[發明專利]一種用于油頁巖分段水力壓裂的超聲波裝置及施工方法

有效

• 申請號: 202011425917.8
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112576215B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 朱淳;劉瑾;孟慶祥;樂慧琳
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E21B28/00
• 分類號: E21B28/00;E21B43/26;E21B43/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種用于油頁巖分段水力壓裂的超聲波裝置及施工方法，包括依次連接的鉆桿、連接短節、懸掛封隔器、壓裂管柱、裸眼封隔器和多個超聲波振動投球滑套，所述鉆桿的端部連接有注水裝置，所述的超聲波振動投球滑套包括滑套外殼，所述的滑套外殼內安裝有球座，球座內分布有多個超聲波振動器，所述的滑套外殼上設有壓裂液噴口。本發明利用超聲波振動在液體中產生空化作用及其本身能量密度高、定向性強的特點，一方面可快速對油頁巖層產生大量的微裂紋，另一方面可設定振動方向，實現定向壓裂，該方法效率高，可節省壓裂過程中所需要的注水量，同時可對指定區域進行定向壓裂，提高了油氣產量。

技術領域

本發明涉及一種超聲波裝置及施工方法，尤其涉及一種用于油頁巖分段水力壓裂的超聲波裝置及施工方法。

背景技術

非常規油氣藏開采難度大，開發成本高，原有的水平井管內投球固井分段壓裂技術主要存在以下幾個問題：(1)壓裂效率低：由于油頁巖的滲透率極低，即使壓裂了，天然氣從基質或天然裂縫到壓裂裂縫的可流動距離較短。(2)定向性差：由于油頁巖的非均質性，造成壓裂所形成的裂縫不能很好的按照預定的方向發展，進而無法在油氣區域充分覆蓋，造成了開采效率的降低。(3)耗水量大：為了提高開采效率，往往會通過提高水力壓裂壓力即增大注水量的方法，但該方法消耗了大量的水資源，且容易增加地下水資源污染的概率。

超聲波振動是一種頻率高于20KHz的振動，由于其方向性強，振動頻率高，單位面積能量強，在油頁巖層傳播的過程中，由于壓裂液體的存在產生空化現象，局部壓力劇增，同時伴有強烈的沖擊波和微射流，可對油頁巖進行快速、大量造微裂紋，形成應力集中區域，進而為宏觀裂紋的擴展提供了良好的形成條件。同時由于其方向性強的特點，解決了常規水力壓裂方法定位能力差的缺點，可精確地控制造裂方向，使得生成的裂紋充分覆蓋含油氣區域，提高生產效率。

發明內容

發明目的：本發明目的是提供一種用于油頁巖分段水力壓裂的超聲波裝置及施工方法，提高了油頁巖地層開采油氣資源效率。

技術方案：本發明包括依次連接的鉆桿、連接短節、懸掛封隔器、壓裂管柱、裸眼封隔器和多個超聲波振動投球滑套，所述鉆桿的端部連接有高壓注水裝置，所述的超聲波振動投球滑套包括滑套外殼，所述的滑套外殼內安裝有球座，球座內分布有多個超聲波振動器，所述的滑套外殼上設有壓裂液噴口。

所述的超聲波振動器包括超聲波壓電陶瓷，所述的超聲波壓電陶瓷底部安裝有固定板，所述的固定板與球座外殼過盈配合。

所述超聲波振動投球滑套內的超聲波振動器的振動方向排布在統一軸線上。

所述超聲波振動投球滑套的端部連接有引鞋，引導套管順利下至孔底。

所述的滑套外殼上插接有孔底電池。

一種用于油頁巖分段水力壓裂的超聲波裝置的施工方法，包括以下步驟：

(1)進行孔內處理、設備連接、孔底電池充電等準備工作；

(2)對孔底電池進行充電；

(3)進行通井、刮管，保證井筒內干凈、暢通；

(4)按照設計分段壓裂距離安裝上述用于油頁巖分段水力壓裂的超聲波裝置；

(5)將壓裂管柱推送到已部署在工作面頂板預定范圍內的第一裸眼水平井中，直至第一超聲波振動投球滑套對準第一壓裂段并在壓裂管柱內投入第一壓裂球，并保證超聲波振動器產生的超聲波振動傳播方向指向富油富氣區；