CN113738328B

CN113738328B - 一种提高小砂体致密气藏产量的生产方法

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Publication number: CN113738328B
Application number: CN202111136024.6A
Authority: CN
Inventors: 李梦楠; 冯兴武; 李博; 解勇珍; 刘正奎; 郑壮; 李展; 杨少春
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Petroleum Engineering Technology Research Institute of Sinopec Henan Oilfield Branch Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Petroleum Engineering Technology Research Institute of Sinopec Henan Oilfield Branch Co
Priority date: 2021-09-27
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2023-04-14
Anticipated expiration: 2041-09-27
Also published as: CN113738328A

Abstract

本发明属于涉及油田气藏压裂技术领域，具体涉及一种提高小砂体致密气藏产量的生产方法。小砂体致密气藏的砂体层数为2层以上；砂体沉积微相为河口坝微相或水下分流河道微相；岩石的抗压强度为200～300MPa；弹性模量为40～50GPa；泊松比0.2～0.3；岩石密度2.4‑2.7g/cm³；采用以下方式进行压裂改造：(1)采用机械分层压裂，按深度由深向浅逐层施工；(2)根据砂体沉积微相和岩石性质进行压裂改造，实现体积压裂。本发明的提高小砂体致密气藏产量的生产方法，针对小砂体的沉积相以及岩性性质，采用特定的压裂方式，提高支撑剂在砂体内的分布效率，提高采气程度。

Description

一种提高小砂体致密气藏产量的生产方法

技术领域

本发明属于涉及油田气藏压裂技术领域，具体涉及一种提高小砂体致密气藏产量的生产方法，特别是涉及不同沉积微相下的致密低渗透率、低孔隙度、低丰度气藏的开采技术。

背景技术

随着石油勘探和开发程度的延深，发现优质储量难度加大，石油资源日益减少，气价持续攀高，如何提高其采收率成为当务之急。河南油田具有丰富的天然气资源，天然气气藏具有渗透率不高、气井见水期早、射孔后产量低等特点严重是制约此类油藏经济有效开发的关键。

安棚油田深层系凝析气藏天然气地质储量5.67×10⁸m³，位于河南省桐柏县安棚乡境内，凝析油地质储量11.7×10⁴t，属中低凝析油含量66-170g/m，中低储量丰度(2.93×10⁸m/km²)的小型凝析气藏。气层主要分布于核桃园组核三段Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ油组，埋深深度3000-4000m。储层平均孔隙度为5.37％和渗透率1.29×10^-3μm，随埋深增加，为特低孔隙度、特低渗透率储层。储层明显受盆缘断裂控制，构成了多源汇聚、短距离搬运和快速沉积、垂向上多套储层叠置的特点。以往安棚油田对凝析气藏采用衰竭式开采，但是存在一些问题：

(一)气藏具有“低渗、低压、低丰度、低产”的四低特征，气井无自然产能，必须经过压裂改造才能获得经济产量。

(二)安棚深层系在纵向上，广泛分布的测井解释为“干层”的地层，需要建立一套识别含气干层的方法，将传统意义上的“干层”识别为可以作为工业开采的“气层”。

(三)由于储层致密、喉道为纳米-微米级、水相普遍呈润湿相等特征，使天然气流动时受到的阻力较大，启动压力和含水饱和度等因素对天然气渗流影响较大。只有当驱动压力梯度达到启动压力临界值后，天然气才开始流动。

(四)非均质型是由于同一层内发育多套单砂体，各砂体物性、含气性均差异较大，表现出较强的非均质性。对于同一致密砂体，由于渗透率的非均质性，即使是同一砂体，也有可能形成多个气藏。物性好的砂体中的气体优先被采出，而相对物性差的砂暂未实际动用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高小砂体致密气藏产量的生产方法，提高支撑剂在砂体内的分布效率，打碎更多面积的砂岩，提高采气程度。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种提高小砂体致密气藏产量的生产方法，所述小砂体致密气藏的平面含油气面积＜0.5km²，天然气储量＜0.4×10⁸m³，凝析油储量＜0.4×10⁴t；砂体层数为2层以上；砂体沉积微相为河口坝微相或水下分流河道微相；

岩石的抗压强度为200～300MPa；弹性模量为40～50GPa；泊松比0.2～0.3；岩石密度2.4-2.7g/cm³；

采用以下方式进行压裂改造：

(1)针对含有多层砂体的情形，采用机械分层压裂，按深度由深向浅逐层施工；

(2)根据砂体沉积微相和岩石性质进行压裂改造，实现体积压裂。

本发明的提高小砂体致密气藏产量的生产方法，针对小砂体的沉积相以及岩性性质，采用特定的压裂方式，提高支撑剂在砂体内的分布效率，提高采气程度。

优选的，步骤(2)中，针对前期经过压裂改造但压裂裂缝已闭合的砂体，先进行小规模压裂改造已闭合的压裂裂缝，然后进行暂堵形成封堵转向，再进行造复杂主缝的主压裂。

更优选的，主压裂阶段包括依次注入前置液、携砂液和顶替液；前置液阶段，使用滑溜水和携砂原胶液组合，滑溜水造长裂缝，携砂原胶液支撑微小裂缝；携砂液阶段，先后注入小粒径段塞、原胶液和大粒径段塞；顶替液阶段，使用原胶液顶替到位。

进一步优选的，携砂原胶液、小粒径段塞、大粒径段塞中的支撑剂粒径依次增大。携砂原胶液、小粒径段塞、大粒径段塞中的支撑剂分别为70/140目、40/70目、30/50目陶粒。

优选的，前置液阶段变排量、变液体粘度施工，先后注入第一滑溜水、第一携砂原胶液、第二滑溜水、第二携砂原胶液，施工排量逐渐升高，原胶液粘度大于滑溜水粘度。

优选的，步骤(2)中，所述压裂改造包括先后注入前置液、携砂液和顶替液；

前置液阶段，先注入交联液压开储层，然后依次交替注入携砂滑溜水和滑溜水，降滤并向远处扩张裂缝，最后注入交联液；

携砂液阶段，依次交替注入携砂交联液和中顶液，开主缝并提高裂缝导流能力；

顶替液阶段，使用原胶液顶替到位。

更优选的，前置液阶段，携砂滑溜水共注入3次，砂比依次增加，其中砂使用70/140目陶粒。

进一步优选的，携砂液阶段，携砂交联液共注入4次，砂比依次增加；先使用细粒径砂、再使用粗粒径砂，细粒径砂为40/70目陶粒，粗粒径砂为30/50目陶粒。更进一步优选的，携砂液阶段，携砂交联液的注入排量依次增大。

附图说明

图1为本发明实施例1的压裂管柱图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的提高小砂体致密气藏产量的生产方法的具体实施例

实施例1

本实施例的提高小砂体致密气藏产量的生产方法，包括以下步骤：

(1)小砂体致密气藏的特征

目的层为砂岩含气层，埋藏深度3000m。储层温度130℃。纵向上，储层层数多、厚度大，岩性致密、物性差。平面上，含油气面积0.1km²。天然气储量0.1×10⁸m³，凝析油储量0.2×10⁴t。

砂体的纵向上的层数为2层以上。单层砂体的厚度为＜5m。

岩石致密性：抗压强度为200MPa；弹性模量为45GPa；泊松比0.25；岩石密度2.4g/cm³。

岩石物性：渗透率0.002×10^-3μm³；孔隙度：5％；束缚水饱和度40％。

测井参数：电阻率100Ω·m；声波时差200μs/m；测井显示有羽状裂缝、构造裂缝存在。

(2)采用机械分层压裂改造

井型为直井；两开采层之间由封隔器坐封隔离；施工时，由深度最深向深度最浅的层位，依次按照压裂、投球、压裂的次序循环改造砂体。投球是指投钢球，作用是封堵油管内压裂液的流动方向。纵向上，深度深的一层储层压裂后，通过投钢球，封堵住流压裂液的管柱向下流动的通道，同时打开对应流压裂液的管柱，深度浅的一层储层的流动通道，封堵后，对深度浅的一层储层进行压裂。

改造的砂体积微相为：河口坝微相。储层砂体以往已经过压裂开采过，本次进行二次压裂开采，砂体厚度小于5m，使用分层压裂管柱进行分层压裂。砂体上部或者下部10m-20m范围内存在水层。

压裂泵注程序如表1所示。压裂管柱图如图1所示。

表1压裂泵注程序

表1中，压裂改造包括小规模压裂、暂堵、造复杂主缝的压裂三个阶段组成。各工作液的组成如下：

原胶液的组成为：0.45％羟丙基胍胶+0.05％氢氧化钠+1％氯化钾+0.2％高温助排剂+0.2％杀菌剂+水。

交联液的组成为：0.45％羟丙基胍胶+0.05％氢氧化钠+1％氯化钾+0.2％高温助排剂+0.2％杀菌剂+水+交联剂(交联比100:0.4，有机硼交联剂)。

滑溜水的组成为：0.25％EM30减阻剂+1.0％氯化钾+0.2％高温助排剂+水。

原胶液添加交联剂后形成交联液，原胶液粘度低，添加交联剂后，粘度增大，可以携带砂浓度高的支撑剂。

小规模压裂改造已经闭合的压裂裂缝，包括依次泵注前置液和携砂液，携砂液的砂比由5％逐渐提高到20％。

小规模压裂后，随原胶液投加暂堵剂100kg，之后继续泵送原胶液将暂堵剂顶替至缝内。停泵20分钟后，暂堵剂在裂缝内部溶胀形成封堵段。暂堵后改变了地下岩石力学分布情况，后续流体的流动方向发生改变。

进一步的，砂层下部存在水层，将暂堵剂挤进地层后停泵适当的时间，在暂堵剂充分溶胀的同时，支撑剂下沉，可在裂缝底部形成遮挡，钳制裂缝向下延伸。

造复杂主缝的压裂：包括依次泵注前置液、携砂液和顶替液。

造复杂主缝的压裂阶段，前置液包括交替注入滑溜水和原胶液，其中，滑溜水的作用为造长裂缝，原胶液的作用为支撑微小裂缝。具体地，按照滑溜水-第一携砂原胶液-滑溜水-第二携砂原胶液-原胶液的次序进行泵注。第一携砂原胶液使用70/140目陶粒，起到封堵微小岩石裂缝的作用，提高缝内净压力，增加裂缝复杂程度。

携砂液阶段，交联液有撑起致密砂岩裂缝的作用。按照第一交联液-原胶液-第二交联液的方式进行泵注。第一交联液使用40/70目陶粒，且控制砂比由10％逐渐增加到25％。第二交联液使用30/50目陶粒，且控制砂比由20％逐渐增加到35％。

顶替液阶段，使用原胶液将携砂液顶替到位。

在以上泵注程序中，支撑剂粒径沿泵注顺序由细到粗。采用多粒径加砂，加强支缝间的连通性。

进一步的，采用变排量，变液体粘度的施工方法，控制裂缝在纵向上缝高的延伸。变排量指前置液阶段的排量变化；具体的，排量为3-4-4.5m³/min。变粘度指前置液阶段与携砂液阶段相比较，携砂液阶段粘度大于前置液阶段。滑溜水粘度为5MPa·s，压裂液基液(原胶液体)粘度达到60mPa·s。

实施例2

(1)目的层埋藏深度3500m。储层温度132℃。纵向上，储层层数多、厚度大、岩性致密、物性差的砂岩含气层。平面上，含油气面积0.2km²。天然气储量0.3×10⁸m3，凝析油储量0.3×10⁴t。

砂体层数为：2层以上；单层砂体厚度＞5m；

岩石致密性：抗压强度为210MPa；弹性模量为42GPa；泊松比0.22；岩石密度2.5g/cm³；

物性为：渗透率0.009×10^-3μm3；孔隙度：2％；束缚水饱和度40％；

测井参数：电阻率90Ω·m；声波时差200μs/m。

(2)采用机械分层压裂改造

机械分层措施参照实施例1。施工时，由深度最深向深度最浅的层位改造砂体。改造的砂体积微相为：水下分流河道微相。砂体为以往进行过压裂改造，砂体上部或者下部10m-20m范围内存在水层。

压裂泵注程序如表2所示。

表2压裂泵注程序表

施工阶段由前置液、携砂液、顶替液阶段组合而成。各工作液的组成为：

交联液的组成为：0.45％羟丙基胍胶+0.05％氢氧化钠+1％氯化钾+0.2％高温助排剂+0.2％杀菌剂+水+交联剂(交联比100:0.4；有机硼交联剂)。

中顶液即原胶液。

前置液阶段，采用交联液-第一携砂滑溜水-滑溜水-第二携砂滑溜水-滑溜水-第三携砂滑溜水-交联液的方式。第一、第二、第三携砂滑溜水的砂比依次增加，分别为5％、7％、9％。

携砂液阶段，采用第一交联液-中顶液-第二交联液-中顶液-第三交联液-中顶液-第四交联液的方式，第一交联液的砂比为12～15％，第二交联液的砂比为15～18％，第三交联液的砂比为20～24％，第四交联液的砂比为25～35％。第一交联液划分为液量相同的前、后两段，砂比分别为12％、15％。第二、第三交联液的情况类同。第四交联液划分为前、中、后三段，砂比依次为25％、30％、35％。

第一、第二、第三交联液使用40/70目陶粒，第四交联液使用30/50目陶粒。

第一、第二、第三、第四交联液的施工排量依次增加，分别为4.5、5、5.5、6m³/min。

以上压裂过程中，先用交联液以4m³/min排量压开储层，再用滑溜水+三级粉陶段塞，一方面降滤，一方面使裂缝不断扩张至远处，再用交联液携砂开主缝，提高裂缝导流能力，实现体积压裂。

按照上述方法实施例，单井效果对比如表3所示。

表3实施前后单井效果对比情况

由表3的结果可知，利用本发明的方法对小砂体进行改造，可有效提高地层导流能力，提高采气量。

Claims

1.一种提高小砂体致密气藏产量的生产方法，其特征在于，所述小砂体致密气藏的平面含油气面积＜0.5km²，天然气储量＜0.4×10⁸m³，凝析油储量＜0.4×10⁴t；砂体层数为2层以上；砂体沉积微相为河口坝微相或水下分流河道微相；

岩石的抗压强度为200~300MPa；弹性模量为40~50GPa；泊松比0.2~0.3；岩石密度2.4-2.7g/cm³；

采用以下方式进行压裂改造：

（1）采用机械分层压裂，按深度由深向浅逐层施工；

（2）根据砂体沉积微相和岩石性质进行压裂改造，实现体积压裂；

当砂体沉积微相为河口坝微相时，步骤（2）中，针对前期经过压裂改造但压裂裂缝已闭合的砂体，先进行小规模压裂改造已闭合的压裂裂缝，然后进行暂堵形成封堵转向，再进行造复杂主缝的主压裂；

主压裂阶段包括依次注入前置液、携砂液和顶替液；前置液阶段，使用滑溜水和携砂原胶液组合，滑溜水造长裂缝，携砂原胶液支撑微小裂缝；携砂液阶段，先后注入小粒径段塞、原胶液和大粒径段塞；顶替液阶段，使用原胶液顶替到位；

当砂体沉积微相为水下分流河道微相时，步骤（2）中，所述压裂改造包括先后注入前置液、携砂液和顶替液；

顶替液阶段，使用原胶液顶替到位。

2.如权利要求1所述的提高小砂体致密气藏产量的生产方法，其特征在于，携砂原胶液、小粒径段塞、大粒径段塞中的支撑剂粒径依次增大。

3.如权利要求2所述的提高小砂体致密气藏产量的生产方法，其特征在于，携砂原胶液、小粒径段塞、大粒径段塞中的支撑剂分别为70/140目、40/70目、30/50目陶粒。

4.如权利要求2或3所述的提高小砂体致密气藏产量的生产方法，其特征在于，前置液阶段变排量、变液体粘度施工，先后注入第一滑溜水、第一携砂原胶液、第二滑溜水、第二携砂原胶液，施工排量逐渐升高，原胶液粘度大于滑溜水粘度。

5.如权利要求1所述的提高小砂体致密气藏产量的生产方法，其特征在于，前置液阶段，携砂滑溜水共注入3次，砂比依次增加，其中砂使用70/140目陶粒。

6.如权利要求1或5所述的提高小砂体致密气藏产量的生产方法，其特征在于，携砂液阶段，携砂交联液共注入4次，砂比依次增加；先使用细粒径砂、再使用粗粒径砂，细粒径砂为40/70目陶粒，粗粒径砂为30/50目陶粒。

7.如权利要求6所述的提高小砂体致密气藏产量的生产方法，其特征在于，携砂液阶段，携砂交联液的注入排量依次增大。