[发明专利]一种直井甲烷原位燃爆压裂装置及方法

说明书

本发明涉及一种直井甲烷原位燃爆压裂装置及方法，属于燃爆压裂技术领域。装置包含封隔器、筛管、单向阀、引爆装置等组成的系统设备，可实现地层甲烷气体析出及原位燃爆。利用泵车从油套环空泵入低密度压井液，顶替原始压井液，此过程中目的层混合流体经引爆装置单向阀排出，待井口检测到甲烷气体时转注高密度压井液，单向阀关闭，引爆装置腔体及油套环空蓄气完成，最后从井口实施投棒作业，巨大冲击力使下承压盘剪切断裂，助燃剂连同夹持器与撞针快速接触，引发地层甲烷气体爆炸，爆炸气流沿套筒孔隙高速射出，使地层冲击致裂。本发明提出了新的燃爆方式，使得燃爆压裂作业更加安全高效，达到传统燃爆效果的同时降低了施工风险和成本。

技术领域

本发明涉及一种直井甲烷原位燃爆压裂装置及方法，适用于复杂页岩气、致密气等储层，属于燃爆压裂技术领域。

背景技术

随着中高渗油气田开采进入后期及对油气资源需求不断增加，低渗及非常规油气藏资源成为油气资源增储上产的比重逐步增大，其中致密气、页岩气、煤层气等成为油气增储的主要组成部分。由于致密气、页岩气等储层普遍具有低孔隙度、低渗透率的特性，压裂是实现其商业开采的必要手段。水力压裂耗水量大，尤其是我国深层、致密、高应力差异储层，水力缝网难以形成。

燃爆压裂技术凭借较高的瞬时燃爆压力使储层致裂，能有效对致密、低渗等复杂油气藏进行储层改造，可突破应力集中，促进复杂缝网发育，且低成本、无污染，但是现有的燃爆工艺通常将燃烧剂和助燃剂混合形成的炸药同时注入井底地层，炸药一般是军工产品且无法避免运输和注入过程中的安全，存在火工产品的安全性问题，且引爆范围有限，在制作、运输、存储，投放过程中都有很大的安全隐患，对工作人员的施工管理能力也提出了很高的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，针对页岩气储层，本发明提供一种直井甲烷原位燃爆压裂装置及方法，利用储层析出的甲烷气体作为可燃物，当引爆装置等系统设备随油管下入目的层后，配合井口循环不同密度的压井液，使得地层甲烷气体析出并在目的层封闭井筒空间蓄集。进而，通过投棒冲击和引爆器上下压差的共同作用，冲击撞针，实现引爆装置中助燃剂与井筒中甲烷气体的原位协同燃爆，在井筒周围基质中形成冲击裂缝，实现真正意义上的立体裂缝网络，提高改造后地层产量。

本发明的技术方案如下：

一种适用于复杂页岩气、致密气等储层的直井甲烷原位燃爆压裂装置，包括油管装置、引爆装置，

油管装置包括常规油管柱，油管柱底部上下设有上封隔器和下封隔器，上封隔器上方的油管柱内部设有上筛管；

引爆装置包括特制管柱，特制管柱内壁上方设有上固定槽，特制管柱中部设有助燃剂夹持器，助燃剂夹持器内部放置有助燃剂，夹持器内部密封罐可装填固、液、气三种状态的助燃剂，助燃剂采用本领域常规即可，上固定槽用于限制助燃剂夹持器的向上位移；特制管柱底部设有一体化撞针装置，一体化撞针装置底部中心处设有撞针且其空腔用于容纳甲烷气体和下承压盘碎片，助燃剂夹持器与一体化撞针装置之间设有下承压盘。

优选的，特制管柱内壁顶部设有上接头，上接头为内螺纹，特制管柱底部设有下接头，下接头为外螺纹，上接头、下接头与油管柱连接。

常规管柱内部中空光滑，为流体运移或井底工具作业提供通道，本方案特制管柱内部有固定槽和内螺纹，可以盛放助燃剂夹持器等。相较于常规投棒燃爆作业先下管柱后下入燃爆装置的工艺，特质管柱固定引爆装置后一同下井，操作更加便捷。

优选的，助燃剂夹持器外壳设有外壳通孔。助燃剂夹持器落下与撞针碰撞时可通过外壳通孔向外燃爆。

进一步优选的，外壳通孔的数量为至少三排。

优选的，助燃剂夹持器顶部设有单向阀，进一步优选的，单向阀的数量为两个。单向阀只能向上开启。