[发明专利]一种页岩油气藏氧化热激爆裂改造方法

说明书

本发明公开了一种页岩油气藏氧化热激爆裂改造方法，该方法主要包括以下步骤：(1)对页岩油气藏水平井进行分段水力压裂改造，形成水力压裂缝；(2)关井，促使压裂缝附近页岩基质充分吸水；(3)开井，返排水力压裂缝内压裂水；(4)向页岩油气藏注入氧气或供氧剂及其催化物质，得到氧气与烃类气体混合物；(5)利用井下点火装置，使混合物燃烧、释放热量，利用该热量快速加热页岩基质孔隙内压裂水，液态压裂水快速转换为水蒸气时，页岩基质孔隙在短时间内形成高压蒸汽压，从而使页岩发生爆裂，形成密集的二次改造裂缝。本发明在传统水力压裂基础上，利用孔隙蒸汽压致裂页岩，既提高了页岩油气藏人工裂缝密度，也解除或弱化了水力压裂导致的水相圈闭损害，有利于实现页岩油气低成本高效开发目标。

技术领域

本发明涉及石油与天然气开采技术领域增产改造新方法，具体涉及利用储层快速升温得到的高压蒸汽压致裂页岩，实现页岩油气藏改造。

背景技术

页岩储层普遍具有特低孔、特低渗等特点，通过增产改造手段，形成密集裂缝网络是页岩油气藏有效开发与提高采收率的关键。目前，水平井分段水力压裂是页岩油气藏主要增产改造手段，该技术通过地面高压泵组以高排量、大液量方式将水基压裂液注入页岩油气藏，其中压裂液为压力传递介质，当压裂液注入压力大于储层岩石破裂压力时，即可实现造缝目的。

然而，水力压裂技术仍有以下重大缺陷：(1)页岩纳米孔吸水能力强，潜在水相圈闭损害大。页岩亲水性黏土矿物富集(体积占比大于20％)，且孔隙以纳米孔为主，亲水性纳米孔具有强烈的自发吸水作用。页岩油气井单井用水量上万立方米，但返排水量仅占入井总量的10％～20％，研究表明，纳米孔自发吸水作用是大量压裂液无法返排的主要原因。水进入纳米后，导致油或气渗流能力减弱，从而形成水相圈闭损害。(2)水力压裂缝密度相对较低，不能满足页岩油气快速产出要求。现有水力压裂方法形成的裂缝密度受页岩地层天然(胶结)缝分布影响，主要是形成尺度为数米～数百米的水力裂缝，大部分裂缝的间距不小于数米，较低的裂缝密度造成压裂后油气井产量快速递减。(3)压裂液造缝效率有待大幅提升。现有压裂方法主要利用地面高压泵对压裂液做功，使压裂液被压缩而携带弹性能，压裂液弹性能再转换为岩石破裂时的热能，因此压裂结束后，滞留油气藏的压裂液不再具有造缝能力，造成压裂液极大浪费。

发明内容

本发明的目的在于利用页岩纳米孔内液态水升温相变为水蒸汽时的膨胀压力二次改造页岩油气藏，以提高现有压裂改造方法的造缝效率与裂缝密度，并有效降低水相圈闭损害。本方法将氧气或供氧剂注入水力压裂后页岩油气藏，得到氧气与烃类气体混合物，该混合物燃烧释放热量将快速加热纳米孔内液态水，使其转变为水蒸汽，并形成高压(数MPa～数十MPa)蒸汽压，短时间内孔隙膨胀压力快速上升，将导致页岩发生爆裂，从而实现快速、低成本、无损害的增产改造效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种页岩油气藏氧化热激爆裂改造方法，包括：

a.在页岩油气藏钻取至少一口压裂水平井；

b.对所述至少一口水平井进行分段水力压裂改造，形成水力压裂缝，增加页岩基质孔隙与压裂水的接触面积；

c.关闭水力压裂后页岩油气井，增加页岩基质孔隙的吸水量；

d.所述水力压裂后页岩油气井关井一段时间后，开井返排水力压裂缝内压裂水；

e.当返排过程中压裂水日产出量明显降低时，将氧气或供氧剂及其催化物质注入页岩油气藏，得到氧气与烃类气体混合物；

f.利用井下点火装置，使所述混合物在水力压裂缝内充分燃烧，同时快速关闭井底阀门，防止燃烧释放热量传入井筒；

g.利用所述混合物剧烈燃烧快速加热页岩基质孔隙内压裂水，液态压裂水快速转换为水蒸气时，页岩基质孔隙在短时间内形成高压蒸汽压，从而使页岩发生爆裂，形成密集的二次改造裂缝。