[发明专利]一种基岩水井水力压裂增水的方法及其系统装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基岩水井水力压裂增水的方法及其系统装置。

背景技术

基岩地下水主要赋存类型有碳酸岩类岩溶水和碎屑岩、岩浆岩、变质岩中的裂隙、孔隙水。多以裸孔或局部裸孔成井。由于基岩地层的非均质性，蓄水构造、裂隙分布和补给途径复杂，成井难度大。部分水井经勘查具备成井条件，但是，打成的井因出水量太小而报废。多数报废井由以下因素造成：①井（孔）未钻到或偏离了蓄水构造；②井（孔）岩层的裂隙与储水构造连通性差，渗透率低；③钻井过程中的泥浆、岩屑等堵塞了裂隙通道。对于非地质条件差引起的出水量达不到预期目标的井，以往采取的增水方法有：井内灌酸法、孔内爆破法和气举洗井法。这些方法在特定条件下，可以起到一定的增水效果，但是，增水效果不稳定，原因是受洗井工艺技术的影响。如灌酸法是利用盐酸溶蚀碳酸盐岩地层的性质提高岩层的渗透率，但灌注工艺是直接将盐酸注入井内，酸液只能与孔壁附近的岩石发生接触反应，酸蚀范围小；井内爆破法是利用炸药在井（孔）内爆炸产生的瞬间冲击波效应，使井内局部岩石形成裂缝，但影响范围小，很难与蓄水构造有效连通；气举法是采用专用机具产生的气流，顶驱井内水柱并形成局部真空或低压区，使含水裂隙中的水体快速涌入井内，带出裂隙中的充填物，但此法不能扩展裂隙通道。上述洗井法均不能实现与蓄水构造直接贯通的作用，增水效果不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种基岩水井水力压裂增水的方法，其可解决具备成井条件的水井因井（孔）偏离了蓄水构造或因裂隙中含有的充填物堵塞使得井（孔）中含水裂隙层的渗透率低，导致水井出水量小、成井率低和传统的洗井增水技术方法存在局限性的问题。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种基岩水井水力压裂增水的方法，其方法如下：

1）配备一套压裂增水装置，包括一组可提供高压流体的地表设备和一套井内压裂器具，其中，所述的地表设备至少包括有一组压裂泵、管汇和高压水龙头，三者之间由高压管路联通，在压裂泵上设有安全阀、压力表、流量计，在管汇上设有压力表、流量表、温度计和卸荷旋塞阀与安全阀；所述的井内压裂器具包括一组以上的可被送入井内分布在待作业井段的封隔器，各封隔器为带有环腔室的圆柱形外层为橡胶层的弹性体，每组封隔器之间安装一个定压开启阀，根据压裂井段长度可在每组封隔器之间加接钻杆；定压开启阀的开启压力为1.5MPa-5MPa；在紧邻上封隔器上方安设投球卸荷阀；钻具最底端安设底堵；

2）将所述的井内压裂器具送入井内，将每组封隔器安装在座封段，定压开启阀对着被压裂孔段；将地表设备经高压管路、高压水龙头与井内钻杆和各压裂器具按顺序连接使之相互联通，准备工作就绪；

3）检验设备、管路系统、各阀门和仪表都正常后，开启压裂泵，使高压流体经管路、管汇、管路、高压水龙头、井内钻杆进入封隔器内，伴随着系统压力升高并达到一定值后，定压开启阀打开，流体进入各封隔器内腔使之膨胀座封，当系统压力达到一定值后，定压阀开启，流体进入封隔器之间的钻柱与井孔间的环腔内，随着系统压力的不断增高并超过岩石自身的抗张强度后，岩石启裂，形成新的裂缝并延伸至蓄水构造，实现水井增水。

所述基岩水井水力压裂增水方法中，当压裂工作结束后，卸开高压水龙头，在钻杆内腔投入钢球，再重新连接，开泵送水，顶开投球卸荷阀滑套，露出的泄流孔将钻杆内的液体泄掉，在各封隔器收缩后提出井内器具。

所述基岩水井水力压裂增水方法中，所述的座封段选择在作业目的层的上下端孔段(较完整的孔段)。

所述基岩水井水力压裂增水方法中，在地表上的压裂泵与高压水龙头间的高压管路上设一管汇，其上安设用以监测压入水井内的压裂液和返排液的温度计、流量计和压力表的数据头上；通过远程控制采集压裂泵流量、流体压力与温度数据，调整压裂泵柴油机的转速控制压裂液流量和压力。

本发明的另一目的是提供一种基岩水井水力压裂和高压流体洗井增水的系统装置，利用该装置可以实现上述的使基岩水井增水的方法。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种用于实现基岩水井增水方法的系统装置，其包括：

一组地表设备，至少包括有压裂泵、管汇和高压水龙头，三者之间由高压管路联通；

一套井内压裂器具，包括一组或几组可被送入井内分布在作业井段的封隔器，各封隔器为带有环腔室的圆柱形外层为橡胶层的弹性体，每组封隔器之间安装一个定压开启阀；根据压裂井段长度在每组封隔器之间加接钻杆并相互联通；在紧邻上封隔器上方安设投球卸荷阀；钻具最底端安设底堵；