[发明专利]煤层气水平井超临界CO2射流造腔及多段同步爆燃压裂方法

说明书

本发明涉及一种煤层气水平井超临界CO₂射流造腔及爆燃压裂方法。煤层气水平井完钻后，利用连续油管下入超临界CO₂旋转射流破岩装置到井筒最底端，利用井下超临界CO₂旋转射流破岩装置对井筒扩孔，使井下形成直径1.0～1.5米、长2～4米的圆柱形孔洞；第一段扩孔完成后，上提旋转射流工具进行第二段扩孔工作，依此类推完成所有井段扩孔工作，段间距为80～100米。扩孔完成后利用连续油管向扩孔腔内投放固体炸药，随后下入筛管。最后通过地面高压CO₂泵加压引爆炸药，产生的高能气体混同超临界CO₂压裂煤层。该方法能够使煤层产生多而复杂的体积裂缝，扩孔后爆炸压裂有助于煤岩应力卸载，可有效提高煤岩渗透性，从而提高煤层气水平井的产能。

技术领域

本发明涉及一种煤层气井压裂增产方法，尤其涉及一种煤层气水平井分段压裂方法，属于石油钻探领域。

背景技术

水力压裂技术为当前煤层气增产主要应用技术，常用的压裂液介质为水基压裂液、气体增能(泡沫压裂液)和醇基压裂液。水力压裂技术发展完善，工艺较为成熟，但存在施工周期长，需要排水，设备复杂，费用较高，往往会污染煤层的局限，而且产生的裂缝多为单条主裂缝，难以形成网状裂缝。高能气体压裂也在煤层气开发中得到应用，爆炸冲击波可以使地层产生更多微裂缝，但存在能量较低，裂缝短等局限。

CO₂是一种常见气体，将其加温加压至临界点以上(Tc＝31.1℃，Pc＝7.38MPa)时成为超临界CO₂流体，在地层温度和压力条件下，一般750m以上便能使CO₂达到超临界状态。超临界CO₂流体既不同于气体，也不同于液体，它具有接近于气体的低黏度和高扩散性、接近于液体的高密度以及表面张力为零等特性。国内外研究表明，使用超临界CO₂作为压裂流体，裂缝起裂压力显著低于常规压裂液起裂压力。煤层为易水敏储层，超临界CO₂压裂流体不含水，不仅不会使煤层中黏土膨胀，反而可以使致密的黏土砂层脱水，从根本上避免了水敏伤害的发生，是一种清洁压裂流体。相对于常规压裂液，超临界CO₂压裂流体黏度低而扩散能力强，表面张力接近为零，所以渗透能力很强，很容易渗入煤层中的孔隙和微裂缝，从而产生大量的微裂缝网络。超临界CO₂溶剂化能力强，能够溶解煤基质中部分有机质，如酯、醚、内酯类、环氧化合物等，从而有效扩增了煤体孔隙、裂隙，提高了煤体渗透性，使得甲烷能够更加顺畅的流出。绝大部分煤层气是以吸附状态赋存在储层中的，需要解吸附才能顺利产出。实验研究表明，CO₂分子在煤岩中的吸附能力为甲烷分子的1.5～3倍，利用超临界CO₂压裂煤层气藏时，吸附能力更强的CO₂会置换出储层中的吸附态甲烷，显著提高煤层气藏采收率。

煤岩渗透率低，应力释放后可增大渗透率，单纯压裂方法难以达到此目的，利用井下扩孔+爆炸+超临界CO₂进行煤层压裂，能够在爆炸过程中产生更多微裂缝，同时扩孔有利于煤岩应力释放，超临界CO₂可进一步沟通裂缝网络，能取得较好的增产效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种煤层气井压裂增产新方法，其是在煤层气水平井完钻后，利用连续油管下入超临界CO₂旋转射流破岩装置进行多段扩孔，随后利用连续油管向扩孔腔内投放固体炸药，完毕后下入筛管，最后通过地面高压CO₂泵加压引爆炸药，利用产生的高能气体混同超临 界CO₂压裂煤层。该方法能够使煤层产生多而复杂的体积裂缝，扩孔后爆炸压裂有助于煤岩应力卸载，可有效提高煤岩渗透性，从而提高煤层气水平井的产能。

为了达到上述目的，本发明提供了一种煤层气水平井超临界CO₂射流造腔及多段同步爆燃压裂方法。