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专利号: 2021107555932
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于燃爆压裂和水力压裂相结合的页岩气促产方法,其特征在于,具体步骤为:A、从地面向所需抽采的页岩储层打设竖井,直至竖井达到该页岩储层内停止,并在打设竖井过程中将套管安装到竖井内,完成竖井的设置工作;

B、采用定向钻机伸入竖井并达到页岩储层所在位置,从竖井向页岩储层范围内打设一燃爆压裂水平井,并在该燃爆压裂水平井内采用套管和筛管组合进行支护,其中套管一端与竖井连接、另一端与筛管一端连接;所述筛管上开设多个网孔;

C、从竖井将射孔枪伸入燃爆压裂水平井内,采用射孔枪在距离该燃爆压裂水平井的最深处一定距离的位置,以燃爆压裂水平井的轴线为中心沿垂直于燃爆压裂水平井的方向透过网孔进行射孔作用,使周围岩体形成一个射孔裂隙,完成后将射孔枪从竖井中取出;

D、向步骤C中的燃爆压裂水平井内安装首个燃爆封孔器,燃爆封孔器固定在燃爆压裂水平井的筛管内并靠近步骤C中的射孔裂隙,使该燃爆压裂水平井内燃爆封孔器和水平钻井的最深处之间形成封孔段,射孔裂隙处于封孔段内;燃爆封孔器上设有多参数检测装置、点火头和进气管,进气管穿过燃爆封孔器,其中处于封孔段的进气管一端装有单向气阀,单向气阀的进气口与进气管一端连接;进气管另一端设有连接头,进气管通过连接头与高压注气管连接,高压注气管另一端伸出竖井与地面上的气体增压泵的出气口连接,气体增压泵的进气口与储气室的出气口连接;多参数检测装置和点火头均固定在燃爆封孔器上并处于封孔段内,多参数检测装置通过数据线和信号转换器与地面的控制中心连接,点火头通过数据线和点火触发器与地面的控制中心连接,高压注气管上装有电控阀,电控阀和气体增压泵均与控制中心连接,完成燃爆压裂系统的组装;

E、等待设定的时间,页岩储层内的页岩气会从射孔裂隙内解吸部分进入封孔段内,控制中心通过多参数检测装置实时采集封孔段内的温度、气压和气体浓度,若在设定时间内采集的实时温度、实时气压和实时气体浓度达到爆炸所需值时,控制中心通过点火触发器控制点火头点火,从而引发封孔段内的燃爆气体发生爆炸,气体爆炸产生的高温高压气体和爆轰冲击波,通过筛管上的网孔对射孔裂隙周围的页岩进行一次冲击压裂过程;若在设定时间内采集的实时温度、实时气压和实时气体浓度未达到爆炸所需值时,控制中心使打开电控阀并启动气体增压泵,将燃爆气体持续从储气室依次经过气体增压泵、高压注气管和进气管并使单向气阀受压打开后进入封孔段,此时控制中心继续通过多参数检测装置实时采集封孔段内的温度、气压和气体浓度,直至采集的实时温度、实时气压和实时气体浓度达到爆炸所需值时,停止气体增压泵并关闭储气室阀门,此时单向气阀自动关闭,接着将高压注气管与连接头分离;完成后控制中心通过点火触发器控制点火头点火,从而引发封孔段内的燃爆气体发生爆炸,气体爆炸产生的高温高压气体和爆轰冲击波,通过筛管上的网孔对射孔裂隙周围的页岩进行一次冲击压裂过程;

F、重复步骤C在燃爆压裂水平井再形成一个射孔裂隙,且该射孔裂隙相比于第一个射孔裂隙距离燃爆压裂水平井最深处更远,然后重复D和E,完成该部分的一次冲击压裂过程;

如此重复多次,通过后退式燃爆压裂使该燃爆压裂水平井周围形成燃爆压裂裂隙网络,完成后在竖井与燃爆压裂水平井连接处对整个燃爆压裂水平井进行封孔处理;

G、将竖井继续向下掘进一段距离,然后在燃爆压裂水平井下方,从竖井向页岩储层范围内打设水力压裂水平井,水力压裂水平井处于燃爆压裂水平井的正下方;接着从地面经过竖井将射孔枪伸入到达水力压裂水平井内,以水力压裂水平井的轴线为中心沿垂直于水力压裂水平井的方向等间距的割出多个水力压裂裂缝,然后将水力压裂封孔器放入水力压裂水平井使其内部形成封孔段,压裂管穿过水力压裂封孔器,且压裂管一端处于封孔段、另一端伸出竖井与地面的压裂车连接,完成水力压裂系统的组装,最后利用水力压裂系统采用后退式水力压裂的方法,使水力压裂水平井周围的页岩形成水力压裂裂缝区,且该裂缝区能与燃爆压裂裂隙网络相连通,完成后拆卸水力压裂系统,通过竖井和水力压裂水平井对该页岩储层进行页岩气的抽采工作;

H、若该页岩储层的厚度较大,则当页岩气抽采殆尽后,重复步骤A至G对下方的页岩储层再次进行燃爆压裂和水力压裂,从而继续进行页岩气的抽采工作。

2. 根据权利要求1 所述的一种基于燃爆压裂和水力压裂相结合的页岩气促产方法,其特征在于,所述多参数检测装置包括温度传感器、气压传感器和气体浓度传感器。

3. 根据权利要求1 所述的一种基于燃爆压裂和水力压裂相结合的页岩气促产方法,其特征在于,所述燃爆气体为甲烷和氧气的混合气体。

4. 根据权利要求1 所述的一种基于燃爆压裂和水力压裂相结合的页岩气促产方法,其特征在于,所述控制中心为计算机。

5. 根据权利要求1 所述的一种基于燃爆压裂和水力压裂相结合的页岩气促产方法,所述燃爆压裂水平井和水力压裂水平井之间的垂直距离为50m。

6. 根据权利要求1 所述的一种基于燃爆压裂和水力压裂相结合的页岩气促产方法,所述步骤E中设定的时间为24小时。