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_2

文档序号:8220038阅读:来源:国知局
它工具,引爆炸药使爆炸产生的裂缝沿设计方向延伸沟通页岩气藏,增大泄气面积,达到低成本压裂增产的目的。
[0018]地面支持系统I可以为连续油管作业平台或连续油管作业车。
[0019]常规页岩气开采开发方式为长水平井2分段多级压裂增产,虽在国外十分成熟,但并不适用于我国埋藏较深、井下事故频繁、野外设备物料运输成本高且用水困难等生产实际环境。
[0020]如图1-4所示,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:
S1、整体方案设计,对鱼刺状多分支水平井2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;
步骤SI中主要包括钻完井方案和爆破增产方案设计以及井口连续油管3装置安装和管线的敷设。
[0021]此外,步骤SI中还为进行页岩气增产开发施工之前的方案制定、设备的调运进场、装配连续油管作业系统、配套井口装置的安装、安装钻井工具在连续油管钻井机器人6上、准备下一步的施工。
[0022]对于方案设计要考虑本井页岩气藏的大小形态结构,地质认识充分,力图使分支井尽可能沟通较大范围的油气藏,方便下一步的爆破致裂的开发。首先井型设计包括:鱼刺状分支井5数量设计,对称与非对称排布,各分支间隔距离,分支井与主井的夹角,每个鱼刺状分支井5的井深等,这些都应结合地质认识运用计算机工程模拟充分论证所设计的井型对产能的解放程度。
[0023]井型方案设计好之后再对页岩气藏进行定向爆破设计,其原则是最大化泄油面积,但也要有长期稳产适合后期进一步改造的要求。具体包括:爆破分支井的数量位置,施工流程,爆破方向,用药具体类型,各分支井用药量多少,引爆方法等。
[0024]连续油管井下管道机器人系统完成装配。选定连续油管作业车(或者撬装,平台)型号类型之后要选择对应的井下管道机器人、配套钻具7、配套快速固化液体炸药薄壁管腔10及喷洒工具进行设计并装配。
[0025]其中钻井机器人6需满足的条件为:A、连续油管可与之连接并为之提供液体能和电力供给。B、具有导向行走机构才能满足在多分支井内行走移动至特定的鱼刺状分支井内。C、可携带各种传感器配套钻具用于监测井下情况、定位和井下作业等。D、具备较强的牵引能力,能与连续油管配合为钻具提供钻压,高效安全地钻达目的层段。E、在井下具有较强的在走行能力,特别是在充满钻井液的井筒中。F、能在高温高压和高粘度流体的环境下工作。G、中部有液体流动通道,与连续油管相连。
[0026]上述连续油管3为电液复合管,为钻井机器人6提供电力和为钻鱼刺状多分支井时提供钻井液循环通道。
[0027]S2、鱼刺状多分支井的钻取,将携带有钻具7的连续油管钻井机器人系统下入事先完钻的水平井2的水平段,按照设计经连续油管钻井机器人6钻取若干个鱼刺状多分支井;
步骤S2中包括以下步骤:
S (1)、下入造斜器,完成锚定:在已完钻的页岩气长水平井2中,通过连续油管3配合钻井机器人6下入造斜器,通过液动或者机械的方式完成造斜器锚定。
[0028]S (2)、上提管串,更换钻具7:在造斜器销定后,上提连续管机器人管串,安装钻鱼刺状分支井5所需钻具7及其他工具设备,准备下入井筒开窗侧钻。
[0029]S(3)、下入管串,开窗侧钻:使用连续管配合钻井机器人6携带动力钻具7进行钻井作业。由于本方法也适用于深层致密页岩气藏的增产开发,在深层钻井开窗侧钻过程中,所需钻压较大,连续油管3施加钻压不足时,机器人也有一定的牵引导向能力,二者结合产生较大的钻压,得以快速高效按设计钻得鱼刺状分支井5。
[0030]此外,为了安全、经济、高效地在水平井2的主水平段钻取若干个鱼刺状分支井,钻具7需满足以下特征:A、与连续油管、管道机器人有良好的兼容性,采用电驱动或者水力驱动的钻头。B、便于安装造斜工具可以准确地按照设计角度钻成合格的鱼刺状分支井。C、在管道机器人或钻具本身的行走轮机构的驱动下可以很好地连续钻进。D、钻头耐磨性好,机构可靠性高,可以满足一次性钻完所有或者多个设计的鱼刺状分支井。E、具有扶正器,保证直井段不歪斜,顺利钻达靶点。F、钻具外体壳留有岩肩钻井液返出流道,保证岩肩能够快速顺利地被携带至地面。
[0031]S3、鱼刺状分支井5的固井,先起出携带有钻具7的连续油管钻井机器人6,再将钻具7更换为固井工具和套管,然后下入鱼刺状分支井5底完成固井,或直接完钻后裸眼完井;
步骤S3中包括以下步骤(裸眼完井无须以下步骤):
S (I )、起出原管串,更换固井工具:上提连续油管3至井口,根据设计要求安装好相应的套管下入工具后,下入鱼刺状分支井5底。
[0032]S (2)、下尾管,替浆:下入完井管串与常规下尾管作业基本相同,应遵循“不快、不停”原则,管串进入到水平段后不再灌浆,连续下入。
[0033]S (3)、尾管到达预定位置,注水泥固井:下入尾管到达鱼刺状分支井5井底,鱼刺状分支井5套管需找正后座挂于主井套管上成功后开始注入水泥,到达设计返高时停止注入,候凝。
[0034]S (4)、鱼刺状分支井5固井完成,起出工具,准备进行下一次作业。最后按照设计要求重复S3和S4,钻取若干个异侧(同侧)、非对称(或对称)、一定井深、一定分支角度的鱼刺状多分支水平井2,并完成TAML4难度级别完井,做好后期爆破压裂增产的准备工作。
[0035]S4、鱼刺状分支井底炸药喷洒爆破准备,连续油管钻井机器人6上安装快速固化液体炸药薄壁管腔10,并下入到鱼刺状分支井5底部,经连续油管钻井机器人6喷洒快速固化液体炸药并准备爆破;
S5、爆破增产,先起出连续油管3及其它辅助工具,再引爆井底炸药,炸药破裂页岩气藏岩石,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;
步骤S4中包括以下步骤:
S (1)、上提管串,更换工具:上提连续油管系统,将机器人原携带的钻完井工具更换为快速固化液体炸药薄壁管及喷射装置。
[0036]S (2)、下入管串,炸药就位:在连续油管3的推力和钻井机器人6的牵引力作用下,炸药管腔成功进入鱼刺状分支井5底,准备加压喷洒快速固化液体炸药。
[0037]S (3)、加压喷洒,机器人与炸药管腔分离:地面连续油管作业支持设备泵液憋压,达到额定压力后,炸药薄壁管腔内液体炸药经由管腔前端喷嘴11喷洒至鱼刺状分支井5底,快速固化在井壁套管表面,机器人与炸药管腔脱离连接,将炸药及引爆装置留在鱼刺状分支井5底,起出连续油管机器人系统,准备爆破施工。
[0038]S (4)、爆破施工,试气投产:在设计爆破的鱼刺状分支井5中快速固化液体炸药均已喷洒完成后,密封井口,启动地面引爆管线引爆鱼刺状多分支井,爆破完成后准备试气投产。
[0039]步骤S4中各鱼刺状多分支井附近的页岩在极短时间内高温高压爆炸时,通过爆炸的机械(破碎岩石,扩展裂缝)作用、热作用(解除近井污染带)、化学作用(爆炸产生酸性气体遇水酸蚀页岩层)、应力波作用(使岩石变形破坏,声波采油)等共同作用下最终产生大量自支撑的微裂缝,构成复杂的缝网系统,沟通了较远的难以动用的页岩储层,极大地增大了泄气面积,提高地层储量的动用程度、增加油气产量、节约开发成本,最终达到低成本有效地开发低渗透油气藏的目的。
[0040]从另一方面看,在原有水力压裂难以有效增产的深层致密页岩气藏中,液体炸药爆炸产生的高温高压对页岩气藏的改造效果将远优于水力压裂的改造。而在装备方面,本方法无需大排量大功率的压裂车组,仅使用连续油管作业车及其配套工具,装备使用成本大大得到降低,单井增产成本被极大地压缩,单井产量也将得到大幅提高。
[0041]在增产施工步骤S4中,为了能够满足喷洒快速固化炸药的各种要求,多功能液体炸药薄壁管腔11需满足以下特征:A、可以与钻井机器人、连续油管3有较好的兼容性。B、管腔材料可以承受较大压力和较高温度,能在4000米以上深井中可靠地工作。C、壁厚薄,强度高,不易损坏。D、尾部与钻井机器人6中液体流道相连。E、尾部流道前有活塞将钻井机器人6的流道与炸药腔隔开,保证在一定液体压力下活塞可滑动挤压炸药腔中液体炸药,达到将液体炸药挤压喷洒出去的目的。F、炸药腔前部有单向阀,在达到一定压力时自动开启,使液体炸药能通过。G、具有喷洒面广,在喷洒过程中角度可自由旋转,可防堵塞的特种喷头。H、管腔上有引爆装置,且引爆线路与地面控制设备相连。
[0042]在S4步骤中,为了达到预期的增产效果,快速固化炸药的喷洒需沿着设计方向,与射孔一样,爆破方向的差异也会导致增产效果的不同,且用药量需达到设计值,但不能过多,以免破坏其它鱼刺状分支井5或主水平井2段。
[0043]在步骤S4中,为了保证快速固化液体炸药能够安全可靠地被引爆致裂页岩,需对快速固化液体炸药和引爆系统有如下要求
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