[發明專利]利用大功率超聲波結合分支水平井熱采頁巖氣的工藝方法

有效

• 申請號: 201710866748.3
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107816340B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 時賢;蔣恕;張亮;李東杰
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B7/04;E21B43/26
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 羅文遠

本發明涉及一種利用大功率超聲波結合分支水平井熱采頁巖氣的工藝方法。其技術方案是：包括以下工藝步驟：整個利用分支水平井體積壓裂熱采頁巖氣工藝應該包括以下五個階段：射孔完井、體積壓裂、注熱、燜井、采氣或者至少四個階段：射孔完井、體積壓裂、注熱、采氣，也可以采用循環注熱和采氣采用蒸汽吞吐的開采模式。有益效果是：頁巖氣儲層內存在大量吸附氣，提高溫度則可將大量吸附氣轉換為游離氣。其次，水力壓裂形成的復雜裂縫網絡將為熱擴散提供傳輸通道，便于提高注熱波及面積，增加注熱效率，并且有利于熱解流體的排出。整體上增加了頁巖氣穩產和高產時間，縮短了開發時間，利于資金快速回籠。工藝相對簡單，作業方式靈活多樣。

技術領域

本發明涉及頁巖氣開采領域，特別涉及一種利用大功率超聲波結合分支水平井熱采頁巖氣的工藝方法。

背景技術

頁巖氣在全世界分布廣泛且儲量豐富，世界頁巖氣資源量為457萬億立方米，同常規天然氣資源量相當，其中頁巖氣技術可采資源量為187 萬億立方米。其中中國頁巖氣儲量約為36 萬億立方米，目前主要的生產區域有川南、黔北地區、黔東、皖南、川東地區等海相頁巖氣區塊；也有延安、皖浙、山西等地區的陸相頁巖氣區塊。

頁巖氣是指吸附態、游離態及溶解態為存儲方式，位于暗黑色泥頁巖或富碳泥頁巖中的天然氣。其中以吸附態存在于有機質顆粒表面、孔隙表面及干酪根內部的頁巖氣比重約占20%~85%，所以提高吸附氣解吸量對頁巖氣井的長期、穩定產出有著重要意義。頁巖氣解吸與吸附受多因素綜合影響，除干酪根含量與類型、黃鐵礦含量和微、中孔的體積等巖石物理內部因素影響以外，還和壓力和溫度等外部因素相關。頁巖氣解吸與吸附實驗表明，降低儲層壓力和提升儲層溫度都可利于提高頁巖氣解吸量。傳統水力壓裂模式主要通過自然降壓的方式來促使吸附氣解吸，開發投資回收期漫長，頁巖氣開發經濟價值有限。

體積壓裂是一種目前改造頁巖氣儲層的主要技術手段，它通過向地層中注入大量高壓低粘流體，可以充分打碎儲集層，創造復雜裂縫網絡，大幅度提高儲層的整體滲流能力。超聲波采油法是目前較多應用在稠油油藏和煤層氣藏中的一種物理采油技術，利用大功率超聲波產生的空化作用、機械振動和熱效應不但可以產生超聲波熱量加熱儲層，促進原油降黏和煤層氣解吸和擴散，同時還可以實現近井地帶的解堵、增滲。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種利用大功率超聲波結合分支水平井熱采頁巖氣的工藝方法。

本發明提到的一種利用大功率超聲波結合分支水平井熱采頁巖氣的工藝方法，其技術方案是：包括以下工藝步驟：

(1) 綜合利用地球物理、測井、地質等資料確定頁巖氣甜點位置，設計分支水平井井身結構，確定上部和下部的分支井井眼距離；

(2) 利用鉆頭一次性鉆至目的層井深處形成主井眼，在頁巖氣儲層上部，利用套管開窗技術，通過下入井下斜向器和造斜導向器，向不同方向鉆取多個水平井眼，并結合地質導向和隨鉆資料，確定水平段的傾角和鉆進距離；

(3) 在頁巖氣儲層下部，同樣利用套管開窗技術，通過下入井下斜向器和造斜導向器，向不同方向鉆取多個水平井眼，并結合地質導向和隨鉆資料，確定水平段的傾角和鉆進距離；最后，在頁巖氣儲層中鉆出多個水平分支井眼。

(4) 之后，下入套管進行水泥固井，固井材料采用具有高導熱系數的泥漿；然后在頁巖氣儲層位置進行定向射孔，實現體積壓裂改造；通過分支井進行體積壓裂之后，可以在地層內部形成復雜裂縫網絡，增大頁巖氣儲層與裂縫的接觸表面積，而分支井上部和下部壓裂后，之間可以產生縫間誘導應力，促使裂縫網絡更加復雜，導流能力更好；

(5) 首先利用地層能量開采頁巖氣一段時間，在頁巖氣產量遞減速率下降時，開始通過熱采法開采下部分支井頁巖氣儲層，在分支井垂直段中下油管，并在油管底部安裝頁巖氣熱采設備，油管和油套環空形成一個循環管路，熱采設備主要動力源為大功率超聲波加熱裝置，可以通過不斷加熱從地面泵入的流體介質，使其轉換為氣體進入地層；