CN116658139A - 一种多级致裂页岩增产页岩气的方法 - Google Patents
一种多级致裂页岩增产页岩气的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116658139A CN116658139A CN202211018473.5A CN202211018473A CN116658139A CN 116658139 A CN116658139 A CN 116658139A CN 202211018473 A CN202211018473 A CN 202211018473A CN 116658139 A CN116658139 A CN 116658139A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shale
- liquid nitrogen
- water
- shale gas
- gas well
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 title claims abstract description 24
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 294
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 158
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 154
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 147
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 101
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 47
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 47
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 46
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 46
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims abstract description 40
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 29
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 claims description 56
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 43
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 43
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 42
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 13
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 claims description 11
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 6
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 6
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 5
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 4
- 238000010257 thawing Methods 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- -1 at the moment Substances 0.000 claims description 3
- NASFKTWZWDYFER-UHFFFAOYSA-N sodium;hydrate Chemical compound O.[Na] NASFKTWZWDYFER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/04—Measuring depth or liquid level
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
本发明公开了一种多级致裂页岩增产页岩气的方法，先向页岩气井内脉动注入含吸水树脂的水，对页岩层进行冲击产生多条裂缝，形成一级致裂过程；接着向页岩气井注入液氮及金属钠颗粒，裂缝内留存已经饱和吸水的树脂，此时液氮对页岩层降温低于冰点后，已经饱和吸水的树脂冻结成冰并快速膨胀，形成二级致裂过程；然后当注入的液氮随着持续气化后，进一步冻结页岩吸附的水和吸水树脂，形成三级致裂过程；当页岩层的温度超过冰点时，吸水树脂上膨胀的冰融化成水，此时金属钠颗粒与水接触发生化学反应放出大量的热，使页岩层温度快速上升形成对低温页岩层的热冲击，形成四级致裂过程，从而完成页岩层多级致裂过程，能有效提高页岩气的开采效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种致裂页岩的方法，具体是一种多级致裂页岩增产页岩气的方法，属于页岩气开采技术领域。
背景技术
页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，成分以甲烷为主，是一种重要的非常规天然气资源。我国页岩气资源储量丰富陆域页岩气地质资源潜力为134.42万亿立方米，可采资源潜力为25.08万亿立方米，且开采寿命和生长周期较长。因此，页岩气的商业化开采有望改善我国常规天然气资源不能自给自足的现状。
现有页岩气开采的主要方式是依靠其自身解吸，采气一段时间后，页岩气的产量急剧降低，页岩气开采的效果不理想，产量低、产量不稳定，不能达到工业开发标准，因此需要等待一段时间后让其自身解吸后再进行开采。为了提高页岩气的采收率，可在页岩气开产量低于工业开发标准(单井1000m3/日)时，采取强化页岩气开采措施。现有的强化措施主要采用水力压裂进行储层改造，其原理是通过高压泵车将压裂液泵入到井底，高压压裂液在页岩气储层内压裂出一条或多条裂缝，从而为页岩气的渗流及解吸提供更多的通道，但是这种方式未产生密集裂隙网，增产效果有限。另外还有采用蒸汽对页岩储层进行气压致裂，或者对同一页岩气井内先采用水力压裂然后在进行蒸汽等其他现有的压裂方式，这样通过多种方式进行压裂能部分提高压裂效果，但是由于各个压裂方式均相互独立，即各自压裂后均不会对后续压裂产生相互结合的作用，因此采用多种压裂方式虽然提高了压裂效果，但是也增加了压裂的施工流程，最终从页岩气的抽采效率来说，并未提高；因此，如何提供一种方法，能对页岩气储层进行多级致裂，相比与其他现有方法在同等施工时间对页岩气强化开采前提下，具有更高的页岩气开采量，从而有效提高页岩气的开采效率，是本行业的研究方向之一。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种多级致裂页岩增产页岩气的方法，能对页岩气储层进行多级致裂，相比与其他现有方法在同等施工时间对页岩气强化开采前提下，具有更高的页岩气开采量，从而有效提高页岩气的开采效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多级致裂页岩增产页岩气的方法，具体步骤为：
A、从地面向页岩层施工页岩气井竖直段，直至竖直段伸入至页岩层内停止，然后从当前位置在页岩层内施工一段长度的页岩气井水平段后停止，接着在页岩气井的竖直段放入密封管，对竖直段进行支护及后期页岩气抽采的密封，并在页岩气井的井口设有页岩气井密封盖对页岩气井进行密封，从而完成页岩气井的施工；
B、在地面组装多级致裂页岩层***，其包括水力压裂装置、液氮与钠颗粒注入装置、气体压力测量装置和激光测距仪，所述水力压裂装置包括水箱和脉动泵，水箱通过注水连接管与脉动泵的进口连接，脉动泵的出口与注水管一端连接，注水管另一端穿过页岩气井密封盖伸入密封管内，所述注水管上装有第一控制阀，注水连接管上装有第二控制阀，水箱内盛放含有吸水树脂的水；所述液氮与钠颗粒注入装置包括液氮罐、液氮脉动泵、混合容器和三通接头，液氮罐通过第三液氮管与液氮脉动泵的进口连接，液氮脉动泵的出口通过第二液氮管与三通接头其中一个端口连接，三通接头另外两个端口分别与第一液氮管一端和钠颗粒注入管一端连接，第一液氮管另一端穿过页岩气井密封盖伸入密封管内，钠颗粒注入管另一端与混合容器的排出口连接，钠颗粒注入管上装有第三控制阀，第二液氮管上装有第一液氮控制阀，第三液氮管上装有第二液氮控制阀，所述温度测量装置装在第一液氮管上，气体压力测量装置和激光测距仪均装在页岩气井密封盖上，且气体压力测量装置的探头伸入密封管内，激光测距仪的探头伸入密封管并朝向页岩气井竖直段的最深处，所述液氮罐内存储液氮，混合容器内装有煤油与金属钠颗粒的混合液，完成多级致裂页岩层***的组装；
C、打开第一控制阀和第二控制阀，启动脉动泵，水箱内含有吸水树脂的水经脉动泵脉动作用得到脉动含吸水树脂的水，脉动含吸水树脂的水经过注水管进入页岩气井内的密封管，持续注入后含吸水树脂的水对页岩层进行冲击，在页岩层中压裂出多条裂缝，脉动一段时间后结束，关闭脉动泵、第一控制阀与第二控制阀，形成一级致裂过程；
D、通过激光测距仪实时测量在页岩气井内水的液面与激光测距仪之间的距离值，当激光测距仪测得的距离值等于页岩气井的深度时，说明页岩气井内含吸水树脂的水均已渗入页岩层中；接着打开第一液氮控制阀和第二液氮控制阀，启动液氮脉动泵，液氮经第三液氮管、第二液氮管与第一液氮管进入密封管；同时通过温度测量装置测量第一液氮管上的温度，当温度测量装置测量所测温度低于外界温度10℃以上时，打开第三控制阀，煤油与金属钠颗粒的混合液经过钠颗粒注入管及三通接头后随液氮注入页岩气井内；液氮进入页岩气井后与页岩层接触，此时页岩层温度快速下降对页岩层进行冻结，同时已注入页岩层裂缝内的吸水树脂由于温度低于冰点，其吸附的水凝结成冰，从而使其体积快速膨胀，进而对页岩层裂缝施加压力，使页岩层的裂隙进一步扩展、发育，形成二级致裂过程；
E、当激光测距仪测得与页岩气井内液氮液面的距离值为页岩气井深度减去页岩层厚度时，关闭液氮脉动泵、第一液氮控制阀、第二液氮控制阀和第三控制阀，停止向页岩气井内脉动注入液氮和煤油与金属钠颗粒的混合液；将页岩气井密闭24～36h，在该时间段内液氮持续气化生成氮气，使页岩气井内压力升高，进一步推动液氮在页岩层的各个裂缝内流动，进一步冻结吸水树脂，增加页岩层的致裂效果，形成三级致裂过程；
F、通过气体压力测量装置实时监测页岩气井内的气压值，当气体压力测量装置压力值不在变化，说明液氮全部气化，随着时间推移，页岩层的温度会逐渐回升，当页岩层温度超过冰点时，吸水树脂上膨胀的冰融化成水，此时金属钠颗粒与水接触发生化学反应放出大量的热，使页岩层温度快速上升形成对低温页岩层的热冲击，同时当温度升高过程中部分水气化成蒸汽对页岩层的裂缝形成热冲击及蒸汽冲击的双重作用，形成四级致裂过程，并且由于温度升高能加快页岩气从页岩层内解吸值页岩气井，从而完成一次页岩层多级致裂过程
G、重复步骤C至F的次数为5～10次，对页岩层进行多次水力致裂、吸水树脂冻结膨胀致裂、氮气气化致裂、以及钠与水反应放热冻融循环致裂的多级致裂过程，最终页岩层形成密集裂隙网，大幅度增加页岩层的渗透率，最后通过页岩气井对页岩气抽采。
进一步，所述逆止阀装在第三液氮管上，用于防止液氮脉动泵内的液氮反流至液氮罐。
进一步，所述气体压力测量装置为气体压力表。采用气体压力表，不仅工作稳定性高，而且便于安装。
进一步，所述金属钠颗粒的粒径为3～5mm。采用这种粒径能使金属钠颗粒尽可能的进入较小的裂缝内，并在裂缝内与水反应，提高对裂缝的扩展及发育效果。
进一步，所述步骤C中脉动泵的脉动频率为0.01Hz～0.12Hz，脉动压力为25MPa～35MPa，脉动时间为6h～8h。采用这种参数，能保证水对页岩层的冲击致裂效果。
与现有技术相比，本发明先向页岩气井内脉动注入含吸水树脂的水，持续注入后含吸水树脂的水对页岩层进行冲击，并且由于水中含有饱和吸水后的树脂，其也能增加对页岩层的冲击力，从而在页岩层中压裂出多条裂缝，形成一级致裂过程；接着向页岩气井注入液氮及煤油与金属钠颗粒的混合液，由于金属钠颗粒的化学性质比较活泼，其容易发生氧化，因此将其放入煤油内，不仅能降低其氧化反应情况，而且便于注入页岩气井内，当液氮进入页岩层内后，由于在一级致裂过程中，裂缝内留存已经饱和吸水的树脂，此时液氮对页岩层快速降温，当温度低于冰点后，已经饱和吸水的树脂冻结成冰并快速膨胀，进而对页岩层裂缝施加压力，大幅度提高冻结致裂效果，形成二级致裂过程；然后当注入的液氮随着持续气化后，氮气在页岩气井内蓄压也有助于驱动液氮在页岩内的流动，进一步冻结页岩吸附的水和吸水树脂，增加页岩致裂效果，形成三级致裂过程；当液氮完全气化后，页岩层的温度会逐渐回升，当页岩层温度超过冰点时，吸水树脂上膨胀的冰融化成水，此时金属钠颗粒与水接触发生化学反应放出大量的热，使页岩层温度快速上升形成对低温页岩层的热冲击，同时当温度升高过程中部分水气化成蒸汽对页岩层的裂缝形成热冲击及蒸汽冲击的双重作用，形成四级致裂过程，从而完成一次页岩层多级致裂过程，在该过程中页岩层经历了水力致裂、吸水树脂冻结膨胀致裂、氮气气化致裂、以及钠与水反应放热冻融循环致裂，通过多次实施大温差冷热冲击循环致裂、水力压裂、冻结膨胀致裂和气化致裂相结合的方式，对页岩致裂针对性强，页岩致裂效果好，能使页岩层形成密集裂隙网，最终实现页岩层渗透率大幅度提升。此外，钠水反应放热还能为页岩气解吸提供热源，加快页岩气的解析速率，便于页岩气井的页岩气大流量、高浓度、长时间的抽采。因此本发明通过对页岩层进行多级致裂，强化了页岩气的开采，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明中多级致裂页岩层***组装后的结构示意图。
图中：1、页岩层；2、页岩气井；3、密封管；4、页岩气井密封盖；5、注水管；6、激光测距仪；7、第一液氮管；8、气体压力测量装置；9、第一控制阀；10、脉动泵；11、注水连接管；12、第二控制阀；13、水箱；14、温度测量装置；15、三通接头；16、钠颗粒注入管；17、第三控制阀；18、混合容器；19、第二液氮管；20、第一液氮控制阀；21、液氮脉动泵；22、第三液氮管；23、第二液氮控制阀；24、逆止阀；25、液氮罐。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的具体步骤为：
A、从地面向页岩层1施工页岩气井2竖直段，直至竖直段伸入至页岩层1内停止，然后从当前位置在页岩层1内施工一段长度的页岩气井2水平段后停止，接着在页岩气井2的竖直段放入密封管3，对竖直段进行支护及后期页岩气抽采的密封，并在页岩气井1的井口设有页岩气井密封盖4对页岩气井进行密封，从而完成页岩气井2的施工；
B、在地面组装多级致裂页岩层***，其包括水力压裂装置、液氮与钠颗粒注入装置、气体压力测量装置8和激光测距仪6，所述水力压裂装置包括水箱13和脉动泵10，水箱13通过注水连接管11与脉动泵10的进口连接，脉动泵10的出口与注水管5一端连接，注水管5另一端穿过页岩气井密封盖4伸入密封管3内，所述注水管5上装有第一控制阀9，注水连接管11上装有第二控制阀12，水箱13内盛放含有吸水树脂的水；所述液氮与钠颗粒注入装置包括液氮罐25、液氮脉动泵21、混合容器18和三通接头15，液氮罐25通过第三液氮管22与液氮脉动泵21的进口连接，液氮脉动泵21的出口通过第二液氮管19与三通接头15其中一个端口连接，三通接头15另外两个端口分别与第一液氮管7一端和钠颗粒注入管16一端连接，第一液氮管7另一端穿过页岩气井密封盖4伸入密封管3内，钠颗粒注入管16另一端与混合容器18的排出口连接，钠颗粒注入管16上装有第三控制阀17，第二液氮管19上装有第一液氮控制阀9，第三液氮管22上装有第二液氮控制阀23，所述温度测量装置14装在第一液氮管7上，气体压力测量装置8和激光测距仪6均装在页岩气井密封盖4上，且气体压力测量装置8的探头伸入密封管3内，激光测距仪6的探头伸入密封管3并朝向页岩气井3竖直段的最深处，所述液氮罐25内存储液氮，混合容器18内装有煤油与金属钠颗粒的混合液，所述逆止阀24装在第三液氮管22上，用于防止液氮脉动泵21内的液氮反流至液氮罐25，完成多级致裂页岩层***的组装；
C、打开第一控制阀9和第二控制阀12，启动脉动泵10，水箱13内含有吸水树脂的水经脉动泵10脉动作用得到脉动含吸水树脂的水，脉动含吸水树脂的水经过注水管5进入页岩气井2内的密封管3，持续注入后含吸水树脂的水对页岩层1进行冲击，在页岩层1中压裂出多条裂缝，脉动泵10的脉动频率为0.01Hz～0.12Hz，脉动压力为25MPa～35MPa，脉动时间为6h～8h，采用这种参数，能保证水对页岩层1的冲击致裂效果，关闭脉动泵10、第一控制阀9与第二控制阀12，形成一级致裂过程；
D、通过激光测距仪6实时测量在页岩气井2内水的液面与激光测距仪6之间的距离值，当激光测距仪6测得的距离值等于页岩气井2的深度时，说明页岩气井2内含吸水树脂的水均已渗入页岩层1中；接着打开第一液氮控制阀20和第二液氮控制阀19，启动液氮脉动泵21，液氮经第三液氮管22、第二液氮管19与第一液氮管7进入密封管3；同时通过温度测量装置14测量第一液氮管7上的温度，当温度测量装置14测量所测温度低于外界温度10℃以上时，打开第三控制阀17，煤油与金属钠颗粒的混合液经过钠颗粒注入管16及三通接头15后随液氮注入页岩气井2内，这样能使液氮先注入密封管3内，然后再将煤油与金属钠颗粒的混合液注入，保证先进入的液氮纯度，便于后续冻结工作；液氮进入页岩气井2后与页岩层1接触，此时页岩层1温度快速下降对页岩层1进行冻结，同时已注入页岩层1裂缝内的吸水树脂由于温度低于冰点，其吸附的水凝结成冰，从而使其体积快速膨胀，进而对页岩层1裂缝施加压力，使页岩层1的裂隙进一步扩展、发育，形成二级致裂过程；
E、当激光测距仪6测得与页岩气井2内液氮液面的距离值为页岩气井2深度减去页岩层1厚度时，关闭液氮脉动泵21、第一液氮控制阀20、第二液氮控制阀23和第三控制阀17，停止向页岩气井2内脉动注入液氮和煤油与金属钠颗粒的混合液；将页岩气井2密闭24～36h，在该时间段内液氮持续气化生成氮气，使页岩气井2内压力升高，进一步推动液氮在页岩层1的各个裂缝内流动，进一步冻结吸水树脂，增加页岩层1的致裂效果，形成三级致裂过程；
F、通过气体压力测量装置8实时监测页岩气井2内的气压值，所述气体压力测量装置8为气体压力表；采用气体压力表，不仅工作稳定性高，而且便于安装；当气体压力测量装置8压力值不在变化，说明液氮全部气化，随着时间推移，页岩层1的温度会逐渐回升，当页岩层1温度超过冰点时，吸水树脂上膨胀的冰融化成水，此时金属钠颗粒与水接触发生化学反应放出大量的热，使页岩层1温度快速上升形成对低温页岩层1的热冲击，同时当温度升高过程中部分水气化成蒸汽对页岩层1的裂缝形成热冲击及蒸汽冲击的双重作用，形成四级致裂过程，并且由于温度升高能加快页岩气从页岩层1内解吸值页岩气井，从而完成一次页岩层1多级致裂过程
G、重复步骤C至F的次数为5～10次，对页岩层1进行多次水力致裂、吸水树脂冻结膨胀致裂、氮气气化致裂、以及钠与水反应放热冻融循环致裂的多级致裂过程，最终页岩层1形成密集裂隙网，大幅度增加页岩层1的渗透率，最后通过页岩气井对页岩气抽采。
作为本发明的一种改进，所述金属钠颗粒的粒径为3～5mm。采用这种粒径能使金属钠颗粒尽可能的进入较小的裂缝内，并在裂缝内与水反应，提高对裂缝的扩展及发育效果。
上述吸水树脂为现有材质。
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 (5)
1.一种多级致裂页岩增产页岩气的方法，其特征在于，具体步骤为：
A、从地面向页岩层施工页岩气井竖直段，直至竖直段伸入至页岩层内停止，然后从当前位置在页岩层内施工一段长度的页岩气井水平段后停止，接着在页岩气井的竖直段放入密封管，对竖直段进行支护及后期页岩气抽采的密封，并在页岩气井的井口设有页岩气井密封盖对页岩气井进行密封，从而完成页岩气井的施工；
B、在地面组装多级致裂页岩层***，其包括水力压裂装置、液氮与钠颗粒注入装置、气体压力测量装置和激光测距仪，所述水力压裂装置包括水箱和脉动泵，水箱通过注水连接管与脉动泵的进口连接，脉动泵的出口与注水管一端连接，注水管另一端穿过页岩气井密封盖伸入密封管内，所述注水管上装有第一控制阀，注水连接管上装有第二控制阀，水箱内盛放含有吸水树脂的水；所述液氮与钠颗粒注入装置包括液氮罐、液氮脉动泵、混合容器和三通接头，液氮罐通过第三液氮管与液氮脉动泵的进口连接，液氮脉动泵的出口通过第二液氮管与三通接头其中一个端口连接，三通接头另外两个端口分别与第一液氮管一端和钠颗粒注入管一端连接，第一液氮管另一端穿过页岩气井密封盖伸入密封管内，钠颗粒注入管另一端与混合容器的排出口连接，钠颗粒注入管上装有第三控制阀，第二液氮管上装有第一液氮控制阀，第三液氮管上装有第二液氮控制阀，所述温度测量装置装在第一液氮管上，气体压力测量装置和激光测距仪均装在页岩气井密封盖上，且气体压力测量装置的探头伸入密封管内，激光测距仪的探头伸入密封管并朝向页岩气井竖直段的最深处，所述液氮罐内存储液氮，混合容器内装有煤油与金属钠颗粒的混合液，完成多级致裂页岩层***的组装；
C、打开第一控制阀和第二控制阀，启动脉动泵，水箱内含有吸水树脂的水经脉动泵脉动作用得到脉动含吸水树脂的水，脉动含吸水树脂的水经过注水管进入页岩气井内的密封管，持续注入后含吸水树脂的水对页岩层进行冲击，在页岩层中压裂出多条裂缝，脉动一段时间后结束，关闭脉动泵、第一控制阀与第二控制阀，形成一级致裂过程；
D、通过激光测距仪实时测量在页岩气井内水的液面与激光测距仪之间的距离值，当激光测距仪测得的距离值等于页岩气井的深度时，说明页岩气井内含吸水树脂的水均已渗入页岩层中；接着打开第一液氮控制阀和第二液氮控制阀，启动液氮脉动泵，液氮经第三液氮管、第二液氮管与第一液氮管进入密封管；同时通过温度测量装置测量第一液氮管上的温度，当温度测量装置测量所测温度低于外界温度10℃以上时，打开第三控制阀，煤油与金属钠颗粒的混合液经过钠颗粒注入管及三通接头后随液氮注入页岩气井内；液氮进入页岩气井后与页岩层接触，此时页岩层温度快速下降对页岩层进行冻结，同时已注入页岩层裂缝内的吸水树脂由于温度低于冰点，其吸附的水凝结成冰，从而使其体积快速膨胀，进而对页岩层裂缝施加压力，使页岩层的裂隙进一步扩展、发育，形成二级致裂过程；
E、当激光测距仪测得与页岩气井内液氮液面的距离值为页岩气井深度减去页岩层厚度时，关闭液氮脉动泵、第一液氮控制阀、第二液氮控制阀和第三控制阀，停止向页岩气井内脉动注入液氮和煤油与金属钠颗粒的混合液；将页岩气井密闭24～36h，在该时间段内液氮持续气化生成氮气，使页岩气井内压力升高，进一步推动液氮在页岩层的各个裂缝内流动，进一步冻结吸水树脂，增加页岩层的致裂效果，形成三级致裂过程；
F、通过气体压力测量装置实时监测页岩气井内的气压值，当气体压力测量装置压力值不在变化，说明液氮全部气化，随着时间推移，页岩层的温度会逐渐回升，当页岩层温度超过冰点时，吸水树脂上膨胀的冰融化成水，此时金属钠颗粒与水接触发生化学反应放出大量的热，使页岩层温度快速上升形成对低温页岩层的热冲击，同时当温度升高过程中部分水气化成蒸汽对页岩层的裂缝形成热冲击及蒸汽冲击的双重作用，形成四级致裂过程，并且由于温度升高能加快页岩气从页岩层内解吸值页岩气井，从而完成一次页岩层多级致裂过程
G、重复步骤C至F的次数为5～10次，对页岩层进行多次水力致裂、吸水树脂冻结膨胀致裂、氮气气化致裂、以及钠与水反应放热冻融循环致裂的多级致裂过程，最终页岩层形成密集裂隙网，大幅度增加页岩层的渗透率，最后通过页岩气井对页岩气抽采。
2.根据权利要求1所述多级致裂页岩增产页岩气的方法，其特征在于，所述逆止阀装在第三液氮管上，用于防止液氮脉动泵内的液氮反流至液氮罐。
3.根据权利要求1所述多级致裂页岩增产页岩气的方法，其特征在于，所述气体压力测量装置为气体压力表。
4.根据权利要求1所述多级致裂页岩增产页岩气的方法，其特征在于，所述金属钠颗粒的粒径为3～5mm。
5.根据权利要求1所述多级致裂页岩增产页岩气的方法，其特征在于，所述步骤C中脉动泵的脉动频率为0.01Hz～0.12Hz，脉动压力为25MPa～35MPa，脉动时间为6h～8h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211018473.5A CN116658139A (zh) | 2022-08-24 | 2022-08-24 | 一种多级致裂页岩增产页岩气的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211018473.5A CN116658139A (zh) | 2022-08-24 | 2022-08-24 | 一种多级致裂页岩增产页岩气的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116658139A true CN116658139A (zh) | 2023-08-29 |
Family
ID=87721185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211018473.5A Pending CN116658139A (zh) | 2022-08-24 | 2022-08-24 | 一种多级致裂页岩增产页岩气的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116658139A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118030005A (zh) * | 2024-04-11 | 2024-05-14 | 四川泓腾能源集团有限公司 | 液氮压裂装置及使用方法 |
-
2022
- 2022-08-24 CN CN202211018473.5A patent/CN116658139A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118030005A (zh) * | 2024-04-11 | 2024-05-14 | 四川泓腾能源集团有限公司 | 液氮压裂装置及使用方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2015383062A1 (en) | Liquid nitrogen cyclic freeze-thaw permeability-improvement gas drainage method based on horizontal directional borehole | |
| CN108868736B (zh) | 利用压裂开采海洋水合物藏的双l井结构及方法 | |
| AU2015271890B2 (en) | Ground cold exchange injection system and coal reservoir phase change reconstructing method | |
| CN106988719B (zh) | 向煤层循环注入热水和液氮的增透***和增透方法 | |
| CN106894799B (zh) | 一种利用超临界二氧化碳驱替煤层瓦斯的装置及方法 | |
| CN105822341B (zh) | 一种低渗煤层超临界二氧化碳增透***及方法 | |
| CN107762473A (zh) | 一种液氮与高温氮气冻融循环增加煤体透气性的方法 | |
| CN104265281A (zh) | 封闭未饱和油藏弹性驱动注水开发油井产量的预测方法 | |
| CN114412430B (zh) | 一种液态二氧化碳循环致裂煤层气储层增透装置及方法 | |
| CN109578059B (zh) | 一种井下煤层气抽采方法及其使用的液氮流动冻裂装置 | |
| CN102720473A (zh) | 开采煤层气的方法 | |
| CN116658139A (zh) | 一种多级致裂页岩增产页岩气的方法 | |
| CN103556978A (zh) | 一种多元化二氧化碳驱采油方法 | |
| CN205400702U (zh) | 一种坚硬岩层浅层地热井压裂设备 | |
| CN111894550B (zh) | 一种用于上向钻孔低温流体压裂的模拟试验***及方法 | |
| CN203531877U (zh) | 煤矿井下压裂连接装置 | |
| CN112664258A (zh) | 一种可防治冲击地压的“3-111”瓦斯高效抽采方法 | |
| CN102352747B (zh) | 煤层气井控压注入增产的方法 | |
| CN103726815A (zh) | 一种co2驱采出井井筒流态确定及参数优化方法 | |
| CN115045643A (zh) | 一种应用表面活性剂的二氧化碳压裂-吞吐联合生产方法 | |
| CN114370256A (zh) | 一种二氧化碳热蒸汽冻融煤层增渗及瓦斯驱替***和方法 | |
| CN109577939B (zh) | 一种大温差冻融循环强化页岩气开采的方法 | |
| CN117605533A (zh) | 一种连通井“l”型溶腔储气库储气间歇期扩容调控方法 | |
| CN205714119U (zh) | 一种天然气水化物开采装置 | |
| CN113137268A (zh) | 一种水力割缝后高低温循环冲击增加煤体透气性的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |