[发明专利]用于可燃冰开采的压裂作业方法、开采方法和开采系统

说明书

本发明公开了在单井和双井中应用的压裂作业方法、相对应的开采天然气的方法，以及开采时用的系统装置，用增压减压成对方式进行压裂作业，通过负压力梯度场的引导，使大多压裂裂缝最终指向采出分支井眼，大幅降低了压裂作业对上覆地层的破坏，保护可燃冰上覆盖层，是可燃冰安全开采的保障之一；大幅提高单井对可燃冰资源的开采控制范围，提高单井产量，降低布井密度。开采时，注入分支井眼和采出分支井眼间也采用增压减压成对推挽式工作，有利于保持注入到采出渗流通道畅通，防止压裂裂缝二次结冰充填，维持长期稳定的可燃冰天然气开采。

技术领域

本发明涉及能源开采技术，具体涉及一种应用增压减压成对压力场对地层进行压裂作业方法，以及用该压裂作业方法开采可燃冰地层天然气的方法和系统。

背景技术

减压（负压）开采就是降低井眼中的压力，在局部打破可燃冰保存的温度和压力环境，使可燃冰融化。这个开采过程要考虑多个因素。随着可燃冰的融化，形成气体，局部压力会增加；可燃冰融化吸热使局部温度降低；局部温度和压力环境很快会回到结冰的温度压力条件范围，致使开采过程停止。为使可燃冰开采更持续，压裂作业自然成为了重要手段，然而，可燃冰开采所用的压裂作业方法却存在以下两个问题：

其一，由于压力在径向很短距离内就恢复了，满足可燃冰融化压力条件的空间范围很小，以均匀无穷厚地层为例分析，融化区域为从井壁到几十厘米的径向的圆柱空间范围。如果把射孔通道也当作井眼的延伸，则一口井的控制半径也只是约等于射孔半径加几十厘米而已。

其二，压裂作业成为了扩大单井开采范围的有效手段，压裂作业后，一口井的控制半径约大于压裂缝所覆盖的范围。但由于可燃冰上覆地层薄且松软，为保护可燃冰上覆地层免受破坏，不可采用页岩气开采那样的高强度压裂作业。此外，由于可燃冰的二次结冰，压裂作业所产生的裂缝很快被填满，使压裂作业产生的效果不能持续保留。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种应用增压减压成对压力场对地层进行压裂作业的方法，以及用该压裂作业方法开采可燃冰地层天然气的方法和系统。

在单井中应用的压裂作业方法，包括以下步骤：

1) 在地层的采出层位钻至少一个采出分支井眼，在注入层位钻至少一个注入分支井眼；所述采出分支井眼和注入分支井眼的管道中均开设有若干射孔道以便压裂液流进或流出；

2) 在完成下套管作业、固井作业和安装进口装置后，将增压管线与压裂封隔用的堵头沿套管下放至采出分支井眼和注入分支井眼之间的套管内；

3）所述增压管穿过路径上的堵头与注入分支井眼连通；增压管连接有增压泵，从而使增压泵与注入分支井眼连通；所述增压管与套管之间的环形空间为减压通道；减压管的一端连接减压泵、另一端经减压通道连通采出分支井眼；

4) 启动增压泵和减压泵，进行压裂作业：增压泵通过注入分支井眼，向地层注入压裂液，在注入分支井眼周围地层中形成正压力梯度场；减压泵通过减压通道从采出分支井眼中提出液体，在采出分支井眼周围地层中形成负压力梯度场；在注入分支井眼到采出分支井眼的之间的路径上，正、负压力梯度场相互推挽加强，产生较大压裂裂缝；在其它地层区域，正、负压力梯度场相互消减，产生较小压裂裂缝或不产生压裂裂缝。

应用上述压裂作业方法开采可燃冰地层天然气的方法：压裂作业完成后，将所述增压管换成温水管、将所述减压管换成气水通道，所述温水管连接温水调控系统，所述气水通道连接分离提升系统；

所述温水调控系统经温水管，向注入分支井眼中输送注入液，注入液经大裂缝向采出分支井眼渗流，地层中可燃冰融化液在压差驱动下流入采出分支井眼中，天然气经气水通道流至分离提升系统中。

在两口井中应用的压裂作业方法，包括以下步骤：

1)钻出左右两口井，左边井用于采出，右边井用于注入；