一种页岩气储层水平井多起爆点多级燃爆压裂方法

1.本发明涉及页岩气开发及增产技术领域，尤其涉及一种页岩气储层水平井多起爆点多级燃爆压裂方法。


背景技术：

2.目前页岩气勘探开发的主流技术是压裂改造，其中水力压裂最为常用，而水力压裂需要消耗大量水资源，压裂效果受地应力影响大，形成的裂缝形态单一且连通性较差，且压裂液中的添加剂会造成储层损伤和环境污染，燃爆压裂作为近年来发展的新型增产技术，已经获得了各大油气公司的重视，应用于埋藏深、致密、渗透性差的油气田。
3.燃爆压裂技术包括单脉冲和多级脉冲，单脉冲产生的裂缝较短，难以延伸到有利层段深处，缝网导流效果较差，多级脉冲压裂技术延长了高能气体对地层的作用时间，加强了压裂改造效果，为了达到深穿透、延长裂缝长度、增强裂缝间沟通以形成复杂缝网、提高页岩气井增产的目的，需要对现有多级脉冲技术进行改进，提高了装药量和压裂药能量的利用率，以实现页岩气井高效增产，因此本发明提出一种页岩气储层水平井多起爆点多级燃爆压裂方法以解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提出一种页岩气储层水平井多起爆点多级燃爆压裂方法，该种页岩气储层水平井多起爆点多级燃爆压裂方法通过多次输送下挂式复合推进剂至目的层段同一射孔孔道，设计延时控制点火装置，地面控制引爆，完成多起爆点多级燃爆压裂作业。
5.为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种页岩气储层水平井多起爆点多级燃爆压裂方法，包括以下步骤：
6.步骤一、筛选区域
7.首先根据测井数据以及岩心分析获取储层地质参数为参考，选择开发有利区域，之后再确认压裂目的层段，同时根据获取的储层地质参数，来确定射孔位置；
8.步骤二、水平井安装
9.根据步骤一中确认压裂目的层段来确定靶窗位置，之后对步骤一中选择的有利区域完成页岩气水平井钻井、固井及完井作业；
10.步骤三、聚能射孔
11.根据预制裂隙类型，选择对应的射孔枪和射孔弹，并调整射孔枪的位置，使其垂直于水平井井筒轴线方向进行聚能射孔，之后完成聚能射孔作业；
12.步骤四、设计装药结构
13.先估算套管耐压强度和燃爆压裂时井筒压力，在井筒最大压力和套管极限载荷一定的情况下，优化选择及匹配推进药柱，并设计装药结构；
14.步骤五、输送推进剂及控制装置
15.多次输送推进剂药柱至目的层段同一射孔孔道的不同位置，之后安装隔断式延时点火装置，该装置是由辅助点火药、复合推进剂、起爆组合药、延时点火药、喷火管、本体和隔断组成；
16.步骤六、完成引爆
17.由地面控制引爆，该控制器为步骤五中的隔断式延时点火装置，完成页岩气水平井多起爆点多级燃爆压裂作业。
18.进一步改进在于：所述步骤一中，储层地质参数包括储层岩石矿物组成、孔隙度和渗透率。
19.进一步改进在于：所述步骤三中，由于水平井水平段长度大，因此选用有枪身射孔枪。
20.进一步改进在于：所述步骤三中，为了获得复杂缝网以增大压裂体积，选用深穿透型射孔弹。
21.进一步改进在于：所述步骤四中，在井筒最大压力和套管极限载荷一定的情况下，选择复合装药机构以增加装药量。
22.进一步改进在于：所述步骤四中，需要从油气层的井温和火药推进剂压裂用药的耐温许可使用范围来考虑确定推进剂药柱的复合优化。
23.进一步改进在于：所述步骤六中，采用电缆输送方式将多组下挂式复合推进剂药柱送达目的层位，且复合推进剂药柱间隔20-30cm。
24.进一步改进在于：所述步骤六中，地面控制引爆的方式为地面绞车供电引爆电雷管。
25.进一步改进在于：所述步骤四中，对于井温小于120℃的井，采用双基药和复合药之间的组配。
26.进一步改进在于：所述步骤四中，对于井温大于120℃的井，采用不同燃速的复合药组配。
27.本发明的有益效果为：该种页岩气储层水平井多起爆点多级燃爆压裂方法通过多次输送下挂式复合推进剂至目的层段同一射孔孔道，设计延时控制点火装置，地面控制引爆，完成多起爆点多级燃爆压裂作业，通过增大多级脉冲装药量和压裂药能量的利用率，持续产生高能气体，延长对储层的作用时间，同时，选用不同燃速的推进剂组配复合推进剂药柱，有利于增大高能气体穿透深度，延伸裂缝长度，另外，设计延时控制点火装置，保证复合药能有序释放，性能安全可靠，而且不对套管造成伤害，继而在同一射控孔道内多起爆点多次燃爆，有利于增大压裂裂缝数量，形成形态更复杂的人工裂缝，增强裂缝间沟通以形成近井筒复杂缝网，大大提高页岩储层的压裂改造体积，对于页岩气藏的开发有重要意义。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是本发明实施例一的步骤示意图。
30.图2是本发明实施例二的页岩气水平井多起爆点多级燃爆压裂示意图。
31.图3是本发明实施例二的隔断式延时控制点火装置结构示意图。
32.其中：1、钻井平台；2、套管；3、钻井液；4、射孔孔道；5、起爆点；6、井筒；7、辅助点火药；8、第一复合推进剂；9、起爆组合药；10、第二复合推进剂；11、延时点火药；12、隔断；13、本体；14、喷火管。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.实施例一
37.根据图1所示，本实施例提出了一种页岩气储层水平井多起爆点多级燃爆压裂方法，包括以下步骤：
38.步骤一、筛选区域
39.首先根据测井数据以及岩心分析获取储层地质参数为参考，选择开发有利区域，之后再确认压裂目的层段，同时根据获取的储层地质参数，来确定射孔位置，所述储层地质参数包括储层岩石矿物组成、孔隙度和渗透率；
40.步骤二、水平井安装
41.根据步骤一中确认压裂目的层段来确定靶窗位置，之后对步骤一中选择的有利区域完成页岩气水平井钻井、固井及完井作业；
42.步骤三、聚能射孔
43.根据预制裂隙类型，选择对应的射孔枪和射孔弹，并调整射孔枪的位置，使其垂直于水平井井筒轴线方向进行聚能射孔，之后完成聚能射孔作业，所述步骤三中，由于水平井水平段长度大，因此选用有枪身射孔枪，所述步骤三中，为了获得复杂缝网以增大压裂体积，选用深穿透型射孔弹；
44.步骤四、设计装药结构
45.先估算套管耐压强度和燃爆压裂时井筒压力，在井筒最大压力和套管极限载荷一定的情况下，优化选择及匹配推进药柱，并设计装药结构，所述步骤四中，在井筒最大压力
和套管极限载荷一定的情况下，选择复合装药机构以增加装药量，所述步骤四中，需要从油气层的井温和火药推进剂压裂用药的耐温许可使用范围来考虑确定推进剂药柱的复合优化，所述步骤四中，对于井温小于120℃的井，采用双基药和复合药之间的组配，所述步骤四中，对于井温大于120℃的井，采用不同燃速的复合药组配；
46.步骤五、输送推进剂及控制装置
47.多次输送推进剂药柱至目的层段同一射孔孔道的不同位置，安装隔断式延时点火装置，该装置由辅助点火药、复合推进剂、起爆组合药、延时点火药、喷火管、本体和隔断组成；
48.步骤六、完成引爆
49.由地面控制引爆，完成页岩气水平井多起爆点多级燃爆压裂作业，所述步骤六中，采用电缆输送方式将多组下挂式复合推进剂药柱送达目的层位，且复合推进剂药柱间隔20cm，所述步骤六中，地面控制引爆的方式为地面绞车供电引爆电雷管，地面绞车供电引爆电雷管，进而爆轰导爆索，爆轰传导至延时点火药，控制复合推进剂延时引爆，复合推进剂持续燃烧，爆轰能量传导至下一个复合推进剂药柱，继续燃爆，持续形成高能气体，完成储层多起爆点多级燃爆压裂作业。
50.实施例二
51.根据图2-3所示，首先是获取储层地质参数步骤，通过岩心分析及测井解释等方法，获取储层的矿物组成、渗透率、孔隙度、泊松比和含气性等关键参数，之后根据储层地质条件选择压裂目的层段，选择好之后，根据目的层段确定靶窗，设计水平井井眼轨道及井身结构，利用定向钻机完成水平井施工，下入套管2固井，最后注入钻井液3进行完井。
52.其次根据已获得的储层地质参数确定射孔位置，选择较高的射孔密度以获取较大的产能，由于水平井水平段长度大，要求射孔作业一次成功，因此选用有枪身射孔枪，易于输送，同时能够保护井筒6和套管2，而欲获得延伸长度大的裂缝以及复杂缝网，选用深穿透型射孔弹。
53.然后安装射孔枪及射孔弹，并输送至目的层段，调整射孔枪位置，使其垂直于水平井井筒6轴线方向进行聚能射孔，之后根据井深及地层压力系数估算套管2耐压强度，根据岩石变形不可逆理论和弹性力学估算燃爆压裂时井筒6压力，即在井筒6最大压力和套管2极限载荷一定的情况下，从油气层的井温和火药推进剂压裂用药的耐温许可使用范围来考虑确定推进剂药柱的复合优化，对于井温小于120℃的井，可以采用双基药和复合药之间的组配，对于井温更高的深井，则选用不同燃速的复合药组配，燃速快的推进剂迅速燃烧，使施工层段迅速达到井筒最大压力，燃烧慢的火药燃烧时间长，增大产气量，并延长裂缝长度。
54.如图3所示，隔断式延时点火装置由辅助点火药7、第一复合推进剂8、第二复合推进剂10、起爆组合药9、延时点火药11、喷火管14、本体13和隔断12组成，其中隔断式延时点火装置作用原理为，由延时点火药11控制，延迟时间可调整，控制在500-1000ms，起爆组合药9由喷火管14喷出，完成延时点火引燃下一级辅助点火药7，进而引燃复合推进剂药柱。
55.多次输送推进剂药柱至目的层段同一射孔孔道不同位置，并采用电缆输送方式将下挂式复合推进剂药柱送达目的层位，重复此步骤将多组复合推进剂药柱送至同一射孔孔道不同位置，药柱间隔20-30cm，继而完成多个起爆点布置，最后进行地面控制引爆，完成储
层多起爆点多级燃爆压裂作业。
56.实施例三
57.根据图1所示，本实施例提出了一种页岩气储层水平井多起爆点多级燃爆压裂方法，包括以下步骤：
58.步骤一、筛选区域
59.首先根据测井数据以及岩心分析获取储层地质参数为参考，选择开发有利区域，之后再确认压裂目的层段，同时根据获取的储层地质参数，来确定射孔位置，所述储层地质参数包括储层岩石矿物组成、孔隙度和渗透率等储集空间特征及含气性等地质参数；
60.步骤二、水平井安装
61.根据步骤一中确认压裂目的层段来确定靶窗位置，之后对步骤一中选择的有利区域，设计其水平井井眼轨道及井身结构，再利用定向钻机完成水平井施工，下入套管固井，最后注入钻井液进行完井；
62.步骤三、聚能射孔
63.根据预制裂隙类型，选择对应的射孔枪和射孔弹，并调整射孔枪的位置，使其垂直于水平井井筒轴线方向进行聚能射孔，之后完成聚能射孔作业，所述步骤三中，由于水平井水平段长度大，因此选用有枪身射孔枪，所述步骤三中，为了获得复杂缝网以增大压裂体积，选用深穿透型射孔弹，其中根据以获得的储层地质参数确定射孔层段及位置，选择较高的射孔密度以获取较大的产能；
64.步骤四、设计装药结构
65.先估算套管耐压强度和燃爆压裂时井筒压力，其中，根据井深及地层压力系数估算套管耐压强度，根据岩石变形不可逆理论和弹性力学估算燃爆压裂时井筒压力，在井筒最大压力和套管极限载荷一定的情况下，优化选择及匹配推进药柱，并设计装药结构，所述步骤四中，在井筒最大压力和套管极限载荷一定的情况下，选择复合装药机构以增加装药量，所述步骤四中，需要从油气层的井温和火药推进剂压裂用药的耐温许可使用范围来考虑确定推进剂药柱的复合优化，所述井温小于120℃的井，采用双基药和复合药之间的组配，所述井温大于120℃的井，采用不同燃速的复合药组配；
66.步骤五、输送推进剂及控制装置
67.采用电缆输送方式将下挂式复合推进剂药柱送达目的层位，重复上一步操作，输送多组复合推进剂药柱至同一射孔孔道不同位置，输送推进剂药柱至目的层段同一射孔孔道的不同位置，之后，安装隔断式延时点火装置，该装置由辅助点火药、复合推进剂、起爆组合药、延时点火药、喷火管、本体和隔断组成；
68.步骤六、完成引爆
69.由地面控制引爆，完成页岩气水平井多起爆点多级燃爆压裂作业，所述步骤六中，采用电缆输送方式将多组下挂式复合推进剂药柱送达目的层位，且复合推进剂药柱间隔30cm，所述步骤六中，地面控制引爆的方式为地面绞车供电引爆电雷管，地面绞车供电引爆电雷管，进而爆轰导爆索，爆轰传导至延时点火药，控制复合推进剂延时引爆，复合推进剂持续燃烧，爆轰能量传导至下一个复合推进剂药柱，继续燃爆，持续形成高能气体，完成储层多起爆点多级燃爆压裂作业。
70.通过实施例一、实施例二和实施例三可知，本发明通过多次输送下挂式复合推进
剂至目的层段同一射孔孔道，设计延时控制点火装置，地面控制引爆，完成多起爆点多级燃爆压裂作业，通过增大多级脉冲装药量和压裂药能量的利用率，持续产生高能气体，延长对储层的作用时间，同时，选用不同燃速的推进剂组配复合推进剂药柱，有利于增大高能气体穿透深度，延伸裂缝长度，另外，设计延时控制点火装置，保证复合药能有序释放，性能安全可靠，而且不对套管造成伤害，继而在同一射控孔道内多起爆点多次燃爆，有利于增大压裂裂缝数量，形成形态更复杂的人工裂缝，增强裂缝间沟通以形成近井筒复杂缝网，大大提高页岩储层的压裂改造体积，对于页岩气藏的开发有重要意义。
71.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。