专利名称：一种改造低渗透矿物储层的方法
技术领域：
本发明涉及对地下流态能源、矿物(如石油、天然气、煤层气、地热水等)开采方法的改进。
背景技术：
目前，国内外对低渗透矿物储层中地下流态矿物的开采方法主要有1、钻孔抽放法(包括密集钻孔、扩孔法)，它的抽放效果完全取决于矿物储层本身的特性，无论钻孔、扩孔都不能改善储层的渗透性。在许多情况下，钻孔周围因应力集中反而会降低储层的渗透性，即形成流体矿物流向抽放钻孔的屏障，影响矿物的开采。
2、水压致裂抽放法(包括加砂压裂法等)，由于采用高压水致裂或加砂压裂储层时，在储层中仅形成一条小裂缝，它不能较好地改善储层的渗透性；相反，这种裂缝还会降低其周围的渗透性。
由于低渗透矿物储层中矿物的渗透性很差，如何有效地开采，是本技术领域中的难题，目前，现有技术的开采方法不能改善其渗透性，因而，矿物的回采率很低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种改造低渗透矿物储层的方法，使其渗透性得到改善，矿物易于流动，形成流体的汇聚区，从而大幅度提高低渗透矿物储层中流体矿物的回采率。
本发明是通过以下技术方案来实现其目的的一种改造低渗透矿物储层的方法，是对低渗透矿物储层施行水平割缝，该水平割缝沿储层走向呈水平状，沿储层倾向近似平行于储层底面。水平割缝之间留有支撑带，或不留支撑带。
所述的水平割缝，其高度由公式H≥Mε计算，式中H表示割缝高度，M表示储层厚度，ε表示弹性应变。
所述的水平割缝，其宽度取值的技术参数为3M≥B≥2M，式中B表示割缝宽度，M表示储层厚度。
所述的水平割缝在储层倾向方向的长度由公式L≥10M计算，式中L表示其长度，M表示储层厚度。
所述的水平割缝在储层中的位置，距储层底面的高度由公式V＝(1/4-1/5)M计算，式中V表示其高度，M表示储层厚度。
所述的水平割缝之间留有的支撑带，其宽度近似按公式b＝(0.5-0.6)Bγh(3λγh+Rc)确定，式中b为支撑带的宽度，B表示割缝宽度，γ为岩层的平均比重，h为储层埋藏深度，λ为侧压系数，Rc为岩石单轴抗压强度。
所述的水平割缝井工开采时，其操作是在顺槽或巷道中沿储层中下部施行，在巷道或顺槽边缘留护巷和密闭抽放矿柱，其宽度c＝5A，A为巷道或顺槽的宽度。
所述的水平割缝在地面垂直钻孔开采时，是在一个钻井中沿储层中下部径向施行。
所述的改造低渗透矿物储层的方法的实施方法，是采用水射流在储层中施行水平钻孔，当达到设计深度后，横向射流对储层施行水力割缝，通过数个相邻的位于同一平面内的水射流水平割缝的连通，以达到水平割缝的设计宽度；对特厚的矿物储层，应沿储层竖向分层施行水平割缝。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果。由于在储层中施行水平割缝，在切割缝的过程中以及完成割缝后的一段时间内，储层岩体在地应力作用下产生不均匀移动(沉降、破裂)，从而卸除了部分地应力，使储层岩体中的原生裂隙张开，改善了储层的渗透性；同时储层岩体的不均匀变形与破坏，形成再生裂隙，进一步改善了储层的渗透性，在割缝周围形成易于流体流动的汇聚区，提高了矿物的开采率，同时缩短了开采时间，提高了开采效率。本发明是改造低渗透矿物储层的一种较理想的方法。
下面将通过实施例结合附图，对本发明作进一步的说明。
图1是本发明在井工开采时，施行水平割缝的水平剖面示意图；图2是本发明在井工开采时，施行水平割缝的垂直剖面示意图；图3是本发明在地面垂直钻孔开采时，施行水平割缝的水平剖面示意图。
图4是本发明的一个具体实施例中施行水平割缝的水平剖面示意图；图5是图4的垂直剖面示意图；图6是本发明在井工开采时，厚储层分层施行水平割缝的垂直剖面示意图；具体实施方式
实施例1如图1、2所示，在井工开采时，一种改造低渗透矿物储层的方法，是对低渗透矿物储层1施行水平割缝4，该水平割缝沿储层走向呈水平状，沿储层倾向近似平行于储层底面，水平割缝之间留有支撑带5。
所述的水平割缝，其高度由公式H≥Mε计算，式中H表示割缝高度，M表示储层厚度，ε表示弹性应变。
所述的水平割缝，其宽度取值的技术参数为3M≥B≥2M，式中B表示割缝宽度，M表示储层厚度。
所述的水平割缝在储层倾向方向的长度由公式L≥10M计算，式中L表示其长度，M表示储层厚度。
所述的水平割缝在储层中的位置，距储层底面的高度由公式V＝(1/4-1/5)M计算，式中V表示其高度，M表示储层厚度。
所述的水平割缝之间留有的支撑带，其宽度近似按公式b＝(0.5-0.6)Bγh(3λγh+Rc)确定，式中b为支撑带的宽度，B表示割缝宽度，γ为岩层的平均比重，h为储层埋藏深度，λ为侧压系数，Rc为岩石单轴抗压强度。
其操作是在顺槽6或巷道中沿储层中下部施行，在巷道或顺槽边缘留护巷和密闭抽放矿柱，其宽度C＝5A，A为巷道或顺槽的宽度。
实施例2
如图3所示，在地面垂直钻孔开采时，一种改造渗透矿物储层的方法，是在一个钻井7中，在同一个水平面内沿径向对储层1施行水平钻孔2，当达到设计深度后，改变钻头的射流方向，钻头由里向外返回的同时，横向射流对储层施行水平割缝3；重复上述步骤，储层沿径向形成辐射状的多条水平割缝，且相邻割缝之间留有支撑带5，从而使储层地应力得到释放、岩体产生沉降破裂。水平割缝3的高度H、宽度B、长度L等技术参数的计算同实施例3如图4、5所示，在井工开采时，一种改造低渗透矿物储层的方法，是使用水射流钻机，首先在储层1中施行水平钻孔2，当达到设计深度后，改变钻头的射流方向，钻头由里向外返回的同时，横向射流对储层施行水平割缝3；重复上述步骤，形成多条连通的水平割缝，以达到设计水平割缝的宽度。然后留设支撑带5，再施行下一个水平割缝，如此循环，完成水平割缝的施工。从而使储层地应力得到释放、岩体产生沉降破裂。切割的矿渣和废水一起通过施工孔排出，施工完成后进行流体矿物的抽放。
所述的水平割缝，其高度由公式H≥Mε计算，式中H表示割缝高度，M表示储层厚度，ε表示弹性应变。本实施例矿层埋深500米，储层厚度M为10米，经计算割缝高度H为0.03米。
所述的水平割缝，其宽度取值的技术参数为3M≥B≥2M，式中B表示割缝宽度，M表示储层厚度。割缝宽度B取20-30米。
所述的水平割缝在储层倾向方向的长度由公式L≥10M计算，式中L表示其长度，M表示储层厚度。水平割缝在储层倾向方向的长度≥100米。
所述的水平割缝在储层中的位置，距储层底面的高度由公式V＝(1/4-1/5)M计算，式中V表示其高度，M表示储层厚度。取水平割缝距储层底面的高度V为2-2.5米。
所述的水平割缝之间留有的支撑带，其宽度近似按公式b＝(0.5-0.6)Bγh(3λγh+Rc)确定，式中b为支撑带的宽度，B表示割缝宽度，γ为岩层的平均比重，h为储层埋藏深度，λ为侧压系数，Rc为岩石单轴抗压强度。经计算支撑带宽度b为1-3米。
其操作是在顺槽6或巷道中沿储层中下部施行，在巷道或顺槽边缘留护巷和密闭抽放矿柱，其宽度C＝5A，A为巷道或顺槽的宽度。一般顺槽的宽度A为2米，矿柱宽度C为10米。
实施例4如图6所示，储层1特厚时，应沿储层竖向分层施行水平割缝4。每层的施工方法同上。
权利要求
1.一种改造低渗透矿物储层的方法，其特征在于是对低渗透矿物储层施行水平割缝，该水平割缝沿储层走向呈水平状，沿储层倾向近似平行于储层底面。
2.按照权利要求1所述改造低渗透矿物储层的方法，其特征在于所述的水平割缝之间留有支撑带。
3.按照权利要求1所述改造低渗透矿物储层的方法，其特征在于所述的水平割缝的高度由公式H≥Mε计算，式中H表示割缝高度，M表示储层厚度，ε表示弹性应变。
4.按照权利要求1所述改造低渗透矿物储层的方法，其特征在于所述的水平割缝的宽度取值为3M≥B≥2M，式中B表示割缝宽度，M表示储层厚度。
5.按照权利要求1所述改造低渗透矿物储层的方法，其特征在于所述的水平割缝在储层倾向方向的长度由公式L≥10M计算，式中L表示其长度，M表示储层厚度。
6.按照权利要求1所述改造低渗透矿物储层的方法，其特征在于所述的水平割缝在储层中的位置，距储层底面的高度由公式V＝(1/4-1/5)M计算，式中V表示其高度，M表示储层厚度。
7.按照权利要求2所述改造低渗透矿物储层的方法，其特征在于所述的水平割缝之间留有的支撑带，其宽度近似按公式b＝(0.5-0.6)Bγh(3λγh+Rc)确定，式中b为支撑带的宽度，B表示割缝宽度，γ为岩层的平均比重，h为储层埋藏深度，λ为侧压系数，Rc为岩石单轴抗压强度。
8.按照权利要求1至7任一权利要求所述改造低渗透矿物储层的方法，其特征在于所述的水平割缝在井工开采时，其操作是在顺槽或巷道中沿储层中下部施行，在巷道或顺槽边缘留护巷和密闭抽放矿柱，其宽度C＝5A，A为巷道或顺槽的宽度。
9.按照权利要求1至7任一权利要求所述改造低渗透矿物储层的方法，其特征在于所述的水平割缝在地面垂直钻孔开采时，是在一个钻井中沿储层中下部径向施行。
10.按照权利要求1所述的改造低渗透矿物储层的方法的实施方法，其特征在于是采用水射流在储层中施行水平钻孔，当达到设计深度后，横向射流对储层施行水平割缝，通过数个相邻的位于同一平面内的水射流水平割缝的连通，以达到水平割缝的设计宽度；对特厚的矿物储层，应沿储层竖向分层施行水平割缝。
全文摘要
一种改造低渗透矿物储层的方法，涉及对地下流态能源、矿物(如石油、天然气、煤层气、地热水等)开采方法的改进。现有技术的开采方法不能改善其渗透性，因此，矿物的回采率很低。本发明提供一种改造低渗透矿物储层的方法，是对低渗透矿物储层施行水平割缝，相邻割缝之间可留有支撑带。针对各种条件下的流态矿物储层，由公式计算实施水平割缝的长度、宽度、高度、支撑带的宽度。在井工开采和地面钻井开采中可以使用水射流在储层中施行水平钻孔，当达到设计深度后，改变钻头的射流方向，横向射流对储层施行水平割缝。使储层地应力得到释放、岩体产生沉降破裂，使矿物易于流动，形成流体的汇聚区，从而大幅度提高矿物的回采率。
文档编号E21B43/25GK1443926SQ0312273
公开日2003年9月24日 申请日期2003年4月18日 优先权日2003年4月18日
发明者赵阳升, 胡耀青, 冯增朝, 段康廉, 张明安, 郝建国, 杨栋, 范世民, 翟路锁 申请人:太原理工大学