CN108316908B - 一种密切割高砂量暂堵的暂堵体积压裂工艺技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种密切割高砂量暂堵的暂堵体积压裂工艺技术，属于石油天然气增产技术领域，其包括如下步骤：根据参数划分井段，对同一井段进行射孔，然后根据需要选择暂堵剂并设计暂堵剂的用量，并选择适宜的压裂液，同时根据井下参数选择设计压裂的排量和加砂规模，然后对地层进行压裂施工，向地层注入压裂液，进行体积压裂，然后采用粉末高强度水溶性暂堵剂进行暂堵，并采用颗粒状高强度水溶性暂堵剂进行施工，并重复前述步骤完成体积压裂改造。本发明所提供的新的暂堵体积压裂工艺技术，步骤简单，方法可靠，能有效完成施工，并提高施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气增产技术领域，特别涉及一种“密切割+高砂量+暂堵”的暂堵体积压裂工艺技术。
背景技术
页岩气资源丰富，是目前开发的重要能源之一。页岩气储层基质渗透率很低，储层节理裂缝发育，同时天然裂缝发育，需通过体积改造沟通天然裂缝，形成复杂缝网提高产能。现场实验证明，通过对页岩气水平段进行细分段，提高单层加砂量，同时采用暂堵转向技术实现储层段的体积改造能提高单井产量。目前国内外相关研究单位对这方面已经进行了很多探索和研究，如申请人在先申请的申请号为201410131260.2的《一种自然选择甜点暂堵体积压裂方法》，对这方面进行了一些探索研究，但对于密切割高砂量施工的井段，依然缺乏研究，没有有效的手段能进行处理。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种密切割高砂量暂堵的暂堵体积压裂工艺技术，通过对现有技术进行改良，增加部分未采用过的新步骤，以实现对高切割高砂量施工井段的处理效率。
本发明的技术方案是：
一种密切割高砂量暂堵的暂堵体积压裂工艺技术，步骤如下：
步骤S1、根据测井解释结果，综合考虑本井水平段巷道位置、储层参数、裂缝特征、应力特征、工程因素对页岩气储层水平段进行细分段，将储层参数、完井参数相近的井段划分为同一压裂段。
储层参数主要包含总有机碳含量、游离和吸附气量、岩石脆性和孔隙度、岩石矿物含量等；应力特征就主要是储层最大最小主应力，裂缝特征主要是天然裂缝发育情况。
测井解释结果是根据储层总有机碳含量、游离和吸附气量、岩石脆性和孔隙度等参数对储层进行分类；
步骤S2、综合考虑储层品质、气测显示，应力差异和工程因素对已经分层的储层段进行分簇射孔，射3-4族，选择储层品质好，气测值高、应力差异小的位置进行射孔，射孔段要避开固井质量差和套管节箍；
步骤S3、对暂堵剂进行选择并设计用量，根据现场实践证明目前压裂过程中并不是有所有的射孔孔眼都在进压裂液，未进行有效改造，加入缝口暂堵剂能封堵已经压裂开射孔位置及形成的裂缝缝口，迫使液体进行未压开的射孔位置，形成新的裂缝，实现储层密切割改造，保证所有的射孔簇都进行有效改造，提高了单层的加砂量，实现了储层“高砂量”的目的；同时加入缝内暂堵剂能克服两向应力差，改变裂缝形态，实现页岩气储层体积压裂，提高产产能；
步骤S4、选择压裂液，目前页岩气压裂改造选择的压裂液主要以滑溜水体系为主，同时根据施工难度使用少量的交联胶；
滑溜水包括降阻剂、粘土稳定剂、助排剂，其选择指标为降阻率大于70％，水化分散性能＜1.5；
交联剂包括增稠剂、粘土稳定剂、助排剂、pH调节剂和交联剂，其选择指标为交联后粘度满足携砂要求，具有延迟交联特点，同时残渣低；
步骤S5、设定压裂的排量与加砂规模，根据井内管柱结构，液体摩阻系数，地层的延伸压力梯度以及施工限压，优化施工排量；
步骤S6、第一段压裂施工，向地层注入压裂液，进行第一次体积压裂，在实际应用中，页岩气压裂以滑溜水为主，通过高排量的滑溜水将支撑剂带入地层，对形成的裂缝进行支撑，当施工中出现携砂困难时，在压裂液中加配交联胶，施工完后需将井筒的支撑剂全部顶入地层；
步骤S7、向地层依次注入粉末状和颗粒状高强度水溶性暂堵剂，封堵已经压开的射孔位置和已形成的裂缝缝口，迫使压裂液进入第一段未压开的射孔位置，进行第二次体积压裂；
步骤S8、重复步骤S6和步骤S7完成页岩气水平井剩余段的体积压裂改造。
进一步的，步骤S1中，对储层进行分类分为I、II、III类。I类为有机碳含量＞3％、游离和吸附气量＞3m3/t、岩石脆性＞55，孔隙度＞4；II类为有机碳含量为2-3％、游离和吸附气量为2-3m3/t、岩石脆性为33-55，孔隙度为3-5；III类为有机碳含量＜3％、游离和吸附气量＜2m3/t、岩石脆性＜35，孔隙度＜3。
进一步的，步骤S2中，综合储层品质所参考的因素有：总有机碳含量、游离和吸附气量、岩石脆性和孔隙度，其数学参考模型为：
综合品质＝A×总有机碳含量+B×游离和吸附气量+C×岩石脆性+D×孔隙度，A、B、C、D为四个参数占的权重比例，同时A、B、C、D根据储层I、II、III类进行二次权重匹配，最终储层品质的1、2、3类，储层品质≥0.85的为1类，0.6≤储层品质＜0.85为2类，储层品质＜0.6的为3类。
进一步的，步骤S1中，储层分为孔隙型储层，孔隙型储层的孔隙度为3-5，裂缝型储层的孔隙度为3-4；孔隙型储层孔隙度＜3，裂缝型储层孔隙度＜3。
进一步的，步骤S3中，暂堵剂用量的计算公式为：
M＝V1×ρ1×56％V2+V2×ρ2
V1＝πH(d×Δd+Δd2)
其中：M-暂堵剂质量，ρ1-暂堵剂视密度，ρ2-暂堵剂体积密度，V2孔眼体积，d-套管外径，H-支撑缝高，Δd-滤饼厚度。
进一步的，使用时需根据射孔孔眼的大小进行多粒径组合；
水溶性暂堵剂的添加有两种方式：
1)在高压管汇上设置旁通进行预置，施工过程中加入；
2)使用改装压裂泵头后的压裂车，在混砂车上的掺和罐中加入。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种新的“密切割+高砂量+暂堵”的暂堵体积压裂工艺技术，结合现有测井技术和储层分类方法，通过专利提供的储层品质评价方法和专利暂堵产品，在工艺上提出“密切割”储层段、“高砂量”的有效支撑和暂堵转向改善裂缝形态和复杂程度等工艺上改进，能提高暂堵体积压裂的效率，进而提高油气产量。
附图说明
图1是实施例的井测井解释图；
图2是实施例的井应力剖面图；
图3是实施例的井分段情况图；
图4是实施例测井第5段施工曲线图；
图5是实施例测井第6段施工曲线图；
图6是实施例测井第5段暂堵剂加入前后微地震事件图；
图7是实施例测井第6段暂堵剂加入前后微地震事件图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
一种密切割高砂量暂堵的暂堵体积压裂工艺技术，步骤如下：
步骤S1、根据测井解释结果，综合考虑本井水平段巷道位置、储层参数、裂缝特征、应力特征、工程因素对页岩气储层水平段进行细分段，将储层参数、完井参数相近的井段划分为同一压裂段。
储层参数主要包含总有机碳含量、游离和吸附气量、岩石脆性和孔隙度、岩石矿物含量等；应力特征就主要是储层最大最小主应力，裂缝特征主要是天然裂缝发育情况。
测井解释结果是根据储层总有机碳含量、游离和吸附气量、岩石脆性和孔隙度等参数对储层进行分类，目前可分为I、II、III类。I类为有机碳含量＞3％、游离和吸附气量＞3m3/t、岩石脆性＞55，孔隙度＞5(孔隙型储层)和孔隙度＞4(裂缝型储层)；II类为有机碳含量为2-3％、游离和吸附气量为2-3m3/t、岩石脆性为33-55，孔隙度为3-5(孔隙型储层)和孔隙度为3-4(裂缝型储层)；III类为有机碳含量＜3％、游离和吸附气量＜2m3/t、岩石脆性＜35，孔隙度＜3(孔隙型储层)和孔隙度＜3(裂缝型储层)。
步骤S2、综合考虑储层品质、气测显示，应力差异和工程因素对已经分层的储层段进行分簇射孔，射3-4族。选择综合储层品质好，气测值高、应力差异小的位置进行射孔，同时工程上要避开固井质量差和套管节箍。
综合储层品质主要考虑总有机碳含量、游离和吸附气量、岩石脆性和孔隙度，综合品质＝A*总有机碳含量+B*游离和吸附气量+C*岩石脆性+D*孔隙度，A、B、C、D为四个参数占的权重比例，同时A、B、C、D根据储层I、II、III类进行二次权重匹配，最终储层品质的1、2、3类，储层品质≥0.85的为1类，0.6≤储层品质＜0.85为2类，储层品质＜0.6的为3类。A/B/C/D是参数修订值，通过所在的井的模拟参数修正。
步骤S3、暂堵剂选择和用量设计。
根据现场实践证明目前压裂过程中并不是有所有的射孔孔眼都在进压裂液，未进行有效改造，加入缝口暂堵剂能封堵已经压裂开射孔位置及形成的裂缝缝口，迫使液体进入未压开的射孔位置，形成新的裂缝，实现储层“密切割”改造，保证所有的射孔簇都进行有效改造，提高了单层的加砂量，实现了储层“高砂量”的目的。同时加入缝内暂堵剂能克服两向应力差，改变裂缝形态，实现页岩气储层体积压裂，提高产产能。
暂堵剂用量的计算公式为：
M＝V1×ρ1×56％×V2+V2×ρ2
V1＝πH(d×Δd+Δd2)
其中：M-暂堵剂质量，ρ1-暂堵剂视密度，ρ2-暂堵剂体积密度，V2孔眼体积，d-套管外径，H-支撑缝高，Δd-滤饼厚度。
步骤S4压裂液选择
目前页岩气压裂改造选择的压裂液主要以滑溜水体系为主，同时根据施工难度使用少量的交联胶。
滑溜水主要是有降阻剂、粘土稳定剂、助排剂组成，粘度较低，降阻率大于70％，CST(水化分散性能)＜1.5。
交联剂主要是有增稠剂、粘土稳定剂、助排剂、pH调节剂和交联剂组成，要求交联后粘度满足携砂要求，具有延迟交联特点，同时要求残渣低。
步骤S5、设定压裂的排量与加砂规模。
很据井内管柱结构，液体摩阻系数，地层的延伸压力梯度以及施工限压，优化施工排量，例如X井套管尺寸5.5in，井深6000m，延伸压力0.021-0.024MPa/m，井口限压120mMPa，优化施工排量12-13m3/min。
分支裂缝导流应该在0.02-0.05D·cm以上，主裂缝导流应大于2D·cm，能满足网络裂缝导流能力。结合及邻井造井的情况，设计单段加砂规模120-160吨。实践表明，通过加入缝口暂堵剂进行段间暂堵转向，能够保证每个簇进入砂量，实现了储层“高砂量”的目的，同时加砂规模与单井产量有一定线性关系(一定范围内加量增大，单井产量提高)，提高砂量有利于改造效果。
步骤S6、第一段压裂施工，向地层注入压裂液，进行第一次体积压裂。
在实际应用中，页岩气压裂主要以滑溜水为主，通过高排量的滑溜水将支撑剂带入地层，对形成的裂缝进行支撑，施工中如果出现携砂困难可采用交联胶，施工完后需将井筒的支撑剂全部顶入地层。
步骤S7、向地层注入粉末高强度水溶性暂堵剂。
在最大最小主应力差异比较大井段，注入粉末高强度水溶性暂堵剂，粉末高强度水溶性暂堵剂能有效的克服应力，迫使裂缝在端部转向，改善裂缝的形态，使裂缝更加复杂化，增大改造体积。
本发明实施例压裂使用的高强度水溶性暂堵剂由丙烯酰胺类单体与磺酸盐单体通过化学反应而生成，是一种具有粘弹性的固体小颗粒，也可粉碎成不同目数粉末，粉末型高强度水溶性暂堵剂可以直接通过混砂车的掺和罐加入。
步骤S8、向地层注入颗粒状高强度水溶性暂堵剂，封堵已经压开的射孔位置和已形成的裂缝缝口，迫使压裂液进入第一段未压开的射孔位置，进行第二次体积压裂。
使用时需根据射孔孔眼的大小进行多粒径组合。水溶性暂堵剂的添加有两种方式：
1)在高压管汇上设置旁通进行预置，施工过程中加入；
2)使用改装压裂泵头后的压裂车，在混砂车上的掺和罐中加入。
步骤S9、重复步骤S6和步骤S8完成页岩气水平井剩余段的体积压裂改造。
在川东某页岩气井进行实验，此井的井深4802m，套管尺寸5.5in，水平段长1505m，根据测井解释结果(图1)和应力剖面(图2)将本井分成12段(图3)进行压裂改造，在本井的第5、6段加入缝口暂堵剂进行密切割改造，同时加入缝内暂堵剂实现裂缝形态改变。
主要设计参数如下：
(1)滑溜水：降阻率75％，CST值为1.08；
(2)设计排量9-12m3/min，
(4)第5段设计加砂量120吨，第5段设计加砂量140吨；
(3)第5段：加入缝口暂堵剂2次，缝内暂堵剂1次，缝口暂堵剂每次加入200kg，缝内暂堵剂每600kg；第6段：加入缝口暂堵剂2次，缝内暂堵剂1次，缝口暂堵剂每次加入200kg，缝内暂堵剂600kg。
第5、6段加入缝口暂堵剂后，施工压力上升明显(图4、图5)，证明进行有效的暂堵，同时加入缝内暂堵剂后，微地震显示(图6、图7)，裂缝更加复杂，实现了，密切割、高砂量、暂堵体积压裂的目的。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种密切割高砂量暂堵的暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、根据测井解释结果，综合考虑本井水平段巷道位置、储层参数、裂缝特征、应力特征、工程因素对页岩气储层水平段进行细分段，将储层参数、完井参数相近的井段划分为同一压裂段；
储层参数主要包含总有机碳含量、游离和吸附气量、岩石脆性和孔隙度、岩石矿物含量；应力特征就主要是储层最大最小主应力，裂缝特征主要是天然裂缝发育情况；
测井解释结果是根据储层总有机碳含量、游离和吸附气量、岩石脆性和孔隙度参数对储层进行分类；
步骤S2、综合考虑储层品质、气测显示，应力差异和工程因素对已经分层的储层段进行分簇射孔，射3-4簇，选择储层品质好，气测值高、应力差异小的位置进行射孔，射孔段要避开固井质量差和套管节箍；
步骤S3、对暂堵剂进行选择并设计用量，根据现场实践证明目前压裂过程中并不是有所有的射孔孔眼都在进压裂液，未进行有效改造，加入缝口暂堵剂能封堵已经压裂开射孔位置及形成的裂缝缝口，迫使液体进行未压开的射孔位置，形成新的裂缝，实现储层密切割改造，保证所有的射孔簇都进行有效改造，提高了单层的加砂量，实现了储层高砂量的目的；同时加入缝内暂堵剂能克服两向应力差，改变裂缝形态，实现页岩气储层体积压裂，提高产能；
步骤S4、选择压裂液，目前页岩气压裂改造选择的压裂液主要以滑溜水体系为主，同时根据施工难度使用少量的交联胶；
滑溜水包括降阻剂、粘土稳定剂、助排剂，其选择指标为降阻率大于70％，CST水化分散性能＜1.5；
交联胶包括增稠剂、粘土稳定剂、助排剂、pH调节剂和交联剂，其选择指标为交联后粘度满足携砂要求，具有延迟交联特点，同时残渣低；
步骤S5、设定压裂施工的排量与加砂规模，根据井内管柱结构，液体摩阻系数，地层的延伸压力梯度以及施工限压，优化施工排量；
步骤S6、第一段压裂施工，向地层注入压裂液，进行第一次体积压裂，在实际应用中，页岩气压裂以滑溜水为主，通过高排量的滑溜水将支撑剂带入地层，对形成的裂缝进行支撑，当施工中出现携砂困难时，在压裂液中加配交联胶，施工完后需将井筒的支撑剂全部顶入地层；
步骤S7、向地层注入颗粒状高强度水溶性暂堵剂，封堵已经压开的射孔位置和已形成的裂缝缝口，迫使压裂液进入第一段未压开的射孔位置，进行第二次体积压裂；
步骤S8、重复步骤S6和步骤S7完成页岩气水平井剩余段的体积压裂改造。
2.根据权利要求1所述的一种密切割高砂量暂堵的暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，步骤S1中，对储层进行分类分为I、II、III类；I类为有机碳含量＞3％、游离和吸附气量＞3m3/t、岩石脆性＞55，孔隙度＞4；II类为有机碳含量为2-3％、游离和吸附气量为2-3m3/t、岩石脆性为33-55，孔隙度为3-5；III类为有机碳含量＜2％、游离和吸附气量＜2m3/t、岩石脆性＜35，孔隙度＜3。
3.根据权利要求1所述的一种密切割高砂量暂堵的暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，步骤S2中，综合储层品质所参考的因素有：总有机碳含量、游离和吸附气量、岩石脆性和孔隙度，其数学参考模型为：
综合品质＝A×总有机碳含量+B×游离和吸附气量+C×岩石脆性+D×孔隙度，A、B、C、D为四个参数占的权重比例，同时A、B、C、D根据储层I、II、III类进行二次权重匹配，最终确定储层品质的1、2、3类，储层品质≥0.85的为1类，0.6≤储层品质＜0.85为2类，储层品质＜0.6的为3类。
4.根据权利要求1所述的一种密切割高砂量暂堵的暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，步骤S7中，使用时需根据射孔孔眼的大小进行多粒径组合；
水溶性暂堵剂的添加有两种方式：
1)在高压管汇上设置旁通进行预置，施工过程中加入；
2)使用改装压裂泵头后的压裂车，在混砂车上的掺和罐中加入。
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