一種高效氣體壓裂方法

2023-05-17 13:13:21 4

專利名稱：一種高效氣體壓裂方法
技術領域：
本發明用於石油和地質及地熱油井氣井、水井增注增產，是一種在油氣井生產中改造油氣層、排液、誘噴的一種高效氣體壓裂方法。
目前使用的氣體壓裂方法只是用於井下解堵、改造井近地帶，這種方法作業都是先在井口將使用的各種含能材料和點火裝置配製和組裝好，再從井口用電纜或油管(或鑽杆)的末端輸送到井下目的層，在地面通電點火或從井口投棒點火，也有採用從井口加壓點火，從而完成氣體壓裂。
圖一是用電纜的末端將所使用的各種含能材料和點火裝置輸送到井下方法的組合示意圖，圖中零部件依次為1彈尾、2堵頭、3金屬管、4點火裝置、5壓裂火藥、6保護電纜、7主電纜、8套管。
圖二是用油管(或鑽杆)的末端將所使用的各種含能材料和點火裝置輸送到井下方法的組合示意圖，圖中零部件依次為1油管(或鑽杆)、2接箍、3投棒、4聯結套、5擊針、6擊針座、7定位銷、8點火裝置、9密封圈、10本體、11壓裂火藥、12金屬管、13套管。
顯然，以上方法進行高能氣體液體火藥壓裂作業時，必須起出井內全部管柱，再將固體藥放入液體火藥內，用固體藥點燃液體火藥(擬圖一方法)，或者起出井內全部管柱聯接好各種含能材料和點火裝置後，再將其輸送到井下，然後提起管柱，從井口投棒點火(擬圖二方法)。
這種作業方法的不足之處是1.油井、氣井的井口安全很難控制，所有火工器材、壓裂藥都是在地面組裝，有一定的危險性。
2.易發生作業事故，高壓井、氣井作業有時電纜被井液推出井口，電纜打結、打紐，嚴重損傷，由於作業後金屬管和電纜落入井內，成為井下落物，汙染油氣井。
3.作業需多次反覆提升管柱，作業時間長。不能不動或只動幾根管柱實現含能材料壓裂，水力壓裂、酸化、排液、誘噴作業多次、連續、重複地完成。
4.只能在小斜度井作業，不能在大斜度井作業。
本發明的目的是避免上述壓裂方法的不足，為保障人身、油氣井的安全，減少管柱下井次數，將含能材料壓裂作業與水力壓裂、酸化作業、排液、誘噴作業用一次下井管柱完成而設計的一種高效氣體壓裂方法。
本發明實現步驟是將油管或鑽杆1下入套管2內，油管或鑽杆1末端置於油井底部或油、氣層位置，將火藥3通過油管或鑽杆輸送至油、氣層位置引燃，特點是a.通過油管或鑽杆輸送至油、氣層位置的火藥3為固體態；b.將油管或鑽杆1提出火藥3段；c.將點火器4或點火藥5放入油管或鑽杆1內，再放入隔離塞6；
d.將加壓井液8打入油管或鑽杆1，直至點火器4或點火藥5進入油、氣層位置的火藥3段；e.點火器4在設定的壓力下打開保險，並在設定的時間內接通電源點火引燃火藥3；f.當點火藥5與火藥3接觸時，火藥3中的氨分子與點火藥5中的硝基化合物發生放熱反應將火藥3引燃。
本發明還可通過如下步驟實現通過油管或鑽杆輸送至油、氣層位置的火藥3還可為液體或固體液體混合態。輸送後將油管或鑽杆1提出火藥3段，其末端距液體火藥段50米至100米。
將點火器4或點火藥5進入油、氣層位置的火藥3段時可加入固體酸燃料酸化器7。加入的固體酸燃料酸化器7是將NH4CLO4與膠粘劑混合而成。
點火藥5與火藥3接觸發生放熱反應溫度大於80℃。
隔離塞6是略小於油管或鑽杆1內孔的容器內填入固體火藥。
本發明的優點是液體火藥壓裂、水力壓裂、酸化、排液作業可使用同一起下管柱進行作業，節約管柱往返下井時間，節約費用。安全可靠，所有火藥器材都是用管道輸送至井內目的層，地面沒有點火器、火藥的組裝，不需採取防靜電，關閉井場電訊發射臺措施，對作業人員絕對安全。
本發明


如下圖一是用電纜末端輸送各種含能材料和點火裝置的示意圖；圖二是用油管(或鑽杆)的末端輸送方法的示意圖；圖三是本發明輸送方法的示意圖。
本發明結合附圖詳述如下本發明實現步驟是將油管或鑽杆1下入套管2內，油管或鑽杆1末端置於油井底部或油、氣層位置，將火藥3通過油管或鑽杆1輸送至油、氣層位置引燃，具體方法是1將油管或鑽杆1下入套管2內，油管或鑽杆1末端置於油井底部或油、氣層位置；2.將火藥3通過油管或鑽杆1輸送至油、氣層位置，火藥3為固體(顆粒)態、還可為液體或固體液體混合態；3.將油管或鑽杆1提出火藥3段，油管或鑽杆1末端距液體火藥段50米至100米；4.將點火器4或點火藥5放入油管或鑽杆1內，當地層為碳酸巖質或完井汙染嚴重時可加入固體酸燃料酸化器7，加入的固體酸燃料酸化器7是將NH4CLO4(過氯酸胺)與膠粘劑(如環氧樹脂)混合成形；5.油管或鑽杆1內再放入隔離塞6，隔離塞6是略小於油管或鑽杆內孔的容器內填入固體燃料製成；
6.加壓將井液8打入油管或鑽杆1，直至上述點火器4或點火藥5及固體酸燃料酸化器7、隔離塞6進入油、氣層位置的火藥3段內；7.點火器4在設定的壓力(如50、200、500kg/cm2)下打開保險，時鐘器以設定的時間內準時接通電源開始點火引燃火藥3，完成氣體壓裂，點火器4也可使用化學腐蝕點火，在保險打開後，硫酸(或硝酸)開始腐蝕時間調節板，當酸腐蝕透時間調板後與燃燒劑接觸，燃燒劑即開始燃燒，上述定時方法可用通常的定時技術實現；8.本發明可使用點火藥5點燃液體火藥，當點火藥6與火藥3接觸，火藥3中的氨分子與點火藥5中的硝基化合物發生放熱反應，當溫度大於80℃可在30分鐘後將火藥3點燃。
本發明火藥3可採用市售的單基、雙基、三基火藥，點火藥5可採用複合推進劑、炮藥、火箭藥。
本發明當地層為碳酸巖質或完井汙染嚴重時可加入固體酸燃料酸化器7，加入的固體酸燃料酸化器7是將NH4CLO4(過氯酸胺)與膠粘劑(如環氧樹脂)混合而成，其形狀可製造任意形，大小可以根據實際需要。固體酸燃料酸化器其燃燒時可釋放出高溫(大於2800℃)、高濃度(40.1％)的HCl，同時還瞬時釋放出大量的CO、CO、N2氣體，形成極高的壓力，使井筒內的壓力高於地層，在高壓的作用下，HCl被擠入地層並與地層中的巖石發生酸化反應。
固體酸燃料酸化器7可替代目前油氣井酸化使用的液態酸或被包覆的液態酸，並在高能氣體壓裂時起酸化壓裂作用，固體酸燃料酸化器不損傷皮膚，不損傷任何設備。
固體酸燃料酸化器可用電纜輸送、管柱輸送，其它酸可裝在固體酸燃料酸化器內，也可單獨包覆與固體酸燃料酸化器一起送入並內，當固體酸燃料酸化器燃燒分解釋放出HCl時，HCl與其它酸形成混合酯。
權利要求
1.一種高效氣體壓裂方法，其步驟是將油管或鑽杆(1)下入套管(2)內，油管或鑽杆(1)末端置於油井底部或油、氣層位置，將火藥(3)通過油管或鑽杆(1)輸送至油、氣層位置引燃，本方法特徵在於a.通過油管或鑽杆(1)輸送至油、氣層位置的火藥(3)為固體態；b.將油管或鑽杆(1)提出火藥(3)段；c.將點火器(4)或點火藥(5)放入油管或鑽杆(1)內，再放入隔離塞(6)；d.加壓將井液(8)打入油管或鑽杆(1)，直至點火器(4)或點火藥(5)進入油、氣層位置的火藥(3)段；e.點火器(4)在設定的壓力下打開保險，並在設定的時間內接通電源點火引燃火藥(3)；f.當點火藥(5)與火藥(3)接觸時，火藥(3)中的氨分子與點火藥(5)中的硝基化合物發生放熱反應將火藥(3)引燃。
2.根據權利要求1所述的一種高效氣體壓裂方法，其特徵在於通過油管或鑽杆輸送至油、氣層位置的火藥(3)還可為液體或固體液體混合態。
3.根據權利要求1所述的一種高效氣體壓裂方法，其特徵在於將輸送火藥(3)後的油管或鑽杆(1)提出火藥(3)段，其末端距火藥段50米至100米。
4.根據權利要求1所述的一種高效氣體壓裂方法，其特徵在於將點火器(4)或點火藥(5)進入油、氣層位置的火藥(3)段時可加入固體酸燃料酸化器(7)。
5.根據權利要求1所述的一種高效氣體壓裂方法，其特徵在於點火藥(5)與火藥(3)接觸發生放熱反應溫度大於80℃。
6.根據權利要求1所述的一種高效氣體壓裂方法，其特徵在於隔離塞(6)是略小於油管或鑽杆(1)內孔的容器內填入固體火藥。
7.根據權利要求1、4所述的一種高效氣體壓裂方法，其特徵在於加入的固體酸燃料酸化器(7)是將NH4CLO4與膠粘劑混合而成。
全文摘要
本發明是用於石油開採油、氣、水井增注增產的高效氣體壓裂方法,步驟是將油管或鑽杆下入油井底部或油、氣層位置,將固體或液體火藥送入,再將油管或鑽杆提出火藥段,將點火器、點火藥、隔離塞,加壓用井液打入火藥段,點火器在設定的時間內接通電源點火引燃,或採用點火藥與火藥接觸,火藥中的氨分子與點火藥中的硝基化合物發生放熱反應將火藥引燃,本發明的火藥壓裂、水力壓裂、酸化、排液作業可用一次起下管柱完成,所有火藥器材都用管道輸送,節約時間、費用,安全可靠。
文檔編號E21B43/25GK1182166SQ9712179
公開日1998年5月20日 申請日期1997年12月23日 優先權日1997年12月23日
發明者楊學政 申請人:楊學政