[发明专利]一种大温差冻融循环强化页岩气开采的方法

说明书

本发明公开了一种大温差冻融循环强化页岩气开采的方法，先向页岩气井的页岩气抽采管内脉动注磁化水，其次高压氮气驱动磁化水在页岩中运移使磁化水尽可能的进入页岩内，然后进行多次液氮冻结磁化水与高温氮气融化，充分利用磁化水的渗透性、高压氮气的驱动性、磁化水冻结后的膨胀力及液氮与高温氮气形成的超大温差冻融循环使页岩充分致裂，且高温氮气还能为页岩气脱离页岩提供能量，最终能有效提高页岩的致裂效果及裂隙扩展范围，增大页岩渗透率，从而强化对页岩气大流量、高浓度、长时间的抽采。

技术领域

本发明涉及一种强化页岩气开采的方法，具体是一种大温差冻融循环强化页岩气开采的方法。

背景技术

页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，成分以甲烷为主，是一种重要的非常规天然气资源。我国页岩气资源储量丰富陆域页岩气地质资源潜力为134.42万亿立方米，可采资源潜力为25.08万亿立方米，且开采寿命和生长周期较长。因此，页岩气的商业化开采有望改善我国常规天然气资源不能自给自足的现状。

现有页岩气开采的主要方式是依靠其自身解吸，采气一段时间后，页岩气的产量急剧降低，页岩气开采的效果不理想，产量低、产量不稳定，不能达到工业开发标准，因此需要等待一段时间后让其自身解吸后再进行开采。为了提高页岩气的采收率，可在页岩气开产量低于工业开发标准(单井1000m³/日)时，采取强化页岩气开采措施。现有的强化措施主要采用水力压裂进行储层改造，其原理是通过页岩泵车将压裂液泵入到井底，高压压裂液在页岩气储层内压裂出一条或多条裂缝，从而为页岩气的渗流提供更多的通道。这种方法存在以下几个问题：①虽然增加了渗流通道，使部分解吸的页岩气流出，但没有从根本上加速吸附态页岩气的解吸，增产效果有限；②耗水量大，对贫水、缺水的页岩气分布区域无法利用该技术进行开采，且浪费水资源；③对页岩进行水力压裂的起裂压力最高达140MPa，但是其形成的主裂纹数目有限，难以进入页岩致密孔隙，难以有效提高页岩中的开采率；④压裂液中的化学添加剂和进入地下水中，对生态环境破坏严重。因此，亟待开发一种新的强化页岩气开采方法，丰富我国的页岩气开采的技术体系。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种大温差冻融循环强化页岩气开采的方法，通过向页岩气井脉动注入磁化水，再用高压氮气及液氮交替注入，充分利用磁化水的渗透性及液氮与高温氮气形成的超大温差冻融循环使页岩充分致裂，能有效强化页岩气开采效果、提高其开采效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大温差冻融循环强化页岩气开采的方法，其特征在于，具体步骤为：

A、打开第一阀门和第二阀门，启动磁化水发生器和脉动泵，磁化水经脉动泵脉动作用得到脉动磁化水，脉动磁化水经过第三管路、第二管路与第一管路进入页岩气抽采管，对页岩层进行冲击，使页岩裂隙发育、扩展，控制脉动磁化水的脉动频率为0.02Hz～0.15Hz，脉动压力为30MPa～50MPa，脉动时间为2h～5h；

B、待脉动磁化水注入结束后，依次关闭磁化水发生器、脉动泵、第一阀门与第二阀门；

C、打开第五阀门、第四阀门、第三阀门，依次启动氮气增压装置与制氮机，得到高压氮气，所述高压氮气压力为5MPa～10MPa，高压氮气经第六管路、第五管路、第四管路与第一管路进入页岩气抽采管，当气体压力测量装置显示页岩气抽采管内的气压为8MPa时，关闭制氮机、氮气增加装置、第五阀门、第四阀门与第三阀门；

D、等待一段时间，当气体压力测量装置显示页岩气抽采管内的气压小于6MPa时，重复步骤C，确保页岩气抽采管内压力维持在6MPa～8MPa，使高压氮气驱动磁化水进入页岩层内，当激光测距仪测得的距离磁化水液面的值等于页岩气抽采管长度时，关闭制氮机、氮气增加装置、第五阀门、第四阀门与第三阀门，停止向页岩气井内注入高压氮气，然后将页岩气井密闭36h～72h；