CN111927423B - 一种页岩加砂压裂停泵压裂转向方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种页岩加砂压裂停泵压裂转向方法，所述方法针对页岩压裂过程中扭曲摩阻过高地层，所述压裂转向方法包括步骤：泵注携砂液打磨地层裂缝，监测泵注压力；在泵注压力升高达到井口限压时，用滑溜水顶替携砂液进行泵注；停泵使泵注排量由第一排量降为零并保持预定时间段；开泵向井内泵注前置液体并使泵注排量快速提升至第一排量；前置液体泵注完后，再次泵注携砂液进行压裂施工；在停泵和开泵产生的能量脉冲和支撑剂沉降产生的压力差作用下，开启新的裂缝，使裂缝转向；重复上述过程完成压裂施工；其中，第一排量为设计施工排量或井口限压条件下的最大施工排量。本发明具有无需加入暂堵材料、解决扭曲摩阻过高问题、保障施工质量等优点。
Description
技术领域
本发明涉及页岩储层压裂技术领域，具体来讲，涉及一种页岩加砂压裂停泵压裂转向方法。
背景技术
随着油气勘探开发的深入，压裂改造对象不仅限于常规油气藏，逐步进入非常规油气藏，其中页岩油气是非常规油气藏的典型代表。近年来国内页岩油气勘探开发规模逐年增加，压裂井次、段次也相应逐年增加，国内页岩油气压裂技术也得到了长足的发展，但随着页岩油气压裂技术的提高，也存在一些技术难点。在页岩压裂过程中存在常规储层存在的扭曲摩阻问题(指人工裂缝与天然裂缝存在一定夹角，两条裂缝相交处一般缝宽变窄，支撑剂通过困难，导致井底压力(泵压)急剧上升)，如果页岩压裂过程中扭曲摩阻过高，一般采取低砂浓度(40～120kg/m3)打磨，但存在个别层段存在低砂浓度(40～60kg/m3)携砂液进入后施工压力异常高(达到井口限压)，无法加砂打磨的情况，严重甚至会导致直接砂堵；在压裂过程中经常出现某一砂浓度进入地层后井底压力(泵压)异常上涨情况，导致后续无法完成设计加砂量；目前页岩压裂改造普遍采用多簇射孔技术(目前川渝地区一般为3～13簇，不排除进一步增加射孔簇数)，达到形成压裂缝网、降低套变率、优化段长后还可达到降低压裂成本的目的，但多簇射孔在实际压裂过程中一般仅为其中几簇进液，所有射孔簇进液的情况较少，加之目前页岩压裂存在套变现象，导致压裂段长较长，在页岩压裂过程中对长段和套变段需要采取转向措施，使整个改造段尽可能都得到改造，以释放最大储层产能，获得显著的经济开发效益。因此为保障压裂施工达到设计要求、保障长段和套变段得到充分改造，需要一种新的转向技术来解决上述问题。
专利号为：201911036571X，名称为“确定基于复合暂堵体系的实时转向压裂参数的方法”的中国专利公开了通过使用包括可溶暂堵球、暂堵颗粒的复合暂堵体系，实现射孔孔眼、不同尺度裂缝的暂堵，同时综合地质参数、施工压力、微地震实时监测等数据分析，形成复合暂堵材料加入量、加入时机与加入频次的实时优化，实现水平段均匀改造，提高压裂缝网复杂性。但，该发明需要加入暂堵材料。
专利号为：2019107680013，名称为“一种反置式限流段内分簇压裂方法及应用”的中国专利公开了通过设计单井压裂射孔方案，提高分段多簇暂堵转向压裂的成功率，提高暂堵转向压裂的封隔有效性，可靠的增加了裂缝数量，实现无限极分层压裂改造，达到储层均匀改造的目的；本发明井筒设计为大通径，满足了储层大排量改造的需求；措施后井筒全通径，方便后续井筒作业；本发明适用于直井、定向井和水平井的措施改造，新建井和重复改造井的措施改造；由于本发明所使用的可溶暂堵剂，压后全部排出地面，有效的减小了对储层的伤害。但，该发明需要加入暂堵剂。
专利号为：2019102621057，名称为“一种新型暂堵转向压裂方法”公开了一种暂堵转向压裂方法，包括以下步骤：(1)射孔：采用等孔径弹进行密集射孔，获得均匀的孔径；(2)注入暂堵剂：对同一射孔段分三次进行暂堵剂的注入。该方法将新式射孔方式与不同粒径暂堵剂以及不同压裂液粘度和排量之间相结合，同时不同粒径暂堵剂的加入方式和时机又与压裂液进行配合，形成了一个有机的整体。但，该发明需要加入暂堵剂。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够解决页岩加砂压裂过程中扭曲摩阻过高、无法加砂甚至砂堵的停泵压裂转向方法。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种页岩加砂压裂停泵压裂转向方法。所述方法针对页岩压裂过程中向地层泵注一定量40～120kg/m3的携砂液后泵注压力上涨接近井口限压且泵注排量低于8m3/min的地层，所述压裂转向方法可包括步骤：向井口内泵注携砂液打磨地层裂缝，监测泵注过程中泵注压力的变化情况；在泵注压力以斜率变化速率>0升高且到达井口限压的情况下，使用滑溜水顶替携砂液进行泵注将井筒内的携砂液顶替进入地层；顶替完成后，停泵使泵注排量由第一排量降为零并保持预定时间段，使携砂液中支撑剂沉降；再次开泵，保持供液平稳向井口内泵注前置液体并使泵注排量在2min内快速提升至第一排量；前置液体泵注完成后，再次泵注携砂液进行压裂施工；在降排量和升排量产生的激动压力和裂缝内支撑剂沉降产生2～5MPa的压力差的作用下，开启新的裂缝，实现裂缝转向；重复进行上述过程直到完成压裂施工；其中，所述第一排量为设计施工排量或井口限压条件下的最大施工排量。
在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述预定时间段可以为10～40min。
在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述前置液体的泵注量可以为50～90m3。
在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述携砂液中支撑剂沉降后可产生类似暂堵剂的效果将裂缝封堵。
本发明的另一目的在于提供一种能够解决页岩加砂压裂过程中井底压力异常上涨、加砂困难、无法完成设计加砂量的停泵压裂转向方法。
本发明另一方面提供了一种页岩加砂压裂停泵压裂转向方法。所述方法针对页岩压裂过程中向地层泵注一定量40～120kg/m3的携砂液后井底压力以斜率变化速率>0上涨，后续无法完成设计加砂量的地层，所述压裂转向方法可包括步骤：向井口内泵注携砂液打磨地层裂缝，监测泵注过程中泵注压力的变化情况；在泵注压力以斜率变化速率>0升高速率升高且到达井口限压的情况下，使用滑溜水顶替携砂液进行泵注将井筒内的携砂液顶替进入地层；顶替完成后，停泵使泵注排量由第一排量降为零并保持预定时间段，使携砂液中支撑剂沉降；再次开泵，保持供液平稳向井口内泵注前置液体并使泵注排量在2min内快速提升至第一排量，在降排量和升排量产生的激动压力和裂缝内支撑剂沉降产生2～5MPa的压力差的作用下，开启新的裂缝，实现裂缝转向；前置液体泵注完成后，加入粉砂对新开启的裂缝进行打磨并加入支撑剂支撑裂缝；重复进行上述过程直到完成压裂施工；其中，所述第一排量为设计施工排量或井口限压条件下的最大施工排量。
在本发明另一方面的一个示例性实施例中，所述预定时间段可以为10～40min。
在本发明另一方面的一个示例性实施例中，所述前置液体的泵注量可以为50～90m3。
在本发明另一方面的一个示例性实施例中，所述粉砂的加入量可以为1～20t，所述粉砂的粒径可以为70～140目，所述大粒径支撑剂的粒径可以为40～70目。
在本发明另一方面的一个示例性实施例中，所述携砂液中支撑剂沉降后可产生类似暂堵剂的效果将裂缝封堵。
本发明的又一目的在于提供一种能够解决页岩加砂压裂过程中套变井段或长段压裂改造中因暂堵剂加入量不准确导致的压裂不充分或施工压力异常，后续井段压裂施工困难或无法压裂、以及需要下入桥塞才能进行压裂改造的停泵压裂转向方法。
本发明的又一方面提供了一种页岩加砂压裂停泵压裂转向方法。所述方法针对页岩压裂过程中存在套变井段或长段，且套变井段或长段的长度大于60m、应力差值为2～5MPa的地层，所述压裂转向方法可包括步骤：根据第一次开启的射孔簇数确定携砂液的泵注量为第一体积，以第一排量向井口内泵注第一体积的携砂液进行压裂改造；携砂液泵注完成后，使用滑溜水顶替携砂液进行泵注将井筒内的残余携砂液顶替进入地层；顶替完成后，停泵使泵注排量由第一排量降为零并保持预定时间段，使携砂液中支撑剂沉降；再次开泵，向井口内泵注第一体积的携砂液并使泵注排量在2min内快速提升至第一排量，在降排量和升排量产生的激动压力和裂缝内支撑剂沉降产生2～5MPa的压力差的作用下，开启新的裂缝，实现裂缝转向；重复进行上述过程直到套变井段或长段全部完成改造；其中，所述第一排量为设计施工排量或井口限压条件下的最大施工排量。
在本发明又一方面的一个示例性实施例中，所述预定时间段可以为10～40min。
在本发明又一方面的一个示例性实施例中，所述射孔簇数大于3簇，所述第一体积占该段压裂施工设计总液体体积1/N，N为该段压裂次数。
在本发明又一方面的一个示例性实施例中，所述携砂液中支撑剂沉降后可产生类似暂堵剂的效果将裂缝封堵。
与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：
(1)可有效解决扭曲摩阻过高问题、天然裂缝发育导致的缝宽不足问题引起的加砂困难外，针对套变井段还可以避免加入暂堵材料量过少，封堵无效导致的改造不到位和量过多封堵孔眼过多导致施工压力异常，后续井段压裂施工困难或无法压裂，必须采取放喷方式才能继续压裂的情况发生；
(2)便于现场应用，不会对压裂施工造成新的复杂情况(压力过高～排量过低导致施工时间变长、砂堵放喷)，影响总体施工进度，从经济角度来看不需要增加额外的压裂材料也不需要在套变段或长段(应力差值不大)下入桥塞(分段工具)，从而降低压裂改造成本。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的页岩加砂压裂停泵压裂转向方法。
本发明一方面提供了一种页岩加砂压裂停泵压裂转向方法。
在本发明的一个示例性实施例中，页岩加砂压裂停泵压裂转向方法针对页岩压裂过程中向地层泵注一定量40～120kg/m3的携砂液后泵注压力上涨接近井口限压且泵注排量低于8m3/min的地层，所述压裂转向方法可包括步骤：向井口内泵注携砂液打磨地层裂缝，监测泵注过程中泵注压力的变化情况；在泵注压力以斜率变化速率>0升高且到达井口限压的情况下，使用滑溜水顶替携砂液进行泵注将井筒内的携砂液顶替进入地层。这里，在较短的一段时间内，泵注压力随时间的变化曲线可以近似看成直线，因此可以用泵注压力随时间的变化速率来表示压力的变化率。为了使泵注压力不超过井口限压，泵注过程中可采取降降低泵注排量的措施。顶替完成后，停泵使泵注排量由第一排量降为零并保持预定时间段，使携砂液中支撑剂沉降；再次开泵，保持供液平稳向井口内泵注前置液体并在2min内快速提升至第一排量；前置液体泵注完成后，再次泵注携砂液进行压裂施工；在降排量和升排量产生的激动压力和裂缝内支撑剂沉降产生2～5MPa的压力差的作用下，开启新的裂缝，实现裂缝转向；重复进行上述过程直到完成压裂施工；其中，所述第一排量为设计施工排量或井口限压条件下的最大施工排量。具体来讲，针对页岩压裂过程中出现扭曲摩阻过高的情况，其施工曲线一般会呈现高泵压、低排量、低砂浓度的特征。天然裂缝大多数时候可能发育在离井筒一定的距离上，低砂浓度段塞进入地层一定液量后施工泵压会急剧上升甚至砂堵。这里，施工泵压急剧上升可能在1分钟上升10个兆帕，也可能在几秒内上升几十兆帕。出现上述特征后，先用滑溜水代替携砂液将井筒内的低砂浓度携砂液顶替进入地层。这里，所述携砂液的浓度可以为任意砂浓度，进一步地，所述携砂液浓度可以为40～120kg/m3。顶替完成后，停止泵注使施工排量降为0。例如，所述预定时间段可以为10～40min，进一步地，所述预定时间段可以为20～30min。携砂液包括支撑剂和工作液，停泵后携砂液中支撑剂发生沉降后可产生类似暂堵剂的效果将裂缝封堵。再次开泵向地层泵注前置液体，压开地层，在地层形成足够的体积。泵注前置液体时，在确保供液平稳的情况下将泵注排量在2min内快速提升排量至设计施工排量或井口限压条件下最大施工排量。所述前置液体的泵注量可以为50～90m3。最后，再次泵注携砂液进行压裂施工。重复进行以上过程，直到完成压裂施工。
在本发明的另一个示例性实施例中，页岩加砂压裂停泵压裂转向方法方法针对页岩压裂过程中向地层泵注一定量40～120kg/m3的携砂液后井底压力以斜率变化速率>0上涨，后续无法完成设计加砂量的地层，所述压裂转向方法可包括步骤：向井口内泵注携砂液打磨地层裂缝，监测泵注过程中泵注压力的变化情况；在泵注压力以斜率变化速率>0升高且到达井口限压的情况下，使用滑溜水顶替携砂液进行泵注将井筒内的携砂液顶替进入地层；顶替完成后，停泵使泵注排量由第一排量降为零并保持预定时间段，使携砂液中支撑剂沉降；再次开泵，保持供液平稳向井口内泵注前置液体并使泵注排量在2min内快速提升至第一排量，在降排量和升排量产生的激动压力和裂缝内支撑剂沉降产生2～5MPa的压力差的作用下，开启新的裂缝，实现裂缝转向；前置液体泵注完成后，前置液体泵注完成后，加入粉砂对新开启的裂缝进行打磨并加入大粒径支撑剂支撑裂缝；重复进行上述过程直到完成压裂施工；所述第一排量为设计施工排量或井口限压条件下的最大施工排量。具体来讲，针对某一砂浓度进入地层后井底压力(泵压)异常上涨，导致后续无法完成设计加砂量的情况，先用滑溜水将井筒内携砂液顶替进入地层。携砂液的浓度可以为40～120kg/m3，进一步地，携砂液的浓度可以为40～60kg/m3。这里，为保障效果，使支撑剂沉降在人工裂缝缝口，滑溜水不宜过量顶替。停泵将施工排量降为0并保持10～40min时间例如，预定时间段可以为10～40min，进一步地，预定时间段可以为20～30min。此时间段内，携砂液中支撑剂发生沉降后可产生类似暂堵剂的效果将裂缝封堵。再次开泵泵注前置液体，快速提升排量至设计施工排量或井口限压条件下最大施工排量。前置液体的泵注量可以为50～90m3。前置液体泵注完成后加入粉砂(打磨新开人工裂缝的孔眼摩阻和扭曲摩阻，以及充填天然裂缝，再加入大粒径支撑剂进行支撑，直至完成压裂施工。粉砂的加入量可以为1～20t，粉砂的粒径可以为70～140目。所述大粒径支撑剂的粒径可以为40～70目。
在本发明的又一个示例性实施例中，页岩加砂压裂停泵压裂转向方法针页岩压裂过程中存在套变井段或长段，且套变井段或长段的长度大于60m、应力差值为2～5MPa的地层，需要使用多簇射孔技术进行射孔，套变井段或长段的长度大于60m且应力差值为2～5MPa的地层，所述压裂转向方法可包括步骤：根据第一次开启的射孔簇数确定携砂液的泵注量为第一体积，以第一排量向井口内泵注第一体积的携砂液进行压裂改造；携砂液泵注完成后，使用滑溜水顶替携砂液进行泵注将井筒内的残余携砂液顶替进入地层；顶替完成后，停泵使泵注排量由第一排量降为零并保持预定时间段，使携砂液中支撑剂沉降；再次开泵，向井口内泵注第一体积的携砂液并使泵注排量在2min内快速提升至第一排量，在降排量和升排量产生的激动压力和裂缝内支撑剂沉降产生2～5MPa的压力差的作用下，开启新的裂缝，实现裂缝转向；重复进行上述过程直到套变井段或长段全部完成改造；其中，所述第一排量为设计施工排量或井口限压条件下的最大施工排量。具体来讲，针对页岩压裂过程中存在套变井段或长段、且套变井段或长段的长度大于60m(甚至1000m)、套变井段或长段的压差为2～5Mpa的情况，需要使用多簇射孔技术对地层进行改造的地层。提前考虑可能开启射孔簇数，根据射孔簇数来设计泵注的液量和砂量。在向地层注入设计量的携砂液后，改为泵注滑溜水，将井筒内的携砂液顶替进入地层。这里，为保障效果，使支撑剂沉降在人工裂缝缝口，滑溜水不宜过量顶替。停泵预定时间段使施工排量降为0。例如，所述预定时间段可以为10～40min，进一步地，所述预定时间段可以为20～30min。所述携砂液的浓度可以为40～120kg/m3，进一步地，携砂液的浓度可以为40～60kg/m3。所述射孔簇数大于3簇，所述第一体积占该段压裂施工设计总液体体积1/N，N为该段压裂次数。这里，压裂次数即为泵注次数。当对一段长段进行压裂施工时，压裂次数为2次。当对套变段进行压裂施工时，压裂次数大于2次。携砂液包括支撑剂和工作液，停泵后携砂液中支撑剂沉降后可产生类似暂堵剂的效果将裂缝封堵。再次开泵向地层泵注携砂液，使泵注排量快速提升排量至设计施工排量或井口限压条件下最大施工排量，进行压裂改造。重复上述过程，直至套变井段或长段全部得到改造。这里，现场可根据微地震监测结果增加压裂次数。
综上所述，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：
(1)可有效解决扭曲摩阻过高问题、加砂困难的问题外，针对套变井段还可以避免加入暂堵材料量过少改造不到位和量过多导致施工压力异常，后续井段压裂施工困难或无法压裂，必须采取放喷方式才能继续压裂的情况发生；
(2)便于现场应用，不会对压裂施工造成新的复杂情况(压力过高～排量过低导致施工时间变长、砂堵放喷)，影响总体施工进度，从经济角度来看不需要增加额外的压裂材料也不需要在套变段或长段(应力差值不大)下入桥塞(分段工具)，从而降低压裂改造成本。
尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
Claims (7)
1.一种页岩加砂压裂停泵压裂转向方法，其特征在于，所述方法针对页岩压裂过程中向地层泵注一定量40~120kg/m³的携砂液后泵注压力上涨接近井口限压且泵注排量低于8m³/min的地层，所述压裂转向方法包括步骤：
向井口内泵注携砂液打磨地层裂缝，监测泵注过程中泵注压力的变化情况；
在泵注压力以斜率变化速率>0升高且到达井口限压的情况下，使用滑溜水顶替携砂液进行泵注将井筒内的携砂液顶替进入地层；
顶替完成后，停泵使泵注排量由第一排量降为零并保持预定时间段，使携砂液中支撑剂沉降；所述携砂液中支撑剂沉降后产生将裂缝封堵的效果；
再次开泵，保持供液平稳向井口内泵注前置液体并使泵注排量在2min内快速提升至第一排量；
前置液体泵注完成后，再次泵注携砂液进行压裂施工；
在降排量和升排量产生的激动压力和裂缝内支撑剂沉降产生2~5MPa的压力差的作用下，开启新的裂缝，实现裂缝转向；
重复进行上述过程直到完成压裂施工；
其中，所述第一排量为设计施工排量或井口限压条件下的最大施工排量；所述支撑剂为大粒径支撑剂，所述大粒径支撑剂的粒径为40~70目。
2.一种页岩加砂压裂停泵压裂转向方法，其特征在于，所述方法针对页岩压裂过程中向地层泵注一定量40~120kg/m³的携砂液后井底压力以斜率变化速率>0上涨，后续无法完成设计加砂量的地层，所述压裂转向方法包括步骤：
向井口内泵注携砂液打磨地层裂缝，监测泵注过程中泵注压力的变化情况；
在泵注压力以斜率变化速率>0升高且到达井口限压的情况下，使用滑溜水顶替携砂液进行泵注将井筒内的携砂液顶替进入地层；
顶替完成后，停泵使泵注排量由第一排量降为零并保持预定时间段，使携砂液中支撑剂沉降；所述携砂液中支撑剂沉降后产生将裂缝封堵的效果；
再次开泵，保持供液平稳向井口内泵注前置液体并使泵注排量在2min内快速提升至第一排量，在降排量和升排量产生的激动压力和裂缝内支撑剂沉降产生2~5MPa的压力差的作用下，开启新的裂缝，实现裂缝转向；
前置液体泵注完成后，加入粉砂对新开启的裂缝进行打磨并加入支撑剂支撑裂缝；
重复进行上述过程直到完成压裂施工；
其中，所述第一排量为设计施工排量或井口限压条件下的最大施工排量；所述支撑剂为大粒径支撑剂，所述大粒径支撑剂的粒径为40~70目。
3.根据权利要求1或2所述的页岩加砂压裂停泵压裂转向方法，其特征在于，所述前置液体的泵注量为50~90m³。
4.根据权利要求2所述的页岩加砂压裂停泵压裂转向方法，其特征在于，所述粉砂的加入量为1~20t，所述粉砂的粒径为70~140目，所述大粒径支撑剂的粒径为40~70目。
5.一种页岩加砂压裂停泵压裂转向方法，其特征在于，所述方法针对页岩压裂过程中存在套变井段或长段，且套变井段或长段的长度大于60m、应力差值为2~5MPa的地层，所述压裂转向方法包括步骤：
根据第一次开启的射孔簇数确定携砂液的泵注量为第一体积，以第一排量向井口内泵注第一体积的携砂液进行压裂改造；
携砂液泵注完成后，使用滑溜水顶替携砂液进行泵注将井筒内的残余携砂液顶替进入地层；
顶替完成后，停泵使泵注排量由第一排量降为零并保持预定时间段，使携砂液中支撑剂沉降；所述携砂液中支撑剂沉降后产生将裂缝封堵的效果；
再次开泵，向井口内泵注第一体积的携砂液并使泵注排量在2min内快速提升至第一排量，在降排量和升排量产生的激动压力和裂缝内支撑剂沉降产生2~5MPa的压力差的作用下，开启新的裂缝，实现裂缝转向；
重复进行上述过程直到套变井段或长段全部完成改造；
其中，所述第一排量为设计施工排量或井口限压条件下的最大施工排量；所述支撑剂为大粒径支撑剂，所述大粒径支撑剂的粒径为40~70目。
6.根据权利要求1、2或5所述的页岩加砂压裂停泵压裂转向方法，其特征在于，所述预定时间为10~40min。
7.根据权利要求5所述的页岩加砂压裂停泵压裂转向方法，其特征在于，所述射孔簇数大于3簇，所述第一体积占该段压裂施工设计总液体体积1/N，N为该段压裂次数。
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