CN110388196A - 一种直斜井定向分支导向压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种直斜井定向分支导向压裂方法，其包括如下步骤：（1）将井筒划分若干个操作单元，每个操作单元分成上下两部分；（2）将操作单元上下两部分分别进行孔眼压裂作业，操作单元上部分与操作单元下部分形成的孔眼的方位角沿最小主应力方向对称；（3）重复步骤（2）对每个操作单元进行操作，直至完成目的储层全部操作单元的作业；（4）关井、排液。该方法最终形成两条主裂缝为主，多条网状裂缝组成的裂缝体系，大副提高油井改造体积，提高油井产能。
Description
技术领域
本发明属于采油采气技术领域，具体涉及到一种直斜井定向分支导向压裂方法。
背景技术
石油资源是多年来人们赖以生存的重要能源之一，随着经济的发展，需求的日益增加，油气资源的开采也越来越受到人们的重视。近年来，随着油气资源开发的进一步加大，在新探明储量中低渗、特低渗油气藏逐年增多，因此，此类油气藏的开采将成为油气增产的主要阵地。压裂作为这类油藏的主要增产措施，越来越受到人们的重视。
压裂作业是利用高压泵泵送液体将地层压开裂缝，泵入携带支撑剂的液体，待地层闭合后将液体排出，最终形成有导流能力的裂缝，增加泄油面积，达到改善储层的渗流能力，提高油井产能的目的。传统压裂增产的原理是创造在最大主应力方向上以井筒为中心对称的两翼裂缝，储层内的流体由储层渗流到裂缝，由裂缝流到井筒。增产效果主要取决于裂缝的质量与储层流体的流动条件。多年来，在常规低渗透储层改造过程中压裂作业取得了较为理想的效果。但是随着储层渗透性的逐渐降低，层内流体流动性也逐渐变差，常规压裂改造模式压后效果难以满足生产需求。其原因主要表现在，储层基质渗流能力差，与常规储层建立相同的裂缝，如公式(1)所示，其产能远小于常规低渗透的产能。
式中K:地层渗透率，D；h:油层厚度，m；PR:边界压力，Mpa；Pwf:井底流动压力，Mpa；μ,B:流体粘度，原油体积系数，mPa.s，无因次；Sf：裂缝表皮因子；re，xf：泄流半径，裂缝半长；CfD：无因次裂缝导流能力，CfD＝KfWf/KXf，其中Kf为裂缝导流能力，Wf为缝宽。
因此，近年来人们沿着两条思路寻求新的压裂方法，一条是通过增加裂缝的长度泄油面积，例如水平井多级分段压裂、直斜井分段压裂等；一条是通过在储层内形成无数的小裂缝改善储层的流动条件，例如体积压裂等。尽管前者从理论上能够提高油气井的产能，但是其没有能解决储层的渗流问题，因此采油速度小，且水平井多级分段压裂费用昂贵。因此，在直井开采的前提下进行以改善流动条件为目的的体积压裂解决低渗、特低渗产能瓶颈的理想方法。然而，要实现体积压裂一个重要的条件是水平最大主应力与最小主应力差要小，而我国油井埋藏普遍较深，水平主应力差偏大，很难形成全方位的立体网状裂缝，因此，直斜井定向分支导向压裂是较适合我国储层的改造措施。水平井多级分段压裂+体积压裂的模式能取得较好的效果，但是成本问题仍然是制约广泛应用的重要因素。
综上所述，针对低渗、特低渗透油藏研发一种经济可行的新型压裂方法具有非常重要的意义。
发明内容
本发明旨在实现特低渗、低渗透储层的有效经济开采，目的是提供经济可行的一种直斜井定向分支导向压裂方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种直斜井定向分支导向压裂方法，包括以下步骤：
(1)将井筒划分若干个操作单元，每个操作单元分成上下两部分；
(2)获取目的储层地应力场的大小与方向，将操作单元上下两部分分别进行孔眼压裂作业，操作单元上部分与操作单元下部分形成的孔眼的方位角沿最小主应力方向对称；
(3)重复步骤(2)对每个操作单元进行操作，直至完成目的储层全部操作单元的作业；
(4)关井、排液。
本发明的目的还可以通过以下技术方案实现：
上述直斜井定向分支导向压裂方法，
步骤(1)中所述的将井筒划分若干个操作单元的划分依据为储层地应力情况，井身结构及地面设备所能提供的注入能力。
上述直斜井定向分支导向压裂方法，
步骤(2)中所述的孔眼压裂作业采用以下方法①、方法②中的一种：
方法①具体为：S1：采用径向钻孔或喷砂射孔方式对操作单元的上部分和下部分分别进行孔眼作业；S2：使用分段封隔器对操作单元之间进行封隔；S3：对操作单元下部分进行压裂填砂、顶替；再对操作单元上部分进行压裂填砂、封堵；S4：停泵、测压；所述的停泵时间大于压裂裂缝闭合时间；
方法②具体为：(i)用径向钻孔或喷砂射孔方式对操作单元的下部分进行孔眼作业，再进行压裂填砂、顶替、桥塞封隔；(ii)然后用径向钻孔或喷砂射孔方式对操作单元的上部分进行孔眼作业，然后进行压裂填砂、顶替、桥塞封隔。
方法①和方法②中所述的压裂填砂的具体操作为：大排量主裂缝高粘液压裂、网状裂缝低粘液压裂、网状裂缝加砂、主裂缝加砂：所述的大排量保证裂缝向上延伸至操作单元的上部或保证裂缝向下延伸至操作单元的下部；所述的高粘液粘度为300-800mPa；所述的低粘液粘度为5-10mpa.s；所述的网状裂缝加砂的支撑剂粒径为40/70目或30/60目、砂比为3％-8％；所述的主裂缝加砂的支撑剂粒径为30/60目或20/40目、砂比为5％-50％。上述直斜井定向分支导向压裂方法，
所述的步骤(2)中操作单元上部分与操作单元下部分孔眼的方位角沿最小主应力方向对称；
所述的操作单元下部分孔眼为两排相对的孔眼，一排孔眼方向与最小主应力方向成55-65°夹角，另一排孔眼方向与最小主应力成235-245°夹角；孔眼孔径20-50mm；孔眼孔深60-80m；孔眼密度1-2孔/米；
所述的操作单元上部分孔眼为两排相对的孔眼，一排孔眼方向与最小主应力方向成115-125°夹角，另一排孔眼方向与最小主应力成295-305°夹角；孔眼孔径20-50mm；孔眼孔深60-80m；孔眼密度1-2孔/米。
上述直斜井定向分支导向压裂方法，步骤(3)中所述的操作单元作业顺序为从下而上。
将目的层分成若干操作单元，操作单元数目由目的层厚度、渗透率、孔隙度以及所能提供排量的能力决定。
本发明的基本原理：地应力场的大小及方向决定压裂裂缝的延伸方向，裂缝垂直最小主应力方向延伸，在与最小水平主应力成一定角度的方向上进行孔眼作业，最终形成一排成平面180度夹角的双翼孔眼，借助孔眼的诱导作用，形成沿着孔眼方向与最大主应力成一定夹角的双翼裂缝，在此基础上进行缝网压裂，形成一条对称的主裂缝+网状裂缝的裂缝体系，相同原理在最小水平主应力的另一侧相同夹角也可形成一条对称的主裂缝+网状裂缝的裂缝体系，考虑到在同一平面上两条主裂缝延伸相互干扰，把两个裂缝体系分别放在上下两部分，造主裂缝时用大排量沟通上下两部分，最终形成以两条相交主裂缝为主干，无数网状裂缝为侧支的裂缝体系。
与现有技术相比，本发明的优点在于：利用孔眼诱导作用改变主裂缝的方向，使地层达到产生两条主裂缝的条件，在主裂缝的基础上压出网状裂缝，大幅提高改造体积，部分地解决了水平主应力对裂缝方向限制的束缚。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种直斜井定向分支导向压裂方法形成的裂缝俯视图；
其中21：操作单元上部分孔眼；22：操作单元下部分孔眼；23：井筒；24：裂缝体系。
具体实施方式
下面，结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1一种直斜井定向分支导向压裂方法
包括以下步骤：结合图1进行说明：
(1)根据地层应力情况，井身结构及地面设备所能提供的注入能力，将井筒(图1中23所示)划分2个操作单元，每个操作单元分成上下两部分；
(2)获取目的储层地应力场的大小与方向，采用径向钻孔对操作单元的上部分和下部分分别进行孔眼作业；然后使用分段封隔器对操作单元之间进行封隔；对操作单元下部分进行压裂填砂、顶替；再对操作单元上部分进行压裂填砂、封堵；停泵至压裂裂缝闭合、测压；
其中，压裂填砂步骤为：大排量主裂缝高粘液压裂、网状裂缝低粘液压裂、网状裂缝加砂、主裂缝加砂：所述的大排量5.5m3/min保证裂缝向上延伸至操作单元的上部或保证裂缝向下延伸至操作单元的下部；所述的高粘液为胶液，粘度为300mPa.s(在储层温度下170s-1剪切速率下剪切2小时粘度大于50mpa.s)；所述的低粘液为滑溜水，粘度为7mpa.s；所述的网状裂缝加砂的支撑剂粒径为40/70目、砂比为5％；所述的主裂缝加砂的支撑剂粒径为20/40目、砂比为25％。
其中，操作单元上部分与操作单元下部分形成的孔眼方位角沿最小主应力方向对称；所述的操作单元下部分孔眼(图1中22所示)为两排相对的孔眼，一排孔眼方向与最小主应力方向成60°夹角，另一排孔眼方向与最小主应力成240°夹角；孔眼孔径40mm；孔眼孔深70m；孔眼密度1孔/米；所述的操作单元上部分孔眼为两排相对的孔眼(图1中21所示)，一排孔眼方向与最小主应力方向成120°夹角，另一排孔眼方向与最小主应力成300°夹角孔眼孔径40mm；孔眼孔深70m；孔眼密度1孔/米；
(3)重复步骤(2)对每个操作单元进行操作，自下而上完成目的储层全部操作单元的作业；
(4)关井、排液。从图1中可以看出，压裂后最终形成以两条相交主裂缝为主干，无数网状裂缝为侧支的裂缝体系(图1中24所示)。
实施例2一种直斜井定向分支导向压裂方法
包括以下步骤：
(1)根据地层应力情况，井身结构及地面设备所能提供的注入能力，将目的储层划分若干个3个操作单元，每个操作单元分成上下两部分；
(2)获取目的储层地应力场的大小与方向，采用喷砂射孔方式对操作单元的上部分和下部分分别进行孔眼作业；然后使用分段封隔器对操作单元之间进行封隔；对操作单元下部分进行压裂填砂、顶替；再对操作单元上部分进行压裂填砂、封堵；停泵至压裂裂缝闭合、测压；
其中，压裂填砂步骤为：大排量主裂缝高粘液压裂、网状裂缝低粘液压裂、网状裂缝加砂、主裂缝加砂：所述的大排量7m3/min保证裂缝向上延伸至操作单元的上部或保证裂缝向下延伸至操作单元的下部；所述的高粘液为胶液，粘度为300mPa.s(在储层温度下170s-1剪切速率下剪切2小时粘度大于50mpa.s)；所述的低粘液为滑溜水，粘度为5mpa.s；所述的网状裂缝加砂的支撑剂粒径为30/60目、砂比为3％；所述的主裂缝加砂的支撑剂粒径为30/60目、砂比为50％。
其中，操作单元上部分与操作单元下部分形成的孔眼方位角沿最小主应力方向对称；所述的操作单元下部分孔眼为两排相对的孔眼，一排孔眼方向与最小主应力方向成55°夹角，另一排孔眼方向与最小主应力成235°夹角；孔眼孔径20mm；孔眼孔深60m；孔眼密度2孔/米；所述的操作单元上部分孔眼为两排相对的孔眼，一排孔眼方向与最小主应力方向成125°夹角，另一排孔眼方向与最小主应力成305°夹角孔眼孔径20mm；孔眼孔深60m；孔眼密度2孔/米；
(3)重复步骤(2)对每个操作单元进行操作，自下而上完成目的储层全部操作单元的作业；
(4)关井、排液。
实施例3一种直斜井定向分支导向压裂方法
包括以下步骤：
(1)根据地层应力情况，井身结构及地面设备所能提供的注入能力，将目的储层划分若干个4个操作单元，每个操作单元分成上下两部分；
(2)获取目的储层地应力场的大小与方向，采用径向钻孔对操作单元的上部分和下部分分别进行孔眼作业；然后使用分段封隔器对操作单元之间进行封隔；对操作单元下部分进行压裂填砂、顶替；再对操作单元上部分进行压裂填砂、封堵；停泵至压裂裂缝闭合、测压；
其中，压裂填砂步骤为：大排量主裂缝高粘液压裂、网状裂缝低粘液压裂、网状裂缝加砂、主裂缝加砂：所述的大排量5m3/min保证裂缝向上延伸至操作单元的上部或保证裂缝向下延伸至操作单元的下部；所述的高粘液为胶液，粘度为500mPa.s；所述的低粘液为滑溜水，粘度为10mpa.s；所述的网状裂缝加砂的支撑剂粒径为40/70目、砂比为8％；所述的主裂缝加砂的支撑剂粒径为30/60目、砂比为5％。
其中，操作单元上部分与操作单元下部分形成的孔眼方位角沿最小主应力方向对称；所述的操作单元下部分孔眼为两排相对的孔眼，一排孔眼方向与最小主应力方向成65°夹角，另一排孔眼方向与最小主应力成245°夹角；孔眼孔径50mm；孔眼孔深80m；孔眼密度1孔/米；所述的操作单元上部分孔眼为两排相对的孔眼，一排孔眼方向与最小主应力方向成115°夹角，另一排孔眼方向与最小主应力成295°夹角孔眼孔径50mm；孔眼孔深80m；孔眼密度1孔/米；
(3)重复步骤(2)对每个操作单元进行操作，自下而上完成目的储层全部操作单元的作业；
(4)关井、排液。
实施例4一种直斜井定向分支导向压裂方法
与实施例1的区别是：步骤(2)不同，
具体为：(2)获取目的储层地应力场的大小与方向，(i)用径向钻孔或喷砂射孔方式对操作单元的下部分进行孔眼作业，再进行压裂填砂、顶替、桥塞封隔；(ii)然后用径向钻孔或喷砂射孔方式对操作单元的上部分进行孔眼作业，然后进行压裂填砂、顶替、桥塞封隔；
其中，压裂填砂步骤为：大排量主裂缝高粘液压裂、网状裂缝低粘液压裂、网状裂缝加砂、主裂缝加砂：所述的大排量6m3/min保证裂缝向上延伸至操作单元的上部或保证裂缝向下延伸至操作单元的下部；所述的高粘液为胶液，粘度为800mPa.s；所述的低粘液为滑溜水，粘度为7mpa.s；所述的网状裂缝加砂的支撑剂粒径为40/70目、砂比为5％；所述的主裂缝加砂的支撑剂粒径为20/40目、砂比为25％。
其中，操作单元上部分与操作单元下部分形成的孔眼方位角沿最小主应力方向对称；所述的操作单元下部分孔眼为两排相对的孔眼，一排孔眼方向与最小主应力方向成60°夹角，另一排孔眼方向与最小主应力成240°夹角；孔眼孔径40mm；孔眼孔深70m；孔眼密度1孔/米；所述的操作单元上部分孔眼为两排相对的孔眼，一排孔眼方向与最小主应力方向成120°夹角，另一排孔眼方向与最小主应力成300°夹角孔眼孔径40mm；孔眼孔深70m；孔眼密度1孔/米；
(3)重复步骤(2)对每个操作单元进行操作，自下而上完成目的储层全部操作单元的作业；
(4)关井、排液。
Claims (6)
1.一种直斜井定向分支导向压裂方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将井筒划分若干个操作单元，每个操作单元分成上下两部分；
(2)获取目的储层地应力场的大小与方向，将操作单元上下两部分分别进行孔眼压裂作业，操作单元上部分与操作单元下部分形成的孔眼的方位角沿最小主应力方向对称；
(3)重复步骤(2)对每个操作单元进行操作，直至完成目的储层全部操作单元的作业；
(4)关井、排液。
2.根据权利要求1所述的直斜井定向分支导向压裂方法，其特征在于，
步骤(1)中所述的将井筒划分若干个操作单元的划分依据为储层地应力情况，井身结构及地面设备所能提供的注入能力。
3.根据权利要求1所述的直斜井定向分支导向压裂方法，其特征在于，
步骤(2)中所述的孔眼压裂作业采用以下方法①、方法②中的一种：
方法①具体为：S1：采用径向钻孔或喷砂射孔方式对操作单元的上部分和下部分分别进行孔眼作业；S2：使用分段封隔器对操作单元之间进行封隔；S3：对操作单元下部分进行压裂填砂、顶替；再对操作单元上部分进行压裂填砂、封堵；S4：停泵、测压；所述的停泵时间大于压裂裂缝闭合时间；
方法②具体为：(i)用径向钻孔或喷砂射孔方式对操作单元的下部分进行孔眼作业，再进行压裂填砂、顶替、桥塞封隔；(ii)然后用径向钻孔或喷砂射孔方式对操作单元的上部分进行孔眼作业，然后进行压裂填砂、顶替、桥塞封隔。
4.根据权利要求3所述的直斜井定向分支导向压裂方法，其特征在于，
方法①和方法②中所述的压裂填砂的具体操作为：大排量主裂缝高粘液压裂、网状裂缝低粘液压裂、网状裂缝加砂、主裂缝加砂：所述的大排量保证裂缝向上延伸至操作单元的上部或保证裂缝向下延伸至操作单元的下部；所述的高粘液粘度为300-800mPa；所述的低粘液粘度为5-10mpa.s；所述的网状裂缝加砂的支撑剂粒径为40/70目或30/60目、砂比为3％-8％；所述的主裂缝加砂的支撑剂粒径为30/60目或20/40目、砂比为5％-50％。
5.根据权利要求1所述的直斜井定向分支导向压裂方法，其特征在于，步骤(2)中所述的操作单元上部分与操作单元下部分孔眼的方位角沿最小主应力方向对称；
所述的操作单元下部分孔眼为两排相对的孔眼，一排孔眼方向与最小主应力方向成55-65°夹角，另一排孔眼方向与最小主应力成235-245°夹角；孔眼孔径20-50mm；孔眼孔深60-80m；孔眼密度1-2孔/米；
所述的操作单元上部分孔眼为两排相对的孔眼，一排孔眼方向与最小主应力方向成115-125°夹角，另一排孔眼方向与最小主应力成295-305°夹角；孔眼孔径20-50mm；孔眼孔深60-80m；孔眼密度1-2孔/米。
6.根据权利要求1所述的直斜井定向分支导向压裂方法，其特征在于，步骤(3)中所述的操作单元作业顺序为从下而上。
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