CN108661616B - 一种适用于砂岩油气藏的分层压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于砂岩油气藏的分层压裂方法，包括：向包含N个层段的储层中泵注入压裂液，按照单个层段最小水平主应力从小到大的顺序，依次压开每个层段；其中，已被压开的单个层段中产生的诱导应力与其最小水平主应力之和大于未被压开的单个层段的破裂压力；所述N选自2至5之间的自然数。在所述N个层段全部被压开后，对所有压开层段统一进行压裂造缝和加砂。本发明提供的分层压裂方法在不增加压裂设备、压裂材料等费用前提下，充分利用压裂施工中产生的诱导应力作用，实现多层的分层压裂，最大限度地提高每层的压开程度及压裂改造效果。
Description
技术领域
本发明涉及油气藏水力压裂增产改造技术领域，更具体地涉及一种适用于砂岩油气藏的分层压裂的方法。
背景技术
砂岩油气藏直井多层的压裂一般采用分层压裂技术，分层压裂比起常规笼统压裂工艺，不仅能有效避免施工风险，而且能极大地提高储层的压开程度、避免支撑剂的无效支撑、节约压裂材料成本、缩短施工作业周期、降低作业费用、投产周期短等诸多优点，越来越广泛地应用于直井的多层分层压裂中。
近年内，分层压裂技术发展很快，基本形成了针对不同储层及工艺的分层压裂技术。目前，适用于砂岩油气藏的主流分层压裂技术主要有：限流法分层、投球法分层、封隔器机械分层等。
限流法分层压裂方式：限流压裂要求的各储层间的应力差异相对较小(一般小于2MPa)，且必须是新井投产压裂；另外，在压裂中后期，为了提高产量，有时压后还要再次补孔以避免因射孔数量少造成的产量降低，从而增加了额外的费用。
投球法分层压裂方式：投球法虽然对应力差的要求放大到3MPa以上，但投球法有盲目性，如哪层先压开并不能准确预测，支撑剖面也无法有效控制；投球的数量设计就存在不确定性；此外，投球前后两次压裂的裂缝扩展的相互干扰，以及前次压裂液的破胶(先压裂缝内压裂液先破胶)，造成前次压裂的裂缝内支撑剂沉降比例较大，支撑剖面不合理，且压裂液滤液对储层的滤失伤害增加，都在不同程度上影响压后产量。
封隔器机械分层压裂方式：封隔器法虽然能确保不同层全部压开，但封隔器法压裂一般都存在过顶替现象且难以克服的问题，致使裂缝支撑剖面不尽理想，严重影响压后产量；另外，封隔器法存在工具入井故障及砂卡管柱的风险。
由于每种分层压裂工艺技术本身的特点，每项技术都有各自的适用性，但也存在一些局限性，因此仍然需要不断地完善及发展分层压裂技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于砂岩油气藏、尤其是多层砂岩油气藏的分层压裂方法及工艺，在不增加压裂设备、压裂材料等费用前提下，充分利用压裂施工中产生的诱导应力作用，实现多层的分层压裂，最大限度地提高每层的压开程度及压裂改造效果。
根据本发明，提供了一种适用于砂岩油气藏的分层压裂方法，包括：
向包含N个层段的储层中泵注入压裂液进行分层压裂，按照单个层段最小水平主应力从小到大的顺序，依次压开每个层段；其中，已被压开的单个层段中产生的诱导应力与其最小水平主应力之和大于未被压开的单个层段的破裂压力；所述N选自2至5之间的自然数，优选N取值为2、3或4。该步骤为多层段分层压裂压开裂缝步骤。
根据本技术领域的常规理解，一个层段即表示一个储层单元。
根据本发明，优选地，向储层中以第一压裂液排量及第一压裂液第一次泵注入压裂液以压开N个层段中初始最小水平主应力最小的第一层段，然后以第二压裂液排量及第二压裂液量第二次泵注入压裂液以压开剩余N-1个层段中最小水平主应力(优选校正后的最小水平主应力)最小的第二层段，照此操作，直至以第N压裂液排量及第N压裂液量第N次泵注入压裂液以压开第N层段；
根据本发明提供的方法，针对多层分层压裂，充分利用压裂施工中产生的诱导应力作用。首先以第一压裂液排量及第一压裂液量第一次泵注入压裂液以压开N个层段中初始最小水平主应力最小的第一层段。然后，停泵一定时间，再次重复此作业流程，此时由于第一次压裂裂缝的诱导应力作用，先压开层的最小水平主应力已有一定程度的增加。第二次压裂注入压裂液时，原先未压开层由于没有诱导应力的作用，还维持在原有的地应力水平；因此，未压开层中地应力最小的层又会再次被压开。依次类推，最终依次压开多层段中所有的储层单元。
根据本发明，优选地，在向包含N个层段的地层中泵注入压裂液之前，模拟在泵注过程中各层段的裂缝净压力在特定压裂液下随压裂液注入液量和/或压裂液排量的变化以及裂缝扩展规律，以优化针对各层段的压裂液注入液量和/或压裂液排量。
在上述对裂缝净压力和裂缝扩展规律的模拟中，可以采用GOHFER等裂缝扩展模拟软件进行模拟。
优选地，以每个储层为模拟单元模拟时，压裂液液体的性质、黏度及流变参数保持一致性，模拟压裂液液量、施工排量可按具体模拟单元的储隔层性质及压裂工艺思路进行正交设计。
优选地，以每个储层为模拟单元模拟时，以裂缝扩展高度只扩展到储层厚度范围内为目标，并最终优化每个储层单元压裂时的液量及排量。
根据本发明，优选地，根据各层段的裂缝净压力的模拟结果，进一步模拟与各层段的裂缝净压力对应的诱导应力的变化，优选包括在第一次泵注入压裂液过程中瞬时停泵时的最大诱导应力模拟以及裂缝闭合过程中诱导应力的递减情况模拟。优选地，通过优化模拟参数，使已压裂层段中在诱导应力作用下的最小水平主应力始终大于未被压开的层段的破裂压力。
对各层段裂缝净压力对应的诱导应力的模拟基于不同液量及排量下的裂缝净压力动态变化基础上来进行；可使用有限元软件来模拟，例如ABAQUS有限元软件或成熟的模型。
优选地，诱导应力模拟研究包括压裂刚停泵时的最大诱导应力模拟以及裂缝闭合过程中诱导应力的递减情况模拟。
以第一层段的压裂裂缝在起裂扩展和闭合过程中由诱导应力作用下的最小水平主应力为目标应力值，通过模拟参数优化，实现多层分层压裂中，直到最后一个储层单元开始压裂施工时，已压裂层段中在诱导应力作用下的最小水平主应力仍能大于剩余储层单元压裂的破裂压力。
根据本发明，优选地，第一层段的初始最小水平主应力通过偶极声波测井资料、岩心声发射测试或现场地应力测试等地质勘探方法中的一种或几种获得，在所述以第一排量泵注入压裂液的过程中测试获得所述第一层段的实际最小水平主应力，并对第一层段的初始最小水平主应力进行校正。进一步地，将实际最小水平主应力对初始最小水平主应力的校正系数推广应用到其他层段的最小水平主应力的校正，以及其他相关参数的校正中，进而优化其他层段的压裂液液量和施工排量等压裂施工参数。
根据本发明，优选地，在所述以第一压裂液排量泵注入压裂液的过程中，当井口施工压力压力出现峰值后并出现下降拐点时，立即进行第一次瞬时停泵，记录第一次瞬时停泵压力，计算得到第一层段的实际最小水平主应力。具体地，在第一次泵注入压裂液的施工中，地层刚破裂后进行第一次瞬时停泵压力测试，即在恒定排量时压力出现高值后有明显的压力下降时(例如，30秒内压力下降超过2-10兆帕)立即瞬时停泵进行压力测试。此时，裂缝刚起裂，其几何尺寸还相对较小，由井口瞬时停泵压力折算的井底停泵压力就是该层的最小水平主应力。
由上述步骤实际求得的最小水平主应力，与压前模拟计算得到的初始最小水平地应力进行对比分析并校正，重新获得第一层段校正后的纵向地应力剖面，并将校正结果应用到其它未测试层段，获得剩余层校正后的纵向地应力剖面。
根据本发明，优选地，在第一次瞬时停泵压力测试结束后重新开启泵注，在注入预期液量后进行第二次瞬时停泵压力测试，计算得到第一层段裂缝内的实际净压力。在第一次瞬时停泵压力测试结束后约，再次起泵，按优化的液量、排量参数继续注入，等注入到预期的液量后进行第二次瞬时停泵压力测试，此时由井口瞬时停泵压力折算的井底停泵压力就是该层的实际最小水平主应力与裂缝净压力之和。
第一次瞬时停泵与第二次瞬时停泵之间的时间间隔以第一次瞬时停泵压力测试结束为参照，一般1-10min。
优选地，利用所述裂缝内实际净压力校正剩余的N-1个层段的裂缝净压力，并以校正后的裂缝净压力重新模拟与各层段的裂缝净压力对应的诱导应力的变化。
根据本发明提供的方法，通过前后两次瞬时停泵压力测试，得出第一个压开层裂缝延伸的真实净压力。根据实际测得的真实净压力，对压裂施工前通过计算得到的净压力以及对应的诱导应力进行校正，并将校正结果应用到其它未测试层段，获得各层校正后的裂缝净压力及对应的诱导应力变化情况。
根据本发明，优选地，在向包含N个层段的地层中泵注入压裂液之前，通过模拟确定各层段的射孔位置、射孔密度、孔数和孔径，使已压裂层段中在诱导应力作用下的最小水平主应力大于未被压开的其他层段的破裂压力，然后据此进行射孔施工。
射孔井段以每个储层单元的有效厚度的为准，且每个储层单元作为独立单元。具体地，每个储层单元的射孔井段的位置基于储隔层纵向地应力剖面评价结果，权衡储层单元与上下隔层的应力差情况，模拟每个储层单元的裂缝高度的扩展规律，以裂缝主体面积能最大限度地覆盖该储层单元的有效厚度范围为目标，并以此最终确定每个层段的射孔位置。
如模拟诱导应力不足以克服各层因地应力差异造成的破裂压力差异，则应改变射孔的密度、孔数以及孔径等射孔参数，以满足各储层单元中裂缝的诱导应力差异大于各层原始破裂压力差异。
根据本发明，基于各层裂缝闭合过程中诱导应力的递减情况，在上一个层段的泵注入压裂液结束后与下一个层段的泵注入压裂液开始前的停泵时间以尽可能短为原则，但要确保前一储层单元压裂的诱导应力的递减幅度不能使其原始地应力与诱导应力的和大于即将压开储层单元及剩余储层单元的破裂压力。
在一些情况中，裂缝净压力难以有效提升到足以克服各层原始应力差(有的地层因脆性矿物含量高，岩石断裂韧性较低，则裂缝净压力难以较大幅度提升，因此时缝长的延伸速度要远大于缝宽的增长速度，而缝宽的增加与裂缝净压力更有直接正相关性，诱导应力又与裂缝净压力直接正相关)，则可采用缝内暂堵转向剂的方法进行压裂注入施工，在控缝高基础上通过暂堵剂注入提高缝内净压力，也可结合射孔方案进行优化调节(如限流法射孔)或采用投球法调整达到预期效果。
根据本发明，优选地，在泵注入压裂液过程中，每次泵注的压裂液排量在2.0-3.0m3/min，每次泵注的压裂液的液量在20-50m3，所述压裂液的黏度在30～40mPa.s。
根据本发明，所述方法优选还包括：在所述N个层段全部被压开后，对所有层段进行统一压裂改造裂缝和加砂。
多层段统一压裂造缝及加砂的施工参数(压裂液量、施工排量、加砂量、加砂浓度)，可应用GOHFER等裂缝扩展模拟软件，对每个储层单元的裂缝扩展情况及多个层段统一模拟结果来综合优化。
根据本发明提供的方法，还包括在多层段分层压裂压开裂缝步骤之前，获取储隔层纵向地应力剖面信息及地质参数；可应用偶极声波测井资料、岩心声发射测试及现场地应力测试结果，对储层、隔层的地应力进行综合分析对比后确定。
为了掌握储层的更多信息，以便借此指导分层压裂施工参数的优化，本发明提供的方法还包括在多层段分层压裂压开裂缝步骤之前，应用常规的地质、测井、录井、岩心分析、地层测试等方法，并结合邻井压裂施工资料的反演分析，对储层的岩性、物性、含油气性、五敏性等地质参数进行综合评估。
根据本发明提供的方法尤其适用于低渗及致密砂岩油气藏的分层压裂增产改造施工中。近年内，许多新探明储量及老油田挖潜储量中，以多薄层、薄互层储层居多，多薄层、薄互层已成为国内诸多油气田增储上产及挖潜稳产的主要接替区块。对多薄层、薄互层的压裂，通过采用本发明提供的分层压裂技术的应用，可以不动管柱，一次压开三层及以上的目的层，这对降本增效，提高难动用储量的经济效益是极为有利的。
本发明所提出的一种针对砂岩油气藏的多层分层压裂方法及工艺，充分利用了多层压裂施工中产生的诱导应力作用，通过裂缝扩展规律及净压力模拟、各层裂缝净压力对应的诱导应力模拟、每层射孔方案优化及射孔、净压力及诱导应力校正、多次注入及停泵，依次压开所有的储层单元并进行统一造缝及加砂作业，实现了多层的精细分层压裂，提高每层的压开程度及压裂改造效果。
本发明所涉及方法和工艺思路简洁，可有效弥补目前分层压裂采用的限流法分层压裂、投球法分层压裂及封隔器机械分层压裂等方法的一些不足；比起目前压裂工艺，无需增加额外配套装置，简化了施工流程，整个施工工艺成本小于目前主流工艺，降本增效效果明显。该方法成功应用于国内多个多层砂岩油气藏的分层压裂方案优化设计及试验中，经现场试验应用，证明该方法现场便于操作实施，明显缩短压裂施工周期，适合多层的高效分层压裂改造，对于分层压裂方法的完善和发展具有重要的理论意义。
附图说明
图1是实施例中Y井压裂目的层裂缝剖面图。
具体实施方式
本发明提出一种适用于砂岩油气藏、特别是多层砂岩油气藏的分层压裂方法。该方法针对多层分层压裂，充分利用压裂施工中产生的诱导应力作用。该方法首先采用较小排量进行压裂造缝，由于排量小，井筒内压力集聚速度慢，可以先压开多层段中地应力及破裂压力都最低的层段。然后，停泵一定时间，再次重复压裂流程，此时由于第一次压裂裂缝的诱导应力作用，先压开层的最小水平主应力已有一定程度的增加。第二次压裂注入压裂液时，原先未压开层由于没有诱导应力的作用，还维持在原有的地应力水平，因此，未压开层中地应力最小的层又会再次被压开。依次类推，最终依次压开多层段中所有的储层。
基于此，本发明提供的适用于砂岩油气藏的分层压裂方法，包括：向包含N个层段的储层中泵注入压裂液，以依次压开待被压开的层段中最小水平主应力最小的层段，其中，已被压开的前一层段中产生的诱导应力与所述前一层段的最小水平主应力之和大于未被压开的层段的破裂压力；所述N选自2至5之间的整数。该步骤为多层段分层压裂压开裂缝步骤。
在本发明的一个具体实施方式中，所述方法包括：向储层中以第一压裂液排量及第一压裂液量第一次泵注入压裂液以压开N个层段中初始最小水平主应力最小的第一层段，然后以第二压裂液排量及第二压裂液量第二次泵注入压裂液以压开剩余N-1个层段中最小水平主应力最小的第二层段，照此操作，直至以第N压裂液排量及第N压裂液量第N次泵注入压裂液以压开第N层段；其中，各层段使用的压裂液排量和压裂液量使得已被压开的单个层段中产生的诱导应力与其最小水平主应力之和大于未被压开的单个层段的破裂压力。
为了更深入地说明本发明提供的方法的具体实施过程，下面以一些优选的具体实施方式为例进行说明。
在油气藏开发工作中，掌握越多的地层信息对于后续各项施工操作越有利。在本发明的优选实施方式中，本发明提供的方法包括进行储层和隔层纵向地应力剖面评价及地质参数评估的步骤，获得包括初始最小水平主应力等参数。
储层和隔层纵向地应力剖面信息及地质参数的获取步骤可具体包括以下几个方面。(1)应用偶极声波测井资料、岩心声发射测试及现场地应力测试结果，对储层、隔层的地应力进行综合分析对比后确定。(2)在现场施工条件容许情况下，可对第一个储层单元进行现场分层地应力测试，以得出第一个压开的储层单元的地应力情况；根据实际测得的最小水平主地应力，对该层段对应偶极声波测井的结果进行校正，并将对应的校正系数推广到其它未测试层段。(3)应用常规的地质、测井、录井、岩心分析、地层测试等方法，并结合邻井压裂施工资料的反演分析，对储层的岩性、物性、含油气性、五敏性等地质参数进行综合评估。
在本发明的优选实施方式中，在获取了储层和隔层纵向地应力剖面评价及地质参数评估信息后，进行裂缝扩展规律及净压力变化模拟。
裂缝扩展规律及净压力变化模拟的具体操作可包括以下内容。(1)以每个储层为单独的模拟单元，基于储层纵向地应力剖面及上下隔层的地应力状况，应用裂缝扩展模拟软件(例如GOHFER等)，模拟在某种压裂液下，不同液量及不同排量前提下的裂缝扩展规律及净压力变化情况。(2)每个储层为模拟单元模拟时，压裂液液体的性质、黏度及流变参数保持一致性，模拟压裂液液量、施工排量可按具体模拟单元的储隔层性质及压裂工艺思路进行正交设计。(3)每个储层为模拟单元模拟时，以裂缝扩展高度都只扩展到储层厚度范围内为目标，并最终优化每个储层单元压裂时的液量及排量。
在本发明的优选实施方式中，在各层段在不同液量及排量下的裂缝净压力动态变化基础上，模拟研究各层段裂缝净压力对应的诱导应力变化情况。
各层段裂缝净压力对应的诱导应力变化的模拟研究可具体包括以下方面。(1)参考各层段在不同液量及排量下的裂缝净压力动态变化，应用有限元软件(例如ABAQUS有限元软件)或成熟的模型，模拟研究各层段裂缝净压力对应的诱导应力变化情况。(2)诱导应力模拟研究包括压裂刚停泵时的最大诱导应力模拟以及裂缝闭合过程中诱导应力的递减情况模拟。(3)以第一层段裂缝在起裂扩展和闭合过程中由于诱导应力作用下的最小水平主应力为目标应力值，通过模拟参数优化，实现多层分层压裂中，直到最后一个储层单元开始压裂施工时，已压裂层段中在诱导应力作用下的最小水平主应力仍能大于剩余储层单元压裂的破裂压力。
在泵注压裂液压开地层裂缝前，对储层进行射孔方案设计及射孔作业。
在本发明的优选实施方式中，射孔井段以每个储层单元的有效厚度的为准，且每个储层作为独立单元；每个储层单元的射孔井段的位置要基于储隔层纵向地应力剖面评价结果，权衡储层单元与上下隔层的应力差情况，模拟每个储层单元的裂缝高度的扩展规律，以裂缝主体面积能最大限度地覆盖该储层单元的有效厚度范围为目标，并以此最终确定每个层段的射孔位置。如模拟诱导应力不足以克服各层因地应力差异造成的破裂压力差异，则应改变射孔的密度、孔数以及孔径等射孔参数，以满足各储层单元中裂缝的诱导应力差异大于各层原始破裂压力差异。按每层射孔方案优化结果依次对待压裂的储层进行射孔作业。
根据本发明的一些优选实施方式，进行第一次泵注入压裂液以压开第一层段裂缝的施工工作以及对初始最小水平主应力、裂缝净压力和诱导应力变化的校正可具体如下操作。
在第一次泵注入压裂液以压开第一层段时，基于各层裂缝扩展规律、净压力模拟及对应诱导应力模拟计算结果，选择最小水平主应力(初始最小水平主应力)最小的储层单元，按优化的液量、排量参数进行施工注入。
第一次泵注过程中，地层刚破裂后进行第一次瞬时停泵压力测试，即在恒定排量时压力出现高值后有明显的压力下降(例如在30秒内下降2-10兆帕)时立即瞬时停泵进行压力测试。此时，裂缝刚起裂，其几何尺寸还相对较小，由井口瞬时停泵压力折算的井底停泵压力就是该层的最小水平主应力。
将由上步骤求得的实际最小水平主应力，与初始最小水平地应力进行对比分析并校正，重新获得该层校正后的纵向地应力剖面，并将校正结果应用到其它未测试层段，获得剩余层校正后的纵向地应力剖面。
第一次瞬时停泵压力测试结束后，再次起泵，按优化的液量、排量参数继续注入，等注入到预期的液量后进行第二次瞬时停泵压力测试，此时由井口瞬时停泵压力折算的井底停泵压力就是该层的最小水平主应力与裂缝净压力之和。
通过前后两次瞬时停泵压力测试，得出第一个压开层裂缝延伸的真实净压力。根据实际测得的真实净压力，对前述模拟中的净压力以及对应的诱导应力进行校正，并将校正结果应用到其它未测试层段，获得各层校正后的裂缝净压力及对应的诱导应力变化情况。
在本发明中，由于第一次瞬时停泵和第二次瞬时停泵都在第一次层位的压裂注入过程中，故本文中所述第一次泵注或第一次压裂施工注入视为压开第一层段的一整个泵注过程，而不视作在第一层段的压裂过程中包括两次泵注。第一次瞬时停泵的时间一般在1-10分钟，例如3-8分钟。
然后，进行第二次压裂泵注和剩余层位的压裂泵注施工。
基于各层裂缝扩展规律、净压力模拟及对应诱导应力模拟计算结果，对水平最小主应力应力次小的储层单元，按优化的液量、排量参数进行第二次压裂施工注入，注入到预期的液量后进行停泵。
第二次压裂注入停泵结束后，参照第二次压裂注入的步骤，依次对剩余层位进行第三次压裂注入及压后停泵、第四次压裂注入及压后停泵，……，直至压完所有的层为止。
各层压裂结束后的停泵时间，基于各层裂缝闭合过程中诱导应力的递减情况，停泵时间以尽可能短为原则，又要确保前一储层单元压裂的诱导应力的递减幅度不能使其原始地应力与诱导应力的和大于即将压开储层单元及剩余储层单元的破裂压力。停泵时间一般在4-60分钟，例如5-20分钟。
在泵注入压裂液过程中，每次泵注的压裂液排量在2.0-3.0m3/min，每次泵注的压裂液的液量在20-50m3，所述压裂液的黏度在30～40mPa.s。其中，压裂液排量、压裂液液量和压裂液黏度各自在第一次泵注之后的不同的泵注程序之间可以相同或不同。该阶段的泵注施工的目的是以较小的液量将多层段的储层单元按照最小主应力从小到大的顺序依次压开裂缝，为后期继续压裂造缝及加砂奠定基础。
对于裂缝净压力难以有效提升到足以克服各层原始应力差的情况(有的地层因脆性矿物含量高，岩石断裂韧性较低，则裂缝净压力难以较大幅度提升，因此时缝长的延伸速度要远大于缝宽的增长速度，而缝宽的增加与裂缝净压力更有直接正相关性，诱导应力又与裂缝净压力直接正相关)，采用缝内暂堵转向剂的方法进行压裂注入施工，在控缝高基础上通过暂堵剂注入提高缝内净压力；也可结合射孔方案进行优化调节(如限流法射孔)或采用投球法调整达到预期效果。
经过上述第一次压裂注入、第二次压裂注入及剩余层位的压裂注入的操作对多层段进行多次分层压裂，具有不同地应力的层段均被有效压裂开。在此基础上，对所有已压开的储层单元采取统一压裂造缝及加砂改造。
多层统一压裂造缝及加砂的施工参数(包括压裂液量、施工排量、加砂量和加砂浓度等)，应用裂缝扩展模拟软件(例如GOHFER等)，对每个储层单元的裂缝扩展情况及多个层段统一模拟结果来综合优化。
在本发明的一些具体实施方式中，根据本发明提供的分层压裂方法包括如下步骤：(1)储隔层纵向地应力剖面评价及地质参数评估；(2)多层中每个层段的裂缝扩展规律及净压力模拟；(3)每个层段最大诱导应力及裂缝闭合过程中诱导应力的递减情况模拟；(4)多层射孔方案优化及射孔作业；(5)第一次压裂注入及注入过程中两次瞬时停泵，获得各层校正后的裂缝净压力及对应的诱导应力变化情况；(6)第二次压裂注入及停泵，并参照第二次压裂注入的步骤，依次对剩余层位进行压裂注入及压后停泵，直至压完所有的层为止；(7)多层统一进行压裂造缝及加砂。步骤(1)-(7)的具体操作可参考前文对相应步骤的的具体描述。
下面将结合具体实施例和附图，对本发明的技术方案进行进一步的说明。应理解，以下实施例仅仅是本发明的一部分实施例，是示例性地对本发明的具体实施方式进行描述。本发明的范围并不局限于以下描述的示例性实施例。基于本发明的发明内容、具体实施方式部分的记载和示例性实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例都属于本发明的保护范围。顺便提及的是，独立权利要求和任意两项以上从属权利要求叠加构成的技术方案只要不存在技术上的冲突则均在本发明的范围内。以下实施例中使用的增稠剂、黏土稳定剂、助排剂等如无特殊说明，均为常规选择，相应产品可以通过公共渠道向申请人购买，但也可以是普通市售产品。
实施例
Y井是位于某探区的一口侧钻资料井，目的层段岩性为褐灰色油迹粉砂岩，天然裂缝发育较好。压裂目的层段：2760.8-2762.0m、2763.2-2764.4m、2771.0-2772.0m，3.4m/3层，目的层地层温度为113℃，地层压力系数1.47。结合岩石力学实验及测井解释，目的层平均杨氏模量为28.0GPa，平均泊松比为0.25，抗拉强度：9.8MPa-12.7MPa。
综合小型压裂测试结果结合地应力剖面解释，第1段(2771.0-2772.0m)最小主应力为66.8MPa；第2段(2763.2-2764.4m)最小主应力为65.4MPa；第3段(2760.8-2762.0m)最小主应力为66.2MPa。目的层上部隔层与目的层应力差约为6.4-6.9MPa，措施层下部隔层与目的层应力差约为12.3MPa～14.2MPa，目的层下部隔层遮挡条件优于目的层上部，压裂目的储层上下隔层总体遮挡条件较好。
为了评价目的油层的产能，借鉴本发明提出的工艺方法，结合本井实际情况，对该目的层进行分层压裂，具体实施方法及效果包括如下所述。
(1)压裂液液体体系优选
①低黏度压裂液配方：0.3％SRFP-1增稠剂+0.3％SRCS-1黏土稳定剂+0.1％SRCU-1助排剂；液体黏度30mP·s～40mP·s，pH值6～7；
②中黏度压裂液配方：0.4％SRFP-1增稠剂+0.3％SRCS-1黏土稳定剂+0.1％SRCU-1助排剂；液体黏度60mP·s～80mP·s，pH值6～7；
③高黏度压裂液配方：0.50％SRFP-1增稠剂+0.2％SRFC-1交联剂+0.3％SRCS-1黏土稳定剂+0.1％SRCU-1助排剂，液体黏度100mP·s～120mP·s，pH值6～7，破胶剂采用过硫酸铵(APS)和胶囊破胶剂。
(2)应用GOHFER等裂缝扩展模拟软件，采用低黏度压裂液，应用正交模拟方法模拟了在不同液量、不同排量下的3个目的层段的裂缝扩展剖面及裂缝内的净压力变化情况；根据模拟，第1段目的层段的净压力为5.7MPa，第2段目的层段的净压力为6.5MPa，第3段目的层段的净压力为6.1MPa。
(3)根据3个层段净压力变化情况，应用ABAQUS有限元软件，模拟3个目的层段的诱导应力变化情况；根据模拟，第1段目的层段内诱导应力为2.0MPa，第2段目的层段内诱导应力为3.8MPa，第3段目的层段内诱导应力为2.8MPa。(4)根据3个目的层段的诱导应力模拟结果，对3个压裂目的层段采用同样射孔方式，采用102型射孔枪、JRC弹、射孔密度16孔/米，相位角60°。
(5)第一次压裂注入：选择初始最小水平主应力最小的第2段储层单元，按如下优化的液量、排量参数进行施工注入；以2.0m3/min排量注入的低黏度压裂液，当注入18m3压裂液后地层有破裂显示，井口施工压力出现峰值后在30秒内下降3.5兆帕，结束注入并瞬时停泵10min，测定井口第一次瞬时停泵压力，测得停泵压力为63.2MPa。停泵结束后继续以2.0m3/min排量注入的低黏度压裂液，注入20m3压裂液后停泵泵10min，测试第二次瞬时停泵压力为69.9。
根据第一次瞬时停泵压力折算井底停泵压力，得到第2段的实际最小水平主应力为63.2MPa。将该实际最小水平地应力对初始最小水平主应力进行对比分析并校正，重新获得改层校正后的纵向地应力剖面，并将校正结果应用到其它2个未测试层段，获得剩余层校正后的纵向地应力：第1段校正后最小主应力为64.6MPa，第3段校正后最小主应力为64.0MPa。
通过前后两次瞬时停泵压力测试，得出第2个压开层裂缝延伸的真实净压力为6.7MPa。根据实际测得的真实净压力，对步骤(2)和(3)中计算得到的净压力以及对应的诱导应力进行校正，并将校正结果应用到其它2个未测试层段，得到第1段目的层段的校正净压力为5.9MPa，第3段目的层段的净压力为6.3MPa；。第1段目的层段内校正后诱导应力为2.2MPa，第2段目的层段校正后诱导应力为4.3MPa，第3段目的层段校正后诱导应力为3.1MPa。
(6)第二次压裂注入：以2.5m3/min排量注入26m3低黏度压裂液，注入结束后停泵15min。
(7)第三次压裂注入：以2.5m3/min排量注入30m3低黏度压裂液，注入结束后停泵。
(8)3个目的层段层统一压裂造缝及加砂
①重新启泵，以2.5m3/min排量注入160m3的低黏度压裂液，并在注入过程中以段塞式加砂方式加入70/140目的陶粒支撑剂，段塞式加砂中以2％的砂比起步砂比，以阶梯增方式(2％～4％)共加入支撑剂3.0m3。
②以3.0m3/min排量注入185m3的中黏度压裂液，并在注入过程中以连续式加砂方式(6％～9％～12％～15％～18％～20％～22％)加入40/70目的陶粒支撑剂，此阶段共加入支撑剂22.2m3。
③以3.5m3/min排量注入50m3的高黏度压裂液，并在注入过程中以连续式加砂方式(24％～26％～28％)加入30/50目的陶粒支撑剂，此阶段共加入支撑剂12.9m3。
④以3.5m3/min排量泵入12.6m3低黏度压裂液进行平衡顶替，顶替结束后停泵测压降2小时，然后结束该井施工。
按上述步骤对该试验井进行了压裂施工，现场施工工艺取得成功。如图1可知，通过三个层段分层压裂后，三个层段均得到了有效改造，裂缝缝高控制良好，裂缝在储层有效厚度范围内得到充分延伸；裂缝中支撑剖面合理，且在三个小层的近井及中远井地带裂缝内支撑剂充填分布良好。结合该井压后井温测井解释结果(井温测井解释裂缝在2759m-2774m区间范围内延伸，缝高15m)及压后裂缝二次模拟(模拟裂缝在2756m-2773m区间范围内延伸，缝高17m)结果，证实该井压裂缝高控制良好(缝高15m)，裂缝主要集中在储层裂缝中延伸(压裂目的储层跨度11.2m)。该井压后取得了较好的效果，压后初期日产油量为6m3/d～7m3/d，一年后日产量稳定在4m3/d左右；压后初期日产油量达到邻井的2～4倍左右，且压后产量递减明显慢于邻井或邻区块，压后稳产及有效期明显增长，取得了显著的增油效果，提高该类储层的压裂改造效果。
虽然本发明已作了详细描述，但对本领域技术人员来说，在本发明精神和范围内的修改将是显而易见的。此外，应当理解的是，本发明记载的各方面、不同具体实施方式的各部分、和列举的各种特征可被组合或全部或部分互换。在上述的各个具体实施方式中，那些参考另一个具体实施方式的实施方式可适当地与其它实施方式组合，这是将由本领域技术人员所能理解的。此外，本领域技术人员将会理解，前面的描述仅是示例的方式，并不旨在限制本发明。
Claims (12)
1.一种适用于砂岩油气藏的分层压裂方法，所述方法包括：
向包含N个层段的储层中泵注压裂液进行分层压裂，按照单个层段最小水平主应力从小到大的顺序，依次压开每个层段；其中，已被压开的单个层段中产生的诱导应力与其最小水平主应力之和大于未被压开的单个层段的破裂压力；所述N选自2至5之间的自然数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向所述储层中以第一压裂液排量及第一压裂液量第一次泵注入压裂液以压开N个层段中初始最小水平主应力最小的第一层段，然后以第二压裂液排量及第二压裂液量第二次泵注入压裂液以压开N-1个层段中最小水平主应力最小的第二层段，直至以第N压裂液排量及第N压裂液量第N次泵注入压裂液以压开第N层段。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在向包含N个层段的地层中泵注入压裂液之前，模拟在泵注过程中各层段的裂缝净压力在特定压裂液下随压裂液注入液量和/或压裂液排量的变化以及裂缝扩展规律，以优化针对各层段的压裂液注入液量和/或压裂液排量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据各层段的裂缝净压力的模拟结果，进一步模拟与各层段的裂缝净压力对应的诱导应力的变化。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过优化模拟参数，使已压裂层段中在诱导应力作用下的最小水平主应力大于未被压开的其他层段的破裂压力。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，压裂每个层段的初始最小水平主应力通过偶极声波测井资料、岩心声发射测试或现场地应力测试获得，
在所述以第一排量泵注入压裂液的过程中测试获得所述第一层段的实际最小水平主应力，并对第一层段的初始最小水平主应力进行校正。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述以第一压裂液排量泵注入压裂液的过程中，当井口施工压力出现峰值后并出现下降拐点时，立即进行第一次瞬时停泵压力测试，计算得到第一层段的实际最小水平主应力。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在第一次瞬时停泵压力测试结束后重新启动泵注，在注入预期液量后进行第二次瞬时停泵压力测试，通过两次停泵计算得到第一层段的裂缝内实际净压力。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，利用所述裂缝内实际净压力校正剩余的N-1个层段的裂缝净压力，并以校正后的裂缝净压力重新模拟与各层段的裂缝净压力对应的诱导应力的变化。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在向包含N个层段的储层中泵注入压裂液之前，通过模拟设定各层段的射孔位置、射孔密度、孔数和孔径，使已压裂层段中在诱导应力作用下的最小水平主应力大于未被压开的其他层段的破裂压力。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在泵注入压裂液过程中，每次泵注的压裂液排量在2.0-3.0m3/min，每次泵注的压裂液的液量在20-50m3，所述压裂液的黏度在30-40mPa.s。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述N个层段全部被压开后，对所有压开层段统一进行压裂造缝和加砂。
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