CN104727800B - 一种基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体提供了一种基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法，包括如下步骤：1)表面改性水溶性聚乙烯醇纤维；2)压裂工作液的准备；3)使用活性水替挤出井筒内液体；4)坐封压裂封隔器；5)注入前置液，形成主裂缝；6)对形成的主裂缝阶梯式注入水溶性可降解纤维暂堵压裂液，注入地层形成新分支缝；7)对形成的新分支缝注入前置液，扩大缝长；8)对形成的新分支缝阶梯式注入携砂液；9)用活性水替挤出井筒内携砂液。该发明通过将老裂缝或已填砂裂缝暂堵，在与原有裂缝呈一定角度方向上造新缝，沟通更多的天然裂缝以及初次裂缝未动用区域，形成新的裂缝泄流体系，提高油气产量和油气田最终采收率，解决了恢复老井产量以及实现新井压裂增产的难题。
Description
技术领域
本发明属于油田勘探开发井下作业技术领域，具体涉及一种基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法，用于低渗透油气藏提高采收率。
背景技术
长庆油气田具有典型的低压、低渗、低产特征。随着开发的深入，早期压裂的一类储层的水力裂缝已经失效或者产生堵塞，原有裂缝的渗透性能大大降低甚至失去作用。同时，由于早期压裂改造规模不够，或者支撑裂缝短，或者裂缝导流能力低，这类井必须加大压裂规模继续延伸原有裂缝，或者提高砂比/砂量以增加裂缝导流能力，才能提高井的产能。
另外，经过长时间的开采之后，早期压裂裂缝所控制的原油已基本采尽，远裂缝带的原油无法及时补充，且长时间的注水开采使得注水前沿向生产井推进，有些老裂缝已成为水的主要通道，这在很大程度上影响了生产井的产量。
再者，对于产建区，一定条件下新井实施转向压裂能够产生多条裂缝，从而增加天然气渗流面积，提高单井产气量；但是，常规转向压裂技术存在储层改造程度低，措施有效期短，颗粒型暂堵剂对储层伤害大，降解不彻底等问题。
发明内容
本发明的目的是克服早期压裂的老裂缝油气产量低、采收率低，而常规转向压裂技术存在储层改造程度低，措施有效期短，颗粒型暂堵剂对储层伤害大，降解不彻底等问题。
为此，本发明提供了一种基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法，包括如下步骤：
1)对水溶性聚乙烯醇纤维进行表面改性，得到改性后的聚乙烯醇纤维；
2)压裂工作液的准备；配制质量分数为0.3%的胍尔胶交联液作前置液，支撑剂占胍尔胶交联液的体积分数为15%～30%，改性后的聚乙烯醇纤维占支撑剂的质量分数为1.2%～1.8%；
3)使用活性水以0.4～0.5m3/min的施工排量替挤出井筒内的液体；
4)待井筒内的液体排尽后，以0.6～2.0m3/min的施工排量坐封压裂封隔器；
5)待压裂封隔器坐封后，以2.4～3.0m3/min的施工排量注入前置液45m3，形成主裂缝；
6)对形成的主裂缝阶梯式注入胍尔胶交联液和支撑剂组成的携砂液，阶梯式加砂比浓度依次为10%-15%-20%-28%-30%，在加砂比浓度为10%-15%-20%-28%阶段加入不加改性后的聚乙烯醇纤维的携砂液，在加砂比浓度为30%阶段的携砂液中开始混入步骤2)中准备的占支撑剂的质量分数为1.2%～1.8%的改性后的聚乙烯醇纤维，注入地层形成新分支缝；
7)对形成的新分支缝注入27m3的前置液，扩大缝长；
8)对形成的新分支缝阶梯式注入胍尔胶交联液和支撑剂组成的携砂液，加砂比浓度依次为10%-15%-20%-25%-30%；
9)以2.4～3.0m3/min的施工排量用活性水替挤出井筒内的携砂液。
所述步骤1)中采用铬酸溶液对水溶性聚乙烯醇纤维进行表面改性。
所述步骤1)中采用KMnO4/硫酸作为引发剂，对水溶性聚乙烯醇纤维进行接枝丙烯酸改性。
所述所述步骤1)中采用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的水/乙醇溶液对水溶性聚乙烯醇纤维进行表面改性。
所述步骤2)中选用的改性后的聚乙烯醇纤维的长度为6～8mm。
所述步骤2)中选用的改性后的聚乙烯醇纤维的直径为10μm。
所述改性后的聚乙烯醇纤维相对于支撑剂的质量分数为1.2%。
所述支撑剂占压裂工作液的体积分数为30%。
所述步骤3)中活性水的施工排量为0.4m3/min。
所述步骤5)中前置液的施工排量为2.4m3/min。
本发明的有益效果：本发明提供的这种基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法将水溶性可降解纤维与常规压裂结合而成的一项技术，提出了通过表面改性后的水溶性聚乙烯醇纤维+胍尔胶+支撑剂组成的工作液在老裂缝中形成临时段塞，产生一定的净压差，该压差在该层位压开新裂缝，形成多条裂缝***，扩大泄油面积；压裂后裂缝作用效果时间增长，效果更好；工艺过程简单易行，成本较低，能大幅度提高油田生产效益。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明中改性后的水溶性聚乙烯醇纤维在支撑剂中形成的堵塞网格示意图。
图2是本发明中改性后的水溶性聚乙烯醇纤维暂堵重复压裂形成新分支缝示意图。
具体实施方式
实施例1：
为了克服早期压裂的老裂缝油气产量低、采收率低，而常规转向压裂技术存在储层改造程度低，措施有效期短，颗粒型暂堵剂对储层伤害大，降解不彻底等问题，本实施例提供了一种如图1和图2所示的基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法，包括如下步骤：
1)对水溶性聚乙烯醇纤维进行表面改性，得到改性后的聚乙烯醇纤维；
2)压裂工作液的准备；配制质量分数为0.3%的胍尔胶交联液作前置液，支撑剂占胍尔胶交联液的体积分数为15%～30%，改性后的聚乙烯醇纤维占支撑剂的质量分数为1.2%～1.8%；
3)使用活性水以0.4～0.5m3/min的施工排量替挤出井筒内的液体；
4)待井筒内的液体排尽后，以0.6～2.0m3/min的施工排量坐封压裂封隔器；
5)待压裂封隔器坐封后，以2.4～3.0m3/min的施工排量注入前置液45m3，形成主裂缝；
6)对形成的主裂缝阶梯式注入胍尔胶交联液和支撑剂组成的携砂液，阶梯式加砂比浓度依次为10%-15%-20%-28%-30%，在加砂比浓度为10%-15%-20%-28%阶段加入不加改性后的聚乙烯醇纤维的携砂液，在加砂比浓度为30%阶段的携砂液中开始混入步骤2)中准备的占支撑剂的质量分数为1.2%～1.8%的改性后的聚乙烯醇纤维，注入地层形成新分支缝；
7)对形成的新分支缝注入27m3的前置液，扩大缝长；
8)对形成的新分支缝阶梯式注入胍尔胶交联液和支撑剂组成的携砂液，加砂比浓度依次为10%-15%-20%-25%-30%；
9)以2.4～3.0m3/min的施工排量用活性水替挤出井筒内的携砂液。
步骤6)中改性后的聚乙烯醇纤维通过全自动纤维分散、计量及加入装置加入，实现纤维加入与仪表车、混砂车高效衔接、量化控制。
该发明提供的这种基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法将水溶性可降解纤维与常规压裂结合而成的一项技术，提出了通过表面改性后的水溶性聚乙烯醇纤维+胍尔胶+支撑剂组成的工作液在老裂缝中形成临时段塞，产生一定的净压差，该压差在该层位压开新裂缝，形成多条裂缝***，扩大泄油面积；压裂后裂缝作用效果时间增长，效果更好；工艺过程简单易行，成本较低，能大幅度提高油田生产效益。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述步骤1)中可以采用铬酸溶液对水溶性聚乙烯醇纤维进行表面改性,铬酸溶液的配方为K2Cr2O7、H2O和浓H2SO4物质量比为5：8：100，将水溶性聚乙烯醇纤维在该铬酸溶液铬酸溶液室温条件下浸泡2.5h。
所述步骤1)中还可以采用KMnO4/硫酸作为引发剂，对水溶性聚乙烯醇纤维进行接枝丙烯酸改性，KMnO4浓度为5×10-3mol/L、硫酸浓度为0.2mol/L、丙烯酸浓度为0.8mol/L、反应时间为3.0h。
所述步骤1)中还可以采用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的水/乙醇溶液对水溶性聚乙烯醇纤维进行表面改性，浓度为25×10-3mol/L的过氧化二异丙苯作引发剂，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷单体浓度为0.1mol/L，将水溶性聚乙烯醇纤维在该甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的水/乙醇溶液中浸渍时间24小时，乙醇浓度10%。
上述三种对水溶性聚乙烯醇纤维进行表面改性的方法中，水溶性聚乙烯醇纤维表面吸附了甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷分子，吸湿率最高，达到0.41%。
优选暂堵重复压裂施工中所用的水溶性聚乙烯醇纤维，选用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的水/乙醇溶液对水溶性聚乙烯醇纤维进行表面改性，得到改性后的聚乙烯醇纤维，这种表面改性技术提高了水溶性聚乙烯醇纤维与压裂液均匀混合速度30%以上，分散程度良好，无明显抱团现象，在90℃以内10d可降解85%以上，有效降低支撑剂沉降速率50%以上，改性后的水溶性聚乙烯醇纤维纤维网络与支撑剂形成复合体，其稳定时间提高了1～2倍，支撑剂回流量降低80%以上。
实施例3：
在实施例1和实施例2的基础上，设计纤维暂堵驱替实验，优选出所述步骤2)中改性后的聚乙烯醇纤维的长度为6～8mm。
纤维暂堵驱替实验的过程如下：①将岩心从中间由轴向切成剖面为矩形的均匀两半；②在两半合成的缝隙中均匀铺上混有不同长度改性后的聚乙烯醇纤维的支撑剂，将其固定；③在加上围压的条件下，以1ml/min的流量注入胍尔胶水溶液，直至岩心夹持器出口端流下第一滴液体且以后不断有液体流出，此时进口端压力表的读数为暂堵剂的突破压力。结果显示2mm改性后的聚乙烯醇纤维无法形成暂堵，4mm改性后的聚乙烯醇纤维在混砂浓度为10kg/m3下突破压力达到0.2MPa，6～8mm改性后的聚乙烯醇纤维在混砂浓度为10kg/m3下突破压力达到0.25～0.3MPa，综合考虑，选取6～8mm改性后的聚乙烯醇纤维。
设计纤维支撑砂体坍塌实验，优选出所述步骤2)中选用的改性后的聚乙烯醇纤维的直径为10μm。
纤维支撑砂体坍塌实验过程如下：选取4根长度为12.7cm、内径为22mm的管柱，分别连接管子，在出口配有筛网，用质量分数为0.5%的胍尔胶水溶液（即100g水里加入0.5g胍尔胶）携带支撑剂和直径分别为5μm、10μm、15μm和20μm的改性后的聚乙烯醇纤维流过筛网，留下20/40目的支撑剂和改性后的聚乙烯醇纤维，再用自来水冲洗30分钟；四根管子是独立的，冲洗孔是直径为1.27cm固定在每个管子出口的法兰；自来水通过每个管柱，流体的流量逐渐增大，直到砂/纤维砂体破坏，记录通过管柱的流量和压降(结果取四个管柱的平均值)。结果显示，使用直径为10μm的改性后的聚乙烯醇纤维测得通过管柱的流量和压降最大，因此，优选改性后的聚乙烯醇纤维直径为10μm。
另外，设计裂缝导流仪模拟纤维裂缝暂堵实验，优选改性后的聚乙烯醇纤维的加剂量。
裂缝导流仪模拟纤维裂缝暂堵实验过程如下：①配置50ml质量分数为0.3%的胍尔胶水溶液，将相对于支撑剂的质量分数为0.9%、1.2%、1.5%（14.4kg/m3、19.2kg/m3、24kg/m3）的改性后的聚乙烯醇纤维均匀分散在胍尔胶水溶液中，加入交联剂使之交联，然后加入63g陶粒支撑剂，按9.76kg/m2铺置浓度加入导流室中；②连接好CDY-2006支撑剂裂缝导流能力测试仪；③使用油压机加上1MPa左右围压，使导流室密封，关闭实验线路，打开真空机将整个实验仪器内部直至抽真空，然后用蒸馏水饱和整个线路；④在围压2～5MPa、流量2.5ml/min，5ml/min的情况下进行测量。结果显示，加剂量为0.9%、1.2%、1.5%改性后的聚乙烯醇纤维，在围压5MPa情况下分别能达到2.92MPa，6.00MPa,6.01MPa，综合考虑施工和经济因素，优选出改性后的聚乙烯醇纤维相对于支撑剂的质量分数为1.2%。
对上述优选的改性后的聚乙烯醇纤维设计纤维暂堵裂缝伤害实验，实验过程如下：(1)将岩心抽真空，饱和模拟地层水；(2)正向测岩心水相渗透率；(3)沿岩心轴向将岩心劈开一条人工裂缝，在裂缝面铺一层支撑剂，模拟压裂裂缝并测定裂缝渗透率；(4)将优选的改性后的聚乙烯醇纤维正向驱入岩心中，正向驱替测岩心水相渗透率。结果显示，使用优选的改性后的聚乙烯醇纤维暂堵压裂后，渗透率恢复率可达到91.37%～94.17%，与常规暂堵压裂相比，暂堵裂缝渗透率恢复率可提高20～30%。
同时，根据储层性质、工作液体、加砂浓度进行优化纤维用量、施工排量等关键施工参数，提高暂堵压裂成功率，所述支撑剂占压裂工作液的体积分数为30%；所述步骤3)中活性水的施工排量为0.4m3/min；所述步骤5)中前置液的施工排量为2.4m3/min。
综上所述，本发明提供的这种基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法通过将老裂缝或已填砂裂缝暂堵，在与原有裂缝呈一定角度方向上造新缝。形成新裂缝后，老裂缝暂堵纤维可自行解堵，沟通更多的天然裂缝以及初次裂缝未动用区域，形成新的裂缝泄流体系，从而提高油气产量和油气田最终采收率，解决了恢复老井产量以及实现新井压裂增产的难题。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件及工艺属本行业的公知部件和常用手段，这里不一一叙述。
Claims (8)
1.一种基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)对水溶性聚乙烯醇纤维进行表面改性，得到改性后的聚乙烯醇纤维；
2)压裂工作液的准备；配制质量分数为0.3%的胍尔胶交联液作前置液，支撑剂占胍尔胶交联液的体积分数为15%～30%，改性后的聚乙烯醇纤维占支撑剂的质量分数为1.2%～1.8%，改性后的聚乙烯醇纤维的长度为6～8mm，直径为10μm；
3)使用活性水以0.4～0.5m3/min的施工排量替挤出井筒内的液体；
4)待井筒内的液体排尽后，以0.6～2.0m3/min的施工排量坐封压裂封隔器；
5)待压裂封隔器坐封后，以2.4～3.0m3/min的施工排量注入前置液45m3，形成主裂缝；
6)对形成的主裂缝阶梯式注入胍尔胶交联液和支撑剂组成的携砂液，阶梯式加砂比浓度依次为10%-15%-20%-28%-30%，在加砂比浓度为10%-15%-20%-28%阶段加入不加改性后的聚乙烯醇纤维的携砂液，在加砂比浓度为30%阶段的携砂液中开始混入步骤2)中准备的占支撑剂的质量分数为1.2%～1.8%的改性后的聚乙烯醇纤维，注入地层形成新分支缝；
7)对形成的新分支缝注入27m3的前置液，扩大缝长；
8)对形成的新分支缝阶梯式注入胍尔胶交联液和支撑剂组成的携砂液，加砂比浓度依次为10%-15%-20%-25%-30%；
9)以2.4～3.0m3/min的施工排量用活性水替挤出井筒内的携砂液。
2.如权利要求1所述的基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法，其特征在于：所述步骤1)中采用铬酸溶液对水溶性聚乙烯醇纤维进行表面改性。
3.如权利要求1所述的基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法，其特征在于：所述步骤1)中采用KMnO4/硫酸作为引发剂，对水溶性聚乙烯醇纤维进行接枝丙烯酸改性。
4.如权利要求1所述的基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法，其特征在于：所述步骤1)中采用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的水/乙醇溶液对水溶性聚乙烯醇纤维进行表面改性。
5.如权利要求1所述的基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法，其特征在于：所述改性后的聚乙烯醇纤维相对于支撑剂的质量分数为1.2%。
6.如权利要求1所述的基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法，其特征在于：所述支撑剂占压裂工作液的体积分数为30%。
7.如权利要求1所述的基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法，其特征在于：所述步骤3)中活性水的施工排量为0.4m3/min。
8.如权利要求1所述的基于表面改性后聚乙烯醇纤维的暂堵转向压裂方法，其特征在于：所述步骤5)中前置液的施工排量为2.4m3/min。
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