一種水平井泥巖穿層壓裂方法
2023-11-01 04:05:12
一種水平井泥巖穿層壓裂方法
【專利摘要】本發明涉及一種水平井泥巖穿層壓裂方法。該方法在主壓裂中採取以下措施：（1）快速起動壓裂液輸送裝置；（2）大排量注入壓裂液；（3）大量注入前置液擴縫；（4）小粒徑支撐劑；（5）階梯式遞增的低砂比。本發明方法成功解決了通過泥巖穿層壓裂溝通上下儲層的目的，確保了在砂泥巖互層的水平井中壓裂施工的成功，更大程度地改造了上下砂巖油氣層，大大提高了施工成功率和有效動用儲量，獲得了顯著的經濟效益。本發明方法設計合理、施工工藝簡單、操作簡便、壓裂施工成功率高、施工效果明顯，在砂泥巖互層的水平井壓裂中，具有廣闊的應用前景。
【專利說明】一種水平井泥巖穿層壓裂方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於油田採油工藝【技術領域】，涉及一種水平井壓裂過程中穿透泥巖隔層溝通到砂巖儲層提高壓後效果的有效方法。
【背景技術】
[0002]隨著鑽井技術及井下工具的不斷發展，水平井分段壓裂技術已成為開發低滲透油氣田的主導技術。水平井分段壓裂不僅要確保每段壓裂施工的成功，關鍵要通過多段的壓裂提高單井產量，從而提高開發效果，否則水平井開發就無經濟效益可言。
[0003]由於區域沉積的複雜變化，某些區塊橫向上和垂向上非均質性強，垂向上發育多個油層，油層間有一定厚度的泥巖夾層，夾層厚度幾米到幾十米不等，對於這些複雜斷塊油藏，由於地質情況複雜，儲層預測難度大，特別是在穿越斷層級破碎帶後儲層預測偏差大，導致儲層鑽遇率低。水平井鑽遇過程中可能鑽遇到大段泥巖，欲壓裂改造這種鑽遇大段泥巖水平井，最大難度在於壓裂段數和壓裂位置的選擇以及施工砂堵的風險，放棄泥巖段選段壓裂將意味著大大減少壓裂段數，壓裂段數的減少將顯著影響壓後產量效果，但在泥巖段壓裂又面臨著極大的施工風險。如果對於泥巖隔層厚度小的儲層採取特殊的技術措施，通過在泥巖段壓裂而溝通到距此不遠的砂巖儲層，將會大大提高壓裂效果和儲層動用，降低對水平井軌跡精度的要求。一般而言，應避免在泥巖段壓裂，以往進行的泥巖壓裂嘗試也反映出這種壓裂方式早期砂堵的風險性，例如，大慶油田南227-平287井射孔段泥巖隔層厚度5.1m (上部2.1m,下部3.0m),上部砂巖層厚1.2m,下部砂巖2.0m,壓裂砂剛進地層即砂堵，以施工失敗而告終，此後未再進行該類試驗。
[0004]CN1869398公開了一種水平井壓裂方法，在施工的全井段均勻射孔條件下，採用現場分析診斷及暫堵劑技術，分多次施工階段實現多條人工裂縫的目的。該發明雖然在水平井或普通油井的長井段壓裂施工中，保證了壓裂施工效果，並可明顯提高了井身完善程度和全井段的動用程度，但是該發明不能解決鑽遇到大段泥巖時出現的問題，同時此方法僅限於套管完井的水平井段。
[0005]例如，針對水平井鑽遇泥巖需要壓裂溝通上下砂巖儲層時，當不了解此種情況下壓裂裂縫起裂及延伸的特性，通常情況下需要進行階梯排量小型測試壓裂(探井壓裂通常使用的方法)，以獲取地層裂縫的延伸壓力、閉合壓力、濾失特性情況等，通過此方法壓裂工程師可以得到對該地層壓裂的整體參數了解。然而，由於泥巖地層應力高、塑性強、破裂壓力高、形成的裂縫寬度窄、砂泥巖層間特性差異大等特點，當前置液比小、排量小時，就不能形成有效寬度的裂縫，造成過液不過砂的情況，在縫口容易造成砂堵，導致施工失敗。可見，現有技術中，還沒有一種有效的解決水平井泥巖穿層壓裂的有效方法。
[0006]因此，目前存在的問題是需要研究開發一種水平井壓裂過程中穿透泥巖隔層的有效方法，以確保壓裂施工成功和砂巖油氣儲層的動用。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種水平井泥巖穿層壓裂方法，該方法採用主壓裂快速大排量造縫，大量注入前置液擴縫，小粒徑支撐劑支撐裂縫、階梯式遞增的低砂比等工藝技術進行水平井泥巖穿層壓裂。
[0008]該方法在砂泥巖互層的油氣儲層中，降低了水平井壓裂時砂堵等施工風險，確保了穿透泥巖隔層，更大程度地改造上下砂巖儲層。該方法是一種解決水平井泥巖穿層壓裂溝通砂巖儲層提高壓裂效果與儲層動用的有效方法。
[0009]為此，本發明提供了一種水平井泥巖穿層壓裂方法，其包括:
[0010]步驟A，造縫:向井筒內注入壓裂液並憋壓，使地層起裂；
[0011]步驟B，擴縫:向在步驟A中產生的縫隙中繼續注入前置液進行擴縫；
[0012]步驟C，充填裂縫:向步驟B中得到的裂縫中注入攜砂液。
[0013]根據本發明，在步驟A中，所述壓裂液在啟動壓裂液輸送裝置後15s內達到4.0?
4.5m3/min 的排量。
[0014]在本發明的一個實施方式中，在步驟B中，所述前置液的注入量為壓裂液總注入量的 45% (ν/ν)ο
[0015]根據本發明，在步驟B中，還包括在所述前置液中分別加入5% (v/v)和7% (v/v)的支撐劑。所述支撐劑的粒度在40?70目之間。
[0016]在上述步驟B中，所述前置液採用壓裂液輸送裝置加入。
[0017]根據本發明方法，在步驟C中，在所述攜砂液中包含有支撐劑。
[0018]在本發明的一個實施方式中，所述攜砂液中支撐劑的砂比呈階梯式遞增。在該過程中，攜砂液的排量穩定。
[0019]根據本發明,所述砂比在8% (v/v)?18% (v/v)範圍內呈階梯式遞增。
[0020]在本發明的一個實時方式中，所述支撐劑的粒度在40?70目之間。
[0021 ] 本發明中，所述支撐劑包括但不限於石英砂、陶粒等。優選所述支撐劑為陶粒。
[0022]在上述步驟C中，所述攜砂液採用壓裂液輸送裝置注入。
[0023]本發明中，所述壓裂液輸送裝置為帶有泵的壓裂車組。
[0024]在本發明步驟A中，快速起啟動壓裂液輸送裝置，例如泵，使得壓裂液的施工排量在短時間，例如15s內達到4.0?4.5m3/min的設計排量，在井筒內憋壓，致使地層快速起裂。
[0025]壓裂液的大排量施工可以形成具有一定寬度的有效裂縫，同時穿透泥巖層，縱向上充分溝通並改造砂巖儲層。
[0026]在本發明步驟B中，針對水平井鑽遇泥巖，通過壓裂穿透泥巖溝通砂巖時，採用大量注入前置液進行擴縫，使得裂縫在長度、高度上充分延伸，為支撐劑的鋪置提供條件，並擴大裂縫的洩油麵積。
[0027]同時，在步驟B的前置液中加入5% (v/v)和7% (v/v)的陶粒，例如，粒度在40?70目之間的陶粒，可以起到段塞打磨裂縫壁面的作用。
[0028]在本發明步驟C中，向步驟B中得到的裂縫中注入攜砂液，尤其是注入，例如，包含有作為支撐劑的粒度在40?70目之間的陶粒的攜砂液，可以有效避免高應力泥巖層裂縫寬度窄導致的砂堵。同時，採用低砂比施工，並且以砂比在8% (v/v)?18% (v/v)範圍內呈階梯式遞增的方式加入攜砂液，這樣可以避免追求高砂比施工，可以有效地避免砂堵的發生。[0029]本發明中所用術語「砂比」亦稱為混砂比或加砂比，是指攜砂液中支撐劑的堆積體積與淨液體積的百分比，以％ (v/v)的方式表示。
[0030]本發明中，低砂比一詞，是通常指砂比低於20% (v/v)。
[0031]本發明中所用術語「施工排量」一詞，是指實際施工過程中，壓裂液的實際排量。
[0032]本發明中所用術語「設計排量」一詞，是指泵注程序設計中的壓裂液排量。
[0033]本發明方法主要應用於水平井壓裂時，存在砂泥巖互層或需要溝通上下砂巖儲層時的壓裂，也可用在類似儲隔層壓裂的直井中。
[0034]應用本發明的方法，在東北十屋油田2 口水平井3個井段泥巖穿層壓裂獲得100%成功，使單井增加了 I?2個壓裂段，裂縫監測顯示壓裂溝通了砂巖儲層，壓後取得較好效果，單井壓後日產油達到15?25t/d，為水平井壓裂位置的選擇和提高垂向動用程度提供了新的技術方法。
[0035]總體來說，本發明在主壓裂中採取以下措施:(I)快速起動壓裂車組；(2)大排量注入壓裂液；(3)大量注入前置液擴縫；(4)小粒徑支撐劑；(5)階梯式遞增的低砂比。快速起動壓裂液輸送裝置與大排量注入壓裂液相結合，使得壓裂液的施工排量在短時間達到
4.0?4.5m3/min的排量，在井筒內憋壓，致使地層快速起裂。大量注入前置液擴縫、小粒徑支撐劑與階梯式遞增的低砂比相結合，可以避免追求高砂比施工，並可以有效地避免砂堵的發生。
[0036]本發明方法成功解決了通過泥巖穿層壓裂溝通上下儲層的目的，確保了在砂泥巖互層的水平井中壓裂施工的成功，更大程度地改造了上下砂巖油氣層，大大提高了施工成功率和有效動用儲量，獲得了顯著的經濟效益。本發明方法設計合理、施工工藝簡單、操作簡便、壓裂施工成功率高、施工效果明顯，在砂泥巖互層的水平井壓裂中，具有廣闊的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]下面結合附圖來對本發明作進一步詳細說明:
[0038]圖1是實施例1的泵注程序圖。
[0039]圖1中的坐標軸的含義如下:y軸施工排量(m3/min);次y軸砂濃度(kg/m3) /砂比(％)。
[0040]圖2是實施例1的裂縫穿過泥巖圖。
【具體實施方式】
[0041]下面將結合實施例和附圖來詳細說明本發明，這些實施例和附圖僅起說明性作用，並不局限於本發明的應用範圍。各實施例中的材料均為工業品。
[0042]實施例
[0043]實施例1:
[0044]本實施例的水平井泥巖穿層壓裂方法:針對未知地層壓裂特徵時，首先採用階梯測試壓裂技術分析泥巖裂縫延伸特性，了解延伸壓力、閉合壓力以及地層對液體的濾失特性。針對主加砂壓裂施工，則採取以下技術措施，其泵注程序如圖1所示。
[0045]在壓裂起始階段，快速啟動壓裂車組，在15s內施工注入壓裂液排量達到4.0m3/min，在井筒內憋壓，致使地層快速起裂。
[0046]在前置液階段,注入前置液進行擴縫,前置液的注入量為壓裂液總注入量的45%(v/v)，由此使得裂縫在長度、高度上充分延伸，為支撐劑的鋪置提供條件，並擴大裂縫的洩油麵積。同時，在前置液階段，通過向前置液中分別加入5% (v/v)和7% (v/v)的粒度在40?70目之間的陶粒段塞打磨裂縫壁面。
[0047]在攜砂液階段，以砂比為8%?10%?12%?14%?16%?18% (v/v)的階梯式遞增的方式，向上述階段得到的裂縫中注入包含有作為支撐劑的粒度在40?70目之間的陶粒的攜砂液，以避免高應力泥巖層裂縫寬度窄導致的砂堵，總加砂量為20m3。
[0048]現場實施水平井3個段的壓裂施工，獲得成功，實現了泥巖穿層壓裂，單井壓後日產油達到15?25t/d，取得了顯著的增油效果，其裂縫穿過泥巖圖見圖2。
[0049]實施例2:
[0050]針對主加砂壓裂施工，採取以下技術措施:
[0051]在壓裂起始階段，快速啟動壓裂車組，在12s內施工注入壓裂液排量達到4.5m3/min，在井筒內憋壓，致使地層快速起裂。
[0052]在前置液階段，注入前置液進行擴縫，前置液的注入量為壓裂液總注入量的45%(v/v)，由此使得裂縫在長度、高度上充分延伸，為支撐劑的鋪置提供條件，並擴大裂縫的洩油麵積。同時，在前置液階段，通過向前置液中分別加入5% (v/v)和7% (v/v)的粒度在40?70目之間的陶粒段塞打磨裂縫壁面。
[0053]在攜砂液階段，以砂比為8%?10%?12%?14%?16%?18% (v/v)的階梯式遞增的方式，向上述階段得到的裂縫中注入包含有作為支撐劑的粒度在40?70目之間的陶粒的攜砂液，以避免高應力泥巖層裂縫寬度窄導致的砂堵，總加砂量為30m3。
[0054]現場實施水平井2個段的壓裂施工，獲得成功，實現了泥巖穿層壓裂，單井壓後日產油達到20?28t/d，增油效果顯著。
[0055]對比例:
[0056]某水平井進行主壓裂施工。
[0057]在壓裂起始階段，在泵注25s時施工注入排量3.0mVmin,在井筒內憋壓，致使地層起裂。
[0058]在前置液階段，注入前置液進行擴縫，前置液的注入量為壓裂液總注入量的40%(v/v)，由此使得裂縫在長度、高度上繼續延伸，為支撐劑的鋪置提供條件，並擴大裂縫的洩油麵積。同時，在前置液階段，通過向前置液中加入5% (v/v)的陶粒段塞打磨裂縫壁面。
[0059]在攜砂液階段，採用20?40目支撐劑，當砂比在15%時，發生砂堵，總加砂量7m3。現場實施水平井I個段的壓裂施工，壓後日產油1.5t/d，增油效果差。
[0060]上述結果說明，快速起動壓裂車組與大排量注入壓裂液相結合，使得壓裂液的施工排量在短時間達到很大，在井筒內憋壓，致使地層快速起裂。大量注入前置液擴縫、小粒徑支撐劑與階梯式遞增的低砂比相結合，可以避免追求高砂比施工，並可以有效地避免砂堵的發生。可以看出，採用本發明方法，施工效果明顯，更大程度地改造了上下砂巖油氣層，確保了在砂泥巖互層的水平井中壓裂施工的成功。
[0061 ] 以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種水平井泥巖穿層壓裂方法，其包括: 步驟A，造縫:向井筒內注入壓裂液並憋壓，使地層起裂； 步驟B，擴縫:向在步驟A中產生的縫隙中繼續注入前置液進行擴縫； 步驟C，充填裂縫:向步驟B中得到的裂縫中注入攜砂液。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:在步驟A中，所述壓裂液在啟動壓裂液輸送裝置後15s內達到4.0~4.5m3/min的排量。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於:在步驟B中，所述前置液的注入量為壓裂液總注入量的45% (v/v)0
4.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於:在步驟B中，還包括在所述前置液中分別加入5% (v/v)和7% (v/v)的支撐劑。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於:所述支撐劑的粒度在40~70目之間。
6.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於:在步驟C中，在所述攜砂液中包含有支撐劑。
7.根據權利要求 6所述的方法，其特徵在於:所述攜砂液中支撐劑的砂比呈階梯式遞+?>曰ο
8.根據權利要求7所述的方法,其特徵在於:所述砂比在8%(v/v)~18% (v/v)範圍內呈階梯式遞增。
9.根據6~8中任意一項所述的方法，其特徵在於:所述支撐劑的粒度在40~70目之間。
10.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於:所述支撐劑為陶粒。
【文檔編號】E21B43/267GK103967470SQ201310030490
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月25日 優先權日:2013年1月25日
【發明者】秦鈺銘, 陳作, 王寶峰, 徐勝強, 吳春方, 劉世華, 劉建坤 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院