用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的方法和裝置。該用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的方法包括：步驟一：將管柱下入到井筒內(nèi)，使管柱的下端伸入到儲(chǔ)層中；步驟二：利用設(shè)置在井筒和管柱之間的封隔器封隔儲(chǔ)層；步驟三：通過管柱泵送液體炸藥，使液體炸藥進(jìn)入側(cè)鉆井內(nèi)；步驟四：壓擋管柱內(nèi)的液體炸藥至儲(chǔ)層的上界面處；步驟五：通過管柱下入起爆器，并定時(shí)起爆。采用該方法能提高儲(chǔ)層的滲透性，擴(kuò)大油氣井有效采油氣半徑和瀉流面積，達(dá)到提高油氣井產(chǎn)量的目的。
【專利說明】
用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于頁巖油氣、致密砂巖油氣等非常規(guī)油氣藏儲(chǔ)層改造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)油氣資源經(jīng)過百年勘探開發(fā)，大型簡(jiǎn)單優(yōu)質(zhì)資源越來越少。隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)能源的需求日益增加，非常規(guī)油氣資源已逐步成為新的儲(chǔ)量增長(zhǎng)點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)致密砂巖、頁巖油氣等非常規(guī)油氣資源開發(fā)大多采用水平井分段壓裂技術(shù)。然而，由于非常規(guī)油氣資源的儲(chǔ)層的滲透率低，使得遠(yuǎn)離主裂縫的油氣仍難采出，單井提高產(chǎn)能受到制約。從而，利用現(xiàn)有的開發(fā)技術(shù)無法滿足新增油氣資源開發(fā)形勢(shì)的需要。
[0004]因此，提高非常規(guī)油氣資源的開采效率成為一種迫切的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的方法和裝置。這種用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的方法，能有效改善地層的滲透率，擴(kuò)大有效采油面積和泄流面積，達(dá)到了提高油井產(chǎn)量的目的。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的方法，包括:
[0007]步驟一:將管柱下入到井筒內(nèi)，使管柱的下端伸入到儲(chǔ)層中，
[0008]步驟二:利用設(shè)置在井筒和管柱之間的封隔器封隔儲(chǔ)層，
[0009]步驟三:通過管柱栗送液體炸藥，使液體炸藥進(jìn)入側(cè)鉆井內(nèi)，
[0010]步驟四:壓擋管柱內(nèi)的液體炸藥至儲(chǔ)層的上界面處，
[0011]步驟五:通過管柱下入起爆器，并定時(shí)起爆。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟二之前，利用隔離液循環(huán)洗井，以排空管柱和井筒的儲(chǔ)層內(nèi)的水和空氣。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，隔離液為柴油、四氯化碳和氯化鈣的混合物或柴油和四氯化碳的混合物中的一種。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟三中，栗送液體炸藥的壓力大于井筒所處地層的孔隙壓力。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟三中，栗送液體炸藥的體積不小于管柱、側(cè)鉆井與封隔器封隔的儲(chǔ)層處的井筒的體積之和。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟四中，使用壓擋液對(duì)液體炸藥進(jìn)行壓擋，并在壓擋液和液體炸藥之間設(shè)置阻隔液。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，阻隔液的密度小于液體炸藥的密度，并大于壓擋液的密度，
[0018]和/或壓擋液為水，
[0019]和/或阻隔液與隔離液組分相同。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提高一種用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的裝置，包括能伸入到儲(chǔ)層內(nèi)的管柱、能設(shè)置在管柱和井筒之間的封隔器、能與管柱選擇性連通的液體炸藥容器、能與管柱選擇性連通的隔離液容器、能與管柱選擇性連通的壓擋液容器，以及能為液體炸藥、隔離液和壓擋液加壓的加壓器。
[0021 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，加壓器為壓縮機(jī)。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，在管柱的入口處設(shè)置用于計(jì)量流入管柱的液體量的流量計(jì)。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，利用用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的方法，使得爆炸應(yīng)力波的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展作用和爆生氣體的準(zhǔn)靜態(tài)擴(kuò)展作用應(yīng)用于側(cè)鉆井筒周圍，以產(chǎn)生大量的徑向裂縫。從而，在地層中形成密集裂縫網(wǎng)絡(luò)體系，并溝通更多的天然裂縫。同時(shí)，裂縫因縫面剪切坍塌錯(cuò)位得到永久支撐，對(duì)儲(chǔ)層形成充分的改造作用，提高低滲透率儲(chǔ)層的滲透性，擴(kuò)大油氣井有效采油氣半徑和瀉流面積，達(dá)到提高油氣井產(chǎn)量的目的。還有，本發(fā)明的用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的方法，爆炸工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、安全可靠。另外，本發(fā)明的側(cè)鉆井爆炸壓裂的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0024]在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中:
[0025]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的裝置。
[0026]附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0028]圖1詳細(xì)地顯示了用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，裝置100包括管柱1、封隔器2、液體炸藥容器3、隔離液容器4、壓擋液容器5、加壓器6和起爆器7。其中，管柱I能下入到井筒中，并且管柱I的下端能伸入到儲(chǔ)層中。封隔器2能設(shè)置在管柱I和井筒之間，以用于封隔儲(chǔ)層。而液體炸藥容器3、隔離液容器4、壓擋液容器5均能與管柱I選擇性連通，用于向管柱I內(nèi)輸送相應(yīng)的液體。加壓器6均能與液體炸藥容器3、隔離液容器4、壓擋液容器5連通，以為進(jìn)入管柱I的液體炸藥、隔離液和壓擋液加壓。起爆器7能通過管柱I被送入到儲(chǔ)層中，并定時(shí)引爆儲(chǔ)層中的液體炸藥。
[0029]側(cè)鉆井爆炸壓裂施工過程中，首先，在將管柱I下入到井筒中，其下端伸入到儲(chǔ)層內(nèi)后，下入封隔器2。并使封隔器2作用在井筒和管柱I的環(huán)空之間。接著，使隔離液容器4與管柱I連通，同時(shí)利用加壓器6向管柱I內(nèi)栗送隔離液，以排空管柱I和封隔器2下部中的水和空氣。然后，使封隔器2坐封，以封隔儲(chǔ)層。再次，利用加壓器6向管柱內(nèi)栗送液體炸藥，并確保液體炸藥進(jìn)入側(cè)鉆井，同時(shí)，將側(cè)鉆井中的原有流體壓入地層中。又次，利用壓擋液對(duì)管柱I中的液體炸藥進(jìn)行壓擋，將液體炸藥壓擋到儲(chǔ)層的上界面處。最后，將起爆器7下入到儲(chǔ)層內(nèi)，并定時(shí)起爆。
[0030]由此，通過裝置100可在井筒的儲(chǔ)層處引爆炸藥，并且能量沿著側(cè)鉆井向外傳遞，引爆儲(chǔ)層深處的炸藥，爆炸引起波的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展作用使井筒和側(cè)鉆井周圍產(chǎn)生大量的裂縫，溝通了更多的天然裂縫。從而，通過裝置100可改善儲(chǔ)層的滲透率，擴(kuò)大有效開采油氣半徑和泄流面積，提高油氣資源的開采效率。
[0031]為了保證施工安全，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，加壓器6可以為壓縮機(jī)，例如，空氣壓縮機(jī)。通過這種設(shè)置，避免了加壓器6與液體炸藥的直接接觸，從而減少了提前引爆液體炸藥的風(fēng)險(xiǎn)，保障了施工安全。
[0032]需要說明的是，為了提高使用安全性和爆炸的威力性，液體炸藥可以為混合炸藥，從而避免了單質(zhì)液體炸藥綜合性能差、穩(wěn)定性不足、爆炸威力弱的缺點(diǎn)。而且，可以根據(jù)需求現(xiàn)場(chǎng)制作液體炸藥。例如，液體炸藥可以為施工現(xiàn)場(chǎng)配置的包括硝基甲烷和乙二胺的混合液體炸藥。
[0033]需要說明的是，隔離液可以為柴油、四氯化碳和氯化鈣的混合物，并且三者的體積比為1:1:1。但是本發(fā)明并不限于這種隔離液，還可以為其它組分的能夠起相同作用的液體。例如，隔離液可以為柴油和四氯化碳的混合物，并且兩者的體積比為1:2。
[0034]為保證安全，防止意外事故發(fā)生，需要引爆的液體炸藥只存在于儲(chǔ)層部分，由此，需要利用壓檔液對(duì)液體炸藥進(jìn)行壓擋。而壓擋液可以為水。但是為了防止水稀釋液體炸藥，需要在液體炸藥和水之間設(shè)置阻隔液。在液體炸藥為硝基甲烷和乙二胺的混合液體炸藥的情況下，此液體炸藥的密度大約為1.25kg/cm30而由于由柴油、四氯化碳和氯化鈣形成的隔離液或柴油和四氯化碳形成的隔離液其具有不溶于水、不易燃等特點(diǎn)。并且，因?yàn)榇烁綦x液的密度在1.05?1.15kg/cm3之間，因此可采用此隔離液作為阻隔液使用。并且這種設(shè)置形式，不需要再配置專門的阻隔液，從而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，降低了操作成本。
[0035]需要說明的是，液體炸藥容器3、隔離液容器4和壓擋液容器5可以為多個(gè)彼此獨(dú)立的容器，當(dāng)然還可以為根據(jù)需要而依次裝有不同液體的一個(gè)容器。當(dāng)然根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要還可以為兩個(gè)容器，例如，液體炸藥可以放置于一個(gè)容器中，而隔離液與壓擋液可以利用一個(gè)容器，只是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的不同需要，依據(jù)使用的先后次序，在容器中依次存放隔離液和壓擋液。因此，在申請(qǐng)中，液體炸藥容器3、隔離液容器4和壓擋液容器5并不限定于圖1中所示的具體的容器，而是可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工需求，優(yōu)化容器的使用數(shù)量和次序。
[0036]具體地，壓縮機(jī)6可以通過管線8分別與液體炸藥容器3、隔離液容器4和壓擋液容器5連通，以為液體炸藥、隔離液和壓擋液加壓。為了使壓縮機(jī)6分別與液體炸藥容器3、隔離液容器4和壓擋液容器5選擇性連通，則分別在壓縮機(jī)6與液體炸藥容器3、隔離液容器4和壓擋液容器5連通的管線8上設(shè)置閥9。同理地，管柱I通過管線8分別與液體炸藥容器3、隔離液容器4和壓擋液容器5連通，用于向井筒和側(cè)鉆井內(nèi)輸送液體。并且，在管柱I與液體炸藥容器3、隔離液容器4和壓擋液容器5連通的管線8之間設(shè)置閥9，用于實(shí)現(xiàn)相應(yīng)液體與管柱I的連通或截止。
[0037]還可以在管柱I的入口處設(shè)置流量計(jì)10，以檢測(cè)進(jìn)入管柱I內(nèi)的液體流量。另外，還可以在各液體炸藥容器3、隔離液容器4和壓擋液容器5與管柱I連通的管線8上設(shè)置壓力表11，以檢測(cè)液體壓力，從而指導(dǎo)壓縮機(jī)6工作。
[0038]下面根據(jù)圖1詳細(xì)描述用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的方法。
[0039]首先，將管柱I下入到井筒內(nèi)，使管柱I的下端伸入到儲(chǔ)層中。在管柱I和井筒之間設(shè)置封隔器2。打開隔離液容器4的相關(guān)的閥9，使隔離液容器4與管柱I連通。同時(shí)，通過相關(guān)閥9，使液體炸藥容器3和壓擋液容器5與管柱I截止。利用壓縮機(jī)6向管柱I內(nèi)栗送隔離液以循環(huán)洗井?？赏ㄟ^計(jì)算管柱1、儲(chǔ)層處的井筒和側(cè)鉆井的體積，并參照流量計(jì)10的數(shù)值，判斷注入的隔離液是否排空管柱I和井筒封隔器2下部的水和空氣。當(dāng)栗送的隔離液量稍大于管柱1、儲(chǔ)層處的井筒和側(cè)鉆井的體積和時(shí)，則可斷定排空完成。
[0040]接著，關(guān)閉隔離液容器4的相關(guān)的閥9，停止向管柱I內(nèi)栗送隔離液。使封隔器2座封在管柱I和井筒之間，以封隔儲(chǔ)層。
[0041]再次，打開與液體炸藥容器3相關(guān)的閥9，以連通液體炸藥容器3和管柱I。利用壓縮機(jī)6向管柱I內(nèi)栗送液體炸藥。需要說明的是，栗送液體炸藥的壓力要大于儲(chǔ)層所處的地層孔隙壓力，以通過液體炸藥將儲(chǔ)層內(nèi)的隔離液壓送到地層中。當(dāng)流量計(jì)10顯示的流量略大于管柱1、儲(chǔ)層處的井筒和側(cè)鉆井的體積和時(shí)，判斷在井筒的儲(chǔ)層和側(cè)鉆井中均充有液體炸藥。
[0042]又次，關(guān)閉液體炸藥容器3的相關(guān)的閥9，停止向管柱I內(nèi)栗送液體炸藥。打開與壓擋液容器5相關(guān)的閥9，以連通壓擋液容器5和管柱I。利用壓縮機(jī)6向管柱I內(nèi)栗送壓擋液，使管柱I內(nèi)的液體炸藥的液面下降。可以根據(jù)管柱I的體積和儲(chǔ)層的上界面位置，計(jì)算所需的壓擋液流量，以將液體炸藥壓擋在儲(chǔ)層的上界面處。需要說明的是，如果壓擋液為水，為防止液體炸藥被稀釋，在栗送壓擋液之前，可先向管柱I內(nèi)栗送隔離液，以阻隔水和液體炸藥。當(dāng)然，隔離液的密度在水的密度和液體炸藥的密度之間，并且隔離液能穩(wěn)定的存在于水和液體炸藥之間。例如，液體炸藥可以為硝基甲烷和乙二胺的混合物，而隔離液可以為柴油、四氯化碳和氯化鈣混合物或柴油和四氯化碳混合物中的一種。
[0043]最后，沿著管柱1，通過繩索將起爆器7下入到儲(chǔ)層處，并定時(shí)起爆。爆炸的能量沿著側(cè)鉆井筒向外傳播，引爆儲(chǔ)層深處的液體炸藥，爆炸應(yīng)力波的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展作用和爆生氣體的準(zhǔn)靜態(tài)擴(kuò)展作用使井筒、側(cè)鉆井的井筒周圍產(chǎn)生大量的徑向裂縫，形成密集裂縫網(wǎng)絡(luò)體系。這種裂縫溝通了更多的天然裂縫，裂縫因縫面剪切坍塌錯(cuò)位得到永久支撐，對(duì)儲(chǔ)層形成了充分的改造作用。同時(shí)，爆轟沖擊波及應(yīng)力波脈沖振動(dòng)作用有效改變了儲(chǔ)層周圍的巖石基質(zhì)空隙及連通性。這些爆炸壓裂方法改善了地層的滲透性，擴(kuò)大了有效采油氣半徑和瀉流面積，達(dá)到了提高油氣井產(chǎn)量的目的。另外，通過這種爆炸壓裂方法工藝簡(jiǎn)單，安全性能尚O
[0044]雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個(gè)實(shí)施例中所提到的各項(xiàng)技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實(shí)施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的方法，其特征在于，包括: 步驟一:將管柱下入到井筒內(nèi)，使所述管柱的下端伸入到儲(chǔ)層中， 步驟二:利用設(shè)置在井筒和所述管柱之間的封隔器封隔儲(chǔ)層， 步驟三:通過所述管柱栗送液體炸藥，使液體炸藥進(jìn)入側(cè)鉆井內(nèi)， 步驟四:壓擋所述管柱內(nèi)的液體炸藥至儲(chǔ)層的上界面處， 步驟五:通過管柱下入起爆器，并定時(shí)起爆。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟二之前，利用隔離液循環(huán)洗井，以排空所述管柱和井筒的儲(chǔ)層內(nèi)的水和空氣。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述隔離液為柴油、四氯化碳和氯化鈣的混合物或柴油和四氯化碳的混合物中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟三中，栗送液體炸藥的壓力大于井筒所處地層的孔隙壓力。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟三中，栗送液體炸藥的體積不小于所述管柱、側(cè)鉆井與封隔器封隔的儲(chǔ)層處的井筒的體積之和。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟四中，使用壓擋液對(duì)液體炸藥進(jìn)行壓擋，并在壓擋液和液體炸藥之間設(shè)置阻隔液。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述阻隔液的密度小于所述液體炸藥的密度，并大于所述壓擋液的密度， 和/或所述壓擋液為水， 和/或所述阻隔液與所述隔離液組分相同。8.一種用于側(cè)鉆井爆炸壓裂的裝置，其特征在于，包括能伸入到儲(chǔ)層內(nèi)的管柱、能設(shè)置在管柱和井筒之間的封隔器、能與所述管柱選擇性連通的液體炸藥容器、能與所述管柱選擇性連通的隔離液容器、能與所述管柱選擇性連通的壓擋液容器、起爆器、以及能為所述液體炸藥、隔離液和壓擋液加壓的加壓器。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述加壓器為壓縮機(jī)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，在所述管柱的入口處設(shè)置用于計(jì)量流入所述管柱的液體量的流量計(jì)。
【文檔編號(hào)】E21B43/263GK105986801SQ201510066833
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日
【發(fā)明人】孫志宇, 張汝生, 劉長(zhǎng)印, 黃志文, 李鳳霞, 林鑫, 賀甲元, 楊科峰
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院