井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置及方法，所述井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置包括地面控制系统、电能传输系统、以及井下作业装置，地面控制系统设于地面且包括地面控制装置和地面变压供电装置，所述地面控制装置包括地面监测装置、控电开关，所述控电开关与所述地面变压供电装置电性连接，所述地面监测装置设于地面用于监测井口排气情况，所述地面监测装置还设有井口安全装置，电能传输系统包括传电电缆，传电电缆传设于连续油管内且与地面控制系统连接，所述传电电缆用于传输交流电至井下，其中所述连续油管用于伸入目标储层。所述连续油管用于伸入目标储层。所述连续油管用于伸入目标储层。

【技术实现步骤摘要】
井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置及方法


[0001]本专利技术属于油气田开发
，具体涉及一种井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置及方法。

技术介绍

[0002]以页岩气为代表的非常规天然气已经成为油气供应的重要组成部分，如何实现这类储层的高效开发也已成为石油工程领域研究热点，但是由于页岩气储层致密，储层内渗流阻力大，常规水力压裂在页岩储层难以实现高效储层改造，一般只能形成形态单一的裂缝，难以制造立体复杂缝网。
[0003]随着页岩气等非常规天然气资源逐渐受到重视，对于压裂技术也提出了新的要求。除了要尽量减少储层伤害和环境污染之外，更加重视压裂改造的体积。页岩甲烷原位燃爆压裂是一种新兴的储层改造技术，通过注入助燃剂至井底，混合储层原位析出的甲烷气体，并在井筒空间或近井地层中引爆完成压裂施工。但在实际开发中，页岩气储层产出中含水量较高，井筒空间内一般同时存在水层与气层，在一般页岩井水力压裂中，气水同产的情况不会对压裂施工产生太大影响，但在甲烷原位燃爆压裂施工中，井筒空间大量积液会压缩甲烷
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助燃剂气体混合空间，降低燃爆威力，同时，水层的存在极易影响井下点火装置，极有可能导致混合气未起爆，存在极大施工风险；页岩储层致密，孔喉半径小，渗流阻力大，气井自然产能低或无自然产能，针对前期未进行储层改造的新井，依靠储层自然析出的甲烷气不足以完成燃爆压裂施工。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术所要解决的是如何提供一种井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置及方法，旨在解决或部分解决上述问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置，包括：地面控制系统，设于地面且包括地面控制装置和地面变压供电装置，所述地面控制装置包括地面监测装置、控电开关，所述控电开关与所述地面变压供电装置电性连接，所述地面监测装置设于地面用于监测井口排气情况，所述地面监测装置还设有井口安全装置；电能传输系统，包括传电电缆，传电电缆传设于连续油管内且与地面控制系统连接，所述传电电缆用于传输交流电至井下，其中所述连续油管用于伸入目标储层；井下作业装置，包括井下封隔与固定系统、电子整流器、金属储能电加热系统、电爆炸丝能量转换器，所述井下封隔与固定系统包括上封隔器、油管堵头、以及下封隔器，所述上封隔器套设在连续油管上，所述金属储能电加热系统安装在所述连续油管的一端部且与所述传电电缆连接，所述下封隔器安装在所述金属储能电加热系统与所述连续油管相反的一端，所述电子整流器容置于所述连续油管内且靠近所述连续油管的端部处，所述电子
整流器与所述金属储能电加热系统电性连接，所述油管堵头可拆卸地堵住连续油管的一端部，所述电爆炸丝能量转换器用于安装在孔眼处。
[0006]优选地，在所述井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置中，所述地面变压供电装置包括地面高功率发电机、以及升压变压器，所述控电开关与地面高功率发电机电性连接，升压变压器的一端与所述高功率发电机电性连接，另一端与所述传电电缆的一端电性连接。
[0007]优选地，在所述井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置中，所述电能传输系统还包括绝缘保护装置，所述绝缘保护装置包括第一部分和第二部分，所述第一部分设于所述连续油管和所述传电电缆之间，所述第二部分位于所述金属储能电加热系统内，以隔绝所述金属储能电加热系统中的电加热丝。
[0008]优选地，在所述井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置中，所述第一部分的材质为硅橡胶材质，且耐温220℃以上、耐压35MPa以上；和/或，所述第二部分的材质为氧化镁，且耐温600℃以上，耐压45MPa以上。
[0009]优选地，在所述井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置中，所述井下封隔与固定系统还包括固定器，所述固定器位于所述下封隔器的上部且固定所述金属储能电加热系统；所述金属储能电加热系统包括护管、多根金属加热丝、绝缘保护层，所述护管的上端与所述连续油管的一端部连接，所述传电电缆穿过所述护管并与所述多根金属加热丝电性连接，所述多根金属加热丝安装在所述固定器的内部且与地层产液接触。
[0010]优选地，在所述井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置中，所述金属加热丝的材质为镍铬合金；所述护管的材质为合金钢。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术还提供一种利用上述的井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置的压裂方法，包括如下步骤：在目标储层进行射孔并在射孔的孔眼位置处安置电爆炸丝能量转换器；将传电电缆、下封隔器、金属储能电加热系统、上封隔器、油管堵头安装在连续油管，并将连续油管放至目标储层，通过上封隔器、下封隔器、以及油管堵头进行坐封并围设形成密闭的目标井筒空间，其中，所述传电电缆穿设在所述连续油管内，所述金属储能电加热系统安装在所述连续油管的一端部且与所述传电电缆连接，所述下封隔器安装在所述金属储能电加热系统与所述连续油管相反的一端，所述油管堵头堵住所述连续油管的一端部；地面变压供电装置供电并进行升压，高压直流电通过所述传电电缆传输至目标储层内的电子整流器；高压直流电传输至所述金属储能电加热系统，控制供电开关快速切换实现脉冲压缩，以将所述金属储能电加热系统的电能瞬间释放给井筒中的地层产出液；脉冲电经地层产出液传输至射孔孔眼处的所述电爆炸丝能量转换器，以通过所述电爆炸丝能量转换器的电爆炸丝结合液电效应形成的高温等离子体与冲击波，将电能转换成机械能，冲击波作用于目标储层，进行预先致裂；待电爆炸完成停止地面变压供电装置供电，去除连续油管的油管堵头，地面变压供电装置持续高压供电，金属储能电加热系统升温，使目标储层的目标井筒空间内产出液
持续受热、汽化、膨胀，并经过连续油管排出，并通过地面监测装置处理析出的水蒸气与部分甲烷气；对目标井筒空间内的气水分布进行测试。
[0012]优选地，在所述压裂方法中，所述在目标储层进行射孔并在射孔的孔眼位置处安置电爆炸丝能量转换器的步骤，包括：将射孔枪、电爆炸丝能量转换器经连续油管携带至目标储层，通过射孔枪完成射孔；将所述电爆炸丝能量转换器安装在孔眼位置处。
[0013]优选地，在所述压裂方法中，所述待电爆炸完成停止地面变压供电装置供电，去除连续油管的油管堵头，地面变压供电装置持续高压供电，金属储能电加热系统升温，使目标储层的目标井筒空间内产出液持续受热、汽化、膨胀，并经过连续油管排出，并通过地面监测装置处理析出的水蒸气与部分甲烷气的步骤，包括：待电爆炸完成停止地面变压供电装置供电，由井筒的井口投棒以去除所述连续油管的油管堵头；地面变压供电装置持续高压供电，金属储能电加热系统升温，使目标储层的目标井筒空间内产出液持续受热、汽化、膨胀，并经过连续油管排出，并通过地面监测装置处理析出的水蒸气与部分甲烷气。
[0014]优选地，在所述压裂方法中，所述对目标井筒空间内的气水分布进行测试的步骤，包括：对井筒井口下入取样器，通过取样器对目标井筒空间内的气水分布进行测试，判断是否满足甲烷原位燃爆压裂施工需求，施工结束后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置，其特征在于，包括：地面控制系统，设于地面且包括地面控制装置和地面变压供电装置，所述地面控制装置包括地面监测装置、控电开关，所述控电开关与所述地面变压供电装置电性连接，所述地面监测装置设于地面用于监测井口排气情况，所述地面监测装置还设有井口安全装置；电能传输系统，包括传电电缆，传电电缆传设于连续油管内且与地面控制系统连接，所述传电电缆用于传输交流电至井下，其中所述连续油管用于伸入目标储层；井下作业装置，包括井下封隔与固定系统、电子整流器、金属储能电加热系统、电爆炸丝能量转换器，所述井下封隔与固定系统包括上封隔器、油管堵头、以及下封隔器，所述上封隔器套设在连续油管上，所述金属储能电加热系统安装在所述连续油管的一端部且与所述传电电缆连接，所述下封隔器安装在所述金属储能电加热系统与所述连续油管相反的一端，所述电子整流器容置于所述连续油管内且靠近所述连续油管的端部处，所述电子整流器与所述金属储能电加热系统电性连接，所述油管堵头可拆卸地堵住连续油管的一端部，所述电爆炸丝能量转换器用于安装在孔眼处。2.如权利要求1所述的井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置，其特征在于，所述地面变压供电装置包括地面高功率发电机、以及升压变压器，所述控电开关与地面高功率发电机电性连接，升压变压器的一端与所述高功率发电机电性连接，另一端与所述传电电缆的一端电性连接。3.如权利要求1所述的井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置，其特征在于，所述电能传输系统还包括绝缘保护装置，所述绝缘保护装置包括第一部分和第二部分，所述第一部分设于所述连续油管和所述传电电缆之间，所述第二部分位于所述金属储能电加热系统内，以隔绝所述金属储能电加热系统中的电加热丝。4.如权利要求3所述的井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置，其特征在于，所述第一部分的材质为硅橡胶材质，且耐温220℃以上、耐压35MPa以上；和/或，所述第二部分的材质为氧化镁，且耐温600℃以上，耐压45MPa以上。5.如权利要求1所述的井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置，其特征在于，所述井下封隔与固定系统还包括固定器，所述固定器位于所述下封隔器的上部且固定所述金属储能电加热系统；所述金属储能电加热系统包括护管、多根金属加热丝、绝缘保护层，所述护管的上端与所述连续油管的一端部连接，所述传电电缆穿过所述护管并与所述多根金属加热丝电性连接，所述多根金属加热丝安装在所述固定器的内部且与地层产液接触。6.如权利要求5所述的井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置，其特征在于，所述金属加热丝的材质为镍铬合金；所述护管的材质为合金钢。7.一种利用如权利要求1至6任意一项所述的井下通电辅助页岩储层甲烷原位燃爆压裂装置的压裂方...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝彤，郭天魁，陈铭，石一曼，曲占庆，吕明锟，王继伟，翟成，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：