[发明专利]一种甲烷原位燃爆压裂循环式天然气强化抽采系统及方法

说明书

本发明公开了一种甲烷原位燃爆压裂循环式天然气强化抽采系统及方法，适用于超低渗透率天然气储层抽采使用。向天然气储层垂直钻取台阶结构的工作井，再在工作井两侧定向钻取多口注气井和多口排气井；向工作井台阶以下区域预先送入筛管，在台阶上方安装耐温耐磨套管；在耐温耐磨套管内装入工作活塞，在井口设置信号收发器；耐温耐磨套管通过磁力控制工作活塞上下移动从而压缩工作井内气体；点火激发甲烷燃爆；获取工作活塞被燃爆推动的高度信息，当工作活塞达到最高后开启排气井进行抽采。其有效致裂天然气储层且强化渗流通道的稳定，操作简单、利于控制、自动循环。

技术领域

本发明涉及一种循环式天然气强化抽采系统及方法，尤其适用于超低渗透率天然气储层抽采使用的一种甲烷原位燃爆压裂循环式天然气强化抽采系统及方法。

背景技术

中国非常规天然气储层普遍为超低渗透率天然气层，属于纳达西渗流范围。含气页岩处于超密封状态，视为零渗透率，甲烷不易解吸和扩散。目前，常用的主流天然气储层改造方法包括水力压裂法、射孔联作法和脉冲燃爆法。水力压裂法排量低、时间效益差，压裂液参杂多种化学物质容易对周围水体造成污染；射孔联作法能以精确控制控制裂缝位置，无法用于不稳定井眼；脉冲燃爆法以固体或液体炸药引发冲击波破坏天然气储层，爆炸作用范围有限，爆炸残留物易堵塞裂缝。

发明内容

本发明的目的是提供一种甲烷原位燃爆压裂循环式天然气强化抽采系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，操作工艺简单，甲烷原位燃爆冲击作强烈，增透效果明显，可循环燃爆压裂。

为实现上述目的，本发明的一种甲烷原位燃爆压裂循环式天然气强化抽采系统，它包括钻入天然气储层的工作井，工作井为上粗下细的阶梯钻井，上端粗的井段为活塞井段，下端细的为压裂井段；其中活塞井段与压裂井段的连接处为台阶，台阶上设有用以密封的橡胶环，橡胶环下方的压裂井段中设有筛管，筛管上布满多个圆孔，活塞井段内设有尾部延伸出工作井井口的耐温耐磨套管，耐温耐磨套管外侧紧密缠绕有线圈，线圈连接电源，耐温耐磨套管内设有尺寸匹配的工作活塞，耐温耐磨套管的管口上方通过支架垂直设有井口信号收发器，耐温耐磨套管顶部内设有用以固定工作活塞的活卡，工作井两侧等间距分别设有多个注气井和多个排气井，其中注气井通过水平井段与压裂井段的底部侧壁连接，排气井通过水平井段与压裂井段上方的侧壁连接；所述工作活塞包括通过螺栓铰接的上下两部分，上部分包括永磁铁，永磁铁外侧包裹有耐温耐磨壳，下部分为配重体，上部分顶部和下部分底部分别设有聚脲涂层，其中下部分底部设置的聚脲涂层圆形处设有点火器，上部分顶部分别设有高度计和工作活塞信号收发器。

多个注气井和多个排气井在在工作井两侧等间距相对设置，注气井和排气井平行布置，两组井平行间距20～30m，同组相邻两井间隔10～15m，工作井居中布置。

注气井排气井的水平井段内分别包括第一阀门和第二阀门，其中第一阀门设置在水平井段靠近筛管处，第二阀门设置在水平井段远离筛管处，其中第二阀门处设有防尘滤网，并利用第二阀门在水平井段内固定甲烷浓度探头和氧气浓度探头；所述排气井的水平井段靠近筛管的端部内设有第三阀门。

一种基于甲烷原位燃爆压裂的循环式天然气强化抽采方法，其步骤如下：

a 向天然气储层垂直钻取工作井，通过直径差在工作井距离天然气储层5～10米处形成台阶，使工作井分为上半部分的活塞井段和下半部分的压裂井段，再在工作井两侧地表定向钻取多口注气井和多口排气井，利用含氧气流清洁注气井和排气井；

b向工作井的压裂井送入筛管，后在台阶区域放置橡胶圈，在橡胶圈上方安装缠有线圈的耐温耐磨套管，线圈接入电源；

c 在耐温耐磨套管内装入工作活塞，利用立架在工作井井口上方垂直设置信号收发器；

d向注气井内下放设有第一阀门、第二阀门、防尘滤网、甲烷浓度探头和氧气浓度探头的柔性钢管，向排气井内下放设有第三阀门的柔性钢管；