CN116696342A - 一种用于煤层气井的前舱式二次爆炸复合射孔方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于煤层气井的前舱式二次爆炸复合射孔方法，属于煤层气压裂技术领域，目的在于提高低渗透率、低孔隙度煤层气井射孔增深增透的改造效果，主射孔弹第一次引爆，打开地层建立初始通道，前舱药随射孔弹爆炸产生的金属射流形成同轴随进效应进入射孔通道，金属射流引燃进入射孔通道内的前舱药，其燃烧产生高含能二次产物，高含能产物与地层流体混合物产生化学反应，发生二次爆炸，形成二次高压高温冲击波，补充延缝能量，使射孔孔道以裂缝的形式继续向前延伸扩展，产生延缝、扩孔作用，最终形成多方位缝网裂缝体系，同时对射孔通道压实带进行了改造，达到提高储层导流能力的一种增产技术。
Description
技术领域
本发明属于煤层气压裂技术领域，具体涉及一种用于煤层气井的前舱式二次爆炸复合射孔方法。
背景技术
我国煤储层大都具有低压、低渗、低饱和等特点，采用常规增产改进和降压技术虽然取得了低渗型和深部煤层气开发的一些突破，但是气井产能普遍较低，经济效益较差，严重制约了低渗型和深部煤层气的开发。
迄今为止，煤层气井射孔完井技术的发展经历三个阶段，分别是准确打开煤储层、保护煤储层和进一步解放煤储层这三个阶段。我国国内的外射孔技术大概是分为以下几个方面：（1）把提高煤层气产能作为主要目的的高效射孔完井技术，比如有复合射孔技术；（2）以保护煤储层、完善和提高射孔完井效果为主要目的的射孔工艺技术，比如负压射孔工艺技术、超正压射孔工艺技术和动态负压射孔工艺技术；（3）把提高作业效率为主要目的的一体化组合作业工艺，包括提高测试资料真实性的射孔和测试联作工艺；（4）把恢复煤层气井产能、延长使用寿命作为目的的增产措施，如射爆联作增产技术和爆燃压裂增产技术等。
随着煤层气田开发深度的逐渐增大，尤其是面对当今众多的煤层气低效井及深部煤层气井所赋存的特殊地质条件，射孔技术正面临着更多、更复杂的问题。前舱式二次爆炸复合射孔技术是一种新的射孔工艺，需针对煤层气特殊的产出机理及赋存条件进行工艺改进，为煤层气低产井及深部煤层气的开发提供技术支撑。
发明内容
本发明针对现有煤层气低效井及深部煤层气井的产能问题，提供一种对环境无污染的用于煤层气井的前舱式二次爆炸复合射孔技术。可提高煤层气田的采集收集率、保护煤储层、提高煤层气井的产能。
本发明采用如下技术方案：
一种用于煤层气井的前舱式二次爆炸复合射孔方法，采用前舱增效药盒与射孔弹组装件，借助二次爆炸产生的冲击波直接加载孔道前端，提高了造缝效率，包括如下步骤：
第一步，校深：射孔前用小伽玛测井，与煤层气井完井后的测井曲线进行对比，目的煤层位置确定无误后方可进行射孔；
第二步，电缆或油管输送射孔枪：通过油管或电缆输送前舱式二次爆炸复合射孔枪到指定位置；
第三步，前舱式二次爆炸复合射孔作业：到达校深后的准确位置，通过地面电缆电点火或地面投棒撞击引爆起爆器，射孔弹开始第一次引爆，射孔弹爆炸金属射流引燃前舱药燃烧产生高含能二次产物与地层流体混合物产生化学反应，发生二次爆炸，形成二次高压高温冲击波，对射孔通道压实带进行了二次改造；
第四步，起出电缆或油管、关井：射孔完毕后开始上提电缆或油管，射孔枪完全起出井口后停绞车，或油管及射孔枪全部提出井口后，拆卸射孔枪，爆破作业工严禁站在射孔枪两端，井场监督检验射孔发射率，发射率不得小于95%。
进一步地，第一步所述校深，采用GR-CCL校深仪进行校深，煤储层位置与测井曲线比对需一致，还需下GR-CCL校深仪测到最后一个短套，然后上提用磁定位信号初步校深，最终确定预定深度。
进一步地，第二步所述的电缆输送射孔枪中，射孔枪下井前，应确保井筒内充满射孔液，井深100米内以600 m/h的速度下井，井深超过100米后，增加电缆速度到3600 m/h，下GR-CCL校深仪测到最后一个短套，然后上提用磁定位信号初步校深。
进一步地，第三步中所述的前舱式二次爆炸复合射孔作业中，采用电缆输送射孔时，通过观察送电电压和电流来判断是否成功引爆起爆器，同时通过观察井口管线的震动来判断是否射孔成功；采用油管输送射孔时，在地面井口安装射孔监测仪，来判断是否射孔成功。
进一步地，所述射孔枪从上到下依次为油管、筛管、起爆器、连接体、二次爆炸前舱药盒射孔枪和尾堵，连接体内设有传爆管，传爆管和尾堵之间设有固弹架，固弹架上设有射孔弹，连接体上设有外盲孔。
进一步地，所述的起出电缆、关井中，上提时，每200m应记录一次张力，便于计算不同深度的最大安全张力，电缆初始上提速度为4000m/h，当距井口100m时，上提速度降为1600m/h，最终至井口20m时，上提速度降为700m/h。
本发明是为了提高低渗透率、低孔隙度煤层气井射孔增深增透的改造效果，特别是攻克制约深部煤层气高效勘查开发的技术瓶颈，应对深部煤层气赋存状态复杂、垂向和水平应力强等重大科学问题
本发明的有益效果如下：
1. 射孔弹引爆打开地层通道，前舱式推进剂产生高含能材料，发生二次爆炸产生冲击波直接加载孔道前端，延长裂缝，裂缝长度大，造缝效率高。
2. 前舱式推进剂中可预先加入研磨性材料，进入裂缝内产生支撑作用，裂缝不闭合。
3. 煤层气井所用固体推进剂前舱药盒，具有良好的耐温性能、耐压性能、抗摩擦性能、抗静电性能，现场使用质量稳定、性能可靠、安全性高，不会产生炸枪、断裂等任何安全事故。
4. 二次爆炸产生的高压气体可冲洗压实带并返排出孔道内脱落的煤屑和煤粉等，破裂、消除孔道压实带，解除射孔造成的压实带效应，改善渗流特性。
5. 配套的火工品和配件选择耐高温，耐高压器材，并调整全系统的技术参数，在温度163℃、压力105MPa的环境下，48h内技术性能可靠。
6. 全套系统在温度163℃、压力105MPa的环境下，48h内工作性能可靠。
7. 该系统可以采用油管输送或电缆输送方式现场施工。
8. 该系统可以采用地面投棒或地面加压的方式启动工作。
9. 该系统射孔后，射孔枪不断裂、无裂纹、无胀径。
10. 该系统射孔孔径13mm，孔深1247mm。
11. 该技术安全可靠，不损坏油管、套管，不污染煤岩储层。
附图说明
图1为二次爆炸前舱药盒射孔枪连接顺序示意图；
其中：1-油管；2-筛管；3-起爆器；4-连接体；5-传爆管；6-外盲孔；7-二次爆炸前舱药盒；8-射孔弹；9-固弹架；10-射孔枪；11-尾堵。
图2为二次爆炸前舱药盒射孔枪管柱结构示意图；
其中：12-投棒；13-导爆索。
图3为现场地面设备连接摆放示意图；
其中：14-井架；15-修井车；16-绞车；17-目的煤层。
具体实施方式
一种用于煤层气井的前舱式二次爆炸复合射孔方法，包括如下步骤：
1）校深：目标井射孔前需借助GR-CCL校深仪进行校深，煤储层位置与测井曲线比对需一致，还需下GR-CCL校深仪测到最后一个短套，然后上提用磁定位信号初步校深，最终确定预定深度。
2）电缆或油管输送射孔枪：作业前应详细了解施工步骤和注意事项，确保射孔位置准确无误，并确认测井系统的报警和关机设置正确，随后下放电缆或油管到预定深度，时刻保持GR-CCL校深仪测井到最上面的短套管，跟下测时的深度进行比较，必要时对深度进行校正。
3）前舱式二次爆炸复合射孔作业：到达设计校深后的准确位置，通过地面电缆或地面投棒引爆起爆器，射孔弹开始第一次引爆，射孔弹爆炸金属射流引燃前舱药燃烧产生高含能二次产物与地层流体混合物产生化学反应，发生二次爆炸，形成二次高压高温冲击波，对射孔通道压实带进行了二次改造。
4）起出电缆或油管、关井：用电缆传输射孔时，射孔完毕后开始上提电缆，每200m需要记录一次张力，且要严格控制上提速度，射孔工具串完全起出井口后停绞车单元；或用油管传输射孔时，射孔完毕上提油管时，严禁猛提猛放、严禁溜钻，油管上提速度不超过400m/h，拆卸射孔枪，现场监督检验射孔发射率，并且发射率不得小于95%。
所述的校深中，现场施工前需提前收集该井的测井曲线，分析目的煤储层的位置及顶底板岩性情况，以比对校深数据。
所述电缆输送射孔枪中，下放前需在仪器井口对零，确保在深度系统中更新计算好的对零深度，还要确保井筒内充满射孔液，保证射孔段800米以上有液面。
所述油管输送射孔枪中，下放油管时，必须地面准确丈量油管长度尺寸，油管接箍必须涂抹油管丝扣油，油管扣上满，确保油管连接牢靠，油管下到设计位置后，必须对深度进行校深，误差不大于0.2m。然后用热活性水反洗井，洗井5个循环，将油管清洗通畅。
所述前舱式二次爆炸复合射孔作业中，射孔枪管柱从上到下应遵循的一定的连接顺序，从上到下依次是油管+筛管+起爆器+连接体（传爆管）+二次爆炸前舱药盒射孔枪+尾堵，射孔效果需通过地面观察地面监测仪及井口管线的震动来判断，射孔作业期间，密切观察井口压力，一旦发生井液溢流，立即停止射孔作业，立即关闭井口闸门、关闭防喷器。
所述起出电缆、关井中，起出电缆时需注意其最大安全拉力，保证张力小于最大安全拉力，如遇卡，将张力拉至安全拉力后打电缆卡子崩住电缆10分钟，张力仍没有明显下降则放松电缆，准备穿芯打捞。
实施例
如图1、图2、图3所示为二次爆炸前舱药盒射孔枪连接顺序、管柱结构及现场地面设备连接摆放示意图，具体工艺步骤如下：
1. 井场准备
1）准备好射孔器材并提供充足的照明，照明区域主要为井口区域、吊车大小钩（作业时预计大小钩距离地面13米高），以及井口至测井车之间的地面区域。
2）现场提供最小安全载重在8吨以上的吊车或修井车，臂高20米以上，小钩最小安全载重5吨，辅助射孔作业。
3）保证煤层气井射孔段800米以上有液面。
2. 前舱式二次爆炸复合射孔作业流程
施工流程为：第一次校深，确定深度参考值→井筒灌满射孔液→油管输送射孔枪至设计位置以上10m→第二次校深，确定管柱深度上下调节值→上下调节管柱深度，使射孔枪正对射孔目的层→地面安装井口及防喷器→地面投棒点火(或地面加压点火) →前舱式二次爆炸复合射孔作业→起提射孔管柱→地面检查发射率，低于95%时复射→关井投产。
3. 应用实例
该技术为煤与煤层气共采国家重点实验室与专利完成单位共同研发及应用，在深部煤层气井及低产井储层改造中已开展工程示范。通过该技术可以在煤储层产能通道中形成二次高压高温冲击波，使射孔孔道以裂缝的形式继续向前延伸扩展。选取武乡区块深部煤层气低产井，实施前舱式二次爆炸复合射孔增产措施改造。该区块煤层埋深较大，煤储层孔隙度、渗透率都比较低，裂隙发育程度低，煤储层破裂压力梯度、坚固性系数也较高，煤储层比较坚固致密。普通射孔后投产时产气量都比较高，生产一段时间后，产量急剧衰减，分析原因为煤层气渗流通道被堵塞，同时煤储层深部微裂缝、微裂隙发育不完善，产气通道少所致。
2020年2月选取了10口深部低产煤层气井，进行前舱式二次爆炸复合射孔增产措施技术改造，解除煤储层孔隙吼道堵塞物，二次造缝延缝，连通原生裂隙，增大煤层气渗透导流能力。持续观察跟踪这10口井的生产情况，统计生产600天产量数据，经过统计分析，改造前后效果对比见表1。从表1可知，这10口井改造前，产气量都很低，改造后单口井日均产气量都在700m3/d以上，有的井日均最高产气量达到798m3/d，日平均增产气量达到594m3/d，平均增产倍数达到3.8倍，增产改造效果显著，这说明进行前舱式二次爆炸复合射孔增产技术改造，能够显著提高深部煤层气井的产量，达到造缝、延缝、解堵增产的目的,并且具有较好的经济效益，值得推广应用。
表1 深部煤层气低产井改造前后产气量对比表
Claims (6)
1.一种用于煤层气井的前舱式二次爆炸复合射孔方法，其特征在于：采用前舱增效药盒与射孔弹组装件，借助二次爆炸产生的冲击波直接加载孔道前端，提高了造缝效率，包括如下步骤：
第一步，校深：射孔前用小伽玛测井，与煤层气井完井后的测井曲线进行对比，目的煤层位置确定无误后方可进行射孔；
第二步，电缆或油管输送射孔枪：通过油管或电缆输送前舱式二次爆炸复合射孔枪到指定位置；
第三步，前舱式二次爆炸复合射孔作业：到达校深后的准确位置，通过地面电缆电点火或地面投棒撞击引爆起爆器，射孔弹开始第一次引爆，射孔弹爆炸金属射流引燃前舱药燃烧产生高含能二次产物与地层流体混合物产生化学反应，发生二次爆炸，形成二次高压高温冲击波，对射孔通道压实带进行了二次改造；
第四步，起出电缆或油管、关井：射孔完毕后开始上提电缆或油管，射孔枪完全起出井口后停绞车，或油管及射孔枪全部提出井口后，拆卸射孔枪，爆破作业工严禁站在射孔枪两端，井场监督检验射孔发射率，发射率不得小于95%。
2.根据权利要求1所述的一种用于煤层气井的前舱式二次爆炸复合射孔方法，其特征在于：第一步所述校深，采用GR-CCL校深仪进行校深，煤储层位置与测井曲线比对需一致，还需下GR-CCL校深仪测到最后一个短套，然后上提用磁定位信号初步校深，最终确定预定深度。
3.根据权利要求1所述的一种用于煤层气井的前舱式二次爆炸复合射孔方法，其特征在于：第二步所述的电缆输送射孔枪中，射孔枪下井前，应确保井筒内充满射孔液，井深100米内以600 m/h的速度下井，井深超过100米后，增加电缆速度到3600 m/h，下GR-CCL校深仪测到最后一个短套，然后上提用磁定位信号初步校深。
4.根据权利要求1所述的一种用于煤层气井的前舱式二次爆炸复合射孔方法，其特征在于：第三步中所述的前舱式二次爆炸复合射孔作业中，采用电缆输送射孔时，通过观察送电电压和电流来判断是否成功引爆起爆器，同时通过观察井口管线的震动来判断是否射孔成功；采用油管输送射孔时，在地面井口安装射孔监测仪，来判断是否射孔成功。
5.根据权利要求1所述的一种用于煤层气井的前舱式二次爆炸复合射孔方法，其特征在于：所述射孔枪从上到下依次为油管、筛管、起爆器、连接体、二次爆炸前舱药盒射孔枪和尾堵，连接体内设有传爆管，传爆管和尾堵之间设有固弹架，固弹架上设有射孔弹，连接体上设有外盲孔。
6.根据权利要求1所述的一种用于煤层气井的前舱式二次爆炸复合射孔方法，其特征在于：所述的起出电缆、关井中，上提时，每200m应记录一次张力，便于计算不同深度的最大安全张力，电缆初始上提速度为4000m/h，当距井口100m时，上提速度降为1600m/h，最终至井口20m时，上提速度降为700m/h。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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