油气层液体火药压裂方法及其装置 【技术领域】
本发明属于从深井中开采油、气、水、可溶解或可溶化物质的方法或设备技术领域，具体涉及到通过形成裂隙或裂缝促进产量的方法。
背景技术
目前，油田进行的高能气体压裂所采用的高能材料多为固体火药或固体复合推进剂，固体火药或固体复合推进剂被引燃后爆燃，产生高温高压气体，将油气层压裂。固体火药、固体复合推进剂燃烧速度快、峰值压力增加快，燃烧时间短、达不到较好的压裂效果。
上述的高能气体压裂方法中的固体火药或固体复合推进剂装药量很少，仅几十公斤，在油层射孔后所压裂缝的长度和宽度以及深度都很有限，影响到开采油、气的产量。
专利号为97121792.0、发明名称为《气体压裂方法》的中国发明专利，公开了其步骤为：将油管或钻杆下入油气井底部或油气层位置，将固体或液体火药送入，再将油管或钻杆提出火药段，将点火器、点火药、隔离塞，加压用井液打入火药段，点火器在设定的时间内接通电源点火引燃，或采用点火药与火药接触，火药中的铵分子与点火药中的硝基化合物发生放热反应将火药引燃。该专利中所用的燃料为固体或液体火药，若采用液体火药，该方法存在的问题是：从油管内用压井液将点火药推入油气层的液体火药段，由于点火药密度大于液体火药，不可能准确停留于油气层的液体火药段，可能落入井底，不能引燃液体火药；若采用定时点火，由于施工中可能受一些不确定因素的影响，同样无法在准确的时间、准确地停留于油气层的液体火药段，且可能带来不安全隐患，因此油井压裂中一般避免使用；若采用点火药与火药接触，火药中的铵分子与点火药中的硝基化合物发生放热反应，温度大于80℃，将火药引燃的方法，由于现场为了施工安全，一般要求火药自燃温度大于120℃，80℃无法将液体药点燃，目前也尚未见到成功范例报导；该专利中的隔离塞设置在油管的下端，不能将井筒内地液体火药与压井液隔离，液体火药很容易被压井液稀释，稀释后的液体火药将无法被引燃。综上所述，该专利无法在液体火药压裂中实施。
【发明内容】
本发明所要解决的一个主要技术问题在于克服上述固体火药或固体复合推进剂高能气体压裂方法和上述专利的缺点，提供一种燃速低、安全性高、装药量大、压裂效果好、可在现场进行装配操作的油气层液体火药压裂方法。
本发明所要解决的另一个主要技术问题在于提供一种安全可靠、现场进行装配的油气层液体火药压裂装置。
解决上述技术问题所采用的技术方案是它包括下述步骤：
(1)在井筒内用填砂或泵入密度大于液体火药的油性隔离液于油气层底部构筑人工井底。
(2)用油管柱将点火器送至井筒内的油气层段。
(3)用清水灌满井筒，用水泥车泵入隔离液，然后泵入液体火药，再泵入油管隔离液，最后泵入清水推动液体火药进入油气层段。
(4)上提油管柱，使点火器位于液体火药中。
(5)敞开井筒，将撞击棒投入油管柱内撞击点火器，点燃液体火药爆燃，所产生的高能高压气体，将油气层段压裂。
本发明的液体火药的重量为500～1500kg，是由下述重量份的原料及其配比制成：
硝酸铵或硝酸钠或硝酸钾 55～69份
甘油或尿素或二乙二醇 5～21份
水 15～35份
本发明的隔离液的重量为200～500kg，油管隔离液的重量为50～200kg，隔离液和油管隔离液是由下述体积份的原料及其配比制成：
四氯化碳 0～100份
柴油 100份
本发明液体火药各原料的优选重量份配比是：
硝酸铵或硝酸钠或硝酸钾 60～64份
甘油或尿素或二乙二醇 10～16份
水 20～30份
本发明隔离液和油管隔离液各原料的优选体积份配比是：
四氯化碳 25～75份
柴油 100份
本发明液体火药各原料的最佳重量份配比是：
硝酸铵或硝酸钠或硝酸钾 62份
甘油或尿素或二乙二醇 13份
水 25份
本发明隔离液和油管隔离液各原料的最佳体积份配比是：
四氯化碳 50份
柴油 100份
本发明油气层液体火药压裂方法所采用的装置为：在井筒内油气层段人工井底上设置有液体火药，在井筒内液体火药的上表面设置有隔离液，在井筒内隔离液的上表面至井口设置有清水，在井筒内设置有下端与位于液体火药内的与点火器联接的油管柱，在油管柱内点火器上设置有油管隔离液和清水，在地面上设置有撞击棒。
本发明的隔离液和油管隔离液是同一种材料的液体隔离液。
本发明油气层液体火药压裂方法与《气体压裂方法》相比，送液体火药和点火器一次完成，方法简单、安全可靠、压裂效果好，已在油田上推广使用，本发明油气层液体火药压裂装置与目前在油田上使用的固体高能燃料压裂装置相比，所用的高能燃料为液体火药，液体火药的燃烧速度较低，能进行持续燃烧，装药量大，可进行现场装配，提高了运输和装配过程中的安全性，具有安全可靠、装药量大、压裂效果好等优点。本发明油气层液体火药压裂方法及其装置，可在油田广泛推广使用。
【附图说明】
图1是油气层液体火药压裂装置一个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
以油层段井深1452m为例所采用的油气层液体火药压裂方法如下：
1、在井筒10内用填砂于油气层底部构筑人工井底9。也可泵入密度大于液体火药8的油性隔离液制备成人工井底9。
2、在地面以火药柱7、起爆器6、筛管5自下而上的顺序联接成点火器，筛管5的上端与最下一节油管柱2的下端联接，用油管柱2将点火器送至井筒10内的油气层段。
3、用水泵将清水3灌满井筒10，然后从油管柱2内用水泥车泵入按下述体积份的材料及其配比制成的300kg隔离液4：
四氯化碳 50份
柴油 100份
接着泵入按下述配比制成的1000kg液体火药8：
硝酸铵 62份
甘油 13份
水 25份
再泵入100kg油管隔离液11，油管隔离液11的配比与隔离液4的配比相同，在井筒10内泵入液体火药8之前泵入隔离液4和泵入液体火药8之后泵入的油管隔离液11用于防止液体火药8与井液中的水相混合，稀释液体火药8，影响油气层的压裂效果。最后泵入4270kg清水3，清水3推动液体火药8进入油气层段并产生压井作用。
4、上提油管柱2，使点火器位于液体火药8中。
5、敞开井筒10，投撞击棒1撞击起爆器6，起爆器6将点火药柱7点燃，使液体火药8爆燃，所产生的高能高压气体，将油气层段压裂。
在图1中，本实施例的油气层液体火药压裂装置由撞击棒1、油管柱2、清水3、隔离液4、筛管5、起爆器6、点火药柱7、液体火药8、人工井底9、井筒10、油管隔离液11构成，其中筛管5、起爆器6、点火药柱7联接成点火器。
在井筒10内油气层段人工井底9上装有液体火药8，液体火药8用于燃烧后产生高温高压气体将油气层段压裂，实现开采油气目的。本发明在油气层段的井筒10内可装入1吨多液体火药8，是固体高能气体压裂装置装药量几十倍，液体火药8爆燃以后所产生的高能高压气体是固体高能气体压裂装置的几十倍，大大提高了油气层段的压裂效果，增加了石油和天然气的产量。在井筒10内液体火药8的上表面封装有隔离液4，本实施例的隔离液4的功能用于防止井筒10内的液体火药8与井筒10内的水混合，稀释液体火药8，隔离液4和清水3的功能是用于密封，使液体火药8在密闭的容器内产生爆燃，压裂油气层段。在井筒10内安装有油管柱2，最下面一根油管柱2的下端正好位于油气层段，即最下面一根油管柱2的下端位于液体火药8内，最下面一根油管柱2的下端通过螺纹联接有筛管5，筛管5壁上加工有通孔，筛管5下端安装有起爆器6，起爆器6的下端安装有点火药柱7，筛管5和起爆器6以及点火药柱7联接成本实施例的点火器，点火器位于液体火药8内，在油管柱2内点火器上封装有油管隔离液11。在地面放置有撞击棒1，撞击棒1可用人工进行操作，撞击棒1用于将起爆器6引爆。当撞击棒1由人工进行操作从油管柱2内落下时，撞击棒1撞击起爆器6，起爆器6将点火药柱7点燃，使液体火药8爆燃，所产生的高能高压气体，将油气层段压裂。
实施例2
以油层段井深1000m为例所采用的油气层液体火药压裂方法如下：
本实施例油气层液体火药压裂方法的3步骤中用水泥车泵入按下述体积份的材料及其配比制成的200kg隔离液4：
四氯化碳 0份
柴油 100份
接着泵入按下述配比制成的500kg液体火药8：
硝酸铵 55份
甘油 5份
水 15份
再泵入50kg油管隔离液11，油管隔离液11的配比与隔离液4的配比相同，最后泵入2940kg清水3，清水3推动液体火药8进入油气层段。本实施例油气层液体药高能气体压裂方法的其它工艺步骤与实施例1相同。油气层液体火药压裂装置与实施例1相同。
实施例3
以油层段井深5000m为例所采用的油气层液体火药压裂方法如下：
本实施例油气层液体火药压裂方法的3步骤中用水泥车泵入按下述体积份的材料及其配比制成的500kg隔离液4：
四氯化碳 100份
柴油 100份
接着泵入按下述配比制成的1500kg液体火药8：
硝酸铵 69份
甘油 21份
水 35份
再泵入200kg油管隔离液11，油管隔离液11的配比与隔离液4的配比相同，最后泵入14700kg清水3，清水3推动液体火药8进入油气层段。本实施例油气层液体药高能气体压裂方法的其它工艺步骤与实施例1相同。油气层液体火药压裂装置与实施例1相同。
实施例4
在以上实施例1～3中，液体火药8配比中的硝酸铵替换为硝酸钠，用量与相应的实施例相同。本实施例油气层液体药高能气体压裂方法的其它工艺步骤与相应的实施例相同。油气层液体火药压裂装置与实施例1相同。
实施例5
在以上实施例1～3中，液体火药8配比中的硝酸铵替换为硝酸钾，用量与相应的实施例相同。本实施例油气层液体药高能气体压裂方法的其它工艺步骤与相应的实施例相同。油气层液体火药压裂装置与实施例1相同。
实施例6
在以上实施例1～5中，液体火药8配比中的甘油替换为尿素，用量与相应的实施例相同。本实施例油气层液体药高能气体压裂方法的其它工艺步骤与相应的实施例相同。油气层液体火药压裂装置与实施例1相同。
实施例7
在以上实施例1～5中，液体火药8配比中的甘油替换为二乙二醇，用量与相应的实施例相同。本实施例油气层液体药高能气体压裂方法的其它工艺步骤与相应的实施例相同。油气层液体火药压裂装置与实施例1相同。