一种钻鱼刺状多级分支水平井页岩气储层钻完井和增产的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及非常规油气资源开发技术领域，特别是一种钻鱼刺状多级分支水平井页岩气储层钻完井和增产的方法。
【背景技术】
[0002]随着我国国民经济的持续高速发展，能源供需矛盾日益突出，2013年我国进口原油达到2.85亿吨，成为世界第二大原油进口国，对外依存度已逼近60%，逼近或超过国际公认的能源安全线。因此，在加大油气新区新领域的勘探开发力度的同时，寻找新型接替能源已经成为保障国家能源安全和国家安全的重要战略举措。
[0003]页岩油气、煤层气和天然气水合物等非常规油气资源的勘探开发利用对于实现我国能源工业可持续发展无疑具有十分重要的意义。与常规天然气相比，页岩气开发具有资源潜力大、开采寿命长和生产周期长的优点。中国主要盆地和地区页岩气资源量约为15万亿~30万亿立方米，与美国28.3万亿立方米大致相当，经济价值巨大。另一方面，生产周期长也是页岩气的显著特点。页岩气田开采寿命一般可达30~50年，甚至更长。美国联邦地质调查局最新数据显示，美国沃思堡盆地Barnett页岩气田开采寿命可达80~100年。开采寿命长，就意味着可开发利用的价值大，这也决定了它的发展潜力。
[0004]页岩气储层条件属于裂缝性低渗/特低渗，现阶段增产改造主要沿用美国页岩气开发较为成熟的长水平井大规模、大量加砂分段压裂造缝。但在国内该开发方式有两个较大的弊端:
(I)耗资太大，特别是水资源耗费巨大。美国的页岩气埋藏深度仅为2000米左右，储层厚度达数百米，单井钻井成本不足两千万，完钻时间仅需一周左右，经估算，页岩气开采成本是I元至1.27元每立方米。但中国四川、重庆等地的页岩气埋藏深度普遍在2600米至3000米，储层厚度仅几十米，单井钻井、压裂成本接近亿元，而且钻井平台整体水平明显落后美国等发达国家，智能化和系统化水平低，打一口井需3个月左右，综合下来中国开采成本大约是美国的4至5倍，即5元至6.3元每立方米。且该办法施工难度大，井下事故频繁，压裂用水用砂量巨大(大多数页岩气藏压裂改造都会消耗“千方砂，万方液”)，且消耗的大量水资源均不可回收。同时国内页岩气富集区主要分布在山地丘陵地区，水资源匮乏，由此油气开发商开始抢占农业用水，甚至会挤占市政用水。由于钻井和压裂开发所使用的水注入页岩层，比地下蓄水层要深得多，主要被岩石吸收，不能再回收利用。我国的页岩气资源的开发面临着缺水和高成本的问题，严重制约了页岩气产业的发展。
[0005](2)深层页岩气藏开发难度大，压裂施工参数要求难以达到。我国深层页岩气藏埋深都在4000米以上(如四川盆地元坝区块自流井组页岩气藏产层段埋深4110米)，远远超过了美国普通页岩层位标准范围(76~2440米)。针对深层页岩气藏，埋藏较深，页岩相当致密，压力系数较高(地层压力系数一般在2.0左右)，地层破裂压力梯度高，沿程摩阻大，高排量泵入，地面施工泵压高(该类区域常规小排量酸化施工地面压力在70~95MPa)，施工时控制排量、压力难度大等各种技术难题，常规水平井分段压裂技术很难破裂地层取得较好的改造效果。故现阶段在页岩气藏开发领域急需一种高效、便捷、经济的增产改造方法。
[0006]目前，国际上和国内连续油管在钻井、采油、射孔、压裂、测井等井下作业中应用广泛，各方面技术也日趋成熟。另一方面，管道机器人技术特别是石油管道、油气钻井机器人目前发展势头迅猛，以其体积小、动力强、作业精度高、适应性强、可携带多种井下特殊作业工具等特有的优势在各种实际工程中发挥着举足轻重的作用。这使得连续油管和管道机器人相结合共同完成井下高精度复杂作业成为可能。
[0007]鱼刺状多分支水平井技术是在安全钻井和保护储层的前提下，以解放储层为目的，在水平井中沿储层特性较好的区域侧钻出多个分支井眼并进行主井眼完井的一种钻完井新技术。通过此项技术可实现储层最大有效进尺。
[0008]快速固化液体炸药以爆炸能量高、体积小、成本低廉、运输方便、稠化迅速等优势在许多工业爆破技术领域中，已广泛地得到应用。精确定向爆破技术已相当成熟，且在煤炭、拆除和石油工业中的发挥了重要作用。而且在石油增产开发中，层内爆炸压裂过程、裂缝网络形成与支撑机理、爆炸压裂增产原理等基础研宄已十分完备。这使得用爆破致裂的方式形成裂缝网络，高效、便捷、经济地改造页岩气藏成为可能。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种钻鱼刺状多级分支水平井页岩气储层钻完井和增产的方法，该方法采用连续油管配合钻井机器人在水平井的水平段中钻取若干鱼刺状多级分支水平井，再采用连续油管配合钻井机器人对完钻的分支井进行完井作业，然后采用连续油管配合钻井机器人携带快速固化液体炸药喷洒至各鱼刺状多级分支水平井，引爆炸药爆破页岩层产生裂缝达到改造和增产页岩气藏的目的。
[0010]本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种钻鱼刺状多级分支水平井页岩气储层钻完井和增产的方法，它包括以下步骤:
51、整体方案设计，对鱼刺状多分支水平井整体井身结构、钻井方案、完井方案和爆破压裂增产进行设计；
52、鱼刺状多分支井的钻取，将携带有钻具的连续油管钻井机器人系统下入事先完钻的水平井的水平段，按照设计经连续油管钻井机器人钻取若干个鱼刺状多分支井；
53、鱼刺状分支井底的固井，先起出携带有钻具的连续油管钻井机器人，再将钻具更换为固井工具和套管，然后下入鱼刺状分支井底完成固井，或直接钻至完井井深裸眼完井；
54、鱼刺状分支井底炸药喷洒爆破准备，鱼刺状分支井底炸药喷洒爆破准备，连续油管钻井机器人上安装快速固化液体炸药薄壁管腔，并下入到鱼刺状分支井底部，经连续油管钻井机器人喷洒快速固化炸药并准备爆破；
55、爆破增产，先起出连续油管及其它辅助工具，再引爆井底炸药爆破致裂页岩气藏岩石，使页岩中赋存的更多页岩气可以汇集到井筒中，实现了页岩气低成本、高效、安全、绿色的开采；
56、后期稳产。
[0011]所述的S3中按照TAML4难度进行固井或者在钻至完井井深后裸眼完井。
[0012]所述的S4中连续油管配合钻井机器人将装有快速固化液体炸药的薄壁管腔送入鱼刺状分支井底。
[0013]所述的S4中经连续油管泵入液体对快速固化液体炸药的薄壁管腔尾部加压达到预定值，使炸药薄壁管腔中炸药经由炸药管腔前端喷洒至鱼刺状分支井底。
[0014]所述的S5中经地面引爆装置发送引爆信号至炸药管腔上的引爆装置以实现引爆，致裂岩石，形成缝网，达到低成本、高效、安全、绿色增产开发页岩气的目的。
[0015]本发明具有以下优点:(1)本发明能方便快捷地完成增产改造作业，极大地精简了原压裂改造前期的各种准备工作，不再花费大量资金购买运输压裂砂、压裂液和调集安装压裂泵车组等，仅使用动迀、遣散快，起下快捷的多功能连续油管作业车和钻井机器人作业。(2)本发明可以根据不同的开发设计，在不同的时期对各分支井进行科学管理和爆破，更大限度地提高了采收率，可很好地实现稳产。(3)在常规方法难以开发的较深(井深超过4000米)页岩气藏中，本发明也能很好地破裂页岩，产生导流能力强的裂缝，使绝大多数原有水力压裂不能开发的深层页岩气资源的动用成为现实。(4)本发明通过使用连续油管配合钻井机器人形成的三大作业系统极大地精简了设备，并将原依赖地面高压泵车的大规模压裂的方法创造性地变更为钻取多级鱼刺状分支井，并在鱼刺状分支井中使用快速固化液体炸药进行定向爆破致裂页岩储层，从而达到高效、绿色、便捷、低成本地开采页岩气。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的施工流程示意图；
图2为本发明钻鱼刺状多分支水平井的结构示意图；
图3为本发明的小井眼完井的施工局部放大视图；
图4为本发明的压裂增产改造局部放大视图；
图中，1-地面支持装备，2-水平井，3-连续油管，4-套管，5-鱼刺状分支井，6-钻井机器人，7-钻具，8-分支井套管注水泥工具，9-分支井水泥环，10-多功能快速固化液体炸药薄壁管腔，11-喷嘴，12-活塞缸。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述: 如图1-4所示，本发明用于开采致密页岩气的连续油管3配合钻井机器人6钻多分支鱼刺状井并运用快速固化液体炸药定向爆破的方法，其方法是在事先完钻的页岩气水平井2中下入连续油管3和携带有钻具7和造斜工具钻井机器人6在水平井2的水平段钻取若干个鱼刺状多分支井，再运用连续油管3配合钻井机器人6实施完井作业或采用低成本裸眼完井，然后运用连续油管3配合钻井机器人6携带多功能快速固化液体炸药薄壁管腔10进入到需要改造的分支井井底喷洒快速固化炸药并敷设引爆管线，起出连续油管3、钻井机器人6和其