CN110242269A - 一种套变井化学封隔器分段体积压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种套变井化学封隔器分段体积压裂方法，步骤S1、结合地层物性及测井数据，确定射孔位置进行射孔；S2、按照应力大小设定压裂顺序，确定化学封隔器用量及粒径组合，设计压裂工艺参数；S3、向地层注入化学封隔器封堵上一段压裂井段的缝口和射孔孔眼；S4、注入压裂液，同时加入缝内增压剂，形成第一条人工裂缝；S5、注入化学封隔器，封堵第一条人工裂缝缝口及射孔孔眼；S6、再次注入压裂液，同时加入缝内增压剂，形成第二条人工裂缝；S7、重复注入化学封隔器和压裂液，直至完成对套管变形井段的压裂。本发明的方法实现对套变井进行分段压裂，使所有井段得到充分的改造，同时结合缝内增压技术，提高裂缝复杂程度，达到压裂增产的目的。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气增产技术领域，特别涉及一种套变井化学封隔器分段体积压裂技术方法。
背景技术
地壳内部的运动，地层、油层的非均质性，油层倾向，岩石性质，地层断层活动，地层腐蚀等将导致油水井套管技术状况变差。这些因素一经外部因素，如注入的高压水窜入泥页岩层，引发在局部地区区块间将产生较大变差应力转移到套管上导致成片套管损坏区及局部小区块套管损坏区的出现。或者，当套管外挤压力大于内压力时，就可能造成套管一处或多处缩径、挤扁或弯曲等套管变形损坏，这种套管变形损坏叫套管变形。套管变形包括：套管缩径、套管挤扁、套管弯曲。目前水平井分段压裂改造都是采用机械工具实现的，一旦在压裂过程中，套管发生变形，现有的大部分分层工具都无法通过套变点，无法进一步完成压裂作业。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对套变井段使用的套变井化学封隔器分段体积压裂方法。
本发明提供的套变井化学封隔器分段体积压裂方法，包括如下步骤：
S1、结合地层物性及测井数据，优选脆性高、应力低、TOC高、含气量高、录井气测显示好，避开套管接箍位置，固井质量好位置进行射孔。
S2、根据套变段的测井参数计算应力剖面，按照储层段地应力由小到大的顺序设定压裂起裂顺序，选择绿色可全溶的化学封隔器，确定化学封隔器用量及粒径组合以及设计体积压裂工艺参数；压裂工艺参数包括单段压裂液量、加砂量、最高砂浓度以及排量等。化学封隔器用量计算公式为：
M＝KV2×(ρ2+V1×ρ1)，
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，K-嵌入裂缝比例，V1-嵌入孔眼体积。
S3、向地层注入化学封隔器封堵上一段压裂的井段的缝口和射孔孔眼。
S4、向地层注入压裂液，按照设计的压裂工艺参数进行压裂作业，形成人工裂缝，同时在本次施工作业的过程中，加入绿色全可溶的缝内增压剂，实现缝内转向，即形成第一条人工裂缝。
S5、向地层注入可全溶的化学封隔器，封堵第一条人工裂缝缝口及射孔孔眼。
S6、再次向地层注入压裂液对套变段进行压裂，同时加入缝内增压剂，实现缝内转向，形成第二条人工裂缝。
S7、重复向地层注入化学封隔器和压裂液，直至完成对套管变形井段的压裂，放喷求产。其中上述方法中的化学封隔器和缝内增压剂在井内可完全溶解。
优选的是，所述化学封隔器由天然乳酸、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、纳米材料及一些辅助材料化学合成而来，是具有粘弹性的固体小颗粒。制备方法步骤：(1)向反应容器中加入蒸馏水，通入氮气置换排出空气；(2)将乳酸、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮加入反应容器，搅拌均匀后加入引发剂，加热使反应液温度升至120℃，恒温搅拌反应30min，然后调节反应体系pH值7-8；(3)继续加热使反应液体系升温至150℃，恒温搅拌反应4h，然后，提纯，干燥，得到产品。
所述化学封隔器采用特定高压添加设备加入或使用改装后的压裂车，在混砂车上的掺和罐中加入。在使用所述全可溶化学封隔器时，需要根据射孔孔眼的大小进行多粒径组合。化学封隔器的粒径组根据孔眼尺寸确定，实现大颗粒架桥+小粒径封堵的方式封堵已经压裂的人工裂缝缝口及射孔孔眼。
优选的是，所述缝内增压剂由天然乳酸、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、纳米材料制成，通过粉粹形成的粉末产品。
套变段分层原则是：地应力绝对差值相同的为一段。
所述压裂液包括前置液、携砂液和顶替液；所述前置液用于在地层中造成裂缝，其由增稠剂、助排剂、破乳剂、粘土稳定剂和交联剂组成；所述携砂液用于携带支撑剂进入地层，将所述支撑剂充填到预定位置；所述顶替液用于将压裂管柱、地面管汇中的携砂液全部压入裂缝，以避免砂堵。
本发明的有益之处在于：
(1)本发明提供的套变井化学封隔器分段体积压裂技术方法，当压裂过程中套管发生变形，现有的分层工具都无法通过套变点的时候，采用绿色高强度的全可溶化学封隔器可以实现套变段分层改造，同时结合缝内增压技术，实现水平井的体积压裂。
(2)化学封隔器实现分段的原理：通过投不同粒径组合颗粒型绿色高强度的全可溶化学封隔器，实现大颗粒架桥+小粒径封堵的方式封堵已经压裂的人工裂缝缝口及射孔孔眼，迫使压裂液进入其他未改造区域的射孔孔眼，在新的地方形成新的人工裂缝，实现整个井段的均匀改造。同时在施工过程中加入绿色全可溶缝内增压剂，在裂缝内形成暂时封堵，提高缝内净压力，形成新的分支缝，提高裂缝复杂程度。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1、XX井测井解释结果。将图1截取分割为四部分(1、2、3、4)这四部分进行放大相同倍数的放大图见图1a、图1b、图1c、图1d。图1a、图1b、图1c、图1d构成完整的图1。
图2、XX井储层分段图。将图2截取分割为三部分(1、2、3)这三部分进行放大相同倍数的放大图见图2a、图2b、图2c。图2a、图2b、图2c构成完整的图2。
图3、XX井套变段施工曲线图。
图4、XX井微地震成果图。
图5、其中图a为下完机械分段工具进行正常的一段压裂；图b为正常压裂完一段后出现套变；图c为对套变段进行射孔；图d为投完化学封隔器后对套变段进行第一段压裂；图e为投化学封隔器和缝内增压剂封堵第一条裂缝，压裂第二条裂缝。
图中标号：1-机械分层工具、2-水泥环、3-第2条缝、4-井筒、5-第1条缝、6-套变点、7-第3条缝、8-绿色高强度全可溶化学封隔器、9-储层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施案例
页岩气XX井，井深6000m，套管尺寸5.5in，水平段长1500m，根据测井解释结果(见图1)将本井分成24段(见图2)进行压裂改造，本井原设计第5-8段由于套变，采用绿色高强度的全可溶化学封隔器进行分段改造，同时配合缝内增压剂实现体积压裂。主要设计参数如下：
(1)滑溜水：降阻率77％，CST值为1.05；滑溜水组分配方为清水+降阻剂。
(2)设计排量12-14m3/min；
(3)套变段分4段进行压裂，单段液量1800m3，砂量100吨；
(4)按照本发明提供的压裂方法步骤进行压裂：一共加入3次绿色高强度全可溶化学封隔器和4次绿色全可溶缝内增压剂。化学封隔器由缝内增压剂由天然乳酸、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、纳米材料制成，通过粉粹形成的颗粒产品，封隔器的粒径组合根据孔眼尺寸进行优选。封内增压剂由化学封隔器由缝内增压剂由天然乳酸、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、纳米材料制成，通过粉粹形成的粉末产品，增压剂用量根据裂缝尺寸进行优化。第一次加入绿色高强度全可溶化学封隔器150公斤，绿色全可溶缝内增压剂300公斤；第二次加入绿色高强度全可溶化学封隔器180公斤，绿色全可溶缝内增压剂300公斤；第三次加入绿色高强度全可溶化学封隔器200公斤，绿色全可溶缝内增压剂300公斤；第四次加入绿色全可溶缝内增压剂300公斤。施工曲线施工压力上升明显(图3)，证明进行有效的缝口封堵，加入绿色全可溶缝内增压剂，微地震显示(图4)，裂缝更加复杂，实现了套变段的全井段分段改造和体积压裂的目的。图5中，图a为下完机械分段工具进行正常的一段压裂；图b为正常压裂完一段后出现套变；图c为对套变段进行射孔；图d为投完化学封隔器后对套变段进行第一段压裂；图e为投化学封隔器和缝内增压剂封堵第一条裂缝，压裂第二条裂缝，重复上述步骤，完成全套变段的压裂。
综上所述，本发明提供的套变井化学封隔器分段体积压裂技术，可实现对套管变形井段进行分段压裂，使所有井段得到充分的改造，同时结合缝内增压技术，提高裂缝复杂程度，达到压裂增产的目的。
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 (10)
1.一种套变井化学封隔器分段体积压裂方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、结合地层物性及测井数据，确定射孔位置进行射孔；
S2、根据套变段的测井参数计算应力剖面，按照应力大小设定压裂起裂顺序，确定化学封隔器用量及粒径组合以及设计体积压裂工艺参数；
S3、向地层注入化学封隔器封堵上一段压裂的井段的缝口和射孔孔眼；
S4、向地层注入压裂液，按照压裂工艺参数进行压裂作业，同时加入缝内增压剂，实现缝内转向，形成第一条人工裂缝；
S5、向地层注入化学封隔器，封堵第一条人工裂缝缝口及射孔孔眼；
S6、再次向地层注入压裂液对套变段进行压裂，同时加入缝内增压剂，实现缝内转向，形成第二条人工裂缝；
S7、重复向地层注入化学封隔器和压裂液，直至完成对套管变形井段的压裂，放喷求产；
其中，所述化学封隔器和缝内增压剂在井内可完全溶解。
2.如权利要求1所述的套变井化学封隔器分段体积压裂方法，其特征在于，所述化学封隔器由天然乳酸、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、纳米材料制成，制备方法步骤：(1)向反应容器中加入蒸馏水，通入氮气置换排出空气；(2)将乳酸、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮加入反应容器，搅拌均匀后加入引发剂，加热使反应液温度升至120℃，恒温搅拌反应30min，然后调节反应体系pH值7-8；(3)继续加热使反应液体系升温至150℃，恒温搅拌反应4h，然后，提纯，干燥，得到初产物。
3.如权利要求2所述的套变井化学封隔器分段体积压裂方法，其特征在于，所述化学封隔器用量计算公式为：
M＝KV2×(ρ2+V1×ρ1)，
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，K-嵌入裂缝比例，V1-嵌入孔眼体积。
4.如权利要求3所述的套变井化学封隔器分段体积压裂方法，其特征在于，所述化学封隔器采用特定高压添加设备加入或使用改装后的压裂车，在混砂车上的掺和罐中加入。
5.如权利要求1所述的套变井化学封隔器分段体积压裂方法，其特征在于，所述缝内增压剂由天然乳酸、丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、纳米材料制成，通过粉粹形成的粉末产品。
6.如权利要求1所述的套变井化学封隔器分段体积压裂方法，其特征在于，套变段分层原则是：地应力绝对差值相同的为一段。
7.如权利要求1所述的套变井化学封隔器分段体积压裂方法，其特征在于，步骤S1中，优选脆性高、应力低、TOC高、含气量高、录井气测显示好，避开套管接箍位置，固井质量好位置进行射孔。
8.如权利要求1所述的套变井化学封隔器分段体积压裂方法，其特征在于，步骤S2中，压裂起裂顺序按照储层段地应力由小到大的顺序设定。
9.如权利要求8所述的套变井化学封隔器分段体积压裂方法，其特征在于，步骤S2中，压裂工艺参数包括单段压裂液量、加砂量、最高砂浓度以及排量。
10.如权利要求1所述的套变井化学封隔器分段体积压裂方法，其特征在于，化学封隔器的粒径组合根据孔眼尺寸确定，以实现大颗粒架桥，小粒径封堵的方式封堵已经压裂的人工裂缝缝口及射孔孔眼。
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