一种高效气体压裂方法 本发明用于石油和地质及地热油井气井、水井增注增产,是一种在油气井生产中改造油气层、排液、诱喷的一种高效气体压裂方法。
目前使用的气体压裂方法只是用于井下解堵、改造井近地带,这种方法作业都是先在井口将使用的各种含能材料和点火装置配制和组装好,再从井口用电缆或油管(或钻杆)的末端输送到井下目的层,在地面通电点火或从井口投棒点火,也有采用从井口加压点火,从而完成气体压裂。
图一是用电缆的末端将所使用的各种含能材料和点火装置输送到井下方法的组合示意图,图中零部件依次为:1弹尾、2堵头、3金属管、4点火装置、5压裂火药、6保护电缆、7主电缆、8套管。
图二是用油管(或钻杆)的末端将所使用的各种含能材料和点火装置输送到井下方法的组合示意图,图中零部件依次为:1油管(或钻杆)、2接箍、3投棒、4联结套、5击针、6击针座、7定位销、8点火装置、9密封圈、10本体、11压裂火药、12金属管、13套管。
显然,以上方法进行高能气体液体火药压裂作业时,必须起出井内全部管柱,再将固体药放入液体火药内,用固体药点燃液体火药(拟图一方法),或者起出井内全部管柱联接好各种含能材料和点火装置后,再将其输送到井下,然后提起管柱,从井口投棒点火(拟图二方法)。
这种作业方法的不足之处是:
1.油井、气井的井口安全很难控制,所有火工器材、压裂药都是在地面组装,有一定的危险性。
2.易发生作业事故,高压井、气井作业有时电缆被井液推出井口,电缆打结、打纽,严重损伤,由于作业后金属管和电缆落入井内,成为井下落物,污染油气井。
3.作业需多次反复提升管柱,作业时间长。不能不动或只动几根管柱实现含能材料压裂,水力压裂、酸化、排液、诱喷作业多次、连续、重复地完成。
4.只能在小斜度井作业,不能在大斜度井作业。
本发明的目的是避免上述压裂方法的不足,为保障人身、油气井的安全,减少管柱下井次数,将含能材料压裂作业与水力压裂、酸化作业、排液、诱喷作业用一次下井管柱完成而设计的一种高效气体压裂方法。
本发明实现步骤是:将油管或钻杆1下入套管2内,油管或钻杆1末端置于油井底部或油、气层位置,将火药3通过油管或钻杆输送至油、气层位置引燃,特点是:
a.通过油管或钻杆输送至油、气层位置的火药3为固体态;
b.将油管或钻杆1提出火药3段;
c.将点火器4或点火药5放入油管或钻杆1内,再放入隔离塞6;
d.将加压井液8打入油管或钻杆1,直至点火器4或点火药5进入油、气层位置的火药3段;
e.点火器4在设定的压力下打开保险,并在设定的时间内接通电源点火引燃火药3;
f.当点火药5与火药3接触时,火药3中的氨分子与点火药5中的硝基化合物发生放热反应将火药3引燃。
本发明还可通过如下步骤实现:通过油管或钻杆输送至油、气层位置的火药3还可为液体或固体液体混合态。输送后将油管或钻杆1提出火药3段,其末端距液体火药段50米至100米。
将点火器4或点火药5进入油、气层位置的火药3段时可加入固体酸燃料酸化器7。加入的固体酸燃料酸化器7是将NH4CLO4与胶粘剂混合而成。
点火药5与火药3接触发生放热反应温度大于80℃。
隔离塞6是略小于油管或钻杆1内孔地容器内填入固体火药。
本发明的优点是:
液体火药压裂、水力压裂、酸化、排液作业可使用同一起下管柱进行作业,节约管柱往返下井时间,节约费用。安全可靠,所有火药器材都是用管道输送至井内目的层,地面没有点火器、火药的组装,不需采取防静电,关闭井场电讯发射台措施,对作业人员绝对安全。
本发明附图说明如下:
图一是用电缆末端输送各种含能材料和点火装置的示意图;
图二是用油管(或钻杆)的末端输送方法的示意图;
图三是本发明输送方法的示意图。
本发明结合附图详述如下:
本发明实现步骤是:将油管或钻杆1下入套管2内,油管或钻杆1末端置于油井底部或油、气层位置,将火药3通过油管或钻杆1输送至油、气层位置引燃,具体方法是:
1将油管或钻杆1下入套管2内,油管或钻杆1末端置于油井底部或油、气层位置;
2.将火药3通过油管或钻杆1输送至油、气层位置,火药3为固体(颗粒)态、还可为液体或固体液体混合态;
3.将油管或钻杆1提出火药3段,油管或钻杆1末端距液体火药段50米至100米;
4.将点火器4或点火药5放入油管或钻杆1内,当地层为碳酸岩质或完井污染严重时可加入固体酸燃料酸化器7,加入的固体酸燃料酸化器7是将NH4CLO4(过氯酸胺)与胶粘剂(如环氧树脂)混合成形;
5.油管或钻杆1内再放入隔离塞6,隔离塞6是略小于油管或钻杆内孔的容器内填入固体燃料制成;
6.加压将井液8打入油管或钻杆1,直至上述点火器4或点火药5及固体酸燃料酸化器7、隔离塞6进入油、气层位置的火药3段内;
7.点火器4在设定的压力(如50、200、500kg/cm2)下打开保险,时钟器以设定的时间内准时接通电源开始点火引燃火药3,完成气体压裂,点火器4也可使用化学腐蚀点火,在保险打开后,硫酸(或硝酸)开始腐蚀时间调节板,当酸腐蚀透时间调板后与燃烧剂接触,燃烧剂即开始燃烧,上述定时方法可用通常的定时技术实现;
8.本发明可使用点火药5点燃液体火药,当点火药6与火药3接触,火药3中的氨分子与点火药5中的硝基化合物发生放热反应,当温度大于80℃可在30分钟后将火药3点燃。
本发明火药3可采用市售的单基、双基、三基火药,点火药5可采用复合推进剂、炮药、火箭药。
本发明当地层为碳酸岩质或完井污染严重时可加入固体酸燃料酸化器7,加入的固体酸燃料酸化器7是将NH4CLO4(过氯酸胺)与胶粘剂(如环氧树脂)混合而成,其形状可制造任意形,大小可以根据实际需要。固体酸燃料酸化器其燃烧时可释放出高温(大于2800℃)、高浓度(40.1%)的HCl,同时还瞬时释放出大量的CO、CO、N2气体,形成极高的压力,使井筒内的压力高于地层,在高压的作用下,HCl被挤入地层并与地层中的岩石发生酸化反应。
固体酸燃料酸化器7可替代目前油气井酸化使用的液态酸或被包覆的液态酸,并在高能气体压裂时起酸化压裂作用,固体酸燃料酸化器不损伤皮肤,不损伤任何设备。
固体酸燃料酸化器可用电缆输送、管柱输送,其它酸可装在固体酸燃料酸化器内,也可单独包覆与固体酸燃料酸化器一起送入并内,当固体酸燃料酸化器燃烧分解释放出HCl时,HCl与其它酸形成混合酯。