申请/专利权人：吉林大学

申请日：2017-09-06

公开（公告）日：2020-07-24

公开（公告）号：CN107339091B

主分类号：E21B43/263(20060101)

分类号：E21B43/263(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.24#授权;2017.12.05#实质审查的生效;2017.11.10#公开

摘要：一种人工建造油页岩地下破碎体的方法，涉及油页岩地下原位转化技术领域，该方法是首先钻进水平井，在完成水平井钻进后，采用水力压裂手段对水平井进行分段压裂，压裂完成后在水平井内注入液体炸药，液体炸药进入分段压裂形成的地层裂隙中，利用爆炸产生的能量使地下油页岩层进一步强化产生破碎体，增大油页岩开采层的孔隙度和渗透性，形成地下原位转化破碎体，然后钻进若干口垂直井，此时水平井与垂直井之间的油页岩层产生足够多的传热面积。本发明节约了成本，且可以增加油页岩层的碎石化，较常规压裂手段破碎效果更好，可以明显增加油页岩地层的导热能力，有利于油页岩原位工艺的开展，为实现油页岩的商用提供了条件。

主权项：1.一种人工建造油页岩地下破碎体的方法，其特征在于：包括以下步骤：1）根据油页岩原位开采项目的情况，以及油页岩开采区域的地质资料确定上覆岩体（1）、下卧岩体（3）的位置和各井井位；2）施工方案确定后开始进行第一阶段作业，施工一口水平井（5），水平井（5）横卧所要开采的油页岩层（2），先不进行垂直井（4）的施工工作；3）待第一阶段钻井作业完成后，进行第二阶段作业，对水平井（5）进行分段压裂，压裂的主方向为水平井（5）轴向，压裂程度达到水平井周围产生裂隙，可以为液态炸药提供作用位置即可；4）待第二阶段压裂作业完成后，进行第三阶段作业，向水平井（5）内注入液体炸药，注药液线（12）位于下密封板（11）下方一段距离处，将电磁起爆器（13）安装在下密封板（11）上，并将起爆导线（8）引出到井外安全处，在下密封板（11）上方注入岩粉（10），并利用上密封板（9）夯实岩粉（10），密封井口；注入液体炸药的钻杆（7）连接在上密封板上部，且钻杆（7）为加厚钻杆，能够承受液体炸药爆炸产生的冲击载荷；5）待步骤4）内准备工作完成后，在地表安全处引爆井下液体炸药，待爆破造缝（6）完成后，在目标油页岩层（2）形成地下破碎体（14），并检测井下造缝（6）工作能否满足设计要求；6）待步骤5）内工作完成后，按照设计要求在水平井（5）两侧钻进若干口垂直井（4），然后下入花管，利于垂直井（4）加热时热量传出。

全文数据：一种人工建造油页岩地下破碎体的方法技术领域[0001]本发明属于人工建造油页岩地下破碎体领域，特别涉及一种人工建造油页岩地下破碎体的方法。背景技术[0002]油页岩资源分布广泛，蕴藏丰富，具有可观的利用价值。油页岩开采技术主要分为地表干馏技术和地下原位开采技术，由于地表干馈技术缺点投资大，高污染等弊端，地下原位开采技术越来越受人们重视。但是天然油页岩层渗透性极低，地下加热效率底，因此在目前油页岩开发中主要采用大型水力压裂技术进行人工造缝，但由于油页岩资源多分布于地壳深部，且储层较薄，因此对压裂的压力要求较高，而目前的压裂技术很难达到原位转化工艺要求，常规水力压裂产生的裂缝孔隙度和渗透率较小，并且不能很准确的控制水力压裂产生裂缝的延伸方向，使压裂的结果产生很大的不确定性。发明内容[0003]本发明的目的在于克服现有压裂造缝技术的不足，采用水力压裂手段对水平井进行分段压裂，压裂完成后在水平井内注入液体炸药，液体炸药进入分段压裂形成的地层裂隙中，利用爆炸产生的能量使地下油页岩层进一步强化产生破碎体，增大油页岩开采层的孔隙度和渗透性，形成地下原位转化破碎体，使水平井与垂直井之间的油页岩层产生足够多的传热面积。因此本发明提出一种人工建造油页岩地下破碎体的方法。[0004]本发明的具体实施步骤如下：[0005]1根据油页岩原位开采项目的具体情况，以及油页岩开采区域的地质资料确定上覆岩体、下卧岩体的位置和各井井位；[0006]2施工方案确定后开始进行第一阶段作业，施工一口水平井，水平井横卧所要开采的油页岩层，先不进行垂直井的施工工作；[0007]3待第一阶段钻井作业完成后，进行第二阶段作业，对水平井进行分段压裂，压裂的主方向为水平井轴向，压裂程度达到水平井周围产生裂隙，可以为液态炸药提供作用位置即可；[0008]4待第二阶段压裂作业完成后，进行第三阶段作业，向水平井内注入液体炸药，注药液线位于下密封板下方一定距离处，将电磁起爆器安装在下密封板上，并将引爆导线引出到井外安全处，在下密封板上方注入一定量的岩粉，并利用上密封板夯实岩粉，密封井[0009]5待步骤4内准备工作完成后，在地表安全处引爆井下液体炸药，待爆破造缝完成后，在目标油页岩层形成地下破碎体，并检测井下造缝工作能否满足设计要求。[0010]6待步骤5内工作完成后，按照设计要求在水平井两侧钻进若干口垂直井，然后下入花管，利于垂直井加热时热量传出。[0011]根据项目情况钻井一口水平井以及若干口垂直井，其中水平井作为开采井，横卧油页岩层，垂直井作为加热井，布于水平井两侧，垂直井间距根据加热需要在几十米不等，水平井与垂直井不同时进行钻进，且不通过钻井方式连通。[0012]布井工作完成后利用水力压裂手段对水平井进行分段压裂，压裂程度达到水平井周围产生裂隙即可。[0013]爆破造缝所用液体炸药，在注入水平井时需具有一定的压力，能够保证液体炸药充满水平井压裂产生的裂隙。[0014]水平井内需下入上、下密封板，且在两密封板间填充岩粉并压实，密封井口上述一种人工建造油页岩地下破碎体的方法，其特征在于:注药液线距下密封板留有一定空隙，增强液体炸药爆破的气楔作用，强化爆破造缝效果。[0015]电磁起爆器安装在下密封板上，且需具有一定的抗冲击能力，保证在上密封板夯实岩粉后，电磁起爆器能正常工作。[0016]注入液体炸药的钻杆连接在上密封板上部，且钻杆需为加厚钻杆，能够承受液体炸药爆炸产生的冲击载荷。[0017]起爆导线外设有保护层，能够保证在上密封板夯实岩粉后，起爆导线能够正常工作。[0018]利用液体炸药爆破造缝工作完成后，再进行垂直井的钻进工作，且为增加垂直井的热量传输效率，垂直井可下入花管进行加热工作。[0019]爆破造缝工作完成后，在油页岩储层区域形成aXbXc米的地下破碎体，使垂直井与水平井之间有足够的热量传输通道。[0020]本发明的有益效果是：[0021]提高了油页岩层的造缝质量，形成满足设计要求的地下破碎体，同时可以解决现有技术难以准确压裂埋藏较深的薄层油页岩的问题。附图说明[0022]图1为本发明的改造结果图。[0023]图2为本发明的压裂结果图。[0024]图3为本发明的爆破结果图。[0025]图4为本发明的工作俯视图。[0026]图5为本发明的改造剖视图。[0027]其中：卜上覆岩体;2-油页岩层;3-下卧岩体;4-垂直井；5-水平井;6-裂缝;7-钻杆;8-引爆导线;9-上密封板；10-岩粉；1卜下密封板;12-注药液线；13-电磁起爆器；14-破碎岩块;15-热量传输通道。具体实施方式[0028]请参阅图1、图2、图3、图4和5所示，本发明包括以下步骤：[0029]1根据油页岩原位开采项目的情况，以及油页岩开采区域的地质资料确定上覆岩体1、下卧岩体3的位置和各井井位；[0030]2施工方案确定后开始进行第一阶段作业，施工一口水平井5，水平井5横卧所要开采的油页岩层2,先不进行垂直井4的施工工作；[0031]3待第一阶段钻井作业完成后，进行第二阶段作业，对水平井5进行分段压裂，压裂的主方向为水平井5轴向，压裂程度达到水平井周围产生裂隙，可以为液态炸药提供作用位置即可；[0032]4待第二阶段压裂作业完成后，进行第三阶段作业，向水平井5内注入液体炸药，注药液线12位于下密封板11下方一段距离处，将电磁起爆器13安装在下密封板11上，并将引爆导线8引出到井外安全处，在下密封板11上方注入岩粉10,并利用上密封板9夯实岩粉10，密封井口；注入液体炸药的钻杆7连接在上密封板上部，且钻杆7为加厚钻杆，能够承受液体炸药爆炸产生的冲击载荷。[0033]5待步骤4内准备工作完成后，在地表安全处引爆井下液体炸药，待爆破造缝6完成后，在目标油页岩层2形成地下破碎体14,并检测井下造缝6工作能否满足设计要求。[0034]6待步骤5内工作完成后，按照设计要求在水平井5两侧钻进若干口垂直井4，然后下入花管，利于垂直井4加热时热量传出。[0035]根据项目情况钻井一口水平井5以及若千口垂直井4，其中水平井5作为开采井，横卧油页岩层2,垂直井4作为加热井，布于水平井5两侧，垂直井4之间具有间距，水平井5与垂直井4不同时进行钻进，且不通过钻井方式连通。[0036]布井工作完成后，利用水力压裂手段对水平井5进行分段压裂，压裂程度达到水平井5周围产生裂隙即可。[0037]爆破造缝6所用液体炸药，在注入水平井5时需具有压力，能够保证液体炸药充满水平井5压裂产生的裂隙。[0038]水平井5内需下入上密封板9和下密封11，且在上密封板9和下密封11间填充岩粉10并压实，密封井口。[0039]注药液线12距下密封板11留有空隙，增强液体炸药爆破的气楔作用，强化爆破造缝效果。[0040]电磁起爆器I3安装在下密封板11上，电磁起爆器I3具有抗冲击能力，保证在上密封板9夯实岩粉10后，电磁起爆器13能正常工作。[0041]起爆导线8外设有保护层，能够保证在上密封板9夯实岩粉10后，起爆导线8能够正常工作。[0042]利用液体炸药爆破造缝工作完成后，再进行垂直井4的钻进工作，且为了增加垂直井4的热量传输效率，垂直井4可下入花管进行加热工作。[0043]爆破造缝工作完成后，在油页岩储层区域形成aXbXc米的地下破碎体，使垂直井4与水平井5之间有足够的热量传输通道15。

权利要求：1.一种人工建造油页岩地下破碎体的方法，其特征在于:包括以下步骤：1根据油页岩原位开采项目的情况，以及油页岩开采区域的地质资料确定上覆岩体1、下卧岩体⑶的位置和各井井位；2施工方案确定后开始进行第一阶段作业，施工一口水平井5，水平井（5横卧所要开采的油页岩层2，先不进行垂直井⑷的施工工作；3待第一阶段钻井作业完成后，进行第二阶段作业，对水平井5进行分段压裂，压裂的主方向为水平井5轴向，压裂程度达到水平井周围产生裂隙，可以为液态炸药提供作用位置即可；4待第二阶段压裂作业完成后，进行第三阶段作业，向水平井5内注入液体炸药，注药液线（12位于下密封板（11下方一段距离处，将电磁起爆器（13安装在下密封板（11上，并将引爆导线8引出到井外安全处，在下密封板11上方注入岩粉（1〇，并利用上密封板9夯实岩粉（10，密封井口；注入液体炸药的钻杆7连接在上密封板上部，且钻杆7为加厚钻杆，能够承受液体炸药爆炸产生的冲击载荷；5待步骤4内准备工作完成后，在地表安全处引爆井下液体炸药，待爆破造缝6完成后，在目标油页岩层⑵形成地下破碎体14，并检测井下造缝⑹工作能否满足设计要求。6待步骤5内工作完成后，按照设计要求在水平井5两侧钻进若干口垂直井4，然后下入花管，利于垂直井4加热时热量传出。2.根据权利要求1所述的一种人工建造油页岩地下破碎体的方法，其特征在于:根据项目情况钻井一口水平井5以及若干口垂直井4，其中水平井5作为开采井，横卧油页岩层⑵，垂直井⑷作为加热井，布于水平井⑸两侧，垂直井⑷之间具有间距，水平井⑸与垂直井⑷不同时进行钻进，且不通过钻井方式连通。3.根据权利要求1所述的一种人工建造油页岩地下破碎体的方法，其特征在于:布井工作完成后，利用水力压裂手段对水平井5进行分段压裂，压裂程度达到水平井5周围产生裂隙即可。4.根据权利要求1所述的一种人工建造油页岩地下破碎体的方法，其特征在于:爆破造缝⑹所用液体炸药，在注入水平井⑸时需具有压力，能够保证液体炸药充满水平井⑸压裂产生的裂隙。5.根据权利要求1所述的一种人工建造油页岩地下破碎体的方法，其特征在于:水平井5内下入上密封板9和下密封（11，且在上密封板9和下密封（11间填充岩粉（1〇并压实，密封井口。6.根据权利要求1所述的一种人工建造油页岩地下破碎体的方法，其特征在于:注药液线（12距下密封板11留有空隙，增强液体炸药爆破的气楔作用，强化爆破造缝效果。7.根据权利要求1所述的一种人工建造油页岩地下破碎体的方法，其特征在于：电磁起爆器13安装在下密封板11上，电磁起爆器13具有抗冲击能力，保证在上密封板⑼夯实岩粉10后，电磁起爆器13能正常工作。8.根据权利要求1所述的一种人工建造油页岩地下破碎体的方法，其特征在于:起爆导线8外设有保护层，能够保证在上密封板9夯实岩粉（10后，起爆导线（8能够正常工作。9.根据权利要求1所述的一种人工建造油页岩地下破碎体的方法，其特征在于:利用液体炸药爆破造缝工作完成后，冉进订垂里开（4的钻进工作，且为了增加垂直井（4的热量传输效率，垂直井⑷可下入花管进行加热工作。…一10.根据权利要求1所述的一种人工建造油页岩地下破碎体的方法，其特征在于:爆破造缝工作完成后，在油页岩储层区域形成aXbXc米的地下破碎体，使垂直井4与水平井5之间有足够的热量传输通道15。

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