[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于超聲波空化效應(yīng)的壓裂液強(qiáng)化返排方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110488308.5
• 申請(qǐng)日: 2021-05-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113338883B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃啟銘;李軍;王剛;王恩茂;鞠爽;秦存利
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21B43/26
• 分類(lèi)號(hào): E21B43/26;E21B43/22;C09K8/52
• 代理公司: 青島錦佳專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 37283
• 代理人: 邵朋程

本發(fā)明公開(kāi)一種基于超聲波空化效應(yīng)的壓裂液強(qiáng)化返排方法，該方法采用超聲波空化系統(tǒng)，并配合施工鉆孔，及配制后置液等步驟，利用超聲波空化效應(yīng)產(chǎn)生高溫高壓，后置液中的過(guò)氧化氫在高溫下極不穩(wěn)定，發(fā)生歧化反應(yīng)生成氧氣和水，發(fā)生體積膨脹，與超聲波空化效應(yīng)生成的高壓共同推動(dòng)壓裂液的返排，彌補(bǔ)壓裂液在返排過(guò)程中能量不足的現(xiàn)象。反應(yīng)生成高溫與超聲波產(chǎn)生的高溫共同激發(fā)過(guò)硫酸銨與聚合物分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)凝膠殘留聚合物分子產(chǎn)生降解作用，使得殘液粘度降低。此外，過(guò)氧化氫會(huì)氧化攜砂液中的瓜爾膠原粉，使得水不溶物及殘?jiān)^瓜爾膠粉有大幅度降低，從而降低殘液的整體粘度。本發(fā)明可有效促進(jìn)壓裂液返排，降低儲(chǔ)層傷害，提高壓裂效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到瓦斯抽采領(lǐng)域，具體的說(shuō)是涉及一種基于超聲波空化效應(yīng)的強(qiáng)化壓裂液返排方法。

背景技術(shù)

煤層氣是一種賦存在煤儲(chǔ)層中的非常規(guī)油氣資源，對(duì)于補(bǔ)充能源缺口和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)具有重要意義。與常規(guī)油氣儲(chǔ)層不同，煤儲(chǔ)層因其致密結(jié)構(gòu)的原因，普遍具有低滲透性特征，直接采用鉆孔或地面井抽采瓦斯效率通常很低。為了提高瓦斯抽采效率，目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用水力壓裂技術(shù)，即通過(guò)高壓水泵向目標(biāo)地層中注入高壓液體，促使目標(biāo)地層內(nèi)的天然裂縫張開(kāi)或者生成新的裂縫，并將攜帶的支撐劑滯留于裂縫內(nèi)部，維持裂縫開(kāi)度，從而提高煤層的滲透性和瓦斯的抽采效率。凍膠壓裂液是煤層氣開(kāi)采中常用的壓裂液，通常為瓜爾膠、黃原膠等聚合物凝膠，由于具有較高的粘度，因此攜砂性和造縫效果較好，但另一方面，粘度較高，導(dǎo)致壓裂液粘性殘液容易粘附滯留在煤層裂隙表面。

返排是壓裂作業(yè)的重要步驟，可以沖洗和去除附著在煤壁表面的壓裂液殘留，但工程經(jīng)驗(yàn)表明，上萬(wàn)立方米的壓裂液在高壓下被壓入煤儲(chǔ)層中，只有不到30％的壓裂液可以返排至地面。滯留于煤儲(chǔ)層內(nèi)的壓裂液殘?jiān)鼤?huì)導(dǎo)致煤中裂隙和孔隙堵塞，阻礙煤層氣的運(yùn)移，最終對(duì)煤層氣產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于超聲波空化效應(yīng)的壓裂液強(qiáng)化返排方法，以提高壓裂液返排率，減小壓裂液殘?jiān)鼘?duì)煤層損害。

本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是：

一種基于超聲波空化效應(yīng)的壓裂液強(qiáng)化返排方法，包括以下步驟：

(1)配制后置液

選取過(guò)氧化氫、碳?xì)浔砻婊钚詣?、氟碳表面活性劑、助溶劑和增能劑為原料，配制得到后置液?/p>

(2)施工鉆孔

在兩個(gè)用以煤層氣抽采的采氣井中間位置施工一個(gè)鉆孔，并在鉆孔處布置超聲波空化系統(tǒng)；所述超聲波空化系統(tǒng)包括超聲波驅(qū)動(dòng)電源、超聲波換能器和信號(hào)線纜，超聲波驅(qū)動(dòng)電源通過(guò)信號(hào)線纜與超聲波換能器連接，超聲波換能器置于鉆孔中；

(3)壓裂

在采氣井處布置壓裂系統(tǒng)，所述壓裂系統(tǒng)包括壓裂操作臺(tái)、高壓泵、高壓軟管和水箱，高壓泵的出口與高壓軟管連接，高壓泵的入口通過(guò)壓裂操作臺(tái)與水箱連接；

調(diào)節(jié)高壓泵泵壓將前置液注入地層，對(duì)地層進(jìn)行破裂，形成一定尺寸的裂縫后，逐漸增高泵壓，將攜砂液與支撐劑隨高壓泵泵入煤儲(chǔ)層實(shí)施壓裂；

所述攜砂液采用如下原料配制：羥丙基瓜爾、二氯二甲基硅烷、過(guò)硫酸銨、氯化鉀以及余量的水；

(4)破膠

壓裂達(dá)到預(yù)期效果后將后置液泵入煤層中，同時(shí)，打開(kāi)超聲波驅(qū)動(dòng)電源，產(chǎn)生的高頻交流電信號(hào)經(jīng)信號(hào)線纜傳遞至超聲波換能器，超聲波換能器將高頻交流電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波信號(hào)向水平井周?chē)l(fā)射，一定強(qiáng)度的超聲波作用于攜砂液的粘性殘液，殘液中會(huì)產(chǎn)生大量的空化氣泡，這些氣泡在超聲作用下不斷振動(dòng)，當(dāng)聲壓超過(guò)閾值時(shí)空化氣泡會(huì)出現(xiàn)劇烈的壓縮、膨脹，然后瞬間崩裂，氣泡崩裂的瞬間會(huì)伴有瞬時(shí)的高溫和高壓，該過(guò)程將對(duì)破膠起到如下促進(jìn)作用：