一種用于油頁巖原位體積破碎定向造縫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高壓電脈沖定向造縫方法，特別涉及一種油頁巖原位體積破碎定向造縫方法。
【背景技術(shù)】
[0002]油頁巖作為一種非常規(guī)能源，其具有儲量巨大、開發(fā)難度大、資源品位低等特點(diǎn)。在常規(guī)油氣資源逐漸走向枯竭的形式下，油頁巖資源可成為常規(guī)油氣的重要替代能源。因此，許多世界知名石油公司及實(shí)驗(yàn)室都在研究不同加熱方式的油頁巖原位開采技術(shù)。
[0003]然而，油頁巖是滲透性極差的泥質(zhì)頁巖，是一種有機(jī)質(zhì)未熟化、未成油的固態(tài)礦產(chǎn)，有機(jī)質(zhì)以干酪根的形式賦存于油頁巖中，這些有機(jī)質(zhì)處在一個低滲、封閉的地下原位體系中。然而在各種油頁巖原位開采技術(shù)中，不管是傳熱介質(zhì)還是原位加熱后形成的油(氣)都需要有充足的通道才能保證其進(jìn)入到開采井中。
[0004]目前，在全世界比較成熟的油(氣)儲層改造技術(shù)中，大多采用水力壓裂、高能氣體壓裂、爆炸致裂的方法在巖層中造縫。采用水力壓裂能夠在巖層中產(chǎn)生較好的裂縫，但是產(chǎn)生的裂縫一般以一條主裂縫為主，不能形成巖層的體積破碎。高能氣體壓裂雖然能夠形成比較均勻的裂縫網(wǎng)絡(luò)，但是方向很難控制。爆炸壓裂只能將近井地帶很小范圍內(nèi)的巖層破碎，不能形成多裂縫體系。
[0005]此外，高壓電脈沖應(yīng)用在了提高煤層氣透氣性方面，專利“一種利用高能聲電復(fù)合技術(shù)提高煤層透氣性的方法”，申請?zhí)?201410511073.7，只是在單井小范圍內(nèi)造縫，不能夠在兩井甚至多口井之間形成長距離的定向貫通裂縫。而專利“一種工作面通過火成巖侵入?yún)^(qū)的方法”，申請?zhí)?201410739877.2，只是利用高壓電脈沖在孔壁形成裂紋，再利用溶液與火成巖的作用來軟化巖石。而專利“Method of Product1n Stimulat1n and EnhancedRecovery of OiI"N0.4084638，是利用電極間高壓電脈沖的電氣和物理沖擊的作用來釋放油層中的油(氣)，提高油(氣)回收率。
[0006]在進(jìn)行油頁巖原位開采之前，實(shí)現(xiàn)油頁巖層體積破碎，在巖層中形成網(wǎng)絡(luò)狀裂縫，更有利于傳熱介質(zhì)進(jìn)入油頁巖層和裂解油(氣)的產(chǎn)出，對提高油頁巖原位開采過程中能量利用率和油(氣)開采效率至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了解決油頁巖原位開采過程中，油頁巖原生礦藏層巖石致密、滲透率低，不能為熱介質(zhì)進(jìn)入油頁巖層和裂解油(氣)的產(chǎn)出提供足夠的流動通道的問題，而提供一種油頁巖原位體積破碎定向造縫方法。
[0008]本發(fā)明方法分為以下步驟:
[0009]第一步，鉆取不少于兩口井，其中一口為壓裂井，其他井為目標(biāo)井，深度均達(dá)到油頁巖層以下。
[0010]第二步，各井分別固井完畢后，在井的油頁巖層位進(jìn)行定向射孔，壓裂井射孔方向指向目標(biāo)井。
[0011]第三步，將產(chǎn)生高壓電脈沖的高壓電脈沖頭隨高壓電纜放到井內(nèi)的射孔位置，正負(fù)電極間距由所需脈沖波大小決定。高壓電纜穿過井口封隔裝置，然后與高壓電脈沖發(fā)生裝置連接，井口封隔裝置包含高壓電纜穿過密封接口和壓裂液進(jìn)出閥門。
[0012]第四步，用高壓栗將壓裂液罐中的壓裂液通過井口封隔裝置的壓裂液進(jìn)出閥門向井內(nèi)注入壓裂液，壓裂液充滿整個井筒，壓裂液進(jìn)出閥門與高壓栗之間管道上安裝單向閥，保證壓裂液只能向壓裂井內(nèi)注入，防止壓裂井內(nèi)的壓裂液回流以及壓裂液的壓力脈沖對高壓栗的損壞。用高壓電脈沖發(fā)生裝置不斷產(chǎn)生高壓電脈沖，電能轉(zhuǎn)化為壓裂液的機(jī)械能，壓裂液中會產(chǎn)生壓力脈沖，安裝在井口的壓力表的示數(shù)隨之波動。高壓電脈沖在井內(nèi)壓裂液中產(chǎn)生壓力脈沖，使射孔方向的裂縫不斷延伸，由于高壓電脈沖在壓裂液中產(chǎn)生的脈沖壓力的壓力峰值高，且壓力脈沖周期短，能夠在極短時間內(nèi)壓裂油頁巖，裂紋延伸方向受自然裂隙和原地應(yīng)力影響小，很容易在短時間內(nèi)在射孔周圍或者已有裂縫附近同時產(chǎn)生多條裂縫，形成油頁巖層的體積破碎，并且裂縫會不斷向目標(biāo)井延伸。隨著裂縫的不斷延伸，井筒內(nèi)壓裂液不斷填充產(chǎn)生的新裂縫，壓裂井內(nèi)壓裂液不足，不能很好的傳遞壓力脈沖。此時，關(guān)閉高壓電脈沖發(fā)生裝置，停止產(chǎn)生高壓電脈沖，打開高壓栗，向井筒內(nèi)補(bǔ)充壓裂液。補(bǔ)充完畢后，啟動高壓電脈沖發(fā)生裝置，繼續(xù)產(chǎn)生高壓電脈沖，目標(biāo)井的井口壓力表示數(shù)隨著高壓電脈沖的產(chǎn)生而不斷跳動，直到跳動幅度穩(wěn)定，說明裂縫已經(jīng)將壓裂井與目標(biāo)井之間油頁巖層貫通，壓裂操作結(jié)束。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
[0014]1、該方法能夠在兩口以上井之間的油頁巖層產(chǎn)生定向裂縫，由于電脈沖產(chǎn)生的能量波是迅速的高能量波，當(dāng)作用于油頁巖時，能夠在極短時間內(nèi)對巖石施加巨大的力，這個力遠(yuǎn)大于巖層各向應(yīng)力，因此會使巖石產(chǎn)生各向裂縫，形成體積破碎。而且一次脈沖產(chǎn)生的壓裂范圍有限，所以可以調(diào)整脈沖能量和次數(shù)來控制壓裂的規(guī)模。
[0015]2、產(chǎn)生的裂縫網(wǎng)絡(luò)通道不僅能夠滿足原位開采過程中傳熱介質(zhì)的流動，增加傳熱介質(zhì)與油頁巖的接觸面積，提高傳熱效率，還能增加干酪根裂解產(chǎn)生油(氣)的流通通道，增加油頁巖原位開采的產(chǎn)量。
[0016]3、相比于水力壓裂所需眾多大型設(shè)備，該方法使用的設(shè)備簡單，包含高壓電脈沖發(fā)生裝置、高壓電纜、高壓電脈沖頭、高壓栗，井口封隔裝置。本發(fā)明在壓裂前期準(zhǔn)備，壓裂施工過程和壓裂后處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)都具有明顯優(yōu)勢，施工過程易于操作。同時能夠減少壓裂液的使用量，壓裂成本會大大降低，更適用于油頁巖層這種低品位礦藏的壓裂。
[0017]4、裂縫延伸范圍容易控制，油頁巖一般埋藏比較淺，進(jìn)行水力壓裂時裂縫可能會延伸至地表，造成壓裂失敗，而此方法可以通過調(diào)節(jié)脈沖能量和脈沖次數(shù)來控制裂縫的延伸距離，防止裂縫延伸到其他巖層，導(dǎo)致在進(jìn)行油頁巖原位開采時產(chǎn)生油(氣)的損失，或連通其他含水層，影響油頁巖原位開采。
[0018]5、在壓裂過沖中，壓裂液采用清水即可滿足壓力波動的傳遞，不污染環(huán)境，減少對油頁巖層的傷害。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的高壓電脈沖定向造縫方法示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的高壓電極及射孔位置示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例的群井高壓電脈沖定向造縫井位布置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]請參閱圖1和圖2所示