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CN105201483A - 环保型井下压裂地层方法 - Google Patents

环保型井下压裂地层方法 Download PDF

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CN105201483A
CN105201483A CN201510606442.5A CN201510606442A CN105201483A CN 105201483 A CN105201483 A CN 105201483A CN 201510606442 A CN201510606442 A CN 201510606442A CN 105201483 A CN105201483 A CN 105201483A
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CN
China
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fracturing
downhole
gunpowder
liquid
friendly
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Pending
Application number
CN201510606442.5A
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English (en)
Inventor
马铁华
崔春生
孙传猛
裴东兴
张红艳
姚舜才
范锦彪
李新娥
祖静
徐鹏
沈大伟
谢锐
崔建峰
王燕
尤文斌
张艳兵
梁志剑
陈昌鑫
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North University of China
Original Assignee
North University of China
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Publication date
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Priority to CN201510606442.5A priority Critical patent/CN105201483A/zh
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Pending legal-status Critical Current

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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

本发明的环保型井下压裂地层方法属水平井、斜井、垂直井等增透压裂技术领域,该方法采用环保型井下压裂地层装置实现,其装置结构有:井口封堵器、井下拖拉器、井内封隔器、高压软管、井内铠装电缆、高强度电缆、操作控制机构、传感器组件,通过装置的操作控制机构使井下拖拉器牵引两个井内封隔器至设定层位并形成设定的井下压裂地层空间,再控制高压软管按配方比例分别将隔离液、液体火药、初级火药等注入井下待压裂空间,还控制井内电缆电子点火,进行高能、高压气体压裂地层作业,实现不同地层空间、不同地层条件、多次重复或非重复压裂地层作业,本发明为煤层气/页岩气开采提供高效、经济、环保的压裂地层方法及装置,压裂效果好,形成大范围裂缝体系,提高储层渗透率和解吸速率,达到增产目的;该方法及装置值得采用和推广。

Description

环保型井下压裂地层方法
技术领域
本发明公开的环保型井下压裂地层方法属水平井、斜井、垂直井等增透压裂技术领域,本发明的技术方案具体涉及的是一种环保型、多次重复或/和非重复使用的井下复合压裂地层新方法。
背景技术
煤层气、页岩气等均属于非常规天然气,是近一、二十年在国际上新崛起的洁净、优质能源和化工原料,商业化前景巨大。目前,我国煤层气资源总量居世界第三,页岩气可采储量居世界首位,均为我国重点发展的新兴能源产业。然而,受构造运动影响,我国煤层气储层通常具有低渗透率、低压力、低含气饱和度、较强的非均质性等特点;页岩气储层则具有低孔隙压力、低孔隙度、低渗透率和高含粘土等特点。这些特点直接导致了煤层气/页岩气开发难度巨大。此外,吸附状态是煤层气在储层中最主要存在形态,是页岩气在储层中主要存在形态之一;煤层气/页岩气解吸速率也严重影响其采气速率。因此,如何提高低渗透性储层的渗透率和解吸速率,进而提高煤层气/页岩气的采收率,是我国煤层气/页岩气开采面临的主要困难之一,也是煤矿瓦斯灾害治理的重大课题之一。
为解决上述难题,各种压裂方法不断提出,目前影响较大的压裂方法有水力压裂、高能气体压裂、多级脉冲压裂、C02/N2泡沫压裂等。然而上述方法多借鉴石油天然气开采中的许多理论观点来指导煤层气/页岩气开采,其实际压裂效果受地质条件影响差异很大,且压裂设施和施工过程复杂,压裂物质消耗大、成本高、可控性差,存在一定的安全隐患,同时或多或少对地层造成无法恢复的破坏和污染。其中,水力压裂对储层造成水敏性污染,裂缝的延伸方向受地应力控制、很难形成多裂缝体系,具有成本高、损伤储层的特点;此外,该技术还需要专门的大型专用设备和车辆,以及大面积的施工场地和大量的水源,且容易在某些地层形成无法恢复的水锁。高能气体压裂及多级脉冲压裂技术则存在压裂规模稍小,裂缝长度短,无法加填充砂等诸多问题。而C02/N2泡沫压裂技术多含有瓜胶等稠化剂,会吸附在储层表面堵塞渗流通道;而压裂煤储层时,由于其埋深相对较浅,储层温度较低,常不能及时完全破胶,甚至不能破胶,造成高黏度的压裂液在储层中携砂前进阻力很大,且破胶不完全的破胶液或者破胶后的残渣的固相含量较高,对低渗透的深煤层伤害很大。
因此,需要研究一种充分考虑煤层气/页岩气存在状态、储层特点、运动形式等开采实际的压裂技术指导煤层气/页岩气开采。本专利所述环保型井下压裂地层方法正是依托现有研究成果、结合煤层气/页岩气开采实际特点、并基于多技术复合思想提出的,克服了上述多种压裂方法的不足,很好地解决了煤层气/页岩气压裂问题。
发明内容
本发明的目的是:为煤层气/页岩气开采提供一种高效环保可靠的压裂方法,从而有效提高低渗透性储层的渗透率和解吸速率,达到增产目的。
本发明的技术方案是这样的:这种环保型井下压裂地层方法是一种不会污染矿山和井下环境的井下压裂地层的清洁方法,该方法采用环保型井下压裂地层装置实现,其装置总体结构包括有:井口封堵器、井下拖拉器、井内封隔器、高压软管、井内铠装电缆、高强度电缆,操作控制机构、传感器组件,组装成装置,技术特点在于:所述的该环保型井下压裂地层方法在射孔作业完成后根据射孔效果,通过采用的环保型井下压裂地层装置的操作控制机构,控制井下拖拉器牵引两个井内封隔器至设定层位并形成设定的井下压裂地层空间,再控制高压软管按照设定的配方重量比例分别将隔离液、液体火药、初级火药、液态CO2注入井下两个井内封隔器之间的待压裂空间内,还控制井内铠装电缆或/和高强度电缆输出点火电压点火,进行高能、高压气体压裂地层作业,如此控制操作实现不同压裂地层空间的、不同压裂地层条件的、多次重复或/和非重复压裂地层作业及其过程。所述的不同压裂地层空间是指所述井内封隔器在不同位置形成设定的井下压裂地层空间;所述的不同压裂地层条件是指煤层气地层条件或页岩气地层条件。
根据以上所述的环保型井下压裂地层方法,技术特点还有:该方法的过程步骤如下:a.进行装置连接组装,即把组成的各部分连接组装成装置。b.采用井下拖拉器将装置的井下部分牵引到井下预设的压裂作业层位。c.采用井口封堵器封闭井口,所述井口封堵器选择公知公用的井口封堵器,如是快速封堵器,将井口封堵器入口螺纹接口连接一个移动工具,如选择为钻具,然后通过拖动移动工具将井口封堵器固定在待封堵井筒内进而封堵井口。d.采用井内封隔器I、井内封隔器II共同封闭形成设定的井下环保型压裂地层空间,形成井内封隔器I、II之间井下环保型压裂地层空间。e.通过高压软管向设定的井下环保型压裂地层空间注满隔离液,通过操作控制机构调控高压软管阀门对注入液流速和流量进行调控。f.然后通过高压软管注入液体火药,利用液体火药自身压力挤出隔离液,分别将液体火药、初级火药、液态CO2依次注入井下两个井内封隔器I与II之间的待压裂地层空间内,直至注满。g.通过井内铠装电缆或/和高强度电缆输出点火电压,并通过控制电路进行点火,引爆液体火药,并启动传感器组件对封闭腔体内温度和压力进行监控,实现该待压裂地层空间内的清洁压裂地层作业。所述点火引爆的液体火药峰值压力可达10~200MPa,最高温度可达1000~2000℃,压裂地层持续时间达10~40s,压裂效果良好,能压裂多条径向裂缝,可贯通连接天然裂缝。h.采用井内封隔器I、井内封隔器II共同封闭形成井下环保型压裂地层原空间或采用井内封隔器I、井内封隔器II共同封闭形成井下环保型压裂地层新空间重复上述e、f、g三步骤,以进行井下同一压裂地层空间或不同压裂地层空间多次压裂操作及其过程。这就是本发明的环保型井下压裂地层方法的优越性能。
根据以上所述的环保型井下压裂地层方法,技术特点还有:a.所述的压裂地层过程中同一压裂地层空间多次注入隔离液、液体火药、初级火药、液态CO2,多次点火,实现多次重复或/和非重复压裂地层作业。这是本发明的环保型井下压裂地层方法的变换方法。b.所述的压裂地层过程中不同压裂地层空间多次注入隔离液、液体火药、初级火药、液态CO2,多次点火,实现多次重复或/和非重复压裂地层作业。这又是本发明的环保型井下压裂地层方法的变换方法。
根据以上所述的环保型井下压裂地层方法,技术特点还有:a.所述井内封隔器外表结构是胶囊式、或是挤压式,其内结构包括有:增压泵、过滤器、控制电路、点火器及其火花塞、传感器组件以及联接它们的高压软管、井内铠装电缆或/和高强度电缆。所述的增压泵设置在井内封隔器中,通过泵管连接过滤器、还通过泵管连接井内封隔器的膨胀腔体。所述的过滤器位于井内封隔器中,通过泵管连接井内封隔器外的水平井体、通过泵管连接增压泵。所述的控制电路的结构及联接如下:通过井内铠装电缆将井内封隔器内控制器分别联接到地面操作控制机构和地面直流电源,所述的控制器包括电源模块、控制器主体和编解码模块。所述的电源模块选择公知公用的电源模块,如是DC/DC变换器,作控制器主体、编解码模块以及井内封隔器内的阀门、增压泵、点火器、传感器组件等的供电源。所述的控制器主体选择公知公用的控制器,如是51单片机或DSP数字信号处理器,控制器主体通过编解码模块与地面操作控制机构连接,控制器主体联接并控制阀门、增压泵、点火器、传感器组件。所述的点火器及其火花塞选择公知公用的点火器及其火花塞,如是有线圈矽钢片式点火器。所述的传感器组件有压力传感器、温度传感器。所述的压力传感器选择公知公用的压力传感器,如是HKM-375。所述的温度传感器选择公知公用的温度传感器,如是K型热电偶。b.所述的井口封堵器采用已有技术的结构,如是快速封堵器。c.所述的井下拖拉器采用已有技术的结构,如是SONDEX水平井井下牵引器,该井下拖拉器由地面操作控制机构通过井内铠装电缆或/和高强度电缆发送控制指令进行操控。
根据以上所述的环保型井下压裂地层方法,技术特点还有:a.所述的操作控制机构的结构包括有:电脑或微处理器组及其操控软件、封隔器内的控制电路以及联接它们的铠装电缆。所述的电脑或微处理器组采用两级或三级组成,所述的操作控制机构井上部分的电脑或微处理器是上位机,操作控制机构井下封隔器内的电脑或微处理器是二级或/和三级机。所述的上位机电脑或微处理器选择公知公用的电脑或微处理器,如是英特尔至强E5-2400V2双路处理器、DELLT7910工作站。b.所述的井内铠装电缆采用公知公用的测井铠装电缆,如是W7BP。所述的高强度电缆采用公知公用的高强度电缆,如是7-46P/NT-XS。
根据以上所述的环保型井下压裂地层方法,技术特点还有:所述的向压裂地层空间内注入的液体火药的组分及其配方重量比例为:燃烧剂:氧化剂:溶剂:敏化剂=5~12:35~75:15~40:10~45,所述的燃烧剂为甘油、二乙二醇、尿素,所述氧化剂是NH4NO3、NaNO3、KNO3、NH4ClO4,所述溶剂是水,所述的敏化剂为亚硝酸钠。
根据以上所述的环保型井下压裂地层方法,技术特点还有:a.所述注入的隔离液的成分或组份及其配方重量比例是:CCl4或CaCl2:原油:水=35~50:35~27:30~23,具体配比须根据液体火药密度调节。b.所述液体火药佳化配方重量比例如下:氧化剂为NH4NO3,燃烧剂为甘油,溶剂为水,其中NH4NO3与甘油的配方重量比例为3.0~4.5:1,含水率为25-35%。c.所述注入的液体火药、初级火药、液态CO2三种物质的剂量重量比例配方为:液体火药:初级火药:液态CO2=5~10:1:0~4,所述的初级火药是硝化棉,所述的液态CO2可有或无。所述注入的液体火药、初级火药、液态CO2三种物质的剂量、速率以及点火起爆时间通过井下传感器探测的相关信息经过分析后加以确定并控制实施。
根据以上所述的环保型井下压裂地层方法,技术特点还有:所述的操作控制机构的电脑或微处理器组的操控软件之主程序菜单有:压裂位置、压裂空间、火药注入、点火起爆、结束。主程序菜单具体操控有:(1)经井内铠装电缆与高强度电缆向井下拖拉器发送指令:将井内封隔器I和井内封隔器II拖至需要压裂的位置;(2)压裂位置确定后向井内封隔器I和井内封隔器II发送一系列指令,包括有:井内封隔器I和井内封隔器II密封指令形成压裂地层空间;(3)通过操作控制机构及井内铠装电缆或/和高强度电缆传输按照一定要求的配方重量比例,分别将隔离液、液体火药、初级火药、液态CO2经高压软管依次注入井下两个井内封隔器I、II之间的待压裂空间内;(4)控制器/传感器组件监测指令:检测火药注入情况、点火引爆指令、井内封隔器密封和井内封隔器解封指令;(5)多次压裂地层指令或多次重复压裂地层指令;(6)总压裂地层过程结束指令。
本发明的环保型井下压裂地层方法优点有:1.所述的压裂地层方法的设备组装施工简便,操作稳定高效,可控性强。2.所述的液体火药燃烧时间长,产生的爆生气体可持续作用10~40s,该液体火药压裂能量集中,压力可达10~200MPa,压裂地层效果好,裂缝的延伸方向不受地应力控制,能形成大范围的裂缝体系及有效震动区,能大大改善地层渗透性。3.所述的液体火药注入速率和剂量可实时监控,作业过程稳定可靠,对地层损伤较小,无污染物质产生,安全环保。4.所述的压裂作业过程不会损坏压裂设备,不必从地下取出设备而直接循环使用,工作效率高,能在相同或不同预压裂位置进行多次重复压裂。5.所述的压裂地层方法主要消耗液体火药,不需要大面积的施工场地和大量的水源,成本低。这种环保型井下压裂地层方法值得采用和推广。
附图说明
本发明的环保型井下压裂地层方法说明书附图共有5幅:
图1为本发明的环保型井下压裂地层装置结构示意图;
图2为井内封隔器I剖示结构图;
图3为井内封隔器II剖示结构图;
图4为操作控制机构的电脑或微处理器组操控软件之主程序菜单方框图;
图5为井内封隔器中的控制电路图。
在各图中采用了统一标号,即同一物件在各图中用同一标号。在各图中:1.高压软管;2.井内铠装电缆;3.井口封堵器;4.上覆岩层;5.井壁;6.井筒;7.井内封隔器I;8.射孔孔眼;9.储层;10.高强度电缆;11.井内封隔器II;12.井下拖拉器;13.水平井;14.过滤器;15.泵管;16.增压泵;17.控制器;18.点火器;19.传感器组件;20.阀门;21.膨胀腔体;22.开始;23.初始化;24.井内封隔器Ⅱ是否在预定位置;25.是否在预定位置前方;26.开启井下拖拉器;27.拖动高强度电缆;28.井内封隔器Ⅰ是否在预定位置;29.拖动井内铠装电缆;30.启动增压泵;31.膨胀腔体压力是否达到预定值;32.开启阀门;33.向高压软管注入隔离液;34.隔离液注入量是否达到预定值;35.向高压软管注入液体火药;36.液体火药注入量是否达到预定值;37.向高压软管注入初级火药;38.初级火药注入量是否达到预定值;39.向高压软管注入液态CO2;40.液态CO2注入量是否达到预定值;41.关闭阀门;42.启动监测仪器;43.启动点火器引爆;44.监测的压力值是否稳定;45.等待压力值稳定;46.压裂是否达到预期效果;47.井内封隔器解封;48.地层是否压裂完毕;49.结束;50.编解码模块;51.控制器主体;52.电源模块;53.驱动1;54.驱动2;55.驱动3;56.驱动4。
具体实施方式
本发明的环保型井下压裂地层方法非限定实施例如下:
实施例一.环保型井下压裂地层方法
该例的环保型井下压裂地层方法是一种不会污染矿山和井下环境的井下压裂地层的清洁方法,该方法采用环保型井下压裂地层装置实现,其装置总体结构由图1~图5联合示出,图1示出本发明的环保型井下压裂地层装置结构示意图,图2示出井内封隔器I剖示结构图,图3示出井内封隔器II剖示结构图,在这3图中:1是高压软管,2是井内铠装电缆,3是井口封堵器,4是上覆岩层,5是井壁,6是井筒,7是井内封隔器I,8是射孔孔眼,9是储层,10是高强度电缆,11是井内封隔器II,12是井下拖拉器,13是水平井,14是过滤器,15是泵管,16是增压泵,17是控制器,18是点火器,19是传感器组件,20是阀门,21是膨胀腔体。该装置的结构包括有:井口封堵器3、井下拖拉器12、井内封隔器7和11、高压软管1、井内铠装电缆2、高强度电缆10,操作控制机构、传感器组件19,组装成装置。该例的环保型井下压裂地层方法在射孔作业完成后根据射孔效果,通过采用的环保型井下压裂地层装置的操作控制机构,控制井下拖拉器12牵引两个井内封隔器7与11至设定层位,并在两个井内封隔器7与11间形成设定的井下压裂地层空间,再控制高压软管1按照设定的配方重量比例分别将隔离液、液体火药、初级火药、液态CO2注入井下两个井内封隔器7与11之间的待压裂空间内,还控制井内铠装电缆2或/和高强度电缆10输出点火电压点火,进行高能、高压气体压裂地层作业,如此控制操作实现不同压裂地层空间的、不同压裂地层条件的、多次重复或/和非重复压裂地层作业及其过程。所述的不同压裂地层空间是指所述井内封隔器7与11在不同位置形成设定的井下压裂地层空间。所述的不同压裂地层条件是指煤层气地层条件或页岩气地层条件。该例的井内封隔器7与11外表结构是胶囊式、或是挤压式,其内结构包括有:增压泵16、过滤器14、控制电路、点火器18及其火花塞、传感器组件19以及联接它们的高压软管1、井内铠装电缆2或/和高强度电缆10。该例的增压泵16设置在井内封隔器7与11中,通过泵管15连接过滤器14、还通过泵管15连接井内封隔器的膨胀腔体21。该例的过滤器14位于井内封隔器7与11中,通过泵管15连接井内封隔器外的水平井13、通过泵管15连接增压泵16。该例的控制电路的结构及联接如下:通过井内铠装电缆2将井内封隔器7与11内的控制器17分别联接到地面操作控制机构和地面直流电源,该例的控制器17包括电源模块、控制器主体和编解码模块,该例的电源模块选择公知公用的电源模块,如是DC/DC变换器,作控制器主体、编解码模块以及井内封隔器7与11内的阀门20、增压泵16、点火器18、传感器组件19等的供电源。该例的控制器17主体选择公知公用的控制器,如是51单片机,控制器17主体通过编解码模块与地面操作控制机构连接,控制器17主体联接并控制阀门20、增压泵16、点火器18、传感器组件19。该例的点火器18及其火花塞选择公知公用的点火器及其火花塞,如是有线圈矽钢片式点火器。该例的传感器组件19包括有压力传感器、温度传感器,该例的压力传感器选择公知公用的压力传感器,如是HKM-375。该例的温度传感器选择公知公用的温度传感器,如是K型热电偶。该例的井口封堵器3采用已有技术的结构,如是快速封堵器。该例的井下拖拉器12采用已有技术的结构,如是SONDEX水平井井下牵引器,该井下拖拉器12由地面操作控制机构通过井内铠装电缆2或/和高强度电缆10发送控制指令进行操控。该例的操作控制机构的结构包括有:电脑或微处理器组及其操控软件、封隔器内的控制电路以及联接它们的铠装电缆2。所述的电脑或微处理器组采用两级或三级组成,所述的操作控制机构井上部分的电脑或微处理器是上位机,操作控制机构井下部分的控制器之电脑或微处理器是二级或/和三级机。该例的井内封隔器中的控制电路由图5示出,在图5中:2是井内铠装电缆,16是增压泵,17是控制器,18是点火器,19是传感器组件,20是阀门,50是编解码模块,51是控制器主体,52是电源模块,53是驱动1,54是驱动2,55是驱动3,56是驱动4。该例的上位机电脑或微处理器选择公知公用的电脑或微处理器,如是英特尔至强E5-2400V2双路处理器。该例的井内铠装电缆2采用公知公用的测井铠装电缆,如是W7BP。该例的高强度电缆10采用公知公用的高强度电缆,如是7-46P/NT-XS。该例的向压裂地层空间内注入的液体火药的组分及其配方重量比例为:燃烧剂:氧化剂:溶剂:敏化剂=5:35:15:10,所述的燃烧剂为甘油,所述的氧化剂是NH4NO3,所述溶剂是水,所述的敏化剂为亚硝酸钠。该例注入的液体火药、初级火药、液态CO2三种物质的剂量重量比例配方为:液体火药:初级火药:液态CO2=5:1:4,所述的初级火药是硝化棉,所述注入的液体火药、初级火药、液态CO2三种物质的剂量、速率以及点火起爆时间通过井下传感器探测的相关信息经过分析后加以确定并控制实施。该例注入的隔离液的成分或组份及其配方重量比例是:CCl4:原油:水=50:35:30,具体配比须根据液体火药密度调节。该例的操作控制机构的电脑或微处理器组的操控软件之主程序菜单有:压裂位置、压裂空间、火药注入、点火起爆、结束。该主程序菜单由图4给出,在图4中:22是开始,23是初始化,24是井内封隔器Ⅱ是否在预定位置,25为是否在预定位置前方,26是开启井下拖拉器,27是拖动高强度电缆,28是井内封隔器Ⅰ是否在预定位置,29是拖动井内铠装电缆,30是启动增压泵,31是膨胀腔体压力是否达到预定值,32是开启阀门,33是向高压软管注入隔离液,34是隔离液注入量是否达到预定值,35是向高压软管注入液体火药,36是液体火药注入量是否达到预定值,37是向高压软管注入初级火药,38是初级火药注入量是否达到预定值,39是向高压软管注入液态CO2,40是液态CO2注入量是否达到预定值,41是关闭阀门,42是启动监测仪器,43是启动点火器引爆,44是监测的压力值是否稳定,45是等待压力值稳定,46是压裂是否达到预期效果,47是井内封隔器解封,48是地层是否压裂完毕,49是结束。主程序菜单具体操控有:(1)经井内铠装电缆2与高强度电缆10向井下拖拉器12发送指令:将井内封隔器I和井内封隔器II拖至需要压裂的位置;(2)压裂位置确定后向井内封隔器I和井内封隔器II发送一系列指令,包括有:井内封隔器I和井内封隔器II密封指令形成压裂地层空间;(3)通过操作控制机构及井内铠装电缆2或/和高强度电缆10传输按照一定要求的配方重量比例,分别将隔离液、液体火药、初级火药、液态CO2经高压软管1依次注入井下两个井内封隔器I、II之间的待压裂空间内;(4)控制器17/传感器组件19监测指令:检测火药注入情况、点火引爆指令、井内封隔器密封和井内封隔器解封指令;(5)多次压裂地层指令或多次重复压裂地层指令;(6)总压裂地层过程结束指令。该方法的整个实施过程步骤如下:a.进行装置连接组装,即把组成的各部分连接组装成装置。b.采用井下拖拉器12将装置的井下部分牵引到井下预设的压裂作业层位。c.采用井口封堵器3封闭井口,所述井口封堵器3选择公知公用的井口封堵器,如是快速封堵器,将井口封堵器3入口螺纹接口连接一个移动工具,如选择为钻具,然后通过拖动移动工具将井口封堵器3固定在待封堵井筒内进而封堵井口。d.采用井内封隔器Ⅰ(7)、井内封隔器Ⅱ(11)共同封闭形成设定的井下环保型压裂地层空间,形成井内封隔器7、11之间井下环保型压裂地层空间。e.通过高压软管1向设定的井下环保型压裂地层空间注满隔离液,通过操作控制机构调控高压软管1的阀门20对注入液流速和流量进行调控。f.然后通过高压软管1注入液体火药,利用液体火药自身压力挤出隔离液,分别将液体火药、初级火药、液态CO2依次注入井下两个井内封隔器Ⅰ与Ⅱ之间的待压裂地层空间内,直至注满。g.通过井内铠装电缆2或/和高强度电缆10输出点火电压,并通过控制电路进行点火,引爆液体火药等,并启动传感器组件19对封闭腔体内温度和压力进行监控,实现该待压裂地层空间内的清洁压裂地层作业。所述点火引爆的液体火药峰值压力可达10~200MPa,最高温度可达1000~2000℃,压裂地层持续时间达10~40s,压裂效果良好,能压裂多条径向裂缝,可贯通连接天然裂缝。h.采用井内封隔器Ⅰ、井内封隔器Ⅱ共同封闭形成井下环保型压裂地层原空间或采用井内封隔器Ⅰ、井内封隔器Ⅱ共同封闭形成井下环保型压裂地层新空间,重复上述e、f、g三步骤,以进行井下同一压裂地层空间或不同压裂地层空间多次压裂操作及其过程。这就是本发明的环保型井下压裂地层方法的优越性能。所述的压裂地层过程中同一压裂地层空间多次注入隔离液、液体火药、初级火药、液态CO2,多次点火,实现多次重复或/和非重复压裂地层作业。这是本发明的环保型井下压裂地层方法的变换方法。所述的压裂地层过程中不同压裂地层空间多次注入隔离液、液体火药、初级火药、液态CO2,多次点火,实现多次重复或/和非重复压裂地层作业。这又是本发明的环保型井下压裂地层方法的变换方法。
实施例二.环保型井下压裂地层方法
该例的环保型井下压裂地层方法是一种不会污染矿山和井下环境的井下压裂地层的清洁方法,该方法采用环保型井下压裂地层装置实现,其装置具体结构可用图1~图5等联合示出,该例的环保型井下压裂地层方法与实施例一的环保型井下压裂地层方法不同点有:1.该例的向压裂地层空间内注入的液体火药的组分及其配方重量比例为:燃烧剂:氧化剂:溶剂:敏化剂=12:75:40:45,所述的燃烧剂为二乙二醇,所述氧化剂是NaNO3,所述溶剂是水,所述的敏化剂为亚硝酸钠。2.该例注入的液体火药、初级火药、液态CO2三种物质的剂量重量比例配方为:液体火药:初级火药:液态CO2=6:1:3,所述的初级火药是硝化棉。3.该例注入的隔离液的成分或组份及其配方重量比例是:CCl4:原油:水=35:27:23。4.该例的控制器17主体选择公知公用的控制器,如是DSP数字信号处理器。5.该例的上位机电脑或微处理器选择公知公用的电脑或微处理器,如是DELLT7910工作站。该例的环保型井下压裂地层方法其余未述的,全同于实施例一中所述的,不再重述。
实施例三.环保型井下压裂地层方法
该例的环保型井下压裂地层方法是一种不会污染矿山和井下环境的井下压裂地层的清洁方法,该方法采用环保型井下压裂地层装置实现,其装置具体结构可用图1~图5等联合示出,该例的环保型井下压裂地层方法与实施例一、实施例二的环保型井下压裂地层方法不同点有:1.该例的向压裂地层空间内注入的液体火药的组分及其配方重量比例为:燃烧剂:氧化剂:溶剂:敏化剂=7:50:23:22,所述的燃烧剂为尿素,所述氧化剂是KNO3,所述溶剂是水,所述的敏化剂为亚硝酸钠。2.该例注入的液体火药、初级火药、液态CO2三种物质的剂量重量比例配方为:液体火药:初级火药:液态CO2=7:1:2,所述的初级火药是硝化棉。3.该例注入的隔离液的成分或组份及其配方重量比例是:CCl4:原油:水=45:32:27,该例的环保型井下压裂地层方法其余未述的,全同于实施例一、实施例二中所述的,不再重述。
实施例四.环保型井下压裂地层方法
该例的环保型井下压裂地层方法是一种不会污染矿山和井下环境的井下压裂地层的清洁方法,该方法采用环保型井下压裂地层装置实现,其装置具体结构可用图1~图5等联合示出,该例的环保型井下压裂地层方法与实施例一~实施例三的环保型井下压裂地层方法不同点有:1.该例的向压裂地层空间内注入的液体火药的组分及其配方重量比例为:燃烧剂:氧化剂:溶剂:敏化剂=10:60:32:33,所述的燃烧剂为甘油,所述氧化剂是NH4ClO4,所述溶剂是水,所述的敏化剂为亚硝酸钠。2.该例注入的液体火药、初级火药、液态CO2三种物质的剂量重量比例配方为:液体火药:初级火药:液态CO2=8:1:1,所述的初级火药是硝化棉。3.该例注入的隔离液的成分或组份及其配方重量比例是:CCl4:原油:水=40:30:25,该例的环保型井下压裂地层方法其余未述的,全同于实施例一~实施例三中所述的,不再重述。
实施例五.环保型井下压裂地层方法
该例的环保型井下压裂地层方法是一种不会污染矿山和井下环境的井下压裂地层的清洁方法,该方法采用环保型井下压裂地层装置实现,其装置具体结构可用图1~图5等联合示出,该例的环保型井下压裂地层方法与实施例一~实施例四的环保型井下压裂地层方法不同点有:1.该例液体火药佳化配方重量比例如下:氧化剂为NH4NO3,燃烧剂为甘油,溶剂为水,其中NH4NO3与甘油的配方重量比例为3:1,NH4NO3与甘油共4份为75%,含水率为25%。2.该例注入的液体火药、初级火药两种物质的剂量重量比例配方为:液体火药:初级火药=9:1,所述的初级火药是硝化棉。3.该例注入的隔离液的成分或组份及其配方重量比例是:CaCl2:原油:水=50:35:30,该例环保型井下压裂地层方法其余未述的,全同于实施例一~实施例四中所述的,不再重述。
实施例六.环保型井下压裂地层方法
该例的环保型井下压裂地层方法是一种不会污染矿山和井下环境的井下压裂地层的清洁方法,该方法采用环保型井下压裂地层装置实现,其装置具体结构可用图1~图5等联合示出,该例的环保型井下压裂地层方法与实施例一~实施例五的环保型井下压裂地层方法不同点有:1.该例液体火药佳化配方重量比例如下:氧化剂为NH4NO3,燃烧剂为甘油,溶剂为水,其中NH4NO3与甘油的配方重量比例为4.5:1,NH4NO3与甘油共5.5份为65%,含水率为35%。2.该例注入的液体火药、初级火药两种物质的剂量重量比例配方为:液体火药:初级火药=10:1,所述的初级火药是硝化棉。3.该例注入的隔离液的成分或组份及其配方重量比例是:CaCl2:原油:水=35:27:23。该例环保型井下压裂地层方法其余未述的,全同于实施例一~实施例五中所述的,不再重述。
实施例七.环保型井下压裂地层方法
该例的环保型井下压裂地层方法是一种不会污染矿山和井下环境的井下压裂地层的清洁方法,该方法采用环保型井下压裂地层装置实现,其装置具体结构可用图1~图5等联合示出,该例的环保型井下压裂地层方法与实施例一~实施例六的环保型井下压裂地层方法不同点有:1.该例液体火药佳化配方重量比例如下:氧化剂为NH4NO3,燃烧剂为甘油,溶剂为水,其中NH4NO3与甘油的配方重量比例为3.5:1,含水率为27%。2.该例注入的液体火药、初级火药两种物质的剂量重量比例配方为:液体火药:初级火药=5:1,所述的初级火药是硝化棉。3.该例注入的隔离液的成分或组份及其配方重量比例是:CaCl2:原油:水=45:32:27。该例环保型井下压裂地层方法其余未述的,全同于实施例一~实施例六中所述的,不再重述。
实施例八.环保型井下压裂地层方法
该例的环保型井下压裂地层方法是一种不会污染矿山和井下环境的井下压裂地层的清洁方法,该方法采用环保型井下压裂地层装置实现,其装置具体结构可用图1~图5等联合示出,该例的环保型井下压裂地层方法与实施例一~实施例七的环保型井下压裂地层方法不同点有:1.该例液体火药佳化配方重量比例如下:氧化剂为NH4NO3,燃烧剂为甘油,溶剂为水,其中NH4NO3与甘油的配方重量比例为4:1,含水率为31%;2.该例注入的液体火药、初级火药两种物质的剂量重量比例配方为:液体火药:初级火药:=6:1,所述的初级火药是硝化棉。3.该例注入的隔离液的成分或组份及其配方重量比例是:CaCl2:原油:水=40:30:25。该例环保型井下压裂地层方法其余未述的,全同于实施例一~实施例七中所述的,不再重述。

Claims (8)

1.一种环保型井下压裂地层方法,是一种不会污染矿山和井下环境的井下压裂地层的清洁方法,该方法采用环保型井下压裂地层装置实现,其装置总体结构包括有:井口封堵器、井下拖拉器、井内封隔器、高压软管、井内铠装电缆、高强度电缆、操作控制机构、传感器组件,组装成装置,特征在于:所述的该环保型井下压裂地层方法在射孔作业完成后根据射孔效果,通过采用的环保型井下压裂地层装置的操作控制机构,控制井下拖拉器牵引两个井内封隔器至设定层位并形成设定的井下压裂地层空间,再控制高压软管按照设定的配方重量比例分别将隔离液、液体火药、初级火药、液态CO2注入井下两个井内封隔器之间的待压裂空间内,还控制井内铠装电缆或/和高强度电缆输出点火电压点火,进行高能、高压气体压裂地层作业,如此控制操作实现不同压裂地层空间的、不同压裂地层条件的、多次重复或/和非重复压裂地层作业及其过程。
2.根据权利要求1所述的环保型井下压裂地层方法,特征在于:该方法的过程步骤如下:
a.进行装置连接组装;
b.采用井下拖拉器将装置的井下部分牵引到井下预设层位;
c.采用井口封堵器封闭井口;
d.采用井内封隔器I、井内封隔器II共同封闭形成设定的井下环保型压裂地层空间;
e.通过高压软管向设定的井下环保型压裂地层空间注满隔离液,通过操作控制机构调控高压软管阀门对注入液流速和流量进行调控;
f.然后通过高压软管注入液体火药挤出隔离液,所述的液体火药是按照一定要求的配方重量比例,分别将液体火药、初级火药、液态CO2依次注入井下两个井内封隔器I与II之间的待压裂地层空间内;
g.通过井内铠装电缆或/和高强度电缆输出点火电压,并通过控制电路进行点火,引爆液体火药,并启动传感器组件对封闭腔体内温度和压力进行监控,实现该待压裂地层空间内的清洁压裂地层作业;
h.采用井内封隔器I、井内封隔器II共同封闭形成井下环保型压裂地层原空间或采用井内封隔器I、井内封隔器II又共同封闭形成井下环保型压裂地层新空间重复上述e、f、g三步骤,以进行井下同一压裂地层空间或不同压裂地层空间多次压裂操作及其过程。
3.根据权利要求2所述的环保型井下压裂地层方法,特征在于:
a.所述的压裂地层过程中同一压裂地层空间多次注入隔离液、液体火药、初级火药、液态CO2,多次点火,实现多次重复或/和非重复压裂地层作业;
b.所述的压裂地层过程中不同压裂地层空间多次注入隔离液、液体火药、初级火药、液态CO2,多次点火,实现多次重复或/和非重复压裂地层作业。
4.根据权利要求3所述的环保型井下压裂地层方法,特征在于:
a.所述井内封隔器外表结构是胶囊式、或是挤压式,其内结构包括有:增压泵、过滤器、控制电路、点火器及其火花塞、传感器组件以及联接它们的铠装电缆或/和高强度电缆;
b.所述的井口封堵器采用已有技术的结构;
c.所述的井下拖拉器采用已有技术的结构,该井下拖拉器由地面操作控制机构通过井内铠装电缆或/和高强度电缆发送控制指令进行操控。
5.根据权利要求4所述的环保型井下压裂地层方法,特征在于:
a.所述的操作控制机构的结构包括有:电脑或微处理器组及其操控软件、封隔器内的控制电路以及联接它们的铠装电缆;
b.所述的井内铠装电缆采用公知公用的测井铠装电缆;所述的高强度电缆采用公知公用的高强度电缆。
c.所述的传感器组件包括有:压力传感器、温度传感器。
6.根据权利要求5所述的环保型井下压裂地层方法,特征在于:所述的向压裂地层空间内注入的液体火药的组分及其配方重量比例为:燃烧剂:氧化剂:溶剂:敏化剂=5~12:35~75:15~40:10~45,所述的燃烧剂为甘油、二乙二醇、尿素,所述氧化剂是NH4NO3、NaNO3、KNO3、NH4ClO4,所述溶剂是水,所述的敏化剂为亚硝酸钠。
7.根据权利要求6所述的环保型井下压裂地层方法,特征在于:
a.所述注入的隔离液的成分或组份及其配方重量比例是:CCl4或CaCl2:原油:水=35~50:35~27:30~23;
b.所述液体火药佳化配方重量比例如下:氧化剂为NH4NO3,燃烧剂为甘油,溶剂为水,其中NH4NO3与甘油的配方重量比例为3.0~4.5:1,含水率为25~35%;
c.所述注入的液体火药、初级火药、液态CO2三种物质的配方重量比例为:液体火药:初级火药:液态CO2=5~10:1:0~4,所述的初级火药是硝化棉,所述的液态CO2可有或无,所述注入的液体火药、初级火药、液态CO2三种物质的剂量、速率以及点火起爆时间通过井下传感器探测的相关信息经过分析后加以确定并控制实施。
8.根据权利要求7所述的环保型井下压裂地层方法,特征在于:所述的操作控制机构的电脑或微处理器组的操控软件之主程序菜单有:压裂位置、压裂空间、火药注入、点火起爆、结束。
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