩缝压裂，最终使各个鱼刺状分支井周围均形成裂隙网络；完成后水力压裂系统将压裂液抽出，并拆卸水力压裂系统，此时页岩储层内的页岩气解吸后会从裂隙网络进入各个鱼刺状分支井并到达水平井内，最后通过立井和水平井对该页岩储层进行页岩气的抽采工作；
G、若该页岩储层的厚度较大，则当本次页岩气抽采殆尽后，重复步骤A至F对下方的页岩储层再次进行燃爆压裂和水力压裂，从而继续进行页岩气的抽采工作。
进一步，所述金属粉添加剂为铝粉、镁粉、钛粉和钨粉中的一种。
进一步，所述各个鱼刺状分支井两两对称设置。
与现有技术相比，本发明将燃爆压裂和水力压裂相结合，先打设立井和水平井伸入页岩储层，接着采用携带有喷射钻头的柔性钻杆伸入到水平井，通过喷射钻头在水平井不同位置处侧钻出若干个鱼刺状分支井；然后在各个鱼刺状分支井内放入燃爆物，并向各个鱼刺状分支井内均安装一个燃爆封孔器，使各个鱼刺状分支井内燃爆封孔器和各个鱼刺状分支井的最深处之间形成封孔段；进行燃爆压裂时，通过点火控制器控制各个鱼刺状分支井内的点火头点火引爆燃爆物，爆炸产生的高温高压气体和爆轰冲击波，对鱼刺状分支井周围的页岩进行一次冲击压裂过程，使各个鱼刺状分支井的周围均产生燃爆裂隙；由于燃爆压裂将页岩储层破坏，同时燃爆冲击力较大，其破坏后的岩石会在剪切力作用下发生错动，从而形成自支撑结构，防止压裂裂隙在地应力的作用下重新闭合；最后采用水力压裂的方法使压裂液进入各个鱼刺状分支井内，对各自周围的燃爆裂隙进行扩缝压裂使相邻燃爆裂隙相互连通，最终使各个鱼刺状分支井周围均形成裂隙网络；完成后页岩储层内的页岩气解吸后会从裂隙网络进入各个鱼刺状分支井并到达水平井内，最后通过立井和水平井对该页岩储层进行页岩气的抽采工作；水平井起到泵注压裂液和抽采页岩气的作用，由于燃爆压裂发生在各个鱼刺状分支井内，因此其不受燃爆能量冲击，保证水平井稳固，最终有效保证后续持续抽采页岩气的产气量。
附图说明
图1是本发明整体的布设示意图；
图2是本发明中燃爆封孔器和喷射钻头的布设示意图。
图中：1-压裂液槽车，2-点火控制器，3-注液泵，4-注液管，5-地面钻井平台，6-上覆岩层，7-页岩储层，8-下覆岩层，9-立井，10-套管，11-水泥环，12-水平井，13-导线，14-燃爆封孔器，15-点火头，16-鱼刺状分支井，17-喷射钻头，18-斜向器，19-柔性钻杆，20-燃爆裂隙，21-裂隙网络。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1所示，本发明的具体步骤为：
A、从地面向所需抽采的页岩储层7打设立井9，直至立井9达到该页岩储层7目标位置停止，并在打设立井9过程中将套管10安装到立井9内，并在套管10周围注一层水泥浆液形成水泥环11，完成立井9的设置工作；
B、采用定向钻机伸入立井9并达到页岩储层7所在位置，从立井9向页岩储层7范围内打设水平井12，并在该水平井12内采用套管10进行支护；
C、将携带有喷射钻头17的柔性钻杆19自地面钻井平台5伸入立井9并达到水平井12，柔性钻杆19内部设有中空通道，喷射钻头17上设有喷嘴，喷嘴与中空通道连接，柔性钻杆19通过斜向器18实现转向，从而在水平井12不同位置处通过喷射钻头17向周围岩体侧钻出若干个鱼刺状分支井16，所述各个鱼刺状分支井16两两对称设置；
D、将掺有铝粉的快速固化液体炸药作为燃爆物，将燃爆物自地面钻井平台5装填进柔性钻杆19的中空通道，经喷射钻头17喷注入步骤C中的各个鱼刺状分支井16内，利用炸药的黏结作用附在分支井内壁；向各个鱼刺状分支井16内均安装一个燃爆封孔器14，使各个鱼刺状分支井16内燃爆封孔器14和各个鱼刺状分支井16的最深处之间形成封孔段，各个燃爆封孔器14上装有点火头15，且点火头15处于封孔段内，各个点火头15通过导线13均与地面的点火控制器2连接，完成燃爆压裂系统的布设，如图2所示；
E、通过点火控制器2使各个点火头15点火，从而引爆各个鱼刺状分支井16内的燃爆物，爆炸产生的高温高压气体和爆轰冲击波，对鱼刺状分支井16周围的页岩进行一次冲击压裂过程，使各个鱼刺状分支井16的周围均产生燃爆裂隙20；
F、将各个鱼刺状分支井16内的燃爆封孔器14和点火头15均取出，然后将注液管4一端伸入至水平井12，处于水平井12内的注液管管壁上设有多个开口，各个开口位置分别正对各个鱼刺状分支井16与水平井12连通处，注液管4另一端伸出立井9与注液泵3的出口连接，注液泵3的进口与压裂液槽车1连接，完成水力压裂系统的组装；最后启动注液泵3将压裂液槽车1内的压裂液通过注液管4泵送到水平井12，并使压裂液进入各个鱼刺状分支井16内，持续注入压裂液通过水力压裂的方式对各自周围的燃爆裂隙20进行扩缝压裂，最终使各个鱼刺状分支井16周围均形成裂隙网络21；完成后水力压裂系统将压裂液抽出，并拆卸水力压裂系统，此时页岩储层7内的页岩气解吸后会从裂隙网络21进入各个鱼刺状分支井16并到达水平井12内，最后通过立井9和水平井12对该页岩储层7进行页岩气的抽采工作；
G、若该页岩储层7的厚度较大，则当本次页岩气抽采殆尽后，重复步骤A至F对下方的页岩储层7再次进行燃爆压裂和水力压裂，从而继续进行页岩气的抽采工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种页岩气藏多分支井爆压强化抽采方法，其特征在于，具体步骤为：
A、从地面向所需抽采的页岩储层打设立井，直至立井达到该页岩储层目标位置停止，并在打设立井过程中将套管安装到立井内，并在套管周围注一层水泥浆液形成水泥环，完成立井的设置工作；
B、采用定向钻机伸入立井并达到页岩储层所在位置，从立井向页岩储层范围内打设水平井，并在该水平井内采用套管进行支护；
C、将携带有喷射钻头的柔性钻杆自地面钻井平台伸入立井并达到水平井，柔性钻杆内部设有中空通道，喷射钻头上设有喷嘴，喷嘴与中空通道连接，柔性钻杆通过斜向器实现转向，从而在水平井不同位置处通过喷射钻头向周围岩体侧钻出若干个鱼刺状分支井；
D、将掺有金属粉添加剂的快速固化液体炸药作为燃爆物，将燃爆物自地面钻井平台装填进柔性钻杆的中空通道，经喷射钻头喷注入步骤C中的各个鱼刺状分支井内，利用炸药的黏结作用附在分支井内壁；向各个鱼刺状分支井内均安装一个燃爆封孔器，使各个鱼刺状分支井内燃爆封孔器和各个鱼刺状分支井的最深处之间形成封孔段，各个燃爆封孔器上装有点火头，且点火头处于封孔段内，各个点火头通过导线均与地面的点火控制器连接，完成燃爆压裂系统的布设；
E、通过点火控制器使各个点火头点火，从而引爆各个鱼刺状分支井内的燃爆物，爆炸产生的高温高压气体和爆轰冲击波，对鱼刺状分支井周围的页岩进行一次冲击压裂过程，使各个鱼刺状分支井的周围均产生燃爆裂隙；
F、将各个鱼刺状分支井内的燃爆封孔器和点火头均取出，然后将注液管一端伸入至水平井，处于水平井内的注液管管壁上设有多个开口，各个开口位置分别正对各个鱼刺状分支井与水平井连通处，注液管另一端伸出立井与注液泵的出口连接，注液泵的进口与压裂液槽车连接，完成水力压裂系统的组装；最后启动注液泵将压裂液槽车内的压裂液通过注液管泵送到水平井，并使压裂液进入各个鱼刺状分支井内，持续注入压裂液通过水力压裂的方式对各自周围的燃爆裂隙进行扩缝压裂，最终使各个鱼刺状分支井周围均形成裂隙网络；完成后水力压裂系统将压裂液抽出，并拆卸水力压裂系统，此时页岩储层内的页岩气解吸后会从裂隙网络进入各个鱼刺状分支井并到达水平井内，最后通过立井和水平井对该页岩储层进行页岩气的抽采工作；
G、若该页岩储层的厚度较大，则当本次页岩气抽采殆尽后，重复步骤A至F对下方的页岩储层再次进行燃爆压裂和水力压裂，从而继续进行页岩气的抽采工作。
2.根据权利要求1所述的一种页岩气藏多分支井爆压强化抽采方法，其特征在于，所述金属粉添加剂为铝粉、镁粉、钛粉和钨粉中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种页岩气藏多分支井爆压强化抽采方法，其特征在于，所述各个鱼刺状分支井两两对称设置。
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