[發明專利]一種強化頁巖氣高效開發的系統及方法

在審

• 申請號: 202110015393.3
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN114718540A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 耿黎東;王敏生;蔣海軍;葉海超;光新軍;思娜;邸偉娜
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267;E21B47/06;E21B47/07;E21B47/12
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 郭韞

1.一種強化頁巖氣高效開發的系統，其特征在于：所述系統包括：地面壓裂系統、微波發生與控制系統、溫壓信號接收與調控系統、裂縫反演與產能優化系統；

所述地面壓裂系統用于向井下注入混砂液；

所述微波發生與控制系統用于向井下發射微波；

所述裂縫反演與產能優化系統用于進行裂縫反演和產能優化獲得開發策略；

所述溫壓信號接收與調控系統用于接收井下的溫度信號、壓力信號，并根據溫度信號、壓力信號以及裂縫反演與產能優化系統得到的開發策略調整微波發生與控制系統。

2.根據權利要求1所述的強化頁巖氣高效開發的系統，其特征在于：所述地面壓裂系統包括：壓裂車、混砂車、支撐劑儲罐、儲液罐；

所述支撐劑儲罐、儲液罐分別與混砂車連接，混砂車再與壓裂車連接；

在所述支撐劑儲罐中儲存有磁性納米材料改性支撐劑。

3.根據權利要求1所述的強化頁巖氣高效開發的系統，其特征在于：所述微波發生與控制系統包括：微波發生器、微波控制器、內嵌光纖波導管、微波天線；

所述微波發生器的一端與微波控制器連接，另一端通過內嵌光纖波導管與微波天線連接。

4.根據權利要求3所述的強化頁巖氣高效開發的系統，其特征在于：在每個壓裂段設置有一個或多個微波天線。

5.根據權利要求4所述的強化頁巖氣高效開發的系統，其特征在于：所述溫壓信號接收與調控系統包括：溫壓信號接收器、自動溫控系統、光纖溫度傳感器、光纖壓力傳感器；

所述溫壓信號接收器一端與自動溫控系統連接，另一端與內嵌光纖波導管上的光纖的一端連接，光纖的另一端串聯有多個光纖溫度傳感器和光纖壓力傳感器；

所述自動溫控系統還分別與微波控制器、裂縫反演與產能優化系統連接。

6.根據權利要求5所述的強化頁巖氣高效開發的系統，其特征在于：所述裂縫反演與產能優化系統包括依次連接的電磁場傳感器、裂縫反演系統、產能優化系統；

在地面上設置有一個或多個電磁場傳感器，每個電磁場傳感器能夠與裂縫反演系統進行無線通信；

所述裂縫反演系統根據電磁場傳感器實時采集到的電磁場信號進行反演獲得裂縫參數，并將裂縫參數發送給產能優化系統；

所述產能優化系統根據裂縫反演系統發送來的裂縫參數獲得開發策略。

7.根據權利要求6所述的強化頁巖氣高效開發的系統，其特征在于：所述系統進一步包括供電裝置，所述供電裝置為微波發生器供電。

8.一種強化頁巖氣高效開發的方法，其特征在于：所述方法包括：

(1)地面監測現場準備：在地面布置電磁場傳感器，連接好如權利要求1-7任一項所述的強化頁巖氣高效開發的系統；

(2)實施壓裂：向井筒中注入前置液，在設計的壓裂層段形成水力裂縫；將磁性納米材料改性支撐劑與壓裂液在混砂車混合均勻形成混砂液，由壓裂車將混砂液注入井筒，形成改性支撐劑有效支撐的裂縫；

(3)壓裂裂縫方位、形態反演：井筒中下入內嵌光纖波導管，打開微波發生器，將微波頻率調至低頻，形成初始電磁場；磁性納米材料改性支撐劑表面的磁性納米材料受到電磁場激發，形成二次電磁場；電磁場傳感器接收初始電磁場信號和二次電磁場信號，并將這些信號發送給裂縫反演系統，裂縫反演系統反演出裂縫參數，并將裂縫參數發送給產能優化系統，產能優化系統根據裂縫參數獲得開發策略；

(4)微波強化頁巖氣開發：利用微波控制器將微波頻率調至高頻，磁性納米材料改性支撐劑表面的磁性納米材料快速升溫，帶動儲層的溫度升高，吸附態頁巖氣快速解吸。

9.根據權利要求8所述的強化頁巖氣高效開發的方法，其特征在于：所述步驟(4)的操作包括：

自動溫控系統根據溫壓信號接收器傳輸的溫度信號、壓力信號以及產能優化系統獲得的開發策略，自動控制微波控制器，再由微波控制器控制微波發生器的開啟與關閉；

當儲層溫度達到設定的最高溫度時，關閉微波發生器，當儲層溫度下降到最低溫度時，重新開啟微波發生器。

10.根據權利要求9所述的強化頁巖氣高效開發的方法，其特征在于：所述步驟(4)的操作進一步包括：

每隔一段時間，重復一次步驟(3)。