CN108625837B - 地层压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地层压裂方法。本方法包括以下步骤，步骤一：在压裂施工之前测定地层参数集，步骤二：根据所述地层参数集中的异常参数，首先进行压裂预处理，然后再进行正常的压裂施工。根据本发明的地层压裂方法能够有效利地实现压裂地层，最大程度地减小施工浪费。
Description
技术领域
本发明涉及石油、天然气勘探开发领域，特别是涉及一种地层压裂方法。
背景技术
采油或采气过程中，在钻井结束后，通常需要利用水力作用在油气储层内形成裂缝。这种施工过程称之为压裂施工，其目的是使油气渗流到井筒内以采出。例如，通常使用压裂车借助高压将具有一定粘度的液体挤入储层。当在储层内压出许多裂缝后(即压裂地层)，加入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝，提高油气层的渗透能力，以增加产油量。
在压裂施工过程中，有时会发现地层的破裂压力很高的情况。在这种情况下，压裂施工中，压裂液的注入排量很低，而井口的压力却很高，并且没有地层被压裂的指示。例如，压裂液的注入排量注入排量为0.2m3/分钟，井口压力高达90MPa。在这种情况下，难以向压裂液中添加支撑剂，进而不能将地层压裂或使地层裂缝有效扩展。
在现有技术中，无法有效应对这种地层的破裂压力很高的情况，甚至放弃该油气井，从而造成极大的浪费。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种地层压裂方法。根据本发明的地层压裂方法能够有效利地实现压裂地层，最大程度地减小施工浪费。
根据本发明的地层压裂方法，包括以下步骤，步骤一：在压裂施工之前测定地层参数集，步骤二：根据地层参数集中的异常参数，首先进行压裂预处理，然后再进行正常的压裂施工。
根据本发明的方法，在对钻成的井眼进行压裂施工之前，首先测定该井眼的与压裂相关的地层参数。如果一个或多个地层参数为异常，例如该异常的参数反映了有可能导致压裂失败(例如，地层破裂压力过高)的条件，则首先针对井眼或地层进行压裂预处理，以消除这些异常。由此，根据本发明的方法能够有效利地实现压裂地层，最大程度地减小施工浪费。
在一个实施例中，在步骤一中，对待进行压裂施工的井进行测试压裂，如果测试压裂的注入排量达不到其最大注入排量，则异常参数包括原始射孔完善度，压裂预处理为补射孔操作。具体来说，可由测试压裂的阶梯降排量测试结果得到测试压裂的注入排量。这种测试方法是本领域的技术人员所熟知的方式，这里不再赘述。测试压裂的最大注入排量可根据该地区的前期勘探情况而预先设计好的，这是本领域的技术人员熟知的，这里不再赘述。申请人发现，原始射孔作业产生的射孔的孔径、孔密度以及射孔深度有可能导致压裂液进入地层裂缝的阻力非常大，进而这会导致在测试压裂(和正式压裂)期间井口压力很高，但是压裂液的注入排量很低(即，地层的破裂压裂很高)的状况。在这种情况下，补射孔操作能够降低因射孔问题导致的压裂液进入地层裂缝的阻力，进而解决地层的破裂压裂过高的问题。
在一个实施例中，在补射孔操作中，采用平面射孔方式。申请人发现，现有技术中的螺旋式射孔会造成地层的破裂压裂升高，对于水平井而言更是如此。与螺旋式射孔相比，使用平面射孔方式射孔可使得地层破裂压裂降低至少30％。
在一个实施例中，使用水力喷射方法进行平面射孔。申请人发现，水力喷射方法可实现深穿透射孔的目的，并且与常规的螺旋式射孔，水力喷射方法产生的孔径可增加至少40％。因此，水力喷射方法可有助于降低地层的破裂压裂。
在一个实施例中，在水力喷射方法中，将两个或者更多个水力喷射工具串联使用。通过这种方式射孔，可以充分发挥每个喷射工具的深穿透射孔的作用。此外，在压裂过程中，由这种方式射孔产生的多簇裂缝中的至少两簇可以同步起裂和延伸，这有助于促进提高裂缝的复杂性程度。进而有助于后续的采油步骤。
在一个实施例中，在补射孔操作中，根据原始射孔密度和原始射孔完善度来确定补孔密度。例如，当射孔完善度在低于60％、原始射孔密度为16孔/米时，补孔密度可以为10-12孔/米(即，一米长度范围内有10-12个孔)。当射孔完善度在60％到80％之间、原始射孔密度为16孔/米时，补孔密度可以为6-8孔/米。在这种补孔密度下，不但能解决因射孔完善度不好而导致的地层破裂压力过高，而且套管的强度也不会被大幅降低，从而避免了在高的压裂作用力下产生变形的风险。
在一个实施例中，异常参数包括储层的渗透率，当渗透率小于渗透率标准值时，压裂预处理为使用脉冲压力压裂岩石的操作。申请人发现，在地层岩石的渗透率就会较低的情况下，压裂液会在井内积聚起来而形成很高的井底压力，但压裂液难以渗透到地层岩石内而导致难以将地层压裂。为此，申请人创造性地提出了对地层岩石施加脉冲压力，以使地层岩石产生疲劳裂缝，这样就可以使压裂液渗透到地层岩石内，从而降低地层破裂压力。应理解的是，渗透率标准值可由岩石类型、测井数据、岩芯实验等多种方式获得，这些方式均是本领域的技术人员所熟知的，这里不再赘述。例如，地层岩石为砂岩，其渗透率标准值为0.1md；地层岩石为碳酸盐岩，其渗透率标准值为0.1md。
在一个实施例中，脉冲压力压裂岩石的操作包括：步骤a，向待进行压裂施工的井内注入压裂液，直到井口压力极限；步骤b，从井口放喷所注入的压裂液，直到井口压力降低到预设值；重复步骤a和b，直到压裂液的最高注入排量达到预设值为止。通过重复地给地层岩石施加压力和放喷压裂液，可以使地层岩石产生大量的疲劳裂缝，压裂液就能够顺利地渗透到地层岩石内，从而降低地层破裂压力，实现压裂地层岩石。应特别注意的是，当地层岩石的疲劳裂缝的量使得压裂液的最高注入排量达到预设值后，就可以向压裂液内添加支撑剂，进而可以进行随后的压裂步骤。
在一个实施例中，在步骤b中，井口压力的预设值为0。
在一个实施例中，在步骤b中，随着井口压力的降低，逐渐增大压裂液的放喷流速。在一个优选的实施例中，在步骤b中，通过控制井口压力P的下降速度连续控制放喷流速。这样，不但可以使地层岩石产生大量的疲劳裂缝，而且可以有效地控制井内压力变化程度，防止井内压力变化过于剧烈而损坏设置在井内的封隔器等部件，同时可以防止井筒套管变形。在一个具体的实施例中，在步骤b中，当P＞30MPa时，井口压力的下降速度为2MPa/分钟；当20MPa＜P≤30MPa时，井口压力的下降速度为3MPa/分钟；当0MPa＜P≤20MPa时，井口压力的下降速度为4MPa/分钟。在一个实施例中，可通过使用不同规格的放喷嘴来控制井口压力压力下降速度。
在一个实施例中，异常参数包括储层的表层天然裂缝发育程度，当表层天然裂缝发育程度良好时，压裂预处理为使用具有第二粘度的第二压裂液将井内第一粘度的第一压裂液完全顶替，第二粘度大于第一粘度。表层天然裂缝发育程度可通过测井数据或实验室岩芯测试得知并由此判断表层天然裂缝发育程度的是否良好。例如，可以根据测井电阻率曲线来判断天然裂缝繁育程度。如果电阻率曲线的降低，则天然裂缝发育较好，反之则天然裂缝发育较差，这些是本领域的技术人员可通过经验来判断的。申请人发现，在储层的表层天然裂缝发育程度较好情况下，在压裂时，井内原始存在的第一压裂液会优先进入地层。这导致即使以高排量向井内注入第二压裂液，其也难以在地层岩石内形成主裂缝，由此使各个裂缝的宽度较低，从而导致地层破裂压力过高，甚至只能结束整个压裂施工。根据本发明的方法，在压裂施工前，申请人使用第二压裂液完全顶替第一压裂液。这样，粘度较大的第二压裂液就能充分渗入到的地层岩石裂缝内并且形成一条主裂缝，而表层天然裂缝难以大量吸收这种粘度较大的第二压裂液。随着主裂缝尺寸的扩大，其吸收第二压裂液的能力越来越强，而表层天然裂缝吸收第二压裂液的能力逐渐降低，最终形成只有主裂缝进液的模式。这样就会显示出常规的地层破裂压力。由此，解决了地层破裂压裂过高的问题。
在一个实施例中，以缩短提高第二压裂液注入排量到最高排量的时间的方式来完全顶替所述第一压裂液。申请人发现，快速提高第二压裂液的注入排量，可有助于使第二压裂液完全顶替第一压裂液。这样，在井内就不存在与第二压裂液竞争进入地层裂缝的其他液体，由此能够解决地层破裂压裂过高的问题。
在一个实施例中，根据裂缝当量条数、综合滤失系数来确定第二压裂液的粘度和缩短后的提高第二压裂液注入排量到最高排量的时间(以下简称为：缩短后的时间)。例如，对于小型测试而言，当裂缝当量条数在4条以上、综合滤失系数在0.002m/min1/2以上时，第二压裂液的第二粘度可以为200mPa.s以上，缩短后的时间在1min以内。对于小型测试而言，当裂缝当量条数在3条到4条时，综合滤失系数在0.001m/min1/2到0.002m/min1/2时，第二压裂液的第二粘度可以为150mPa.s-200mPa.s之间，缩短后的时间在1.5min以内。对于小型测试而言，裂缝当量条数在2条到3条，综合滤失系数在0.0008m/min1/2到0.001m/min1/2时，第二压裂液的第二粘度可以为100mPa.s-150mPa.s之间，缩短后的时间在2min以内。在一个实施例中，第二压裂液的成分可以为：以质量计，0.2％增稠剂+0.3％防膨剂+0.1％助排剂。这些成分的均是本领域的技术人员熟知的。
在一个实施例中，在步骤一之前，还进行循环洗井操作。申请人发现，在压裂施工过程中，井内残留的钻井泥浆会在压力作用下堆积在射孔孔眼处，甚至即使地层破裂钻井泥浆也会一直在压裂液的前缘而对压裂液起到阻滞作用。这些因素也会导致地层破裂压力过高。根据本发明的方法，通过循环洗井操作，可以将井内多余的钻井泥浆从井内洗出，这样就可以避免钻井泥浆的堵塞作用。在一个优选的实施例中，在钻井过程中，如果钻井泥浆漏失量大于10m3/h，则在步骤一之前，进行循环洗井。
在一个实施例中，在循环洗井操作中使用酸洗液。酸洗液可以与钻井泥浆起反应，从而更加有助于将井内的钻井泥浆洗出来。应理解的是，可以根据钻井泥浆的成分不同而选择不同的酸洗液，这是选择方法是本领域的技术人员所熟知的，这里不再赘述。
与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)在对钻成的井眼进行压裂施工之前，首先测定该井眼的与压裂相关的地层参数。如果一个或多个地层参数为异常，则首先针对井眼或地层进行压裂预处理，以消除这些异常。由此，根据本发明的方法能够有效利地实现压裂地层，最大程度地减小施工浪费。(2)本发明的方法可有效提高地层的压开程度，增强裂缝对油气渗流通道的供给能力，最大限度地挖掘储层的增产能力。
具体实施方式
下面将根据具体的实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
对于井S1，根据前期勘探情况而预先设计的测试压裂的最大注入排量为5m3/min。通过测试压裂的阶梯降排量测试结果得到其测试压裂的注入排量在1-3m3/min之间。由此可知，井S1的测试压裂的注入排量达不到测试压裂的最大注入排量。这需要对井S1进行补孔操作。
此外，通过分析该井的前期资料，得知在钻井期间，泥浆漏失量为28.5m3/h，即在井内残留有较大量的钻井泥浆。
因此，首先对井S1进行酸洗液循环洗井操作，然后再进行补射孔操作。在酸洗液循环洗井操作中，使用的酸洗液的成分为：以体积计算，12％HCl+1％HF+2.5％缓蚀剂+0.5％助排剂+0.2％防乳破乳剂+0.5％Fe3+稳定剂+0.5％粘土稳定剂。在酸洗液循环洗井操作中，共注入酸洗液38立方米，关井反应50分钟。在补射孔操作中，采用水力喷射方法进行平面射孔。由于原始的射孔密度为16孔/m，因此补孔密度为24孔/m。
补孔后，再次通过测试压裂的阶梯降排量测试结果得到其测试压裂的注入排量为1-5m3/min。可知，经补孔操作后，井S1的测试压裂的注入排量能达到测试压裂的最大注入排量。在随后进行的压裂施工中，该井施工压力为79MPa，最大排量为5.5m3/min。顺利完成设计加砂量，压裂施工取得成功。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (8)
1.一种地层压裂方法，包括以下步骤，
步骤一：在压裂施工之前测定地层参数集，
步骤二：根据所述地层参数集中的异常参数，首先进行压裂预处理，然后再进行正常的压裂施工，
其中，在所述步骤一中，对待进行压裂施工的井进行测试压裂，在测试压裂中：
如果所述测试压裂的注入排量达不到其最大注入排量，则异常参数包括原始射孔完善度，所述压裂预处理为补射孔操作；
如果储层的渗透率小于渗透率标准值，则异常参数包括储层的渗透率，压裂预处理为使用脉冲压力压裂岩石的操作；
如果储层的表层天然裂缝发育程度良好，则异常参数包括储层的表层天然裂缝发育程度，压裂预处理为使用具有第二粘度的第二压裂液将井内的第一粘度的第一压裂液完全顶替，其中，第二粘度大于第一粘度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述补射孔操作中，采用平面射孔方式。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使用水力喷射方法进行平面射孔。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述水力喷射方法中，将两个或者更多个水力喷射工具串联使用。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述补射孔操作中，根据原始射孔密度和原始射孔完善度来确定补孔密度。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤一之前，还进行循环洗井操作。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述循环洗井操作中使用酸洗液。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在钻井过程中，如果钻井泥浆漏失量大于10m3/h，则在所述步骤一之前，进行循环洗井。
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| 水力压裂机理及破裂压力的探讨;蒋惺跃等;《天然气工业》;19811231(第2期);83-96页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108625837A (zh) | 2018-10-09 |
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