[发明专利]一种用于油页岩分段水力压裂的超声波装置及施工方法

说明书

本发明公开了一种用于油页岩分段水力压裂的超声波装置及施工方法，包括依次连接的钻杆、连接短节、悬挂封隔器、压裂管柱、裸眼封隔器和多个超声波振动投球滑套，所述钻杆的端部连接有注水装置，所述的超声波振动投球滑套包括滑套外壳，所述的滑套外壳内安装有球座，球座内分布有多个超声波振动器，所述的滑套外壳上设有压裂液喷口。本发明利用超声波振动在液体中产生空化作用及其本身能量密度高、定向性强的特点，一方面可快速对油页岩层产生大量的微裂纹，另一方面可设定振动方向，实现定向压裂，该方法效率高，可节省压裂过程中所需要的注水量，同时可对指定区域进行定向压裂，提高了油气产量。

技术领域

本发明涉及一种超声波装置及施工方法，尤其涉及一种用于油页岩分段水力压裂的超声波装置及施工方法。

背景技术

非常规油气藏开采难度大，开发成本高，原有的水平井管内投球固井分段压裂技术主要存在以下几个问题：(1)压裂效率低：由于油页岩的渗透率极低，即使压裂了，天然气从基质或天然裂缝到压裂裂缝的可流动距离较短。(2)定向性差：由于油页岩的非均质性，造成压裂所形成的裂缝不能很好的按照预定的方向发展，进而无法在油气区域充分覆盖，造成了开采效率的降低。(3)耗水量大：为了提高开采效率，往往会通过提高水力压裂压力即增大注水量的方法，但该方法消耗了大量的水资源，且容易增加地下水资源污染的概率。

超声波振动是一种频率高于20KHz的振动，由于其方向性强，振动频率高，单位面积能量强，在油页岩层传播的过程中，由于压裂液体的存在产生空化现象，局部压力剧增，同时伴有强烈的冲击波和微射流，可对油页岩进行快速、大量造微裂纹，形成应力集中区域，进而为宏观裂纹的扩展提供了良好的形成条件。同时由于其方向性强的特点，解决了常规水力压裂方法定位能力差的缺点，可精确地控制造裂方向，使得生成的裂纹充分覆盖含油气区域，提高生产效率。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种用于油页岩分段水力压裂的超声波装置及施工方法，提高了油页岩地层开采油气资源效率。

技术方案：本发明包括依次连接的钻杆、连接短节、悬挂封隔器、压裂管柱、裸眼封隔器和多个超声波振动投球滑套，所述钻杆的端部连接有高压注水装置，所述的超声波振动投球滑套包括滑套外壳，所述的滑套外壳内安装有球座，球座内分布有多个超声波振动器，所述的滑套外壳上设有压裂液喷口。

所述的超声波振动器包括超声波压电陶瓷，所述的超声波压电陶瓷底部安装有固定板，所述的固定板与球座外壳过盈配合。

所述超声波振动投球滑套内的超声波振动器的振动方向排布在统一轴线上。

所述超声波振动投球滑套的端部连接有引鞋，引导套管顺利下至孔底。

所述的滑套外壳上插接有孔底电池。

一种用于油页岩分段水力压裂的超声波装置的施工方法，包括以下步骤：

(1)进行孔内处理、设备连接、孔底电池充电等准备工作；

(2)对孔底电池进行充电；

(3)进行通井、刮管，保证井筒内干净、畅通；

(4)按照设计分段压裂距离安装上述用于油页岩分段水力压裂的超声波装置；

(5)将压裂管柱推送到已部署在工作面顶板预定范围内的第一裸眼水平井中，直至第一超声波振动投球滑套对准第一压裂段并在压裂管柱内投入第一压裂球，并保证超声波振动器产生的超声波振动传播方向指向富油富气区；