WO2013120260A1

WO2013120260A1 - 一种页岩气作业方法

Info

Publication number: WO2013120260A1
Application number: PCT/CN2012/071169
Authority: WO
Inventors: 张弭; 陈俊; 王明社; 刘宣国; 唐平; 何萌; 王江阳; 陈涛; 谢伟; 梁仲才; 刘银春; 陈�光
Original assignee: 四川宏华石油设备有限公司; 成都宏天电传工程有限公司; 宏华油气工程技术服务（四川）有限公司
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2013-08-22
Also published as: US20130206411A1; CN104254666B; US9016378B2; CN104254666A

Abstract

一种页岩气作业方法，包括如下步骤：a、钻井；b、压裂；c、导出页岩气；d将能够供给页岩气的井所输出的全部页岩气、或至少部分页岩气供给燃气发电机进行发电，并将所发出的电能输出至页岩气作业所使用的设备、或至少部分页岩气作业所使用的设备中。改变了现有技术中，开采全程均用柴油发电机、或外界工业用电的方式进行供电的方式，实现"以气打气、气电结合"的方式，降低施工成本。

Description

一种页岩气作业方法

技术领域

本发明涉及一种燃气开采作业方法，尤其是一种页岩气作业方法。

背景技术

页岩气是指聚集在暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气，它与常规天然气的理化性质完全一样，只不过赋存于渗透率、孔隙度极低的泥页岩之中。页岩气开发深度范围较煤层气大，但孔、渗、饱相比煤层气要小一些，很大程度上增加了页岩气的开采难度，因此被业界归为非常规油气资源。

由于页岩气通常储藏于致密岩层内，开采难度大，投入产出比低、成本高；如2010年第12期《内江科技》的第131页中表3所示，对于页岩气的开采方法，由于页岩气是填充于页岩裂隙、微细孔隙及层面内的天然气，其储层的渗透率低、气流的阻力比传统天然气大得多，从而通常需要采取增产措施、及特殊的钻井方法。

如2011年6月的《天然气地球科学》中第22卷第3期中511～516页所示，在对页岩气的开采过程中，通常以水平钻井和水力压裂方法作为页岩气区别与传统天然气开发的主要区别，即通常在开设直井的基础上，辅以开设水平井，以提高采集率；并结合压裂的方法，进一步提高储层渗透率，使得地层中的天然气更容易流入井筒。

但是，现有的页岩气作业方法通常存在以下不足之处：

1、作业成本高；在钻井、压裂等多个步骤中，都需要采用柴油发电机或工业用电作为电源，用以向电动钻机、压裂车等设备提供动力，成本高。

2、通常采用刚性圆罐体为压裂施工作业时储存清水或回收反排液。然而，在压裂施工作业时，需要储存数千方清水，就需要刚性圆罐体数十个。而且，因为刚性罐体的体积较大，不便于搬运，运输成本高，占用井场面积大，平整井场成本高，环境恢复成本高。

发明内容

针对上述不足之处，本发明的目的是：提供一种作业成本较低的页岩气作业方法；

进一步，提供一种作业过程中，液体容器更易搬运和运输的页岩气作业方法；

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种页岩气作业方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、钻井；

b、压裂；

c、导出页岩气；

d、将能够供给页岩气的井所输出的全部页岩气、或至少部分页岩气供给燃气发电机进行发电，并将所发出的电能输出至页岩气作业所使用的设备、或至少部分页岩气作业所使用的设备中。

优选的，步骤c中，用替喷或气举的方法将井内气体导出，并进行气液分离，气液分离后得到气态的页岩气和液态的污水；采用这样的方法，可以提高导出的页岩气的纯度，更易于供给燃气发电机进行发电。

采用上述方法，页岩气作业时，当气井尚未具备生产条件前，通过柴油发电机、或外接工业用电的方式对电动作业设备提供电力，进行钻井、压裂等作业，当作业至具备页岩气生产条件以后，将开采所得的页岩气作为燃料，通过燃气发电机转换成电能、向电动作业设备供电，改变了现有技术中，开采全程均用柴油发电机、或外界工业用电的方式进行供电的方式，实现“以气打气、气电结合”的方式，降低施工成本。

优选的，所述页岩气作业使用的设备为作业过程中需要外接电源的设备；具体的，需要外接电源的设备包括用以钻井的第一钻机、第二钻机、及用以压裂作业的电动压裂设备等。第一钻机、第二钻机、及电动压裂设备在作业时能耗高，将上述设备以页岩气为燃料进行驱动，节能效果尤为显著。

优选的，所述页岩气作业使用的设备包括第一钻机和第二钻机；

所述步骤a中，具体包括以下步骤：

a1、在首个井位，用第一钻机钻出直井，并固井；完成该井位的直井作业以后，移动第一钻机、进行下一井位的直井作业；

a2、利用第二钻机，对步骤a1中钻出的直井井眼进行造斜钻进，完成水平井作业，并固井；完成该直井井眼的水平井作业后，移动所述第二钻机、进行下一直井井眼的水平井作业。

采用这样的方法，水平钻井无需等待全部直井作业完成，从而提早结束水平井的作业，加快页岩气出产速度，使电动作业设备以更多的时间利用页岩气发电、并驱动页岩气作业所使用的设备进行作业，从而进一步降低施工作业的成本。

本步骤中所述的第一钻机和第二钻机，属于作业过程中需要外接电源的设备。

优选的，所述页岩气作业使用的设备还包括压裂车；

所述步骤b中，具体包括以下步骤：

b1、将压裂车与水力喷砂射孔装置连接，并将水力喷砂射孔的工具入井定位；

b2、以100m～150m的间距，进行分段水力喷砂射孔；

b3、环空加砂压裂；

b4、重复进行步骤b2和b3，直至完成各分段压裂。

通过连接管、以100m～150m的间距进行分段式压裂，具有结构简单、作业深度高大、压裂效果好的有益效果。

本步骤中，压裂所需的设备包括地面设备和压裂车两部分组成。

其中，地面设备主要有封井器、井口球阀、投球器、活动弯头、油壬、蜡球管汇、压裂管汇等，为井口以上地面控制类工具，此部分地面设备通常为无需接电的、用以将压裂车泵出的液体汇集注入压裂井的目的层的设备；

压裂车的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝，属于作业过程中，需要外接电源的设备。

优选的，将压裂作业后井内的反排液导出，并循环使用；

考虑在水平井中，每个分段的压力相同，优选的，在步骤c2之后、环空加砂压裂之前，需先向该段注入抗压液，以增加该段砂柱的黏度，从而避免对后一段加砂压裂产生影响。

优选的，所述步骤b4之后，进行冲砂、洗井，将井筒内的沙粒移至地面。

由于分段压裂会在各段之间搭建砂桥，以起到封隔前面已压井段作用，所以，当各段全部压裂完成后，需要将井筒中的砂粒全部冲出，进一步提高页岩气产量。

优选的，所述步骤c中，用替喷或气举的方法将井内气体导出，并进行气液分离，气液分离后得到气态的页岩气和液态的污水；

将气液分离后得到的污水送入至污水收集池内，进行污水处理；

将气液分离后得到的全部或部分页岩气送入至所述步骤d的燃气发电机中发电。

此步骤中，当首个井位具备导出页岩气的条件时，可将其导出后，利用气液分离装置进行气液分离；

当有若干个井位具备导出页岩气的条件时，为了节约成本，可将各井位1导出的全部或部分页岩气，导出至同一气液分离站进行集中处理，降低施工现场的环境污染。

优选的，在上述页岩气作业方法中，还包括液体容器；所述步骤b中，用于压裂作业的压裂液储存于所述液体容器中，所述液体容器包括可折叠的中空的支架和设置于支架内用于盛装液体的软体囊，所述支架包括至少两个框体和支撑件，所述支撑件枢接于所述两框体。

利用上述液体容器进行页岩气作业时，机动性强，当需要运输时，可将软体罐和支架分别折叠，这样减小了液体容器所占用的空间，便于搬运和运输。

优选的，所述液体容器还包括锁紧装置；所述锁紧装置设置在所述支撑件与所述框体间，所述锁紧装置将所述支撑件限位在所述框体上，所述液体容器还包括转轴和卡位柱；所述转轴设置在所述框体的下部，所述卡位柱通过所述转轴与所述框体铰接，所述卡位柱的活动端可旋转至所述滑套的滑动行程范围内。

采用这样的结构，可将支撑件限位在框体上，用以在支撑件将软体囊支撑起后，使支架保持展开状态，并利用卡位柱与支撑件活动端的卡式连接，实现支撑件的实现限位锁定；当框体支起时，可将卡位柱转动至滑套的滑动行程范围内，并将卡位柱与滑套卡式连接，实现限位锁定；当框体放下时，可将卡位柱转动至不与滑套相干涉处，实现解锁。

优选的，所述液体容器还包括设置于支架和软体囊之间的柔性网；所述柔性网的形状与所述支架的内壁形状相适配；所述液体容器还包括弹性件，所述弹性件设置于所述柔性网，所述弹性件将所述柔性网压缩在所述支架的内部；所述弹性件为弹性带状物。

增设柔性网后，可减小软体囊对支架的作用力，从而减小支架的形变，提高使用寿命和安全性；

通过弹性件向软体囊施力，可避免支架在折叠时，将软体囊挤压在缝隙内，提高了软体囊的寿命和装置的可靠性；

采用在软体囊外部套设弹性带的方式，在提高了软体囊的寿命的同时，具有结构简单、成本低廉的有益效果；

并由于柔性网的形状与所述支架的内壁形状相适配，可减小软体囊对支架的作用力，从而减小支架的形变，提高使用寿命和安全性。

更优选的，所述支撑件包括第一连杆、第二连杆和滑套，所述第一连杆和第二连杆交叉枢接，所述滑套分别滑动地设置于所述两个框体上的其中之一者上，所述第一连杆一端枢接于所述两个框体的其中之一者上，另一端枢接于所述两个框体的其中之另一者上的滑套上，所述第二连杆一端枢接于所述两个框体的其中之另一者上，另一端滑动地设置于所述两个框体的其中之一者上。

更优选的，所述支撑件包括第一连杆、第二连杆和滚轮，所述第一连杆和第二连杆交叉枢接，所述两个框体至少其中之一者上开设有滑槽，所述滚轮设置于所述的滑槽内，所述第一连杆一端枢接于所述两个框体的其中之一者上，另一端枢接于所述两个框体的其中之另一者上的滚轮上，所述第二连杆一端枢接于所述两个框体的其中之另一者上，另一端枢接于所述两个框体的其中之一者上。

更优选的，所述液体容器还包括转轴和卡位柱；所述转轴设置于所述框体的下部，所述卡位柱通过所述转轴与所述框体铰接，所述转轴与所述滑槽的最小间距之和小于所述卡位柱的长度。采用这样的结构，可利用卡位柱与支撑件活动端的卡式连接，实现支撑件的实现限位锁定；当框体支起时，可将卡位柱转动至滑槽内、并干涉滚轮或支撑件活动端，从而抵住支撑件活动端、并限制其移动范围；当框体放下时，可将卡位柱转动至不与滚轮及支撑件活动端相干涉处，实现解锁。

更优选的，所述液体容器还包括拉杆，所述拉杆与所述卡位柱铰接。采用这样的结构，便于操作人员从外部对卡位柱进行操作。

更优选的，所述液体容器还包括底座和收纳腔，所述底座设置于所述框体的底部，所述收纳腔设置于所述底座上，所述软体囊设置于所述收纳腔内。采用这样的结构，便于将软体囊收纳，从而延长软体囊的寿命，从而使之可多次重复使用。

更优选的，所述软体囊的顶部设置有开口，所述软体囊顶部的开口的边缘套装于所述框体顶部。采用这样的结构，可便于在软体囊内部储存和泄放液体。

更优选的，所述液体容器还包括压环，所述压环设置于所述软体囊的顶部，所述压环将所述软体囊的开口压接在所述框体上。采用这样的结构，可使软体囊在稳定地压接在框体上，避免软体囊在储水状态下脱离框体，同时，这样的连接方式受力均匀，可避免因连接处应力集中而造成软体囊伤。

更优选的，所述收纳腔底部呈锥形。采用这样的结构，可使本发明液体容器适用于流体物质，如用于盛沙等。

更优选的，所述液体容器还包括水管，所述水管设置在所述底座上，所述水管与设于所述收纳腔内的所述软体囊连通。采用这样的结构，便于向软体囊内注水、及将软体囊内水放出。

更优选的，所述进水管上设置有液位检测装置。采用这样的结构，便于观测软体囊内部的液位状况。

更优选的，所述支撑件还包括动力元件，所述动力元件一端固定于所述框体上，另一端固定于所述第一连杆的另一端上，用于带动所述第一连杆的另一端相对于框体滑动。

更优选的，所述动力元件为液缸或者气缸。

更优选的，所述框体为多边形。

更优选的，所述框体为四边形或者六边形。

更优选的，所述框体的数目为四个，所述支撑件的数目为六个，所述四个框体间隔设置，且每相邻的两个框体之间设置有两个支撑件。

更优选的，所述框体的数目为三个，所述支撑件的数目为六个，所述四个框体间隔设置，且每相邻的两个框体之间间隔设置有三个支撑件。

更优选的，所述软体囊由合成橡胶制成。

更优选的，所述软体囊由氯磺化聚乙烯材料制成。

更优选的，所述软体囊的底部设置有垫片。

更优选的，还包括由多个横向排列而成的液体容器；

更所述液体容器包括可折叠的中空的支架和设置于支架内用于盛装液体的软体囊；所述支架包括至少两个框体和支撑件，所述支撑件枢接于所述两框体；在横向方向上并列的多个所述框体一体成型；所述步骤c中，用于压裂作业的压裂液储存于所述液体容器中；

更优选的，所述液体容器的数量为多个，所述液体容器沿竖向方向排列而成，所述液体容器之间通过第二连接件螺纹连接。采用这样的结构，具有占地面积少、且在井场无需另行施工布置存放空间的有益效果。

更优选的，还包括液体容器组件，用于压裂作业的压裂液储存于所述液体容器组件中；所述液体容器组件包括至少两个液体容器、和用于将至少两个液体容器固定在一起的连接件，所述连接件一端固定于至少两个液体容器的其中之一者上，另一端固定于至少两个液体容器的其中之另一者上。

更所述液体容器包括可折叠的中空的支架、和设置于支架内用于盛装液体的软体囊；所述支架包括至少两个框体和支撑件，所述支撑件枢接于所述两框体；在横向方向上并列的多个所述框体一体成型。

更优选的，所述连接件固定于所述至少两个液体容器的相邻的框边上。

更优选的，所述连接件大致为U型，所述至少两个液体容器的相邻的框边卡设于所述连接件内，所述连接件两端各开设有供螺钉穿过的螺孔，所述螺钉用于固定所述连接件。

在上述液体容器后需要运输时，可将软体罐和支架分别折叠，这样减小了液体容器所占用的空间，便于搬运和运输。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、在页岩气作业时，当气井尚未具备生产条件前，通过柴油发电机、或外接工业用电的方式对电动作业设备提供电力，进行钻井、压裂等作业，当作业至具备页岩气生产条件以后，将开采所得的页岩气作为燃料，通过燃气发电机转换成电能、向电动作业设备供电，改变了现有技术中，开采全程均用柴油发电机、或外界工业用电的方式进行供电的方式，实现“以气打气、气电结合”的方式，降低施工成本。

2、由于软体罐和支架可分别折叠，这样减小了液体容器所占用的空间，便于搬运和运输。

3、通过连接管进行分段式压裂，具有结构简单、作业深度高大、压裂效果好的有益效果。

4、通过将污水泵出汇集后，进行集中处理，降低施工现场的环境污染。

附图说明

图1是本发明页岩气作业方法的井场示意图。

图2是本发明页岩气作业方法的设备布置示意图。

图3为本发明中第一较佳实施例液体容器的立体图。

图4为图3中液体容器的支架的立体图。

图5为图3中液体容器的软体囊的展开后的立体图。

图6为图4中支架折叠状态的主视图。

图7为本发明中第二较佳实施方式液体容器的立体图。

图8为图7中液体容器的支架的立体图。

图9为图8支架折叠后的主视图。

图10为本发明中第三较佳实施方式液体容器的立体图。

图11为图10中液体容器的支架的立体图。

图12为图11中支架折叠后的主视图。

图13为本发明中第四较佳实施方式液体容器的立体图。

图14为由两个图13中液体容器组成的液体容器组件示意图。

图15为图14中液体容器组件的局部放大图。

图16为图15中液体容器组件的连接件的立体图。

图17为本发明中第五较佳实施方式液体容器的立体图。

图18为图17中液体容器的局部放大图。

图19为图18的局部剖视图。

图20为本发明中第六较佳实施方式液体容器的立体图。

图21为图20中液体容器的局部放大图。

图22为图21中液体容器局部放大图的局部剖视图。

图23为本发明中第七较佳实施方式液体容器折叠时的立体图。

图24为图23中液体容器展开时的立体图。

图25为图23中支架折叠时的结构示意图。

图26为图23中支架展开时的结构示意图。

图27为图23中支架及锁紧装置的放大示意图。

图28为图23中柔性网的结构示意图。

图29为图23中软体囊的结构示意图。

图30为图23的仰视图。

图31为由两组图23中液体容器组合而成的结构示意图。

图32为图31顶部放大示意图。

图33为图31底部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明的实施方式不限于以下实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。

实施例1

请参阅图1、图2。

本实施例中，页岩气作业方法，包括以下步骤：

步骤a、钻井；

首先打直井：利用超级单根钻机或者齿轮齿条钻机作为第一钻机，穿过含水或复杂层位，下入表层套管，并固井；待直井段钻完后，将超级单根钻机或者齿轮齿条钻机移动4至5米，在下一井位1重复上述直井作业；

当首个直井作业完成后，用步进式钻机作为第二钻机，在前面已钻的直井井眼继续钻进，进行水平钻井，具体方法如下：

钻出套管30米后，用动力钻具，带上MWD随钻测量仪，进行造斜钻进，靶区位于龙马溪组的中部，到达着陆点后水平钻进。水平段长度约2千米。这时，井场上既有打直井的第一钻机、也有打水平井的第二钻机在同时作业。水平段钻完后，下入产层套管，并采用泡沫等低密度水泥固井。

当首个水平井完成作业后，立即进行压裂步骤；并将此步骤中的第二钻机移动至下一直井井位1继续钻水平井，并重复进行上述作业，直至所有井位1的直井与水平井均完成作业。

本步骤中，所述的第一钻机和第二钻机，属于作业过程中需要外接电源的设备。

本步骤中，用于进行钻井的电动设备、如第一钻机、第二钻机等，通过与柴油发电机5连接、或外接工业用电的方式作为电源，用以完成作业、直至首个页岩气井具备产气条件。

步骤b、压裂；

首先，将压裂作业所需的连接管排管装置、注入头、压裂车、液体容器等设备部署到位，并完成组装。

通过压裂设备，当水平段固井后，采用连续管水力喷砂射孔和环空加砂压裂的方法进行压裂作业。

用于压裂作业的液体储存于所述液体容器100中，压裂作业的液体主要包括压裂液、及用于压裂后洗井的水。

所述液体容器100包括可折叠的中空的支架10、和设置于支架10内用于盛装液体的软体囊20。

具体的，如图3所示，液体容器100包括可折叠的支架10和软体囊20，软体囊20放置于支撑架10内，并由支撑架10支撑。

请参阅图4，支架10包括主体11和两个支撑件12。主体11包括第一框体111和与第一框体相对设置的第二框体112。第一框体111和第二框体112的形状相同，在本实施方式中，第一框体111和第二框体112均为四边形。其中，第一框体111位于第二框体112之上，第一框体111上设置有与第二框体112相背的固定块1121。在其他实施方式中，第一框体111和第二框体112可为三边行、五边形、六边形等多边形。

两个支撑件12相对设置，且每个支撑件12分别位于第一框体111和第二框体112相对应的两框边之间，用于连接第一框体111和第二框体112相对应的两框边。

支撑件12包括第一连杆121、与第一连杆121交叉枢接的第二连杆122、两滑套123以及固定件124。两滑套123分别滑动地设置于第一框体111和第二框体112的框边上。第一连杆121的一端枢接于第一框体111的框边上，另一端枢接于第二框体112的滑套123上。第二连杆122的一端枢接于第二框体112的框边上，另一端枢接于第一框体111上的滑套123上。两固定件124用于固定两滑套123，防止两滑套123在第一框体111和第二框体112框边上继续滑动。

请参阅图5，软体囊20由合成橡胶制成。在本实施方式中，软体囊20由氯磺化聚乙烯材料制成，用于盛装液体，其形状与第一框体111和第二框体112的形状相对应。也就是说，在本实施方式中，软体囊20展开为一顶部具有开口21的中空矩形体，底部设置有垫片22。垫片22用以防止软体囊20的底部被磨损，且便于更换，在本实施方式中，垫片22为一整片，且粘贴于软体囊20的底部，在其他实施方式中，垫片22可为多个小片，也可才用其他方式设置于软体囊20的底部，防止软体囊20的底部被磨损。软体囊20位于支架10内，且开口21处的边缘被固定于固定块1121上，防止与支架10脱离，以便于盛装液体。

请同时参阅图6，当液体容器100处于使用状态时，软体囊20位于支架10内，用于盛装液体。当使用完毕时，取出软体囊20，因为软体囊20由柔性材料制成，因此，软体囊20可以被折叠起来，然后，拆卸固定件124，滑动滑套123，使得第一框体111叠置与第二框体112上，使得支架10收起，以减少支架10所占据的空间，以便于搬运和运输，降低运输成本。也可以不去除软体囊20，直接拆卸固定件124，滑动滑套123，使得第一框体111叠置与第二框体112上，使得整个液体容器100收起，以减少占用空间，便于搬运和运输，降低运输成本。

在本实施方式中，四边形的第一框体111和第二框体112之间设置有两个支撑件12，在其他实施方式中，支撑件12的数目可以设置为一个、三个或者四个。

压裂是根据地层的应力方向，用50Mpa以上的超高压通过特制的压裂液作用在岩层上，使地层破裂并产生许多缝隙，同时将支撑剂挤入缝隙中，为页岩气的流动建立通道。裂缝延伸度可根据地层状态加以控制，最长可超过100米。支撑剂中砂的作用是为了防止压裂车的压力释放后裂缝重新闭合、再次阻塞气体流动。地层裂缝连成网状或树枝状，可增加页岩气的产量。

水力喷砂射孔是用12Mpa的高压，将带有砂粒的水，以每秒190米的速度从特制的喷嘴里射出。在流体中加入细砂，是为了加快射孔速度，15分钟左右即可射穿套管并将岩层射出孔洞，为下一步压裂作业提供条件。

本步骤中，用于进行压裂的电动设备、如压裂车、连接管排管装置等设备，通过与柴油发电机5连接、或外接工业用电的方式作为电源，用以完成作业、直至首个页岩气井具备产气条件。

步骤c、导出页岩气；

可在各井位1上用替喷或气举的方法，将井内气体导出并进行气液分离，气液分离后得到气态页岩气；

首先进行洗井，并下通过连接管排管装置将连接管入井，用替喷或气举方法将井内的气体顶出，页岩气就会通过连接管流向井口，汇集入气管，通过分离器2将气体和液体水分开，气体进入集气站3，液体水进入各个井场的污水池4，再从污水池4汇流至污水处理站进行污水处理。

本步骤中，用于将井内气体导出的电动设备等，通过与柴油发电机5连接、或外接工业用电的方式作为电源，用以完成气举或替喷作业，直至首个页岩气井具备产气条件。

当首个页岩气井具备产气条件以后，进行步骤d。

此步骤中，当首个井位1具备导出页岩气的条件时，可将其导出后，直接利用气液分离装置进行气液分离；

当有若干个井位1具备导出页岩气的条件时，为了节约成本，可将各井位1导出的全部或部分页岩气，导出至同一气液分离站进行集中处理。

步骤d、将能够供给页岩气的井所输出的全部页岩气、或至少部分页岩气供给燃气发电机6进行发电，并将所发出的电能输出至页岩气作业所使用的设备、或至少部分页岩气作业所使用的设备中。

当首个页岩气井完成作业，并能够供给页岩气时，将该井所供给的全部、或部分页岩气导出至集气站3以后，供给燃气发电机6进行发电，将燃气发电机6所发出的电能输出至页岩气作业所使用的设备、或至少部分页岩气作业所使用的设备中，进而替换前序作业中采用的柴油发电机5、或外界工业用电的方式，从而实现以气打气，气电结合的方式，进行连续作业生产，从而避免了仅靠工业用电、或依靠柴油发电生产过程中，能源消耗大、施工成本高的不足。

步骤d中，所述页岩气作业使用的设备为作业过程中，需要外接电源的设备。

页岩气作业所使用的设备主要包括用以钻井的第一钻机、第二钻机、及用以压裂作业的电动压裂设备，将产出的页岩气输至燃气发电机6、并发电驱动上述设备时，节能效果尤为明显。

实施例2

在本实施例中，用于压裂作业的液体容器200与实施例1有所不同；

请参阅图7，该图是用于压裂作业的液体容器200的第二较佳实施方式的立体图。

液体容器200亦包括支架22、设置于支架22内用于盛装液体的软体囊24和设置于支架22和软体囊24之间的柔性网23。

请同时参阅图8和图9，支架22包括四个框体221和六个支撑件223。四个框体221的结构和形状均与液体容器100的第一框体111和第二框体112的形状和结构相同，均为四边形。四个框体221间隔设置，且其框边一一对应。

支撑件223用于连接两相邻框体221上相对应的框边，且每两相邻框体221之间设置有两个支撑件223。每个支撑件223亦包括第一连杆2231、第二连杆2232和滑套2233。第一连杆2231、第二连杆2232、滑套2233的结构和位置关系与第一较佳实施方式中支撑件12上的第一连杆121、第二连杆122、滑套123的结构和位置关系相同。第一连杆2231、第二连杆2232、滑套2233和五个框体221之间的位置关系与第一较佳实施方式中支撑件12上的第一连杆121、第二连杆122、滑套123和第一框体111、第二框体112之间的位置关系相同。同时连接于框体221同一框边上的第一连杆2231和第二连杆2232固定于同一滑套2233上。

六个支撑件223中的其中一个支撑件还包括动力元件2234，动力元件2234用于推动滑套2233相对于框体221的框边滑动，使得支架22展开。在本实施方式中，动力元件2234的一端固定于最下方框体221的框边上，另一端固定于该框边上的滑套2233上，用以带动滑套2233相对于该框边滑动，使得支架22处于折叠状态或者展开状态，以便于搬运或者运输。在本实施方式中，动力元件2234为一液缸，在其他实施方式中，动力元件可为一气缸。

柔性网23为柔性材料支撑，可为尼龙网等。柔性网23设置于支架22和软体囊24之间，防止软体囊24从多个框体221之间胀出而破裂。

在本实施方式中，框体221的数目为四个，在其他实施方式中，框体221的数目可以根据需要而设置，同时支撑件223的数目也随着框体221的数目而改变。

本实施例中，其余页岩气作业方法、及用于压裂作业的液体容器200的其他结构等，请参阅实施例1。

实施例3

请参阅图10，该图是本发明中用于压裂作业的液体容器200的第三较佳实施方式的立体图。液体容器300亦包括支架31和设置于支架31内用于盛装液体的软体囊32。

请同时参阅图11和图12，支架31包括三个框体311和六个支撑件312。与第二较佳实施方式液体容器200中的框体221不同，该三个框体311均为六边形。三个框体311间隔设置，且其框边一一对应。

支撑件312用于连接两相邻框体311上相对应的框边，且每两相邻框体312之间间隔设置有三个支撑件312。每个支撑件312的结构以及与框体311之间的位置关系与第二较佳实施方式液体容器200的每个支撑件223的结构以及与框体221之间的位置关系相同。通过调整支撑件312相对于框体311的框边滑动，从而使得支架311处于折叠状态或者展开状态，以便于搬运或者运输。

在本实施方式中，框体311的数目为三个，在其他实施方式中，框体311的数目可以根据需要而设置，同时支撑件312的数目也随着框体311的数目而改变。

本实施例中，其余页岩气作业方法、及用于压裂作业的液体容器200的其余结构等，请参阅实施例2。

实施例4

请参阅图13，该图是本发明中用于压裂作业的液体容器200第四较佳实施方式的立体图。

在第四较佳实施方式中，液体容器400亦包括支架41和设置于支架41内用于盛装液体的软体囊42。

支架41由三个第二实施方式中的液体容器200构成，液体容器200的五个框体221排列在纵向方向上，三个液体容器并列排列在横向方向上形成了液体容器400，也就是说，液体容器400的横向方向上排列有三个框体221，且三个框体221一体成型。

作为本发明中用于压裂作业的液体容器200，在其他实施方式中，液体容器400可以由两个、四个、五个等多个第二实施方式中的液体容器200构成，当然也可以由多个第一实施方式中的液体容器100和第二实施方式中的液体容器300构成。

本实施例中，其余页岩气作业方法、及用于压裂作业的液体容器200的其余结构等，请参阅实施例3。

实施例5

如，请参阅图14、图15和图16，液体容器600包括两个第四较佳实施方式液体容器400和用于将两个液体容器400连接固定的连接件61。连接件61大致为U型，其两端各开设有供螺钉62穿过的螺孔611，两个液体容器400的相邻的两框边卡设于连接件61内，螺钉62用于分别将连接件61的两端固定于两个液体容器400上。

请参阅图17、图18和图19，液体容器500包括支架51和设置于支架51内用于盛装液体的软体囊52。支架51包括六个框体511和二十个支撑件512。

六个框体511间隔设置，且其框边一一对应。支撑件512用于连接两相邻框体511上相对应的框边。每两个框体511之间设置有四个支撑件512。在本实施方式中，其中一个连杆513与框体511的框边之间的连接并非采用滑套的形式连接，而是在框体511的框边上设置有滑槽514，连杆513的一端滑动地设置于滑槽514内，并固定于动力元件515上。在本实施方式中，仅设置有一个滑槽514，在其他实施方式中，滑槽514的数目可以根据需要设置。

液体容器500的动力元件515能够带动连杆513相对于框体511滑动，从而使得液体容器500能够处于打开状态或者折叠状态，以便于搬运或者运输。

请参阅图20、图21和图22，液体容器700包括支架71和设置于支架71内用于盛装液体的软体囊72。支架71包括九个框体711和三十二个支撑件712。

九个框体711间隔设置，且其框边一一对应。支撑件712用于连接两相邻框体711上相对应的框边。每两个框体711之间设置有四个支撑件712。在本实施方式中，其中第一连杆713和第二连杆714与框体711的框边之间的连接并非采用滑套的形式连接，而是在框体711的框边上设置有滑槽717，第一连杆713和第二连杆714的一端分别枢接于滚轮716上，并通过滚轮716滚动地设置于滑槽714内，且第一连杆713固定于动力元件715上。动力元件715能够带动连杆713相对于框体711滑动，从而使得液体容器700能够处于打开状态或者折叠状态，以便于搬运或者运输。

本实施例中，其余页岩气作业方法、及用于压裂作业的液体容器200的其余结构等，请参阅实施例4。

实施例6

请参阅图21至图33所示，本实施例中用于压裂作业的液体容器200包括底座80、支架10、四个柔性网23和四个软体囊24，其中，底座80设置在框体111底部。

具体的，请参阅图23至图230所示，底座80上沿竖直方向开设有四个圆筒状的收纳腔90，收纳腔90为刚性的容置腔，收纳腔90内部用以存储软体囊24，所述软体囊24设置在收纳腔90内，软体囊24的顶部设置有开口，所述软体囊24顶部的开口的边缘套装于收纳腔90的顶部。在软体囊24的顶部设置有压环50，压环50将软体囊24的开口压接在框体111上，并可将柔性网23的顶部边缘固定在支架10上。底座80上还设置有水管70，水管70与设于收纳腔90内的软体囊24连通，软体囊24上设置有相应的进水口，并与水管70连通。在水管70上还设置有液位检测装置，用以检测软体囊24内液体的高度。为了引导如沙体等流体的汇集，收纳腔90底部呈锥形，呈漏斗状。

柔性网23的形状与支架10内壁形状相适配，柔性网23和支架10的内部均为筒状，柔性网23的外表面套设有弹性带60，弹性件将柔性网23压缩在支架10内部，当柔性网23折叠时，将柔性网23沿径向收拢在支架10内部，避免在收紧时支架10夹住柔性网23。软体囊24设置在柔性网23内，可减小软体囊24对支架10的作用力，从而减小支架10的形变，提高使用寿命和安全性。

请参阅图25和图26，支架10包括至少两个框体111和支撑件12，在支撑件12与框体111间设置有锁紧装置21，锁紧装置21将支撑件12限位在框体111上，用以当支架10处于展开状态时，将支撑件12限位。

请参阅图27，所示为锁紧装置21的一种实施方式的示意图，锁紧装置21包括卡位柱211和与卡位柱211连接的拉杆212，卡位柱211通过转轴与框体111铰接，通过调整卡位柱211的位置，可使卡位柱211位于支撑件12相对于框体111框边的滑动路径上，并通过卡位柱211将支撑件12限位，从而提供使支撑件12保持展开状态的支撑力。

当支撑件12与框体111间采用滑套123的方式滑动连接时，卡位柱211的活动端可旋转至滑套123的滑动行程范围内；此时，为了使支撑件12保持展开状态，将卡位柱211转动至滑套123的滑动行程范围内后，卡位柱211的一端压在滑套123上，卡位柱211的另一端连接在销轴上，从而实现卡式连接并限制支撑件12与框体111框边的相对运动，从而对支撑件12与框体111框边的限位锁定，当框体111放下时，可将卡位柱211转动至不与滑套123相干涉处，实现解锁。

当支撑件12与框体111间采用滑槽514的方式滑动连接时，卡位柱211的活动端可旋转至支撑件12在滑槽514上的滑动行程内，即转轴和滑槽514的最小间距之和小于卡位柱211的长度，此时，为了使支撑件12保持展开状态，将卡位柱211转动至滑槽514的滑动行程范围内后，卡位柱211的两端分别与支撑架的活动端及销轴卡接，限制支撑件12与框体111框边的相对运动，实现支撑件12与框体111框边的限位锁定，将卡位柱211转动至不与支撑件12活动端相干涉处时，可实现解锁。在卡位柱211上连接有拉杆212，通过拉杆212带动卡位柱211实现限位锁定及解锁。

请参阅图31、图32和图33，液体容器的数量为两个，液体容器沿竖向方向排列而成，液体容器之间通过第二连接件62螺纹连接。

液体储存于上述液体容器中，当液体容器需要运输时，可将软体罐和支架分别折叠，这样减小了液体容器所占用的空间，便于搬运和运输。

本实施例中，其余页岩气作业方法、及用于压裂作业的液体容器200等，请参阅实施例5。

实施例7

请参阅图1、图2。

本实施例中，页岩气作业方法，包括以下步骤：

步骤a、在各井位1上分别钻井；具体步骤如下：

步骤a1、在首个井位1，用第一钻机钻出直井，并固井；完成该井位1的直井作业以后，移动第一钻机、进行下一井位1的直井作业；

步骤a2、利用第一钻机，对步骤a1中钻出的直井井眼进行造斜钻进，完成水平井作业，并固井；完成该直井井眼的水平井作业后，移动所述第一钻机、进行下一直井井眼的水平井作业。

步骤b、在各井位1上进行压裂；具体包括以下步骤：

步骤b1、将压裂车与水力喷砂射孔装置连接，并将水力喷砂射孔的工具入井定位；

步骤b2、以100m的间距，进行分段水力喷砂射孔；

分段水力喷砂射孔过程中，在各段之间搭建砂桥，起到封隔前面已压井段作用，并因考虑在水平井中，每段的压力是一样的，因此，需在每段环空加砂压裂之前，向前一段加入一定量的抗压液，以增加前一段砂柱的黏度，从而避免后一段加砂压裂时对前一段产生影响。

步骤b3、环空加砂压裂；

压裂是巧妙地根据地层的应力方向，用50Mpa以上的超高压通过压裂液作用在岩层上，使地层破裂并产生许多缝隙，同时将支撑剂挤入缝隙中，为页岩气的流动建立通道。裂缝延伸度可根据地层状态加以控制，最长可超过100米。支撑剂中砂的作用是为了防止压裂车的压力释放后裂缝重新闭合、再次阻塞气体流动。地层裂缝连成网状或树枝状，可增加页岩气的产量。

步骤b4、重复进行步骤b2和b3，直至完成各分段压裂。

当各段全部压裂完成后，需要将井筒中的砂粒全部冲出。因此，在全部压裂完成以后，通过反循环冲砂、洗井的方法，将井筒内的沙粒移至地面。

步骤c、打气；即在各个具备产气条件的井位1上，用替喷或气举的方法，将井内液体导出并进行气液分离，气液分离后得到气态的页岩气；

当井内液体导出并进行气液分离之后，将气液分离后得到的污水泵入至污水收集池内，进行污水处理。

步骤d、将能够供给页岩气的井所输出的全部页岩气、或至少部分页岩气供给燃气发电机6进行发电，并将所发出的电能输出至页岩气作业所使用的设备、或至少部分页岩气作业所使用的设备中

需要说明的是，本实施例中，用于压裂作业的液体，采用实施例1至6中任一所述的液体容器进行储存、转运。

实施例8

请参阅图1、图2。

本实施例中，页岩气作业方法，包括以下步骤：

步骤a、在各井位1上分别钻井；

首先打直井；首先在第一个井位1用自行走30DBS液压超级单根钻机作为第一钻机进行钻孔，穿过含水或复杂层位，下入表层套管，并固井。

待第一个井位1的直井钻完后，将自行走30DBS液压超级单根钻机移动4至5米，在下一井位1重复上述作业，并逐渐完成所有直井段的井位1钻井。

采用超级单根钻机作为第一钻机具有占地面积小，移运方便，安装快捷，自动化程度高的有益效果。

再打水平井；

在前序过程中已钻出的直井井眼，采用50DBS钻机作为第二钻机继续进行步进式钻进。钻出套管30米后，用动力钻具，带上MWD随钻测量仪，进行造斜钻进，靶区位于龙马溪组的中部，到达着陆点后水平钻进。

水平段长度约2千米。这时，井场上既有打直井的第一钻机也有打水平井的第二钻机在同时作业。水平段钻完后，下入产层套管，并采用泡沫等低密度水泥固井。

步骤b、在各井位1上进行压裂；

当首个水平井固井完成以后，采用连接管进行水力喷砂射孔和环空加砂压裂；

压裂的具体步骤如下：

步骤b1、将压裂车与水力喷砂射孔装置连接，水力喷砂射孔所需工具如注入头等工具安装在连接管上，并通过连接管排管装置将水力喷砂射孔的工具入井定位；

步骤b2、以150m的间距，进行分段水力喷砂射孔；

步骤b3、以150m的间距，环空加砂压裂；

步骤b4、重复进行步骤b2和b3，直至完成各分段压裂。

分段压裂的过程中，会在各段之间搭建砂桥，起到封隔前面已压井段作用。

当各段全部压裂完成后，采用反复循环冲砂的方法，将该井筒中的砂粒全部冲出。

步骤c、打气；

洗井后，通过连接管排管装置下入连接管，用替喷或气举方法将井内的液体顶出，页岩气就会通过连接管流向井口，汇集入气管，通过分离器2将气体和液体水分开，气体进入集气站3；液体水进入各个井场的污水池4，再从污水池4流到污水处理站。

其中，页岩气作业所使用的设备为作业过程中，需要外接电源的设备。可以是电动钻机、压裂车等，也可以包括用于页岩气作业的其它需要消耗电能的设备。

当部分气井具备生产条件后，用燃气发电机6代替柴油发电机5，利用自产的页岩气发电，为电动钻机、压裂车等设备继续作业提供动力，既降低了钻、完井成本，又减少了污染物的排放。

本实施例中，页岩气作业方法的具体步骤、及用于压裂作业的液体容器200的具体结构等，请参阅实施例1。

上面结合附图对本发明的实施例做了详细描述，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内还可以作出各种变化，这些变化均属于本发明的保护范围之内。

Claims

一种页岩气作业方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、钻井；

b、压裂；

c、导出页岩气；

d、将能够供给页岩气的井所输出的全部页岩气、或至少部分页岩气供给燃气发电机进行发电，并将所发出的电能输出至页岩气作业所使用的设备、或至少部分页岩气作业所使用的设备中。
据权利要求1所述的页岩气作业方法，其特征在于：所述页岩气作业使用的设备为作业过程中需要外接电源的设备。
据权利要求2所述的页岩气作业方法，其特征在于：

所述页岩气作业使用的设备包括第一钻机和第二钻机；

所述步骤a中，具体包括以下步骤：

a1、在首个井位，用电动第一钻机钻出直井，并固井；完成该井位的直井作业以后，移动电动第一钻机、进行下一井位的直井作业；

a2、利用电动第二钻机，对步骤a1中钻出的直井井眼进行造斜钻进，完成水平井作业，并固井；完成该直井井眼的水平井作业后，移动所述电动第二钻机、进行下一直井井眼的水平井作业。
据权利要求2所述的页岩气作业方法，其特征在于：

所述页岩气作业使用的设备还包括压裂车；

所述步骤b中，具体包括以下步骤：

b1、将压裂车与水力喷砂射孔装置连接，并将水力喷砂射孔的工具入井定位；

b2、以100m～150m的间距，进行分段水力喷砂射孔；

b3、环空加砂压裂；

b4、重复进行步骤b2和b3，直至完成各分段压裂。
据权利要求4所述的页岩气作业方法，其特征在于：所述步骤b4之后，进行冲砂、洗井，将井筒内的沙粒移至地面。
据权利要求4所述的页岩气作业方法，其特征在于：所述步骤c中，用替喷或气举的方法将井内气体导出，并进行气液分离，气液分离后得到气态的页岩气和液态的污水；

将气液分离后得到的污水送入至污水收集池内，进行污水处理；

将气液分离后得到的全部或部分页岩气送入至所述步骤d的燃气发电机中进行发电。
根据权利要求1所述的页岩气作业方法，其特征在于：还包括液体容器，所述步骤c中，用于压裂作业的压裂液储存于所述液体容器中，所述液体容器包括可折叠的中空的支架和设置于支架内用于盛装液体的软体囊，所述支架包括至少两个框体和支撑件，所述支撑件枢接于所述两框体。
据权利要求7所述的页岩气作业方法，其特征在于：所述液体容器还包括锁紧装置；所述锁紧装置设置在所述支撑件与所述框体间，所述锁紧装置将所述支撑件限位在所述框体上；

所述锁紧装置包括转轴和卡位柱；所述转轴设置在所述框体的下部，所述卡位柱通过所述转轴与所述框体铰接，所述卡位柱的活动端可旋转至所述滑套的滑动行程范围内。
根据权利要求8所述的页岩气作业方法，其特征在于：所述液体容器还包括设置于支架和软体囊之间的柔性网，所述柔性网的形状与所述支架的内壁形状相适配；

所述液体容器还包括弹性件，所述弹性件设置于所述柔性网，所述弹性件将所述柔性网压缩在所述支架的内部；

所述弹性件为弹性带状物。
根据权利要求9所述的页岩气作业方法，其特征在于：所述液体容器还包括底座和收纳腔，所述底座设置于所述框体的底部，所述收纳腔设置于所述底座上，所述软体囊设置于所述收纳腔内；

所述软体囊的顶部设置有开口，所述软体囊顶部的开口的边缘套装于所述收纳腔顶部；

所述收纳腔底部呈锥形；

所述液体容器还包括压环，所述压环设置于所述软体囊的顶部，所述压环将所述软体囊的开口压接在所述框体上。