[发明专利]一种钻鱼刺状多级分支水平井页岩气储层钻完井和增产系统

说明书

技术领域

本发明涉及非常规油气资源开发技术领域，特别是一种钻鱼刺状多级分支水平井页岩气储层钻完井和增产系统。

背景技术

随着我国国民经济的持续高速发展，能源供需矛盾日益突出，2013年我国进口原油达到2.85亿吨，成为世界第二大原油进口国，对外依存度已逼近60%，逼近或超过国际公认的能源安全线。因此，在加大油气新区新领域的勘探开发力度的同时，寻找新型接替能源已经成为保障国家能源安全和国家安全的重要战略举措。

页岩油气、煤层气和天然气水合物等非常规油气资源的勘探开发利用对于实现我国能源工业可持续发展无疑具有十分重要的意义。与常规天然气相比，页岩气开发具有资源潜力大、开采寿命长和生产周期长的优点。中国主要盆地和地区页岩气资源量约为15万亿~30万亿立方米，与美国28．3万亿立方米大致相当，经济价值巨大。另一方面，生产周期长也是页岩气的显著特点。页岩气田开采寿命一般可达30~50年，甚至更长。美国联邦地质调查局最新数据显示，美国沃思堡盆地Barnett页岩气田开采寿命可达80~100年。开采寿命长，就意味着可开发利用的价值大，这也决定了它的发展潜力。

页岩气储层条件属于裂缝性低渗/特低渗，现阶段增产改造主要沿用美国页岩气开发较为成熟的长水平井大规模、大量加砂分段压裂造缝。但在国内该开发方式有两个较大的弊端：

（1）耗资太大，特别是水资源耗费巨大。美国的页岩气埋藏深度仅为2000米左右，储层厚度达数百米，单井钻井成本不足两千万，完钻时间仅需一周左右，经估算，页岩气开采成本是1元至1.27元每立方米。但中国四川、重庆等地的页岩气埋藏深度普遍在2600米至3000米，储层厚度仅几十米，单井钻井、压裂成本接近亿元，而且钻井平台整体水平明显落后美国等发达国家，智能化和系统化水平低，打一口井需3个月左右，综合下来中国开采成本大约是美国的4至5倍，即5元至6.3元每立方米。且该办法施工难度大，井下事故频繁，压裂用水用砂量巨大（大多数页岩气藏压裂改造都会消耗“千方砂，万方液”），且消耗的大量水资源均不可回收。同时国内页岩气富集区主要分布在山地丘陵地区，水资源匮乏，由此油气开发商开始抢占农业用水，甚至会挤占市政用水。由于钻井和压裂开发所使用的水注入页岩层，比地下蓄水层要深得多，主要被岩石吸收，不能再回收利用。我国的页岩气资源的开发面临着缺水和高成本的问题，严重制约了页岩气产业的发展。

（2）深层页岩气藏开发难度大，压裂施工参数要求难以达到。我国深层页岩气藏埋深都在4000米以上（如四川盆地元坝区块自流井组页岩气藏产层段埋深4110米），远远超过了美国普通页岩层位标准范围（76~2440米）。针对深层页岩气藏，埋藏较深，页岩相当致密，压力系数较高(地层压力系数一般在2.0左右)，地层破裂压力梯度高，沿程摩阻大，高排量泵入，地面施工泵压高(该类区域常规小排量酸化施工地面压力在70~95MPa)，施工时控制排量、压力难度大等各种技术难题，常规水平井分段压裂技术很难破裂地层取得较好的改造效果。故现阶段在页岩气藏开发领域急需一种高效、便捷、经济的增产改造方法。

目前，国际上和国内连续油管在钻井、采油、射孔、压裂、测井等井下作业中应用广泛，各方面技术也日趋成熟。另一方面，钻井机器人技术特别是石油管道、油气钻井机器人目前发展势头迅猛，以其体积小、动力强、作业精度高、适应性强、可携带多种井下特殊作业工具等特有的优势在各种实际工程中发挥着举足轻重的作用。这使得连续油管和钻井机器人相结合共同完成井下高精度复杂作业成为可能。

鱼刺状多分支水平井技术是在安全钻井和保护储层的前提下，以解放储层为目的，在水平井中沿储层特性较好的区域侧钻出多个分支井眼并进行主井眼完井的一种钻完井新技术。通过此项技术可实现储层最大有效进尺。

快速固化液体炸药以爆炸能量高、体积小、成本低廉、运输方便、稠化迅速等优势在许多工业爆破技术领域中，已广泛地得到应用。精确定向爆破技术已相当成熟，且在煤炭、拆除和石油工业中的发挥了重要作用。而且在石油增产开发中，层内爆炸压裂过程、裂缝网络形成与支撑机理、爆炸压裂增产原理等基础研究已十分完备。这使得用爆破致裂的方式形成裂缝网络，高效、便捷、经济地改造页岩气藏成为可能。

发明内容