一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法
【专利摘要】本发明涉及一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法，包括以下步骤：步骤一：地面上设有页岩井和泵组，页岩井包括井筒、井壁、井底和水平井段，井壁的外侧为上覆岩层和目的层，页岩井中设有输送管线，输送管线的另一端连接有封隔器，且水平井段的外壁上设有射孔孔道；步骤二：地面上设有微波发生装置，页岩井设有微波传输线路，且传输线路外侧设有管柱，微波传输线路一端连接有微波接受装置；步骤三：地面上设有泵组，页岩井中设有输送管线，输送管线上设有投球滑套结构。本发明解决了压裂过程中压裂液成本巨大的问题，同时利用微波加热并结合液氮冷却的方法解决了生产压差过小导致井眼附近液相挥发速度较慢造成水锁堵塞渗流通道的问题。
【专利说明】
一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法
技术领域
[0001]本发明涉及石油勘探开发领域领域，特别涉及一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法。
【背景技术】
[0002]随着能源行业的发展，石油越来越显现出重要的作用，常规石油的开采已经无法满足我们工业发展以及生活的需要，因此，非常规油气的开采越来越受到重视，尤其是页岩气的开采更是受到了前所未有的重视。但是，页岩底层的渗透率极低，通常是微一纳米级孔隙，开采必须通过大型人工储层造缝(网)才能形成工业生产能力。所以，有效的形成裂缝网络是页岩气开采的关键技术。
[0003]国外，特别是美国，在页岩气开发方面运用水平井技术、多段压裂技术、微地震技术以及成功有效的完井技术等较为先进的技术，这些技术使得美国成功的开采了页岩。
[0004]由于页岩气藏的超低渗透率和低孔隙度等特点，页岩气水平井需经过多级大规模水力压裂处理〃才能保证页岩气藏经济生产。国外常用的水力压裂技术包括泡沫压裂、多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂、同步压裂。
[0005]N2泡沫压裂技术适用于低压、低渗透水敏储层压裂作业，可以减轻压裂液对地层的伤害，且返排效果好。多级压裂是利用封堵球或限流技术分隔储层不同层位进行分段压裂的技术，是页岩气水力压裂的主要技术。清水压裂技术采用清水添加适当的减阻剂、黏土稳定剂和表面活性剂等作为压裂液，可以改善页岩气层的渗透率，提高导流性，减小地层损害，该技术适用于致密储层，也是美国页岩气井最主要的增产措施。水力喷射压裂是用高速和高压流体携带砂体进行射孔打开地层与井筒之间的通道后，提高流体排量，从而在地层中打开裂缝的水力压裂技术，适用于发育较多的天然裂缝的页岩储层。重复压裂就是在老井中再次进行水力压裂，直井中的重复压裂可以在原生产层再次射孔，注入的压裂液体积至少比其最初的水力压裂多出25%，可使采收率增加30-80%，水平井的重复压裂必须设法隔离初始压裂层位，新的压裂层位必须是未压裂过的区域。同步压裂指对2 口或2 口以上的配对井同时进行压裂，以促使水力裂缝扩展过程中相互作用，对相邻且平行的水平井交互作业，增加改造体积，同步压裂的目的是用更大的压力和更复杂的网络裂缝压裂泥页岩，从而提尚初始广量和米收率。
[0006]我国页岩气储层埋藏深，如四川盆地的页岩气层埋深在2000-3000m，而美国的页岩气层深度在800-2600m，对开发技术提出了更高要求。业界认为开发页岩气所采用的技术与装备，与常规天然气开采并无大的区别，其中水平钻井与压裂增产等关键核心技术已在我国常规油气开采中成功应用，而且国内在钻机、栗组、井下设备等装备制造方面也已有较强的技术、生产和配套能力，但成熟度和适用能力还远远跟不上需要。栗组的改善或者对其依赖度的降低都有可以将国内的压裂技术提升。同时，在压裂过程中，需要大量的甚至上万方的压裂液，压裂液的价格很昂贵，直接影响到我们开采页岩气的成本问题;其次，工作液抑制能力不足造成储层黏土水化膨胀，工作液侵入、工作液残留、工作流体添加剂残留、工作液生成生物被膜阻碍气体流动，生产压差过小导致井眼附近液相挥发速度较慢造成水锁堵塞渗流通道。
[0007]为此，我们提出一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法来解决上述问题。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是为了解决【背景技术】而提出的一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法。
[0009]为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案:
[0010]一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法，包括以下步骤:
[0011 ]步骤一:地面上设有页岩井和栗组，页岩井包括井筒、井壁、井底和水平井段，所述井壁的外侧为上覆岩层和目的层，所述目的层位于上覆岩层的下侧，且水平井段中位于目的层中，所述页岩井中设有输送管线，所述输送管线的一端连接在栗组上，且输送管线的另一端连接有封隔器，所述封隔器设置在水平井段中，且水平井段的外壁上设有射孔孔道；
[0012]步骤二:地面上设有微波发生装置，所述页岩井设有微波传输线路，且传输线路外侧设有管柱，所述微波传输线路的一端连接在微波发生装置上，且微波传输线路的另一端连接有微波接受装置，所述微波接受装置位于水平井段中；
[0013]步骤三:地面上设有栗组，所述页岩井中设有输送管线，所述输送管线的一端连接在栗组上，且位于水平井段的输送管线上设有5个投球滑套结构。
[0014]在上述技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案:
[0015]步骤一中所述的栗组可以提供较高的栗压，能够将微波高温加热发热材料以及之后的液氮栗入地层，可选用S&S公司的NT-1201-DF栗，功率为1103.25kW，最高工作压力70.0MPa，最大排量862.24L/min。所述的微波高温加热发热材料是将MoSi2和其它的微波强吸收材料相互复合而制备获得，MoSi2的使用形式包括粉状、浆料状或板块状，与之相互复合的其它微波强吸收材料是SiC、AlN、C、Cu0、Fe304中的一种或一种以上的混合物。
[0016]步骤一中所述的输送管线具有耐高压高温的特点，选用耐高温高压的钻柱；同时，出口断是含有众多孔道的管柱。
[0017]步骤一中所述的射孔孔道是在钻水平井之后完成的，要求是射开一些裂缝，能够使微波高温加热发热材料顺利进入目的层。
[0018]步骤一中所述的栗组和微波高温加热发热材料输送管线相连接，将输送管线送入水平井段之后，封隔器坐封;将微波高温加热发热材料通过栗组，经输送管线压入射孔孔道和目的层。
[0019]步骤二中所述的微波传输线路应该具有远距离传输能力，而且微波的损失很小，可以有效的输送微波至微波接收装置，且微波接受装置可以高效接收微波，同时加热底层较为均匀。
[0020]步骤二中所述的管柱具有耐高温而且耐高压的特性，同时应该具有对微波没有干扰的效果。
[0021]步骤三中所述的输送管线为液氮输送管线，液氮输送管线应具有耐高压和耐低温特点，可选用逐级坐封压裂管柱，所述的液氮输送管线送入水平井段，再将所述的地面栗组和液氮输送管线连接；启动栗组，液氮经栗组、液氮输送管道进入水平井段，经投球滑套结构对目的层分段进行冷却。
[0022]本发明通过一种全新的页岩压裂造缝的技术和方法解决了压裂过程中压裂液成本巨大的问题，同时利用微波加热并结合液氮冷却的方法解决了工作液抑制能力不足造成储层黏土水化膨胀，工作液侵入、工作液残留、工作流体添加剂残留、工作液生成物阻碍气体流动，生产压差过小导致井眼附近液相挥发速度较慢造成水锁堵塞渗流通道的问题。
【附图说明】
[0023]图1是本发明提出的一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法的注入微波高温加热发热材料示意图；
[0024]图2是本发明提出的一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法的微波加热装置示意图；
[0025]图3是本发明提出的一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法的液氮冷却装置示意图。
[0026]I栗组、2地面、3输送管线、4井筒、5井壁、6上覆岩层、7井底、8封隔器、9射孔孔道、10目的层、11水平井段、12微波发生装置、13微波传输线路、14管柱、15微波接受装置、16投球滑套结构。
【具体实施方式】
[0027]下面结合具体实施例来对本发明进一步说明。
[0028]参照图1-3，一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法，包括以下步骤:
[0029]步骤一:地面2上设有页岩井和栗组I，栗组I可以提供较高的栗压，能够将微波高温加热发热材料以及之后的液氮栗入地层，可选用S&S公司的NT-1201-DF栗，功率为1103.25kW，最高工作压力70.0MPa，最大排量862.24L/min。的微波高温加热发热材料是将MoSi2和其它的微波强吸收材料相互复合而制备获得，MoSi2的使用形式包括粉状、浆料状或板块状，与之相互复合的其它微波强吸收材料是SiC、AlN、C、Cu0、Fe304中的一种或一种以上的混合物，页岩井包括井筒4、井壁5、井底7和水平井段11，井壁5的外侧为上覆岩层6和目的层10，目的层10位于上覆岩层6的下侧，且水平井段11中位于目的层10中，页岩井中设有输送管线3，输送管线3具有耐高压高温的特点，可选用耐高温高压的钻柱；同时，出口断是含有众多孔道的管柱14，输送管线3的一端连接在栗组I上，且输送管线3的另一端连接有封隔器8，封隔器8设置在水平井段11中，且水平井段11的外壁上设有射孔孔道9，射孔孔道9是在钻水平井之后完成的，要求是射开一些裂缝，能够使微波高温加热发热材料顺利进入目的层；
[0030]步骤二:地面2上设有微波发生装置12，页岩井设有微波传输线路13，且传输线路13外侧设有管柱14，管柱14具有耐高温而且耐高压的特性，同时应该具有对微波没有干扰的效果，微波传输线路13的一端连接在微波发生装置12上，且微波传输线路13的另一端连接有微波接受装置15，微波接受装置15位于水平井段11中，微波传输线路13应该具有远距离传输能力，而且微波的损失很小，可以有效的输送微波至微波接收装置15，且微波接受装置15可以高效接收微波，同时加热底层较为均匀；
[0031]步骤三:地面2上设有栗组I，页岩井中设有输送管线3，输送管线3为液氮输送管线3，液氮输送管线3的一端连接在栗组I上，且位于水平井段11的液氮输送管线3上设有5个投球滑套结构16，液氮输送管线3送入水平井段11，再将的地面栗组I和液氮输送管线3连接；启动栗组I，液氮经栗组1、液氮输送管道3进入水平井段11，经投球滑套结构16对目的层10分段进行冷却。
[0032]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:地面(2)上设有页岩井和栗组(I)，页岩井包括井筒(4)、井壁(5)、井底(7)和水平井段(11)，所述井壁(5)的外侧为上覆岩层(6)和目的层(10)，所述目的层(10)位于上覆岩层(6)的下侧，且水平井段(11)中位于目的层(10)中，所述页岩井中设有输送管线(3)，所述输送管线(3)的一端连接在栗组(I)上，且输送管线(3)的另一端连接有封隔器(8)，所述封隔器(8)设置在水平井段(11)中，且水平井段(11)的外壁上设有射孔孔道(9); 步骤二:地面(2)上设有微波发生装置(12)，所述页岩井中设有微波传输线路(13)，且传输线路(13)外侧设有管柱(14)，所述微波传输线路(13)的一端连接在微波发生装置(12)上，且微波传输线路(13)的另一端连接有微波接受装置(15)，所述微波接受装置(15)位于水平井段(11)中； 步骤三:地面(2)上设有栗组(I)，所述页岩井中设有输送管线(3)，所述输送管线(3)的一端连接在栗组(I)上，且位于水平井段(11)的输送管线(3)上设有投球滑套结构(16)。2.根据权利要求1所述的一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法，其特征在于:步骤一中所述的栗组(I)可以提供较高的栗压，能够将微波高温加热发热材料以及之后的液氮栗入地层，可选用S&S公司的NT-1201-DF栗，功率为1103.25kW，最高工作压力70.0MPa，最大排量862.24L/min。所述的微波高温加热发热材料是将MoSi2和其它的微波强吸收材料相互复合而制备获得，MoSi2的使用形式包括粉状、浆料状或板块状，与之相互复合的其它微波强吸收材料是SiC、AlN、C、Cu0、Fe304中的一种或一种以上的混合物。3.根据权利要求1所述的一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法，其特征在于:步骤一中所述的输送管线(3)具有耐高压高温的特点，选用耐高温高压的钻柱；同时，出口断是含有众多孔道的管柱(14)。4.根据权利要求1所述的一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法，其特征在于:步骤一中所述的射孔孔道(9)是在钻水平井之后完成的，要求是射开一些裂缝，能够使微波高温加热发热材料顺利进入目的层(10)。5.根据权利要求1所述的一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法，其特征在于:步骤一中所述的栗组(I)和微波高温加热发热材料输送管线(3)相连接，将输送管线(3)送入水平井段(11)之后，封隔器(8)坐封;将微波高温加热发热材料通过栗组(I)，经输送管线(3)压入射孔孔道(9)和目的层(10)。6.根据权利要求1所述的一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法，其特征在于:步骤二中所述的微波传输线路(13)应该具有远距离传输能力，而且微波的损失很小，可以有效的输送微波至微波接收装置(15)，且微波接受装置(15)可以高效接收微波，同时加热底层较为均匀。7.根据权利要求1所述的一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法，其特征在于:步骤二中所述的管柱(14)具有耐高温而且耐高压的特性，同时应该具有对微波没有干扰的效果。8.根据权利要求1所述的一种针对页岩的压裂造缝的技术和方法，其特征在于:步骤三中所述的输送管线(3)为液氮输送管线(3)，液氮输送管线(3)应具有耐高压和耐低温特点，可选用逐级坐封压裂管柱，所述的液氮输送管线(3)送入水平井段(11)，再将所述的地面栗组(I)和液氮输送管线(3)连接；启动栗组(I)，液氮经栗组(I)、液氮输送管道(3)进入水平井段(11)，经投球滑套结构(16)对目的层(10)分段进行冷却。
【文档编号】E21B43/26GK105822275SQ201610015847
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月12日
【发明人】孙致学, 姚军, 李彦超, 孙海, 杨永飞, 樊冬艳, 聂海峰, 刘继芹, 曾青冬, 蔡明玉, 黄勇, 徐杨, 孙强, 张明明, 吕抒桓, 董云振, 刘熙远
【申请人】中国石油大学(华东)