藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝的製作方法
2023-10-08 02:47:59 2
藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝，屬於低滲透油田採油領域。所述壓裂工藝至少包括：1）井筒優選；2）優化射孔參數；3）優化定向射孔方式和施工規模；4）進行壓裂施工步驟。通過對射孔參數的優化，能夠確保在儲層厚度30m的單砂體上實現分壓四段以上；採用立體交錯定向射孔方式施工，使得相鄰兩段射孔方位均不同，每段裂縫在不同方位處起裂和擴展，避免了裂縫間的竄通，可提高砂量、排量、液量施工規模及壓裂規模，增加儲層改造體積，從而擴大洩流體積，提高單井產量；通過配套四層以上不動管柱分壓工具進行施工，能夠實現一趟管柱完成四段以上壓裂，提高施工效率。
【專利說明】藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及低滲透油田採油領域，特別涉及一種藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝。
【背景技術】
[0002]低滲透油田是指油層儲層滲透率低、豐度低、單井產能低的油田。超低滲透油藏主要是指滲透率小於1.0 X 10-3 μ m2，油藏埋深2000m左右，單井產量2.0t/d左右的油藏，為典型的低滲、低壓、低豐度油藏。
[0003]在低滲透油藏的壓裂改造過程中，當縫長增加到一定程度時，再單純依靠增加縫長來提高油藏產量，無論是增產效果還是經濟效益都已經不明顯；為此，利用定向射孔來控制裂縫起裂方位，射孔是採用特殊聚能器材進入井眼預定層位進行爆炸開孔，讓井下地層內流體進入孔眼的作業活動。依據射孔方位和最大主應力方向在一定夾角條件下裂縫會轉向的原理，通過控制射孔方位迫使初始裂縫轉向，最終在同層內形成兩條相互獨立的裂縫，進一步提高油層的動用程度，擴大洩油麵積。交錯是指兩個定向方向相互相交。
[0004]壓裂工藝是指採油過程中，利用水力作用，使油層形成裂縫的一種方法，
[0005]又稱油層水力壓裂。油層壓裂工藝過程是用壓裂車，把高壓大排量具有一定黏度的液體擠入油層。當把油層壓出許多裂縫後，加入支撐劑(如石英砂等)充填進裂縫，提高油層的滲透能力，以增加注水量(注水井)或產油量(油井)。
[0006]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:
[0007]超低滲透油藏部分區塊儲層厚度大、隔夾層不發育、砂體單一，需要通過提高分壓段數、增加儲層縱向動用程度，以及提高改造規模，擴大洩流體積，
[0008]來提高單井產量。在常規壓裂技術中，多級加砂壓裂工藝能夠提高厚油層的縱向動用程度，但橫向穿透深度有限，即縫高較大、但縫長較小，裂縫洩流體積有限，單井產量增加幅度小；在多縫壓裂技術中，斜井多段多縫壓裂工藝相比多級加砂能夠儘可能增加分壓段數，但受限於井斜與井眼方位的有利條件以及壓裂規模的限制，應用範圍和提高單井產量有限；定向射孔多縫壓裂工藝受前期技術限制，僅能實現分壓二至三段。為此，需要通過對現有定向射孔多縫壓裂工藝的進一步完善，來大幅度提高單井產量。
【發明內容】
[0009]為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝。可以實現在油層厚度較大O 30m)的儲層內實施多段壓裂，能夠提高分壓段數至四段以上，並能夠增加改造規模，最大程度擴大洩流體積，提高單井產量。所述技術方案如下:
[0010]一種藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝，所述壓裂工藝至少包括:1)井筒優選；2)優化射孔參數；3)優化定向射孔方式和施工規模；4)進行壓裂施工步驟；其中[0011]步驟I)井筒優選；按照如下三個原則實施:
[0012]第一，井筒位於超低滲透油藏主力開發區內；
[0013]第二，儲層厚度大(≥30m);
[0014]第三，砂體單一，隔夾層不發育；
[0015]步驟2)優化射孔參數；根據測井解釋情況和施工要求，選擇合適的射孔段；根據區塊最大主應力方位，選擇合適的定向射孔方位，按照如下參數實施:
[0016]第一，射孔段位置對應的儲層物性良好，考慮封隔器坐封條件，射孔段間距為5m ；
[0017]第二，在30m厚油層上分壓四層以上，所述射孔段長度為3-4m;
[0018]第三,定向射孔方位與最大主應力方向為15°夾角；
[0019]步驟3)優化定向射孔方式和施工規模；採用立體交錯射孔方式，實現相鄰層段交錯射孔方位不同，增加儲層改造體積，擴大洩流體積；
[0020]步驟4)進行壓裂施工；配套四層以上不動管柱分壓工具，實現一趟管柱完成四段以上壓裂，按照如下工步實施:
[0021]第一，下入過球式不動管柱分層壓裂工具後，先對第一層射孔段實施壓裂改造；
[0022]第二，第一層射孔段壓完後，直接由井口投入相應大小的鋼球，地面加壓，打開第二層射孔段對應的滑套開關，對第二層射孔段實施水力加砂壓裂；
[0023]第三，第二層射孔段壓完後，再投入相應大小的鋼球，打開第三層射孔段對應的滑套開關，對第三層射孔段實施水力加砂壓裂；
[0024]第四，第三層射孔段壓完後，再投入相應大小的鋼球，打開第四層射孔段對應的滑套開關，對第四層射孔段實施水力加砂壓裂；如此循環，直至所有目的層段壓裂結束。
[0025]具體地，所述步驟2)優化射孔參數；所述井筒射開包括第一層射孔段，第二層射孔段，第三層射孔段，第四層射孔段，採用交錯射孔，即，所述第一層射孔段採用東北和西南15°定向射孔(2)，所述第二層射孔段採用東南和西北15°方位定向射孔，所述第三層射孔段採用東北和西南15°定向射孔，所述第四層射孔段採用東南和西北15°方位定向射孔，往上類推；所述每一層段射孔長度為3-4m。
[0026]具體地，所述步驟3)優化定向射孔方式和施工規模；所述定向射孔方位為最大主應力方位±15°，所述最大主應力方位為正東正西方向，所述定向射孔分別為東北和西南15°定向射孔和東南和西北15°方位定向射孔；自下而上,所述第一層射孔段最大主應力方位+15°，所述第二層射孔段最大主應力方位-15°，所述第三層射孔段最大主應力方位+15°，所述第四層射孔段最大主應力方位-15°。
[0027]具體地，所述步驟3)優化定向射孔方式和施工規模；所述相鄰兩層射孔方位不同，即所述第一層射孔段與所述第二層射孔段射孔方位不相同，所述第二層射孔段與所述第三層射孔段射孔方位不相同，所述第三層射孔段與所述第四層射孔段射孔方位不相同。
[0028]具體地，所述步驟4)進行壓裂施工，選用過球式不動管柱四、五層連續分層壓裂酸化工具，該壓裂工具至少包括:校深短接、安全接頭、水力錨、封隔器、滑套開關、雙公球坐、直咀子；所述滑套開關從上至下內徑依次變小。
[0029]具體地，所述步驟4)進行壓裂施工，壓裂工具在壓裂第一層射孔段時，滑套開關都處於關閉狀態，壓裂液經直咀子進入地層，進行對第一層射孔段改造；然後投入鋼球，油管加壓打開第二層射孔段處滑套開關，鋼球落入直咀子堵住第一層射孔段通道，進行第二層射孔段改造；再投入大一級鋼球，打開第三層射孔段處滑套開關，鋼球落入雙公球坐堵住第一層射孔段通道和第二層射孔段通道，進行第三層射孔段改造；再投入大一級鋼球，打開第四層射孔段處滑套開關，鋼球落入直咀子堵住第三層射孔段通道，進行第四層射孔段改造；如此依次完成所有層段的壓裂。
[0030]進一步地，所述步驟I)井筒優選，優選措施井油層厚度31m ;步驟2)優化射孔參數，優選分壓四段，每一層段射孔長度為3m ;3)優化定向射孔方式和施工規模，最大主應力方位為東北和西南75° ,按照±15°交錯射孔設計,所述定向射孔方位從最下部第一層射孔段至最上部第四層射孔段分別為:東北和西南60°、東北和西南90°、東北和西南60°、東北和西南90°。
[0031]進一步地，所述步驟I)井筒優選，所述井筒設計單段砂量為25-30m3，排量為
1.8-2.2m3/min0
[0032]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0033]1、通過對射孔參數的優化，能夠確保在儲層厚度30m的單砂體上實現分壓四段以上；
[0034]2、採用立體交錯定向射孔方式施工，使得相鄰兩段射孔方位均不同，這樣每段裂縫在不同方位處起裂和擴展，避免了裂縫間的竄通，可以提高砂量、排量、液量施工規模及壓裂規模，增加儲層改造體積，從而擴大洩流體積，提高單井產量；
[0035]3、通過配套四層以上不動管柱分壓工具進行施工，能夠實現一趟管柱完成四段以上壓裂，提高施工效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1是本發明實施例提供的藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝的立體交錯定向射孔示意圖的立體圖；
[0038]圖2是本發明實施例提供的藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝的立體交錯定向射孔示意圖的俯視圖。
[0039]圖中各符號表示含義如下:1井筒，2東北和西南15°方位定向射孔，3東南和西北15°方位定向射孔3;
[0040]A第一層射孔段，B第二層射孔段，C第三層射孔段，D第四層射孔段；
[0041]N代表正北方向，S代表正南方向。
【具體實施方式】
[0042]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0043]本發明實施例提供了一種藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝，該工藝方法至少包括:1)井筒優選；2)優化射孔參數；3)優化定向射孔方式和施工規模；4)進行壓裂施工等工藝步驟；其中
[0044]步驟I)井筒優選；按照如下三個原則實施:
[0045]第一，井筒位於超低滲透油藏主力開發區內；
[0046]第二，儲層厚度大(≥30m)；
[0047]第三，砂體單一，隔夾層不發育。
[0048]步驟2)優化射孔參數；根據測井解釋情況和施工要求，選擇合適的射孔段；根據區塊最大主應力方位，選擇合適的定向射孔方位，按照如下參數實施:
[0049]第一，射孔段位置對應的儲層物性良好，同時考慮封隔器坐封條件，射孔段間距為5m ；
[0050]第二，為實現30m厚油層上分壓四層以上，壓縮射孔段長度，所述射孔段長度由常規5_6m壓縮至3_4m ；
[0051]第三，定向射孔方位與最大主應力方向為15°夾角，使裂縫易於轉向。
[0052]具體地，所述步驟2)優化射孔參數；參見圖1所示，所述井筒I需要射開四段:包括第一層射孔段A，第二層射孔段B，第三層射孔段C，第四層射孔段D，如果將第一層射孔段A採用東北和西南15°定向射孔2，為實現交錯射孔，往上類推，則第二層射孔段B採用東南和西北15°方位定向 射孔3，第三層射孔段C採用與第一層射孔段A相同的東北和西南15°定向射孔2，第四層射孔段D採用與第二層射孔段B東南和西北15°方位定向射孔3;所述每一層段射孔長度為3-4m，按16孔/m計算，每一層段射孔孔眼數均為48-64孔。
[0053]進一步地，所述步驟2)優化射孔參數；充分考慮封隔器坐封條件和儲層物性，可以通過調整各個射孔段位置、壓縮射孔層段長度等，確保30m厚油層上實現分壓四段以上。
[0054]步驟3)優化定向射孔方式和施工規模；採用立體交錯射孔方式，實現相鄰層段交錯射孔方位不同，使相鄰裂縫間不易竄通，可以提高砂量、排量、液量等施工規模，增加儲層改造體積，從而擴大洩流體積。
[0055]具體地，所述步驟3)優化定向射孔方式和施工規模；參見圖2所示，設定定向射孔方位為最大主應力方位±15°，採用立體交錯射孔的方式，由於定向射孔方位要在最大主應力方位±15° ,設定最大主應力方位為正東正西方向，那麼所述定向射孔分別為東北和西南15°定向射孔2和東南和西北15°方位定向射孔3 ;自下而上，即第一層射孔段A最大主應力方位+15°，第二層射孔段B最大主應力方位-15°，第三層射孔段C最大主應力方位+15° ,第四層射孔段D最大主應力方位-15°。
[0056]進一步地，所述步驟3)優化定向射孔方式和施工規模；在進行壓裂施工中可以提高施工規模是由於相鄰兩層射孔方位不同，即所述第一層射孔段A與所述第二層射孔段B射孔方位不相同，所述第二層射孔段B與所述第三層射孔段C射孔方位不相同，所述第三層射孔段C與所述第四層射孔段D射孔方位不相同，實現相鄰層段交錯射孔，因此避免了相鄰裂縫間的竄通，可以在常規壓裂規模的基礎上進一步提高了施工規模。
[0057]步驟4)進行壓裂施工；配套四層以上不動管柱分壓工具施工，實現一趟管柱完成四段以上壓裂，提高施工效率，按照如下工步實施:
[0058]第一，下入過球式不動管柱分層壓裂工具後，先對第一層射孔段A實施壓裂改造；
[0059]第二，第一層射孔段A壓完後，直接由井口投入相應大小的鋼球，地面加壓，打開第二層射孔段B對應的滑套開關，對第二層射孔段B實施水力加砂壓裂；[0060]第三，第二層射孔段B壓完後，再投入相應大小的鋼球，打開第三層射孔段C對應的滑套開關，對第三層射孔段C實施水力加砂壓裂；
[0061]第四，第三層射孔段C壓完後，再投入相應大小的鋼球，打開第四層射孔段D對應的滑套開關，對第四層射孔段D實施水力加砂壓裂；如此循環，直至所有目的層段壓裂結束。
[0062]具體地，所述步驟4)進行壓裂施工，採用現有技術配套工具「川慶鑽探長慶井下工具研發製造中心」研發生產的「過球式不動管柱四、五層連續分層壓裂酸化工具」，該壓裂工具主要由校深短接、安全接頭、水力錨、封隔器、滑套開關、雙公球坐、直咀子組成，其中滑套開關從上至下內徑依次變小。在壓裂第一層射孔段A時，滑套開關都處於關閉狀態，壓裂液經直咀子進入地層，進行對第一層射孔段A改造；然後投入鋼球，油管加壓打開第二層射孔段B處滑套開關，鋼球落入直咀子堵住第一層射孔段A通道，進行第二層射孔段B改造；再投入大一級鋼球，打開第三層射孔段C處滑套開關，鋼球落入雙公球坐堵住第一層射孔段A通道和第二層射孔段B通道，進行第三層射孔段C改造；同樣，再投入大一級鋼球，打開第四層射孔段D處滑套開關，鋼球落入直咀子堵住第三層射孔段C通道，進行第四層射孔段D改造；如此依次完成所有層段的壓裂。
[0063]所述步驟4)進行壓裂施工中提高施工效率，是由於常規上提管柱分層壓裂工具由於壓完一段後需要上提管柱將出液口對準第二層，再實施壓裂，中間有放噴、反洗、卸井口、上提管柱等工序，增加了勞動強度，影響了施工效率；本發明步驟4)進行壓裂施工不需放噴、反洗、上提管柱，簡化了操作工步。
[0064]進一步地，下面結合具體施工情況對本發明的現場應用做詳細說明。
[0065]優選措施井油層厚度31m，隔夾層不發育、砂體單一作為工藝試驗井；根據油層厚度設計分壓四段，每一層段射孔長度為3m，段間距為5m，最大主應力方位為東北和西南75°，按照±15°交錯射孔設計，定向射孔方位從最下部第一層射孔段A至最上部第四層射孔段D分別為:東北和西南60°、東北和西南90°、東北和西南60°、東北和西南90°，設計單段砂量25-30m3，排量1.8-2.2m3/min，壓裂規模相比同區塊要大。所述工藝試驗井四段壓裂施工順利，破壓均較明顯，表明四段裂縫都有效形成，實現了多縫壓裂。壓裂後自噴折合日產純油16.5m3 ;2012年3月5日投產，初期平均日產油3.20t,目前日產油4.03t，含水9.9%，提高單井產量效果顯著。
[0066]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】
1.一種藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝，其特徵在於，所述壓裂工藝至少包括:1)井筒優選；2)優化射孔參數；3)優化定向射孔方式和施工規模；4)進行壓裂施工步驟；其中 步驟I)井筒優選；按照如下三個原則實施: 第一，井筒位於超低滲透油藏主力開發區內； 第二，儲層厚度大O 30m)； 第三，砂體單一，隔夾層不發育； 步驟2)優化射孔參數；根據測井解釋情況和施工要求，選擇合適的射孔段；根據區塊最大主應力方位，選擇合適的定向射孔方位，按照如下參數實施: 第一，射孔段位置對應的儲層物性良好，考慮封隔器坐封條件，射孔段間距為5m ； 第二，在30m厚油層上分壓四層以上，所述射孔段長度為3-4m ； 第三，定向射孔方位與最大主應力方向為15°夾角； 步驟3)優化定向射孔方式和施工規模；採用立體交錯射孔方式，實現相鄰層段交錯射孔方位不同，增加儲層改造體積，擴大洩流體積； 步驟4)進行壓裂施工；配套四層以上不動管柱分壓工具，實現一趟管柱完成四段以上壓裂，按照如下工步實施: 第一，下入過球式不動管柱分層壓裂工具後，先對第一層射孔段(A)實施壓裂改造；第二，第一層射孔段(A)壓完後，直接由井口投入相應大小的鋼球，地面加壓，打開第二層射孔段(B)對應的滑套開關，對第二層射孔段(B)實施水力加砂壓裂； 第三，第二層射孔段(B)壓完後，再投入相應大小的鋼球，打開第三層射孔段(C)對應的滑套開關，對第三層射孔段(C)實施水力加砂壓裂； 第四，第三層射孔段(C)壓完後，再投入相應大小的鋼球，打開第四層射孔段(D)對應的滑套開關，對第四層射孔段(D)實施水力加砂壓裂；如此循環，直至所有目的層段壓裂結束。
2.根據權利要求1所述的藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝，其特徵在於，所述步驟2)優化射孔參數；所述井筒(I)射開包括第一層射孔段(A)，第二層射孔段(B)，第三層射孔段(C)，第四層射孔段(D)，採用交錯射孔，即，所述第一層射孔段(A)採用東北和西南15°定向射孔(2)，所述第二層射孔段(B)採用東南和西北15°方位定向射孔(3)，所述第三層射孔段(C)採用東北和西南15°定向射孔(2)，所述第四層射孔段(D)採用東南和西北15°方位定向射孔(3)，往上類推；所述每一層段射孔長度為3-4m。
3.根據權利要求1所述的藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝，其特徵在於，所述步驟3)優化定向射孔方式和施工規模；所述定向射孔方位為最大主應力方位±15°，所述最大主應力方位為正東正西方向，所述定向射孔分別為東北和西南15°定向射孔(2)和東南和西北15°方位定向射孔(3);自下而上，所述第一層射孔段(A)最大主應力方位+15°，所述第二層射孔段(B)最大主應力方位-15°，所述第三層射孔段(C)最大主應力方位+15°，所述第四層射孔段(D)最大主應力方位-15°。
4.根據權利要求1所述的藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝，其特徵在於，所述步驟3)優化定向射孔方式和施工規模；所述相鄰兩層射孔方位不同，即所述第一層射孔段㈧與所述第二層射孔段⑶射孔方位不相同，所述第二層射孔段⑶與所述第三層射孔段(C)射孔方位不相同，所述第三層射孔段(C)與所述第四層射孔段(D)射孔方位不相同。
5.根據權利要求1所述的藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝，其特徵在於，所述步驟4)進行壓裂施工，選用過球式不動管柱四、五層連續分層壓裂酸化工具，該壓裂工具至少包括:校深短接、安全接頭、水力錨、封隔器、滑套開關、雙公球坐、直咀子；所述滑套開關從上至下內徑依次變小。
6.根據權利要求5所述的藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝，其特徵在於，所述步驟4)進行壓裂施工，壓裂工具在壓裂第一層射孔段(A)時，滑套開關都處於關閉狀態，壓裂液經直咀子進入地層，進行對第一層射孔段(A)改造；然後投入鋼球，油管加壓打開第二層射孔段(B)處滑套開關，鋼球落入直咀子堵住第一層射孔段(A)通道，進行第二層射孔段(B)改造；再投入大一級鋼球，打開第三層射孔段(C)處滑套開關，鋼球落入雙公球坐堵住第一層射孔段(A)通道和第二層射孔段(B)通道，進行第三層射孔段(C)改造；再投入大一級鋼球，打開第四層射孔段(D)處滑套開關，鋼球落入直咀子堵住第三層射孔段(C)通道，進行第四層射孔段(D)改造；如此依次完成所有層段的壓裂。
7.根據權利要求1-6任一項權利要求所述的藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝，其特徵在於，所述步驟I)井筒優選，優選措施井油層厚度31m ;步驟2)優化射孔參數，優選分壓四段，每一層段射孔長度為3m ；3)優化定向射孔方式和施工規模，最大主應力方位為東北和西南75° ,按照±15°交錯射孔設計,所述定向射孔方位從最下部第一層射孔段(A)至最上部 第四層射孔段(D)分別為:東北和西南60°、東北和西南90°、東北和西南60°、東北和西南90°。
8.根據權利要求1所述的藉助立體交錯定向射孔技術實現單層多縫的壓裂工藝，其特徵在於，所述步驟I)井筒優選，所述井筒(I)設計單段砂量為25-30m3，排量為1.8-2.2m3/min。
【文檔編號】E21B43/267GK103967471SQ201310034785
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月29日 優先權日:2013年1月29日
【發明者】陳文斌, 常彥榮, 趙繼勇, 陸紅軍, 陳寶春, 齊銀, 李建山, 杜現飛, 常篤, 李照林, 李川, 王建麾, 趙伯平 申請人:中國石油天然氣股份有限公司