專(zhuān)利名稱(chēng)：油氣層液體火藥壓裂方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于從深井中開(kāi)采油、氣、水、可溶解或可溶化物質(zhì)的方法或設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到通過(guò)形成裂隙或裂縫促進(jìn)產(chǎn)量的方法。
背景技術(shù)：
目前，油田進(jìn)行的高能氣體壓裂所采用的高能材料多為固體火藥或固體復(fù)合推進(jìn)劑，固體火藥或固體復(fù)合推進(jìn)劑被引燃后爆燃，產(chǎn)生高溫高壓氣體，將油氣層壓裂。固體火藥、固體復(fù)合推進(jìn)劑燃燒速度快、峰值壓力增加快，燃燒時(shí)間短、達(dá)不到較好的壓裂效果。
上述的高能氣體壓裂方法中的固體火藥或固體復(fù)合推進(jìn)劑裝藥量很少，僅幾十公斤，在油層射孔后所壓裂縫的長(zhǎng)度和寬度以及深度都很有限，影響到開(kāi)采油、氣的產(chǎn)量。
專(zhuān)利號(hào)為97121792.0、發(fā)明名稱(chēng)為《氣體壓裂方法》的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，公開(kāi)了其步驟為將油管或鉆桿下入油氣井底部或油氣層位置，將固體或液體火藥送入，再將油管或鉆桿提出火藥段，將點(diǎn)火器、點(diǎn)火藥、隔離塞，加壓用井液打入火藥段，點(diǎn)火器在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)接通電源點(diǎn)火引燃，或采用點(diǎn)火藥與火藥接觸，火藥中的銨分子與點(diǎn)火藥中的硝基化合物發(fā)生放熱反應(yīng)將火藥引燃。該專(zhuān)利中所用的燃料為固體或液體火藥，若采用液體火藥，該方法存在的問(wèn)題是從油管內(nèi)用壓井液將點(diǎn)火藥推入油氣層的液體火藥段，由于點(diǎn)火藥密度大于液體火藥，不可能準(zhǔn)確停留于油氣層的液體火藥段，可能落入井底，不能引燃液體火藥；若采用定時(shí)點(diǎn)火，由于施工中可能受一些不確定因素的影響，同樣無(wú)法在準(zhǔn)確的時(shí)間、準(zhǔn)確地停留于油氣層的液體火藥段，且可能帶來(lái)不安全隱患，因此油井壓裂中一般避免使用；若采用點(diǎn)火藥與火藥接觸，火藥中的銨分子與點(diǎn)火藥中的硝基化合物發(fā)生放熱反應(yīng)，溫度大于80℃，將火藥引燃的方法，由于現(xiàn)場(chǎng)為了施工安全，一般要求火藥自燃溫度大于120℃，80℃無(wú)法將液體藥點(diǎn)燃，目前也尚未見(jiàn)到成功范例報(bào)導(dǎo)；該專(zhuān)利中的隔離塞設(shè)置在油管的下端，不能將井筒內(nèi)的液體火藥與壓井液隔離，液體火藥很容易被壓井液稀釋?zhuān)♂尯蟮囊后w火藥將無(wú)法被引燃。綜上所述，該專(zhuān)利無(wú)法在液體火藥壓裂中實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的一個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題在于克服上述固體火藥或固體復(fù)合推進(jìn)劑高能氣體壓裂方法和上述專(zhuān)利的缺點(diǎn)，提供一種燃速低、安全性高、裝藥量大、壓裂效果好、可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配操作的油氣層液體火藥壓裂方法。
本發(fā)明所要解決的另一個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題在于提供一種安全可靠、現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配的油氣層液體火藥壓裂裝置。
解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是它包括下述步驟(1)在井筒內(nèi)用填砂或泵入密度大于液體火藥的油性隔離液于油氣層底部構(gòu)筑人工井底。
(2)用油管柱將點(diǎn)火器送至井筒內(nèi)的油氣層段。
(3)用清水灌滿(mǎn)井筒，用水泥車(chē)泵入隔離液，然后泵入液體火藥，再泵入油管隔離液，最后泵入清水推動(dòng)液體火藥進(jìn)入油氣層段。
(4)上提油管柱，使點(diǎn)火器位于液體火藥中。
(5)敞開(kāi)井筒，將撞擊棒投入油管柱內(nèi)撞擊點(diǎn)火器，點(diǎn)燃液體火藥爆燃，所產(chǎn)生的高能高壓氣體，將油氣層段壓裂。
本發(fā)明的液體火藥的重量為500～1500kg，是由下述重量份的原料及其配比制成硝酸銨或硝酸鈉或硝酸鉀55～69份甘油或尿素或二乙二醇 5～21份水15～35份本發(fā)明的隔離液的重量為200～500kg，油管隔離液的重量為50～200kg，隔離液和油管隔離液是由下述體積份的原料及其配比制成四氯化碳 0～100份柴油 100份本發(fā)明液體火藥各原料的優(yōu)選重量份配比是硝酸銨或硝酸鈉或硝酸鉀60～64份甘油或尿素或二乙二醇 10～16份水20～30份本發(fā)明隔離液和油管隔離液各原料的優(yōu)選體積份配比是四氯化碳 25～75份柴油 100份本發(fā)明液體火藥各原料的最佳重量份配比是硝酸銨或硝酸鈉或硝酸鉀62份甘油或尿素或二乙二醇 13份水25份本發(fā)明隔離液和油管隔離液各原料的最佳體積份配比是四氯化碳 50份柴油 100份本發(fā)明油氣層液體火藥壓裂方法所采用的裝置為在井筒內(nèi)油氣層段人工井底上設(shè)置有液體火藥，在井筒內(nèi)液體火藥的上表面設(shè)置有隔離液，在井筒內(nèi)隔離液的上表面至井口設(shè)置有清水，在井筒內(nèi)設(shè)置有下端與位于液體火藥內(nèi)的與點(diǎn)火器聯(lián)接的油管柱，在油管柱內(nèi)點(diǎn)火器上設(shè)置有油管隔離液和清水，在地面上設(shè)置有撞擊棒。
本發(fā)明的隔離液和油管隔離液是同一種材料的液體隔離液。
本發(fā)明油氣層液體火藥壓裂方法與《氣體壓裂方法》相比，送液體火藥和點(diǎn)火器一次完成，方法簡(jiǎn)單、安全可靠、壓裂效果好，已在油田上推廣使用，本發(fā)明油氣層液體火藥壓裂裝置與目前在油田上使用的固體高能燃料壓裂裝置相比，所用的高能燃料為液體火藥，液體火藥的燃燒速度較低，能進(jìn)行持續(xù)燃燒，裝藥量大，可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配，提高了運(yùn)輸和裝配過(guò)程中的安全性，具有安全可靠、裝藥量大、壓裂效果好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明油氣層液體火藥壓裂方法及其裝置，可在油田廣泛推廣使用。


圖1是油氣層液體火藥壓裂裝置一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1
以油層段井深1452m為例所采用的油氣層液體火藥壓裂方法如下1、在井筒10內(nèi)用填砂于油氣層底部構(gòu)筑人工井底9。也可泵入密度大于液體火藥8的油性隔離液制備成人工井底9。
2、在地面以火藥柱7、起爆器6、篩管5自下而上的順序聯(lián)接成點(diǎn)火器，篩管5的上端與最下一節(jié)油管柱2的下端聯(lián)接，用油管柱2將點(diǎn)火器送至井筒10內(nèi)的油氣層段。
3、用水泵將清水3灌滿(mǎn)井筒10，然后從油管柱2內(nèi)用水泥車(chē)泵入按下述體積份的材料及其配比制成的300kg隔離液4四氯化碳 50份柴油 100份接著泵入按下述配比制成的1000kg液體火藥8硝酸銨 62份甘油 13份水 25份再泵入100kg油管隔離液11，油管隔離液11的配比與隔離液4的配比相同，在井筒10內(nèi)泵入液體火藥8之前泵入隔離液4和泵入液體火藥8之后泵入的油管隔離液11用于防止液體火藥8與井液中的水相混合，稀釋液體火藥8，影響油氣層的壓裂效果。最后泵入4270kg清水3，清水3推動(dòng)液體火藥8進(jìn)入油氣層段并產(chǎn)生壓井作用。
4、上提油管柱2，使點(diǎn)火器位于液體火藥8中。
5、敞開(kāi)井筒10，投撞擊棒1撞擊起爆器6，起爆器6將點(diǎn)火藥柱7點(diǎn)燃，使液體火藥8爆燃，所產(chǎn)生的高能高壓氣體，將油氣層段壓裂。
在圖1中，本實(shí)施例的油氣層液體火藥壓裂裝置由撞擊棒1、油管柱2、清水3、隔離液4、篩管5、起爆器6、點(diǎn)火藥柱7、液體火藥8、人工井底9、井筒10、油管隔離液11構(gòu)成，其中篩管5、起爆器6、點(diǎn)火藥柱7聯(lián)接成點(diǎn)火器。
在井筒10內(nèi)油氣層段人工井底9上裝有液體火藥8，液體火藥8用于燃燒后產(chǎn)生高溫高壓氣體將油氣層段壓裂，實(shí)現(xiàn)開(kāi)采油氣目的。本發(fā)明在油氣層段的井筒10內(nèi)可裝入1噸多液體火藥8，是固體高能氣體壓裂裝置裝藥量幾十倍，液體火藥8爆燃以后所產(chǎn)生的高能高壓氣體是固體高能氣體壓裂裝置的幾十倍，大大提高了油氣層段的壓裂效果，增加了石油和天然氣的產(chǎn)量。在井筒10內(nèi)液體火藥8的上表面封裝有隔離液4，本實(shí)施例的隔離液4的功能用于防止井筒10內(nèi)的液體火藥8與井筒10內(nèi)的水混合，稀釋液體火藥8，隔離液4和清水3的功能是用于密封，使液體火藥8在密閉的容器內(nèi)產(chǎn)生爆燃，壓裂油氣層段。在井筒10內(nèi)安裝有油管柱2，最下面一根油管柱2的下端正好位于油氣層段，即最下面一根油管柱2的下端位于液體火藥8內(nèi)，最下面一根油管柱2的下端通過(guò)螺紋聯(lián)接有篩管5，篩管5壁上加工有通孔，篩管5下端安裝有起爆器6，起爆器6的下端安裝有點(diǎn)火藥柱7，篩管5和起爆器6以及點(diǎn)火藥柱7聯(lián)接成本實(shí)施例的點(diǎn)火器，點(diǎn)火器位于液體火藥8內(nèi)，在油管柱2內(nèi)點(diǎn)火器上封裝有油管隔離液11。在地面放置有撞擊棒1，撞擊棒1可用人工進(jìn)行操作，撞擊棒1用于將起爆器6引爆。當(dāng)撞擊棒1由人工進(jìn)行操作從油管柱2內(nèi)落下時(shí)，撞擊棒1撞擊起爆器6，起爆器6將點(diǎn)火藥柱7點(diǎn)燃，使液體火藥8爆燃，所產(chǎn)生的高能高壓氣體，將油氣層段壓裂。
實(shí)施例2以油層段井深1000m為例所采用的油氣層液體火藥壓裂方法如下本實(shí)施例油氣層液體火藥壓裂方法的3步驟中用水泥車(chē)泵入按下述體積份的材料及其配比制成的200kg隔離液4四氯化碳 0份柴油 100份接著泵入按下述配比制成的500kg液體火藥8硝酸銨55份甘油 5份水15份再泵入50kg油管隔離液11，油管隔離液11的配比與隔離液4的配比相同，最后泵入2940kg清水3，清水3推動(dòng)液體火藥8進(jìn)入油氣層段。本實(shí)施例油氣層液體藥高能氣體壓裂方法的其它工藝步驟與實(shí)施例1相同。油氣層液體火藥壓裂裝置與實(shí)施例3以油層段井深5000m為例所采用的油氣層液體火藥壓裂方法如下本實(shí)施例油氣層液體火藥壓裂方法的3步驟中用水泥車(chē)泵入按下述體積份的材料及其配比制成的500kg隔離液4四氯化碳 100份柴油 100份接著泵入按下述配比制成的1500kg液體火藥8硝酸銨69份甘油 21份水35份再泵入200kg油管隔離液11，油管隔離液11的配比與隔離液4的配比相同，最后泵入14700kg清水3，清水3推動(dòng)液體火藥8進(jìn)入油氣層段。本實(shí)施例油氣層液體藥高能氣體壓裂方法的其它工藝步驟與實(shí)施例1相同。油氣層液體火藥壓裂裝置與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例4在以上實(shí)施例1～3中，液體火藥8配比中的硝酸銨替換為硝酸鈉，用量與相應(yīng)的實(shí)施例相同。本實(shí)施例油氣層液體藥高能氣體壓裂方法的其它工藝步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。油氣層液體火藥壓裂裝置與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例5在以上實(shí)施例1～3中，液體火藥8配比中的硝酸銨替換為硝酸鉀，用量與相應(yīng)的實(shí)施例相同。本實(shí)施例油氣層液體藥高能氣體壓裂方法的其它工藝步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。油氣層液體火藥壓裂裝置與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例6在以上實(shí)施例1～5中，液體火藥8配比中的甘油替換為尿素，用量與相應(yīng)的實(shí)施例相同。本實(shí)施例油氣層液體藥高能氣體壓裂方法的其它工藝步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。油氣層液體火藥壓裂裝置與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例7在以上實(shí)施例1～5中，液體火藥8配比中的甘油替換為二乙二醇，用量與相應(yīng)的實(shí)施例相同。本實(shí)施例油氣層液體藥高能氣體壓裂方法的其它工藝步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。油氣層液體火藥壓裂裝置與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求
1.一種油氣層液體火藥壓裂方法，其特征在于它包括下述步驟(1)在井筒10內(nèi)用填砂或泵入密度大于液體火藥的油性隔離液于油氣層底部構(gòu)筑人工井底9；(2)用油管柱2將點(diǎn)火器送至井筒10內(nèi)的油氣層段；(3)用清水3灌滿(mǎn)井筒10，用水泥車(chē)泵入隔離液4，然后泵入液體火藥8，再泵入油管隔離液11，最后泵入清水3推動(dòng)液體火藥8進(jìn)入油氣層段；(4)上提油管柱2，使點(diǎn)火器位于液體火藥8中；(5)敞開(kāi)井筒10，將撞擊棒1投入油管柱2內(nèi)撞擊點(diǎn)火器，點(diǎn)燃液體火藥8爆燃，所產(chǎn)生的高能高壓氣體，將油氣層段壓裂。
2.權(quán)利要求1所述的油氣層液體火藥壓裂方法，其特征在于所說(shuō)的液體火藥8的重量為500～1500kg，是由下述重量份的原料及其配比制成硝酸銨或硝酸鈉或硝酸鉀 55～69份甘油或尿素或二乙二醇5～21份水 15～35份所說(shuō)的隔離液4的重量為200～500kg，油管隔離液11的重量為50～200kg，隔離液4和油管隔離液11是由下述體積份的原料及其配比制成四氯化碳 0～100份柴油 100份
3.權(quán)利要求2所述的油氣層液體火藥壓裂方法，其特征在于其中液體火藥8各原料的重量份配比是硝酸銨或硝酸鈉或硝酸鉀 60～64份甘油或尿素或二乙二醇 10～16份水 20～30份其中隔離液4和油管隔離液11各原料的體積份配比是四氯化碳 25～75份柴油 100份
4.權(quán)利要求2所述的油氣層液體火藥壓裂方法，其特征在于其中液體火藥8各原料的重量份配比是硝酸銨或硝酸鈉或硝酸鉀62份甘油或尿素或二乙二醇 13份水25份其中隔離液4和油管隔離液11各原料的體積份配比是四氯化碳 50份柴油 100份
5.按照權(quán)利要求1或2或3所述的油氣層液體火藥壓裂裝置，其特征在于所說(shuō)的隔離液4和油管隔離液11是同一種材料的液體隔離液。
6.一種油氣層液體火藥壓裂裝置，其特征在于在井筒10內(nèi)油氣層段人工井底9上設(shè)置有液體火藥8，在井筒10內(nèi)液體火藥8的上表面設(shè)置有隔離液4，在井筒10內(nèi)隔離液4的上表面至井口設(shè)置有清水3，在井筒10內(nèi)設(shè)置有下端與位于液體火藥8內(nèi)的與點(diǎn)火器聯(lián)接的油管柱2，在油管柱2內(nèi)點(diǎn)火器上設(shè)置有油管隔離液11和清水3，在地面上設(shè)置有撞擊棒1。
7.按照權(quán)利要求6所述的油氣層液體火藥壓裂裝置，其特征在于所說(shuō)的隔離液4和油管隔離液11是同一種材料的液體隔離液。
全文摘要
一種油氣層液體火藥壓裂方法及其裝置，包括在井筒內(nèi)用填砂或泵入密度大于液體火藥的油性隔離液于油氣層底部構(gòu)筑人工井底；用油管柱將點(diǎn)火器送至井筒內(nèi)的油氣層段；用清水灌滿(mǎn)井筒，用水泥車(chē)泵入隔離液，然后泵入液體火藥，再泵入油管隔離液，最后泵入清水推動(dòng)液體火藥進(jìn)入油氣層段；上提油管柱，使點(diǎn)火器位于液體火藥中；敞開(kāi)井筒，將撞擊棒投入油管柱內(nèi)撞擊點(diǎn)火器，點(diǎn)燃液體火藥爆燃，所產(chǎn)生的高能高壓氣體，將油氣層段壓裂。本發(fā)明所用的高能燃料為液體火藥，液體火藥的燃燒速度較低，能進(jìn)行持續(xù)燃燒，裝藥量大，可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配，提高了運(yùn)輸和裝配過(guò)程中的安全性，具有安全可靠、裝藥量大、壓裂效果好等優(yōu)點(diǎn)，可在油田推廣使用。
文檔編號(hào)E21B43/25GK1584288SQ20041002618
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者廖紅偉, 田和金, 張新慶, 張 杰, 吳晉軍, 張博, 孫新利 申請(qǐng)人:西安石油大學(xué)