CN113898330B - 一种水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置及方法,包括助燃剂存储罐﹑加压泵送***﹑废气排放***、缓冲器﹑点火器、新型射孔弹、射孔燃爆压裂一体化管柱,扶正器和裸眼封隔器等组成的***设备,可实现目标地层裸眼段甲烷气体原位燃***孔以及多级重复燃爆压裂。本发明实现了在不动管柱的情况下完成压裂段的多级重复压裂工作,完成该段压裂后,压裂设备撤出井筒,重新安装射孔弹,在下一压裂段重复上述过程,实现水平井分段燃爆压裂,以此获得更大规模的导流裂缝网络,实现页岩气高效开采。
Description
技术领域
本发明涉及一种水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置及方法,适用于复杂致密气、页岩气等储层,属于燃爆压裂技术领域。
背景技术
通过全国油气资源评价结果显示,我国具有相当丰富的致密气、页岩气等非常规油气资源。受限于技术和成本,勘探开发进展一直比较缓慢,直到近几年,随着大型水力压裂改造技术进步和规模化应用,致密气、页岩气等低孔低渗储层的开发才取得了进展。但是,我国非常规油气资源埋深普遍较深,高应力差、大埋深下难以形成复杂缝网,水资源整体紧缺也不利于水力压裂技术的推广。
燃爆压裂技术不受水敏和酸敏地层的限制,通过产生较高的峰值压力、较快的冲击加载速率,可形成不受地应力控制的多条径向裂缝。即使在压裂过程中不加入支撑剂,压裂裂缝在高的闭合应力下仍可保持张开。
现有的燃爆压裂改造工艺多采用射孔作业配合投放***并引爆***的模式产生裂缝,沟通井筒与储层,但是,该过程工程量较大,燃爆压力有效作用时间短、造缝规模受限,同时火工产品的运输投放也造成较大的安全隐患,不利于现场推广应用。
发明内容
根据上述所提到的燃爆压裂技术不足之处,本发明提供一种水平井裸眼段甲烷原位燃***孔压裂一体化装置及方法,利用储层解吸的甲烷气体作为可燃物,当射孔燃爆压裂管柱送入目的压裂段后,配合废气排放***以及加压泵送***完成甲烷气体蓄气以及助燃剂的混合,进而原位引爆,高能燃爆气体协同新型射孔弹完成射孔作业,形成预置裂缝,随后重复废气排放,引入储层甲烷气体以及泵入助燃剂,点火引爆的过程,实现在不动管柱的情况下完成压裂段的多级重复压裂工作,以此获得更大规模的导流裂缝网络,实现页岩气安全高效开采。
本发明的技术方案如下:
一种适用于复杂致密气、页岩气等储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,包括依次连接的引爆装置、射孔燃爆压裂一体化装置;
所述引爆装置用于携带助燃剂入井,并控制助燃剂的泵送,以及控制废气排放;
所述射孔燃爆压裂一体化装置用于完成目的层压裂段的射孔以及压裂作业。
根据本发明优选的,所述引爆装置包括助燃剂存储罐、加压泵送***﹑废气排放***和点火器;
所述助燃剂存储罐用于携带助燃剂入井;
所述加压泵送***一端连接所述助燃剂存储罐,另一端连接所述射孔燃爆压裂一体化装置,通过所述加压泵送***控制助燃剂的泵送;
所述废气排放***一端连接气体排输点火管柱外的环形空间,另一端连接所述射孔燃爆压裂一体化装置,通过所述废气排放***控制废气排放;
根据本发明优选的,所述加压泵送***﹑废气排放***和点火器都集成于同一气体排输点火管柱内,所述气体排输点火管柱一端设有内螺纹接头,与所述助燃剂存储罐连接,所述气体排输点火管柱的另一端设有外螺纹接头,与所述射孔燃爆压裂一体化装置连接。
根据本发明优选的,射孔燃爆压裂一体化装置包括新型射孔弹、射孔燃爆压裂一体化管柱;
所述射孔燃爆压裂一体化管柱的壁面设有凹槽,用于承载所述新型射孔弹,引导燃爆气体定向造缝;所述射孔燃爆压裂一体化管柱内的空间形成容腔。
进一步优选的,所述新型射孔弹预留有孔眼,所述新型射孔弹内部装有聚能***。
进一步优选的,所述新型射孔弹的孔眼的孔径不小于5mm。
进一步优选的,所述凹槽为条形凹槽。
进一步优选的,所述射孔燃爆压裂一体化管柱同一圆截面至少有两个条形凹槽,所述射孔燃爆压裂一体化管柱的壁面上的条形凹槽不少于三组。
根据本发明优选的,射孔燃爆压裂一体化装置还包括左缓冲器和右缓冲器,所述射孔燃爆压裂一体化管柱的两端分别设有所述左缓冲器和所述右缓冲器。
根据本发明优选的,所述水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置还包括管柱辅助装置;
所述管柱辅助装置包括左扶正器、右扶正器、左裸眼封隔器和右裸眼封隔器;
所述左扶正器设置于所述助燃剂存储罐壳体上,所述右扶正器设置于射孔燃爆压裂一体化装置的端部;所述左裸眼封隔器位于所述气体排输点火管柱中部,所述右裸眼封隔器位于右缓冲器和右扶正器之间,用于分隔压裂段环形空间。
根据本发明优选的,所述点火器包括点火丝,点火丝外露于射孔燃爆压裂一体化管柱内容腔内,点火器的其余部分均密闭安装于所述气体排输点火管柱内。
进一步优选的,点火丝采用高强度导电金属材料,包括铜-铬合金、铜-银合金及纳米晶体铜。
根据本发明优选的,左扶正器至少有两个,右扶正器至少有一个。
一种适用于复杂致密气、页岩气等储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置的射孔压裂方法,包括以下步骤:
(1)将新型射孔弹嵌入射孔燃爆压裂一体化管柱的条形凹槽中,并安装右缓冲器、左缓冲器、右裸眼封隔器以及右扶正器;随后依次旋入带有左裸眼封隔器的气体排输点火管柱和带有左扶正器的助燃剂存储罐;
(2)将该水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置连同油管柱下入水平井目的层裸眼压裂段;
(3)待左扶正器和右扶正器控制该水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置居中后,左裸眼封隔器、右裸眼封隔器完成裸眼段坐封,分隔裸眼段左右的环形空间;
(4)开启废气排放***,将左裸眼封隔器和右裸眼封隔器之间的环形空间以及射孔燃爆压裂一体化管柱的容腔内气体排出,储层解吸的甲烷气体经过新型射孔弹预留的孔眼进入容腔;
(5)待甲烷气体充满容腔后,关闭废气排放***,开启加压泵送***,输送助燃剂进入容腔,满足混合比例要求后,关闭加压泵送***;
(6)蓄气完成后,点火器点火,高温高压燃爆气体一方面经新型射孔弹的孔眼冲击灼烧储层,另一方面轰击药罩,促使聚能******,产生高速金属射流,侵彻储层,协同完成压裂段射孔;
(7)完成射孔作业后,进行废气排放,引入储层甲烷气体以及泵入助燃剂,随后点火引爆,燃爆气体经条形凹槽定向射出,形成水平井裸眼段径向多缝立体缝网;
(8)重复步骤(7),即实现在不动管柱情况下完成目的层压裂段的多级重复压裂工作,使缝网体积得以扩展;
(9)完成该段压裂后,将该水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置撤出井筒,重新安装新型射孔弹,在下一压裂段重复射孔燃爆压裂的过程,实现分段压裂。
本发明的有益效果在于:
1、本发明所采用的新工艺包括助燃剂存储罐﹑加压泵送***﹑废气排放***、缓冲器﹑点火器、新型射孔弹、射孔燃爆压裂一体化管柱,扶正器和裸眼封隔器等组成的***设备,利用这些设备以及裸眼段解吸的甲烷气体完成不动管柱条件下的射孔燃爆压裂作业,一方面避免了燃爆压裂过程中***的地面运输、地下投放等过程,另一方面优化了射孔燃爆压裂装置及工艺,施工过程安全环保,能够弥补现有燃爆压裂技术的不足,有利于现场推广应用。
2、本发明所采用的可燃物是储层中解吸的甲烷气体,该气体一方面代替传统导爆索引爆新型射孔弹,另一方面代替人工***充当燃爆压裂过程中的可燃物,施工过程更加环保经济。
3、本发明所采用的引爆装置,射孔燃爆压裂一体化装置等管柱连接处都采用标准化设计,各管柱之间通过螺纹旋入的方式连接下井,装置结构简单,设计合理,便于施工操作和维修。
4、本发明所采用的新型射孔弹配合条形凹槽能够定向射孔造缝,符合裂缝的起裂规律,更容易形成立体缝网。
5、本发明所采用的射孔燃爆压裂一体化装置配合储层甲烷气体,可以在不动管柱条件下完成射孔作业以及多次燃爆压裂,即简化了施工流程,又保障了燃爆压力有效作用时间,造缝规模更大。
6、本发明所采用的裸眼射孔完井方式,在一定程度上能够弥补燃爆压裂造缝能力有限的特点,为该工艺的推广提供了更合理的设计。
附图说明
图1为水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置的结构示意图。
图2为射孔燃爆压裂一体化管柱结构示意图。
图3为射孔燃爆压裂一体化管柱及新型射孔弹剖面图。
1、助燃剂存储罐;2、加压泵送***;3、废气排放***;4、点火器;5、点火丝;6-1、左缓冲器;6-2、右缓冲器;7、新型射孔弹;8、射孔燃爆压裂一体化管柱;9、容腔;10-1、左扶正器;10-2、右扶正器;11-1、左裸眼封隔器;11-2、右裸眼封隔器;12、凹槽;13、孔眼;14、聚能***;15、金属外壳;16、药罩。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明,但不限于此。
实施例1
一种适用于复杂致密气、页岩气等储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,包括依次连接的引爆装置、射孔燃爆压裂一体化装置;
引爆装置用于携带助燃剂入井,并控制助燃剂的泵送,以及控制废气排放;射孔燃爆压裂一体化装置用于完成目的层压裂段的射孔以及压裂作业。
射孔燃爆压裂一体化装置用于完成目的层压裂段的射孔以及压裂作业,常规的射孔和压裂工艺以及作业设备完全独立,本装置一方面将二者归于同一作业管柱内,另一方面独有的装置结构能够有效利用地层析出的甲烷气体完成射孔压裂作业,达到不动管柱的情况下完成压裂段的射孔以及多级重复压裂工作的目的。
实施例2
根据实施例1所述的一种适用于复杂致密气、页岩气等储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,其区别在于:
如图1所示,引爆装置包括助燃剂存储罐1、加压泵送***2﹑废气排放***3和点火器4;
助燃剂存储罐1用于携带足够量的助燃剂入井;助燃剂存储罐1一端设有内螺纹接头,另一端即出气端外部设有外螺纹接头,内螺纹接头与常规管柱连接,通过外螺纹接头连接气体排输点火管柱。
加压泵送***2一端连接助燃剂存储罐1,另一端连接射孔燃爆压裂一体化装置,通过加压泵送***2控制助燃剂的泵送;加压泵送***2用于检测射孔燃爆压裂一体化装置内部甲烷气体与助燃剂的混合比例,控制助燃剂的泵入量。加压泵送***2基于利用地层甲烷气体完成储层燃爆压裂的目的而提出,通过配合助燃剂存储罐1能够解决助燃剂投放量不足,以及助燃剂在较高的地层压力下如何与甲烷气体有效混合的问题。
废气排放***3一端连接气体排输点火管柱外的环形空间,环形空间是指作业管柱和井筒壁面之间的环空;另一端连接射孔燃爆压裂一体化装置,通过废气排放***3控制废气排放;废气排放***3用于检测射孔燃爆压裂一体化装置内部甲烷气体以及燃烧废气含量,控制废气的排出和甲烷气体在射孔燃爆压裂一体化装置内的充填。废气排放***3是基于利用地层甲烷气体完成储层燃爆压裂的目的而提出,通过配合射孔弹预留孔眼13完成第一次废气排放,容腔9内甲烷充入和燃***孔作业,通过配合条形凹槽完成后续的多次废气排放,甲烷充入和燃爆压裂作业。
加压泵送***2﹑废气排放***3和点火器4都集成于同一气体排输点火管柱内,气体排输点火管柱一端设有内螺纹接头,与助燃剂存储罐1连接,气体排输点火管柱的另一端设有外螺纹接头,与射孔燃爆压裂一体化装置连接。
点火器4包括点火丝5,点火丝5外露于射孔燃爆压裂一体化管柱8内容腔9内,点火器4的其余部分均密闭安装于气体排输点火管柱内。点火丝5采用高强度导电金属材料,包括铜-铬合金、铜-银合金及纳米晶体铜。
射孔燃爆压裂一体化装置包括新型射孔弹7、射孔燃爆压裂一体化管柱8;
如图2所示,射孔燃爆压裂一体化管柱8的壁面设有凹槽12,用于承载新型射孔弹7,引导燃爆气体定向造缝;射孔燃爆压裂一体化管柱8内的空间形成容腔9。
如图3所示,新型射孔弹7预留有孔眼13,新型射孔弹7内部装有聚能***14,聚能***14设置在药罩16内,新型射孔弹7的外壳为金属外壳15。
新型射孔弹7的孔眼13的孔径不小于5mm。
凹槽12为条形凹槽。条形凹槽一方面可以装载多个具有方形基底的射孔弹,另一方面多个条形凹槽可以诱导高能燃爆气体定向造缝,形成径向多裂缝网络。
射孔燃爆压裂一体化管柱8同一圆截面至少有两个条形凹槽,射孔燃爆压裂一体化管柱8的壁面上的条形凹槽不少于三组。
射孔燃爆压裂一体化装置还包括左缓冲器6-1和右缓冲器6-2,射孔燃爆压裂一体化管柱8的两端分别设有左缓冲器6-1和右缓冲器6-2。能够减缓射孔燃爆压裂一体化管柱8轴向剧烈振动。
实施例3
根据实施例2所述的一种适用于复杂致密气、页岩气等储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,其区别在于:
水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置还包括管柱辅助装置;
管柱辅助装置包括左扶正器10-1、右扶正器10-2、左裸眼封隔器11-1和右裸眼封隔器11-2;
左扶正器10-1设置于助燃剂存储罐1壳体上,右扶正器10-2设置于射孔燃爆压裂一体化装置的端部;水平井内,作业管柱受重力影响会与井壁摩擦,可能会造成作业管柱以及井筒的损坏,为保障作业管柱能顺利到达目的层,并正常作业,下井前需要安装左扶正器10-1、右扶正器10-2。
左裸眼封隔器11-1位于气体排输点火管柱中部,右裸眼封隔器11-2位于右缓冲器6-2和右扶正器10-2之间,右裸眼封隔器11-2位于右缓冲器6-2右端0.5m处,用于分隔压裂段环形空间。
左扶正器10-1至少有两个,右扶正器10-2至少有一个。
实施例4
实施例3所述的一种适用于复杂致密气、页岩气等储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置的射孔压裂方法,包括以下步骤:
(1)将新型射孔弹7嵌入射孔燃爆压裂一体化管柱8的条形凹槽中,并安装右缓冲器6-2、左缓冲器6-1、右裸眼封隔器11-2以及右扶正器10-2;随后依次旋入带有左裸眼封隔器11-1的气体排输点火管柱和带有左扶正器10-1的助燃剂存储罐1;
(2)将该水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置连同油管柱下入水平井目的层裸眼压裂段;
(3)待左扶正器10-1和右扶正器10-2控制该水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置居中后,左裸眼封隔器11-1、右裸眼封隔器11-2完成裸眼段坐封,分隔裸眼段左右的环形空间;
(4)开启废气排放***3,将左裸眼封隔器11-1和右裸眼封隔器11-2之间的环形空间以及射孔燃爆压裂一体化管柱8的容腔9内气体排出,储层解吸的甲烷气体经过新型射孔弹7预留的孔眼13进入容腔9;
(5)待甲烷气体充满容腔9后,关闭废气排放***3,开启加压泵送***2,输送助燃剂进入容腔9,满足混合比例要求后,气体的混合比例要求在考虑助燃剂种类以及储层甲烷含量等因素下,能够满足裂缝改造规模的需要,具体的混合比例根据实际情况确定,关闭加压泵送***2;
(6)蓄气完成后,点火器4点火,高温高压燃爆气体一方面经新型射孔弹7的孔眼13冲击灼烧储层,另一方面轰击药罩16,促使聚能***14***,产生高速金属射流,侵彻储层,协同完成压裂段射孔;
(7)完成射孔作业后,进行废气排放,引入储层甲烷气体以及泵入助燃剂,随后点火引爆,燃爆气体经条形凹槽定向射出,形成水平井裸眼段径向多缝立体缝网;
(8)重复步骤(7),即实现在不动管柱情况下完成目的层压裂段的多级重复压裂工作,使缝网体积得以扩展;
(9)完成该段压裂后,将该水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置撤出井筒,重新安装新型射孔弹7,在下一压裂段重复射孔燃爆压裂的过程,实现分段压裂。
水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂结束后,撤出作业管柱并清洗井筒,评价施工效果。
本实施例中,所属目的层井深2000m,地层破裂压力43MPa,裸眼段长10m,平均裸眼段井径152.4mm。
本实施例中,个别器件尺寸:油管外径114.3mm;引爆装置长3m,外径114.3mm,壁厚6.88mm;助燃剂存储罐1长2m;射孔燃爆压裂一体化管柱8长6m,外径120mm,壁厚25mm;条形凹槽长1m,宽25mm;新型射孔弹7中心孔径6mm,底部尺寸25×25mm,高25mm。
本实施例中,所采用的可燃物是储层中解吸的甲烷气体,该气体一方面代替传统导爆索引爆新型射孔弹7,另一方面代替人工***充当燃爆压裂过程中的可燃物,有效避免了火工产品的应用,施工过程更加安全经济;引爆装置,射孔燃爆压裂一体化装置采用了标准化设计,通过螺纹旋入的方式连接下井,方便施工作业以及检修后重复使用;射孔燃爆压裂一体化装置根据施工要求选择带有三排凹槽12的射孔燃爆压裂一体化管柱8进行造缝,其中一排凹槽12具有三个条形凹槽;利用这些设备以及裸眼段解吸的甲烷气体,可以在不动管柱条件下完成射孔作业以及多次燃爆压裂,即简化了施工流程,又保障了燃爆压力有效作用时间,造缝规模更大。
实施例5
根据实施例4所述的一种适用于复杂致密气、页岩气等储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置的射孔压裂方法,其区别在于:
本实施例中,所属目的层井深3000m,地层破裂压力61MPa,裸眼段长8m,新型射孔弹7中心孔径5mm,射孔燃爆压裂一体化装置根据施工要求选择带有三排凹槽12的射孔燃爆压裂一体化管柱8进行造缝,其中一排凹槽12具有4个条形凹槽。
实施例6
根据实施例4所述的一种适用于复杂致密气、页岩气等储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置的射孔压裂方法,其区别在于:
本实施例中,所属目的层井深4000m,地层破裂压力82MPa,裸眼段长10m,新型射孔弹7中心孔径5mm,射孔燃爆压裂一体化装置根据施工要求选择带有五排凹槽12的射孔燃爆压裂一体化管柱8进行造缝,其中一排凹槽12具有5个条形凹槽。
Claims (12)
1.一种适用于复杂致密气、页岩气储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,其特征在于,包括依次连接的引爆装置、射孔燃爆压裂一体化装置;
所述引爆装置用于携带助燃剂入井,并控制助燃剂的泵送,以及控制废气排放;
所述射孔燃爆压裂一体化装置用于完成目的层压裂段的射孔以及压裂作业;
射孔燃爆压裂一体化装置包括射孔弹、射孔燃爆压裂一体化管柱;
所述射孔燃爆压裂一体化管柱的壁面设有凹槽,用于承载所述射孔弹,引导燃爆气体定向造缝;所述射孔燃爆压裂一体化管柱内的空间形成容腔;
所述引爆装置包括助燃剂存储罐、加压泵送***﹑废气排放***和点火器;
所述助燃剂存储罐用于携带助燃剂入井;
所述加压泵送***一端连接所述助燃剂存储罐,另一端连接所述射孔燃爆压裂一体化装置,通过所述加压泵送***控制助燃剂的泵送;
所述废气排放***一端连接气体排输点火管柱外的环形空间,另一端连接所述射孔燃爆压裂一体化装置,通过所述废气排放***控制废气排放。
2.根据权利要求1所述的一种适用于复杂致密气、页岩气储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,其特征在于,所述加压泵送***﹑废气排放***和点火器都集成于同一气体排输点火管柱内,所述气体排输点火管柱一端设有内螺纹接头,与所述助燃剂存储罐连接,所述气体排输点火管柱的另一端设有外螺纹接头,与所述射孔燃爆压裂一体化装置连接。
3.根据权利要求2所述的一种适用于复杂致密气、页岩气储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,其特征在于,所述射孔弹预留有孔眼,所述射孔弹内部装有聚能***。
4.根据权利要求3所述的一种适用于复杂致密气、页岩气储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,其特征在于,所述射孔弹的孔眼的孔径不小于5mm。
5.根据权利要求4所述的一种适用于复杂致密气、页岩气储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,其特征在于,所述凹槽为条形凹槽。
6.根据权利要求5所述的一种适用于复杂致密气、页岩气储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,其特征在于,所述射孔燃爆压裂一体化管柱同一圆截面至少有两个条形凹槽,所述射孔燃爆压裂一体化管柱的壁面上的条形凹槽不少于三组。
7.根据权利要求6所述的一种适用于复杂致密气、页岩气储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,其特征在于,射孔燃爆压裂一体化装置还包括左缓冲器和右缓冲器,所述射孔燃爆压裂一体化管柱的两端分别设有所述左缓冲器和所述右缓冲器。
8.根据权利要求7所述的一种适用于复杂致密气、页岩气储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,其特征在于,所述水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置还包括管柱辅助装置;
所述管柱辅助装置包括左扶正器、右扶正器、左裸眼封隔器和右裸眼封隔器;
所述左扶正器设置于所述助燃剂存储罐壳体上,所述右扶正器设置于射孔燃爆压裂一体化装置的端部;
所述左裸眼封隔器位于所述气体排输点火管柱中部,所述右裸眼封隔器位于右缓冲器和右扶正器之间,用于分隔压裂段环形空间。
9.根据权利要求8所述的一种适用于复杂致密气、页岩气储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,其特征在于,左扶正器至少有两个,右扶正器至少有一个。
10.根据权利要求9所述的一种适用于复杂致密气、页岩气储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,其特征在于,所述点火器包括点火丝,点火丝外露于射孔燃爆压裂一体化管柱内容腔内,点火器的其余部分均密闭安装于所述气体排输点火管柱内。
11.根据权利要求10所述的一种适用于复杂致密气、页岩气储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置,其特征在于,点火丝采用高强度导电金属材料,包括铜-铬合金、铜-银合金及纳米晶体铜。
12.一种适用于复杂致密气、页岩气储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置的射孔压裂方法,其特征在于,通过权利要求11所述的一种适用于复杂致密气、页岩气储层的水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置实现,包括以下步骤:
(1)将射孔弹嵌入射孔燃爆压裂一体化管柱的条形凹槽中,并安装右缓冲器、左缓冲器、右裸眼封隔器以及右扶正器;随后依次旋入带有左裸眼封隔器的气体排输点火管柱和带有左扶正器的助燃剂存储罐;
(2)将该水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置连同油管柱下入水平井目的层裸眼压裂段;
(3)待左扶正器和右扶正器控制该水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置居中后,左裸眼封隔器、右裸眼封隔器完成裸眼段坐封,分隔裸眼段左右的环形空间;
(4)开启废气排放***,将左裸眼封隔器和右裸眼封隔器之间的环形空间以及射孔燃爆压裂一体化管柱的容腔内气体排出,储层解吸的甲烷气体经过射孔弹预留的孔眼进入容腔;
(5)待甲烷气体充满容腔后,关闭废气排放***,开启加压泵送***,输送助燃剂进入容腔,满足混合比例要求后,关闭加压泵送***;
(6)蓄气完成后,点火器点火,高温高压燃爆气体一方面经射孔弹的孔眼冲击灼烧储层,另一方面轰击药罩,促使聚能******,产生高速金属射流,侵彻储层,协同完成压裂段射孔;
(7)完成射孔作业后,进行废气排放,引入储层甲烷气体以及泵入助燃剂,随后点火引爆,燃爆气体经条形凹槽定向射出,形成水平井裸眼段径向多缝立体缝网;
(8)重复步骤(7),即实现在不动管柱情况下完成目的层压裂段的多级重复压裂工作,使缝网体积得以扩展;
(9)完成目的层压裂段压裂后,将该水平井裸眼段甲烷原位射孔燃爆压裂一体化装置撤出井筒,重新安装射孔弹,在下一压裂段重复射孔燃爆压裂的过程,实现分段压裂。
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CN116398106B (zh) * | 2023-04-26 | 2024-05-07 | 中国矿业大学 | 页岩储层原位解析甲烷高效利用及多级聚能燃爆压裂方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1072990A (zh) * | 1991-12-03 | 1993-06-09 | 西安近代化学研究所 | 射孔压裂复合弹 |
DE10124936A1 (de) * | 2000-05-23 | 2001-11-29 | Halliburton Energy Serv Inc | Bohrloch-Sprengwerkzeug und Verfahren |
CN109138957A (zh) * | 2018-07-17 | 2019-01-04 | 吴继先 | 用于油气储层***压裂的液体***注入和引爆装置 |
CN112761588A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-05-07 | 中国矿业大学 | 一种页岩储层甲烷原位燃爆压裂与助燃剂安全投放协同控制方法 |
CN112878973A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-01 | 中国矿业大学 | 一种页岩储层甲烷原位多级脉冲聚能燃爆压裂方法 |
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Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2739358Y (zh) * | 2004-10-29 | 2005-11-09 | 西安通源石油科技股份有限公司 | 可用于过油管施工的高能气体压裂装置 |
US7228907B2 (en) * | 2005-07-22 | 2007-06-12 | The Gas Gun, Llc | High energy gas fracturing charge device and method of use |
US8919443B2 (en) * | 2011-08-03 | 2014-12-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method for generating discrete fracture initiation sites and propagating dominant planar fractures therefrom |
WO2020251606A1 (en) * | 2019-06-13 | 2020-12-17 | Halliburton Energy Services, Inc. | Energetic perforator fill and delay method |
-
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1072990A (zh) * | 1991-12-03 | 1993-06-09 | 西安近代化学研究所 | 射孔压裂复合弹 |
DE10124936A1 (de) * | 2000-05-23 | 2001-11-29 | Halliburton Energy Serv Inc | Bohrloch-Sprengwerkzeug und Verfahren |
CN109138957A (zh) * | 2018-07-17 | 2019-01-04 | 吴继先 | 用于油气储层***压裂的液体***注入和引爆装置 |
CN112761588A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-05-07 | 中国矿业大学 | 一种页岩储层甲烷原位燃爆压裂与助燃剂安全投放协同控制方法 |
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CN112878974A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-01 | 中国矿业大学 | 一种非常规天然气井水平分段甲烷多级脉冲燃爆压裂强化抽采方法 |
CN113294134A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-24 | 中国矿业大学 | 一种水力压裂与甲烷原位燃爆协同致裂增透方法 |
Non-Patent Citations (1)
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蒋林宏 等.国内外高能气体压裂技术的运用概况及独特优势.《石油化工应用》.2016,第35卷(第3期),全文. * |
Also Published As
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