[发明专利]一种水平井低温流体分级致裂方法

权利要求书

1.一种水平井低温流体分级致裂方法，其特征在于，具体步骤为：

A、先从地面钻井将射孔枪伸入到达水平钻井内，以水平钻井的轴线为中心沿垂直于水平钻井的方向割出多圈裂缝形成一个裂缝区，并在水平钻井的轴线方向上等间距的共预制出三个裂缝区，分别为第一裂缝区、第二裂缝区和第三裂缝区；

B、设置过冷水管，过冷水管分成水平段和竖直段，在过冷水管的水平段装有三组橡胶封堵装置，分别为第一橡胶封堵装置、第二橡胶封堵装置和第三橡胶封堵装置，每组橡胶封堵装置由两个未充起的水压封堵器相互平行组成，处于每组橡胶封堵装置之间的过冷水管上分别开设多个排水孔，注水管依次与各个水压封堵器固定连接且注水管内部分别与各个水压封堵器内部的注水通道连通，每组橡胶封堵装置中的一个水压封堵器上均安装排气管，且每个排气管上均装有电控阀和湿度传感器；设置第一低温流体注入管、第一低温流体抽出管、第二低温流体注入管、第二低温流体抽出管、第三低温流体注入管、第三低温流体抽出管、第一外螺旋换热管、第一内螺旋换热管、第二外螺旋换热管、第二内螺旋换热管、第三外螺旋换热管和第三内螺旋换热管，第一外螺旋换热管和第一内螺旋换热管相互交错设置在第一橡胶封堵装置内，第二外螺旋换热管和第二内螺旋换热管相互交错设置在第二橡胶封堵装置内，第三外螺旋换热管和第三内螺旋换热管相互交错设置在第三橡胶封堵装置内；第一低温流体注入管套在第一低温流体抽出管外部，且第一低温流体注入管一端伸入第一橡胶封堵装置内与第一外螺旋换热管一端密封连接，第一低温流体抽出管一端伸入第一橡胶封堵装置内与第一内螺旋换热管一端密封连接；第二低温流体抽出管和第二低温流体注入管处于第一橡胶封堵装置和第二橡胶封堵装置之间、且第二低温流体注入管套在第二低温流体抽出管外部，第二低温流体注入管一端伸入第一橡胶封堵装置内与第一外螺旋换热管另一端密封连接，第二低温流体抽出管一端伸入第一橡胶封堵装置内与第一内螺旋换热管另一端密封连接，第二低温流体注入管另一端伸入第二橡胶封堵装置内与第二外螺旋换热管一端密封连接，第二低温流体抽出管另一端伸入第二橡胶封堵装置内与第二内螺旋换热管一端密封连接；第三低温流体抽出管和第三低温流体注入管处于第二橡胶封堵装置和第三橡胶封堵装置之间、且第三低温流体注入管套在第三低温流体抽出管外部，第三低温流体注入管一端伸入第二橡胶封堵装置内与第二外螺旋换热管另一端密封连接，第三低温流体抽出管一端伸入第二橡胶封堵装置内与第二内螺旋换热管另一端密封连接，第三低温流体注入管另一端伸入第三橡胶封堵装置内与第三外螺旋换热管一端密封连接，第三低温流体抽出管另一端伸入第三橡胶封堵装置内与第三内螺旋换热管一端密封连接；第三外螺旋换热管另一端和第三内螺旋换热管另一端密封连接，完成压裂系统的初步组装；

C、将压裂系统从地面钻井伸入达到水平钻井内、且使第一裂缝区处于第一橡胶封堵装置的两个水压封堵器之间，第二裂缝区处于第二橡胶封堵装置的两个水压封堵器之间，第三裂缝区处于第三橡胶封堵装置的两个水压封堵器之间；然后将地面钻井的井口进行密封，过冷水管伸出地面钻井并与注水泵连接，注水泵装在储水车上；注水管伸出地面钻井并与水箱连接；第一低温流体注入管另一端伸出地面钻井并与低温流体注入泵连接，低温流体注入泵装在低温流体存储车上；第一低温流体抽出管另一端伸出地面钻井并与低温流体抽出泵连接，低温流体抽出泵装在低温流体存储车上；在伸出地面钻井的过冷水管、注水管、第一低温流体注入管和第一低温流体抽出管上均装有控制阀，从而完成压裂系统的布设过程；

D、先将注水管上的控制阀打开，将水箱内的水以一定水压沿注水管注入各个橡胶封堵装置的水压封堵器内，使各个水压封堵器受力充起与水平钻井的内壁压紧密封并保持当前水压，从而形成第一密封压裂室、第二密封压裂室和第三密封压裂室；

E、将三组橡胶封堵装置的电控阀均开启，然后开启过冷水管上的控制阀及注水泵使储水车内的过冷水以一定水压沿过冷水管分别注入三个密封压裂室内，密封压裂室内的气体从排气管排出，直至各个排气管处装有的湿度传感器检测到有水流出时，使其对应的电控阀关闭；过冷水继续注入各个密封压裂室，直至过冷水管内的水压达到2MPa时停止注水泵工作，并关闭过冷水管上的控制阀，保持过冷水管内的水压，此时各个压裂密封室内注满过冷水，且过冷水对压裂密封室周围岩体施加压力；

F、同时开启低温流体注入泵、低温流体抽出泵、第一低温流体注入管上的控制阀和第一低温流体抽出管上的控制阀，此时低温流体进入第一低温流体注入管，并依次流经第一外螺旋换热管、第二低温流体注入管、第二外螺旋换热管、第三低温流体注入管、第三外螺旋换热管、第三内螺旋换热管、第三低温流体抽出管、第二内螺旋换热管、第二低温流体抽出管、第一内螺旋换热管和第一低温流体抽出管，最后回到低温流体存储车进行回收；在低温流体经过第一外螺旋换热管和第一内螺旋换热管时，第一密封压裂室内的过冷水与低温流体发生热交换，此时过冷水的温度快速下降，使水相变成冰，从而利用其冰胀力对第一密封压裂室进行压裂，同时经过热交换的低温流体部分相变形成气体，并随低温流体流动；同理，在低温流体经过第二密封压裂室和第三密封压裂室时分别对两者通过冰胀力进行压裂；如此持续一定时间后，停止低温流体注入泵和低温流体抽出泵，完成一次分段式过冷水冰胀致裂过程；

G、间隔一段时间再重复步骤E至F，如此循环多次，从而进行分段式过冷水冰胀致裂过程，最终完成水平钻井的致裂过程。