一种甲烷原位燃爆装置、多级压裂系统及其压裂方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种甲烷原位燃爆装置、多级压裂系统及其压裂方法，涉及水平井和/或页岩储层开采技术领域。所述多级压裂系统包括通过油管串联连接且沿井底向井口的方向依次设置的第i燃爆单元，其中，i为自然数且从1遍历至n，并且彼此相邻的两个燃爆单元之间具有可调的预定间隔，第i燃爆单元包括按照从井口向井底的方向通过油管依次连接的第i上封隔器、第i引爆短节、第i释放短节、第i气弹主体和第i下封隔器。本发明专利技术能够通过在地面上控制压裂液压力逐渐增大至依次遍历P1至P

【技术实现步骤摘要】
一种甲烷原位燃爆装置、多级压裂系统及其压裂方法


[0001]本专利技术涉及水平井和/或页岩储层开采
，具体来讲，涉及一种甲烷原位燃爆装置、多级压裂系统及其压裂方法。

技术介绍

[0002]非常规能源(页岩气、煤层气、天然气水合物等)的开发已经成为应对日益增大的能源需求的重要手段之一。我国页岩储层具有极大的开发潜力，页岩气有利区的技术可采资源储量21.8万亿立方米，位居世界第一。常规水力压裂在应用于此类低渗透、低孔隙、高地应力储层时效果较差。近年来，有学者提出页岩储层甲烷原位燃爆压裂技术，通过输送助燃剂至井底，引爆储层及井筒中的甲烷气体，通过较高的瞬时燃爆压力使储层致裂，能有效对致密、低渗等复杂油气藏进行储层改造。其中如何将助燃剂安全输送至待燃爆地层并顺利引爆是此类技术的关键，但目前相关研究主要通过地面经连续油管直接将助燃剂注入井底，施工安全性难以得到保证，助燃剂的用量与投放位置也无法准确标定。因此，现场亟需一种页岩储层甲烷原位燃爆压裂助燃剂安全定量定点投放装置及方法。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的缺陷，本专利技术第一方面提供了一种水平井甲烷原位燃爆多级压裂系统，所述系统包括油管和一个或两个以上的上筛管；还包括通过所述油管串联连接且沿井底向井口的方向依次设置的第i燃爆单元。其中，i为自然数且从1遍历至n，n为自然数且不小于2，并且彼此相邻的两个燃爆单元之间具有可调的预定间隔。
[0004]其中，所述第i燃爆单元包括按照从井口向井底的方向通过油管依次连接的第i上封隔器、第i引爆短节、第i释放短节、第i气弹主体和第i下封隔器。其中，所述第i上封隔器和第i下封隔器能够在第i燃爆单元燃爆前实现对第i燃爆单元的封隔，并能够在第i燃爆单元燃爆后实现解封；所述第i引爆短节位于第i目标层的主力层位处并包括气体浓度检测和点火引爆机构；所述第i气弹主体具有由能够随燃爆而燃烧掉的材质构成的用于储存助燃剂的腔体；所述第i释放短节具有能够在承受P
i
的压裂液压力情况下将第i气弹主体的所述腔体与环空导通的销式结构，且随着i的增大，相应的P
i
增大。
[0005]本专利技术第二方面提供了一种甲烷原位燃爆压裂装置，所述装置包括按照从井口向井底的方向依次连接的上封隔器、引爆短节、释放短节、气弹主体和下封隔器，其中，所述上封隔器和下封隔器能够在燃爆前实现对二者之间空间的封隔，并能够在燃爆后实现解封；所述引爆短节能够被设置为位于目标层的主力层位处并包括气体浓度检测和点火引爆机构；所述气弹主体具有由能够随燃爆而燃烧掉的材质构成的用于储存助燃剂的腔体；所述释放短节具有能够在承受预定压裂液压力情况下将气弹主体的所述腔体与环空导通的销式结构。
[0006]本专利技术的第三方面提供了一种水平井甲烷原位燃爆多级压裂方法，所述方法采用上述的水平井甲烷原位燃爆多级压裂系统，并在地面上控制压裂液压力逐渐增大至依次遍
历P1至P
n
，以实现对第1至第n燃爆单元的逐级燃爆。
[0007]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括以下内容中的至少一项：
[0008]1、本专利技术所设计的水平井甲烷原位燃爆多级压裂系统，与现有技术相比，可以通过在地面上控制压裂液压力逐渐增大至依次遍历P1至P
n
，以实现对第1至第n燃爆单元的逐级燃爆。
[0009]2、本专利技术所设计的压裂装置包含封隔器、引爆短节、释放短节、气弹主体等结构，利用这些结构通过油管将助燃剂下井、释放于目的层，避免了常规甲烷原位燃爆技术中出现的助燃剂井下长距离输送可能存在的安全问题，装置结构简单，安全性高。
[0010]3、本专利技术目的层下设置气弹主体，为地层解析甲烷气与助燃剂混合留出空间，有助于混合的均匀性。
附图说明
[0011]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0012]图1示出了本专利技术水平井甲烷原位燃爆多级压裂方法的操作流程图；
[0013]图2示出了水平井甲烷原位燃爆多级压裂方法的一个示意性流程图；
[0014]图3示出了本专利技术水平井甲烷原位燃爆多级压裂系统一个示例性实施例的燃爆单元整体结构示意图；
[0015]图4示出了图3中目的层内引爆短节示意图；
[0016]图5示出了图3中助燃剂气弹释放短节示意图；
[0017]图6示出了图3中气弹主体示意图。
[0018]附图标记说明：
[0019]1‑
甲烷浓度检测器及传输装置；2
‑
触发式点火装置；3
‑
连接母扣，4
‑
施压活塞；5
‑
活塞运动通道；6
‑
内中空施压杆；7
‑
阀杆；8
‑
助燃剂释放孔；9
‑
阀体活塞；10
‑
连接公扣；11
‑
限位槽；12
‑
保险销钉；13
‑
连接母扣；14
‑
上单向阀；15
‑
压缩助燃剂存放腔；16
‑
下单向阀；17
‑
连接公扣。
具体实施方式
[0020]为了更清楚的阐释本专利技术的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
[0021]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0022]另外，在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0023]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0024]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平井甲烷原位燃爆多级压裂系统，包括油管和一个或两个以上的上筛管，其特征在于，还包括通过所述油管串联连接且沿井底向井口的方向依次设置的第i燃爆单元，其中，i为自然数且从1遍历至n，n为自然数且不小于2，并且彼此相邻的两个燃爆单元之间具有可调的预定间隔，其中，所述第i燃爆单元包括按照从井口向井底的方向通过油管依次连接的第i上封隔器、第i引爆短节、第i释放短节、第i气弹主体和第i下封隔器，其中，所述第i上封隔器和第i下封隔器能够在第i燃爆单元燃爆前实现对第i燃爆单元的封隔，并能够在第i燃爆单元燃爆后实现解封；所述第i引爆短节位于第i目标层的主力层位处并包括气体浓度检测和点火引爆机构；所述第i气弹主体具有由能够随燃爆而燃烧掉的材质构成的用于储存助燃剂的腔体；所述第i释放短节具有能够在承受P
i
的压裂液压力情况下将第i气弹主体的所述腔体与环空导通的销式结构，且随着i的增大，相应的P
i
增大。2.根据权利要求1所述的水平井甲烷原位燃爆多级压裂系统，其特征在于，所述第i上封隔器和第i下封隔器均包括由第一材质形成的基体、设置在基体中的一个或两个以上的孔道、以及用于固定填充在所述一个或两个以上的孔道中的由第二材质形成的承压可燃件，第二材质能够在燃爆过程中被彻底燃烧掉，且第二材质的燃烧速度大于第一材质。3.根据权利要求1所述的水平井甲烷原位燃爆多级压裂系统，其特征在于，所述气体浓度检测和点火引爆机构能够检测甲烷浓度或检测甲烷与助燃剂的混合浓度，并能够在判断所检测到的浓度满足临界引爆浓度要求时，进行点火引爆操作，进一步，气体浓度检测和点火引爆机构包括气体浓度检测器、以及由气体浓度检测器引发的触发式引爆器。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的水平井甲烷原位燃爆多级压裂系统，其特征在于，第2至第n气弹主体各自还包括能够套装在油管上的中通孔，同时，第2至第n释放短节也具有能够套装在油管上的结构。5.根据权利要求4所述的水平井甲烷原位燃爆多级压裂系统，其特征在于，第1释放短节、第1气弹主体和第1下封隔器彼此顺序连接，且第1释放短节的上端与油管的末端连接；或者，第1气弹主体还包括能够套装在油管上的中通孔，同时，第1释放短节也具有能够套装在油管上的结构。6.根据权利要求5所述的水平井甲烷原位燃爆多...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝彤，郭天魁，曲占庆，吕明琨，王继伟，樊家铖，王文东，王云鹏，陈铭，郭畅，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：