[發(fā)明專利]一種基巖水井水力壓裂增水的方法及其系統(tǒng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210293174.2
• 申請(qǐng)日: 2012-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN102787833A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李炳平;葉成明;解偉;潘德元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心
• 主分類號(hào): E21B43/26
• 分類號(hào): E21B43/26;E21B21/00
• 代理公司: 北京北新智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 朱麗華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基巖水井水力壓裂增水的方法及其系統(tǒng)裝置。

背景技術(shù)

基巖地下水主要賦存類型有碳酸巖類巖溶水和碎屑巖、巖漿巖、變質(zhì)巖中的裂隙、孔隙水。多以裸孔或局部裸孔成井。由于基巖地層的非均質(zhì)性，蓄水構(gòu)造、裂隙分布和補(bǔ)給途徑復(fù)雜，成井難度大。部分水井經(jīng)勘查具備成井條件，但是，打成的井因出水量太小而報(bào)廢。多數(shù)報(bào)廢井由以下因素造成：①井（孔）未鉆到或偏離了蓄水構(gòu)造；②井（孔）巖層的裂隙與儲(chǔ)水構(gòu)造連通性差，滲透率低；③鉆井過程中的泥漿、巖屑等堵塞了裂隙通道。對(duì)于非地質(zhì)條件差引起的出水量達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)的井，以往采取的增水方法有：井內(nèi)灌酸法、孔內(nèi)爆破法和氣舉洗井法。這些方法在特定條件下，可以起到一定的增水效果，但是，增水效果不穩(wěn)定，原因是受洗井工藝技術(shù)的影響。如灌酸法是利用鹽酸溶蝕碳酸鹽巖地層的性質(zhì)提高巖層的滲透率，但灌注工藝是直接將鹽酸注入井內(nèi)，酸液只能與孔壁附近的巖石發(fā)生接觸反應(yīng)，酸蝕范圍小；井內(nèi)爆破法是利用炸藥在井（孔）內(nèi)爆炸產(chǎn)生的瞬間沖擊波效應(yīng)，使井內(nèi)局部巖石形成裂縫，但影響范圍小，很難與蓄水構(gòu)造有效連通；氣舉法是采用專用機(jī)具產(chǎn)生的氣流，頂驅(qū)井內(nèi)水柱并形成局部真空或低壓區(qū)，使含水裂隙中的水體快速涌入井內(nèi)，帶出裂隙中的充填物，但此法不能擴(kuò)展裂隙通道。上述洗井法均不能實(shí)現(xiàn)與蓄水構(gòu)造直接貫通的作用，增水效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基巖水井水力壓裂增水的方法，其可解決具備成井條件的水井因井（孔）偏離了蓄水構(gòu)造或因裂隙中含有的充填物堵塞使得井（孔）中含水裂隙層的滲透率低，導(dǎo)致水井出水量小、成井率低和傳統(tǒng)的洗井增水技術(shù)方法存在局限性的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案：

一種基巖水井水力壓裂增水的方法，其方法如下：

1）配備一套壓裂增水裝置，包括一組可提供高壓流體的地表設(shè)備和一套井內(nèi)壓裂器具，其中，所述的地表設(shè)備至少包括有一組壓裂泵、管匯和高壓水龍頭，三者之間由高壓管路聯(lián)通，在壓裂泵上設(shè)有安全閥、壓力表、流量計(jì)，在管匯上設(shè)有壓力表、流量表、溫度計(jì)和卸荷旋塞閥與安全閥；所述的井內(nèi)壓裂器具包括一組以上的可被送入井內(nèi)分布在待作業(yè)井段的封隔器，各封隔器為帶有環(huán)腔室的圓柱形外層為橡膠層的彈性體，每組封隔器之間安裝一個(gè)定壓開啟閥，根據(jù)壓裂井段長(zhǎng)度可在每組封隔器之間加接鉆桿；定壓開啟閥的開啟壓力為1.5MPa-5MPa；在緊鄰上封隔器上方安設(shè)投球卸荷閥；鉆具最底端安設(shè)底堵；

2）將所述的井內(nèi)壓裂器具送入井內(nèi)，將每組封隔器安裝在座封段，定壓開啟閥對(duì)著被壓裂孔段；將地表設(shè)備經(jīng)高壓管路、高壓水龍頭與井內(nèi)鉆桿和各壓裂器具按順序連接使之相互聯(lián)通，準(zhǔn)備工作就緒；

3）檢驗(yàn)設(shè)備、管路系統(tǒng)、各閥門和儀表都正常后，開啟壓裂泵，使高壓流體經(jīng)管路、管匯、管路、高壓水龍頭、井內(nèi)鉆桿進(jìn)入封隔器內(nèi)，伴隨著系統(tǒng)壓力升高并達(dá)到一定值后，定壓開啟閥打開，流體進(jìn)入各封隔器內(nèi)腔使之膨脹座封，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到一定值后，定壓閥開啟，流體進(jìn)入封隔器之間的鉆柱與井孔間的環(huán)腔內(nèi)，隨著系統(tǒng)壓力的不斷增高并超過巖石自身的抗張強(qiáng)度后，巖石啟裂，形成新的裂縫并延伸至蓄水構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)水井增水。

所述基巖水井水力壓裂增水方法中，當(dāng)壓裂工作結(jié)束后，卸開高壓水龍頭，在鉆桿內(nèi)腔投入鋼球，再重新連接，開泵送水，頂開投球卸荷閥滑套，露出的泄流孔將鉆桿內(nèi)的液體泄掉，在各封隔器收縮后提出井內(nèi)器具。

所述基巖水井水力壓裂增水方法中，所述的座封段選擇在作業(yè)目的層的上下端孔段(較完整的孔段)。

所述基巖水井水力壓裂增水方法中，在地表上的壓裂泵與高壓水龍頭間的高壓管路上設(shè)一管匯，其上安設(shè)用以監(jiān)測(cè)壓入水井內(nèi)的壓裂液和返排液的溫度計(jì)、流量計(jì)和壓力表的數(shù)據(jù)頭上；通過遠(yuǎn)程控制采集壓裂泵流量、流體壓力與溫度數(shù)據(jù)，調(diào)整壓裂泵柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速控制壓裂液流量和壓力。

本發(fā)明的另一目的是提供一種基巖水井水力壓裂和高壓流體洗井增水的系統(tǒng)裝置，利用該裝置可以實(shí)現(xiàn)上述的使基巖水井增水的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案：

一種用于實(shí)現(xiàn)基巖水井增水方法的系統(tǒng)裝置，其包括：

一組地表設(shè)備，至少包括有壓裂泵、管匯和高壓水龍頭，三者之間由高壓管路聯(lián)通；

一套井內(nèi)壓裂器具，包括一組或幾組可被送入井內(nèi)分布在作業(yè)井段的封隔器，各封隔器為帶有環(huán)腔室的圓柱形外層為橡膠層的彈性體，每組封隔器之間安裝一個(gè)定壓開啟閥；根據(jù)壓裂井段長(zhǎng)度在每組封隔器之間加接鉆桿并相互聯(lián)通；在緊鄰上封隔器上方安設(shè)投球卸荷閥；鉆具最底端安設(shè)底堵；