暫堵轉向壓裂方法與流程
2023-10-06 07:43:34
本發明涉及水平井分段壓裂技術領域，尤其涉及一種暫堵轉向壓裂方法。
背景技術：
對低滲透油田，水平井分段壓裂在水平井段形成多條相互獨立的人工裂縫改善滲流條件，提高單井產能。欲在比較長的水平井井段中以較短的時間、安全地壓裂形成上述優化的多條水力裂縫，且壓後快速地排液，實現低傷害的水平井分段壓裂，其壓裂工藝技術難點在於分段壓裂工藝方式選擇和井下封堵工具。常規水平井分段改造不足有兩個個方面：首先，根據80％以上的產能來自大約30％的層段的認識，一方面是大約50％以上的液體泵注入了沒有產能貢獻的地層，另一方面是油氣富集的甜點區沒有得到充分改造，尤其是油氣富集的甜點區分在同一段，僅僅壓開一條裂縫，改造強度遠遠不夠。液體壓裂效率很低；其次，根據低滲透油氣藏裂縫波及不到的地方，油氣很難運移和被動用的原理，目前大部分壓裂形成的裂縫大多是傳統意義的單一裂縫，裂縫形狀單一，橫向擴展延伸較少，壓裂有效體積較小，動用的油氣資源自然就少，產量較低、累計產出量少就成為了必然現象。
暫堵多縫壓裂技術在施工過程中，適時地向地層中加入適量的暫堵劑，遵循向阻力最小方向流動的原則，暫堵劑隨壓裂液進入原有裂縫或高滲透層，在壓差作用下聚集並產生高強度的濾餅橋堵，使後續壓裂液不能進入該裂縫和高滲透帶，同時，在一定的水平兩向應力差條件下，使壓裂產生的新裂縫沿著與以前人工裂縫不同的方位起裂和延伸，從而建立新的油氣滲流通道和改變油氣層流體滲流驅替規律，以提高低滲透儲層的改造效果。蓋上了上述常見的問題。
專利號為201511015214.7的發明專利提到一種實現水平井段內暫堵轉向多縫壓裂的方法，該方法通過採用多尺度可降解暫堵劑提高封堵效率、降低縫間液體的漏失量，應用可降解纖維分散到攜帶液中形成的網狀結構，提高可降解暫堵劑在攜帶液中的穩定性，提高封堵成功率。施工結束後，暫堵轉向工作液中的可降解暫堵劑和可降解纖維在井底溫度的作用下完全降解，無殘渣，不對人工裂縫產生汙染。但是多尺度可降解暫堵劑為混合暫堵劑，且大粒徑可降解暫堵劑被截堵在裂縫埠，小粒徑填充在大粒徑可降解暫堵劑之間，僅是提高封堵效果，對縫隙開裂並無益處。
此外，在壓裂施工中，存在很多突發情況，也需要引起一定的重視。
因此，如何針對上述現有暫堵轉向壓裂所存在的缺點進行研發改良，實為相關業界所需努力研發的目標，本發明人有鑑於此，乃思及創作的意念，遂以多年的經驗加以設計，經多方探討並試作樣品試驗，及多次修正改良，乃推出本發明。
技術實現要素：
(一)要解決的技術問題
鑑於上述技術問題，本發明提供了暫堵轉向壓裂方法。
(二)技術方案
本發明提供了暫堵轉向壓裂方法，包括如下步驟：
第一步，向井內輸入工作液，所述工作液包括壓裂液；
第二步，當工作液液面快速上升時，向工作液中加入短纖維網；
第三步，向工作液內加入暫堵劑，所述暫堵劑包括大顆粒暫堵劑及粉末狀暫堵劑；
第四步，測量下層工作液ph值，若為中性或者為酸性則加入氫氧化鈉溶液，調節ph值為弱鹼性；
第五步，當壓力穩定上升接近70mpa時，向井內加入酸溶液直至下層工作液呈中性。
在本發明的一些實施例中，所述大顆粒暫堵劑由粒徑為11-13mm的顆粒組成，所述粉末狀暫堵劑由粒徑為20-120目或1-3mm的顆粒組成。
在本發明的一些實施例中，所述暫堵劑包含10-20份碳酸鈣，1-3份對笨二甲酸乙烯酯，14-16份聚丙烯醯胺，13-15份的天然聚氨酯，1-2份過硫酸鉀、1-2份異丙醇、1-2份氯化鋁。
在本發明的一些實施例中，所述大顆粒暫堵劑在施工間歇於地面高壓管匯投送；粉末狀暫堵劑在混砂車投送。
在本發明的一些實施例中，所述大顆粒暫堵劑的投放方法為：
1)前次裂縫加砂壓裂頂替結束後，停泵，關閉井口油管閘門，打開放噴管線閘門，地面高壓管線洩壓；將暫堵劑裝入軟管線，與混砂車排出口連接；
2)關閉全部混砂車向低壓管匯供液閥門；打開旋塞閥和混砂車排出閥門，混砂車平緩加壓將暫堵劑完全推進高壓管匯，關閉旋塞閥和混砂車排出口閥門；
3)關閉放噴管線閘門，打開井口油管閘門，啟動一臺壓裂車以0.5-1.0m3/min排量將暫堵劑由地面管線送入井筒，然後啟動其他壓裂車，用前次裂縫的頂替量以1.5-2.0m3/min排量將暫堵劑送到裂縫位置，按設計進行下條裂縫施工。
在本發明的一些實施例中，所述大顆粒暫堵劑的投放方法為：
1)前次裂縫加砂壓裂頂替結束後，停泵，關閉井口油管閘門，打開放噴管線閘門，地面高壓管線洩壓；關閉旋塞閥；將暫堵劑裝入軟管線，分別與水泥車排出口和旋塞閥連接；打開旋塞閥；
2)水泥車供液，啟動供液電機，加大油門平緩加壓將暫堵劑完全推進至井口高壓管線，關閉旋塞閥；關閉放噴管線閘門，打開旋塞閥和井口油管閘門，啟動一臺壓裂車以.5-1.0m3/min排量將暫堵劑由地面管線送入井筒，然後啟動其他壓裂車，用前次裂縫的頂替量以1.5-2.0m3/min排量將暫堵劑送到裂縫位置，按設計進行下條裂縫施工。
在本發明的一些實施例中，在施工中，若出現破裂壓力超過70mpa而無法將地層壓開，則停止施工。
在本發明的一些實施例中，在施工中，如發生砂堵現象，依次採用以下措施解堵：
1)平穩擠壓裂液解堵：當出現泵壓猛增，排量下降，確認為砂堵時，應立即停止加砂，用大排量平穩擠壓裂液的方法進行解堵，待正常後再繼續加砂；如不能解堵，則進行下一步；液氮防噴解堵：連接放噴管線，利用液氮能量從油管放噴，放活後根據現場情況確定下步措施；如放不活進行下一步；
2)水擊解堵：水擊解堵是用少部分壓裂車，在安全壓力範圍內，從油管正憋壓，然後猛放壓，形成一個水擊現象，產生衝擊和振動；經正衝擊與反振動的往復作用，衝擊或振活沉砂段解除砂堵；
3)如水擊解堵不成功，則下連續油管從油管衝砂。
在本發明的一些實施例中，若施工過程中壓力上升過快立即停止加砂，用1-2個井筒體積的滑溜水衝洗，等壓力平穩後按照備用泵注程序繼續施工。
在本發明的一些實施例中，在施工中，若發生井口或地面管線漏，則立即停泵，關井口閘門和旋塞閥，進行整改。
(三)有益效果
從上述技術方案可以看出，本發明暫堵轉向壓裂方法至少具有以下有益效果其中之一：
(1)通過向地層中泵注高強度水溶性(油溶性)暫堵劑，封堵以往裂縫，迫使流體轉向，壓開新裂縫，使裂縫形態複雜化，進而提高單井產量和控制儲量；
(2)在施工過程中適時地向地層中加入大顆粒暫堵劑，流體遵循向阻力最小方向流動的原則，暫堵劑封堵原裂縫，在近井地帶產生高強度濾餅。後續工作液不能繼續向原裂縫流入，迫使壓裂液在原裂縫某一相對薄弱處，開啟新縫。在應力等值線區域內，新裂縫沿起裂方向繼續延伸，當經過應力等值線區後，回到與老裂縫平行的方向。壓後暫堵劑完全溶解，原裂縫恢復產能；
(3)在縫內投放粉末狀高強度水溶性暫堵劑，對主裂縫端部形成臨時封堵，迫使在裂縫壁面不同位置壓開多條支裂縫或微裂縫，形成複雜網絡裂縫，獲得更大的改造體積；
(4)暫堵劑耐溫範圍廣，適用於60-180℃地層，均可承受80mpa，封堵率高；材料特殊，為非磺化瀝青類；可溶於清水、鹽水、酸液、鹼液、壓裂液等多種水基流體，溶解後對地層，傷害小，滲透率恢復率90％以上；
(5)大顆粒暫堵劑投送根據壓裂高低壓管匯組合形式，具有兩種投送方式，粉末狀高強度水溶性暫堵劑從混砂車攪拌罐投送即可，暫堵劑的投送操作簡單；
(6)破裂壓力超過70mp，地面仍然未被壓裂，如繼續施壓，恐造成壓裂管道和相關設備的超壓損壞；
(7)砂堵會導致壓力接近限壓，依照嚴重程度採取對應的措施，否則會造成超壓；
(8)由於造成壓力上升過快的因素很多，用滑溜水衝洗，並採用備用泵，基本排除隱患；
(9)管線洩漏，造成壓裂壓力不夠，浪費資源，且壓裂效果差，需停工檢修；
(10)最後調節工作液至中性，利於開始封堵的裂縫重新解堵，利用最後階段壓力儘可能壓開更多裂縫，同時利於暫堵劑溶解少殘留。
附圖說明
圖1為本發明實施例的流程圖。
具體實施方式
本發明提供了一種暫堵轉向壓裂方法。通過向地層中泵注高強度水溶性(油溶性)暫堵劑，封堵以往裂縫，迫使流體轉向，壓開新裂縫，使裂縫形態複雜化，進而提高單井產量和控制儲量。在施工過程中適時地向地層中加入大顆粒暫堵劑，流體遵循向阻力最小方向流動的原則，暫堵劑封堵原裂縫，在近井地帶產生高強度濾餅。後續工作液不能繼續向原裂縫流入，迫使壓裂液在原裂縫某一相對薄弱處，開啟新縫。在應力等值線區域內，新裂縫沿起裂方向繼續延伸，當經過應力等值線區後，回到與老裂縫平行的方向。壓後暫堵劑完全溶解，原裂縫恢復產能。粉末狀暫堵劑封堵縫端，使裂縫複雜化。
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
在本發明的一個示例性實施例中，圖1為本發明實施例暫堵轉向壓裂方法的流程圖。包括如下步驟：
第一步，向井內輸入工作液，所述工作液包括壓裂液；
第二步，待工作液液面快速上升時，向工作液中加入短纖維網；
第三步，向工作液內加入暫堵劑，暫堵劑包括大顆粒暫堵劑及粉末狀暫堵劑；
第四步，測量下層工作液ph值，若為中性或者為酸性則加入氫氧化鈉溶液，調節ph值為弱鹼性。
第五步，待壓力穩定時，加入酸溶液直至中性。
在本發明的一些實施例中，大顆粒暫堵劑由粒徑為11-13mm的顆粒組成，粉末狀暫堵劑由粒徑為20-120目或1-3mm的顆粒組成；暫堵劑均包含10-20份碳酸鈣，1-3份對笨二甲酸乙烯酯，14-16份聚丙烯醯胺，13-15份的天然聚氨酯，1-2份過硫酸鉀、1-2份異丙醇、1-2份氯化鋁，其中過硫酸鉀為引發劑，異丙醇為鏈轉移劑，氯化鋁為交聯劑。暫堵劑在地面高溫高壓下通過交聯反應以及物理法的優勢活化得到顆粒型堵劑，是化學反應與物理勢能相互催化的複合體。一次交聯是在生產時完成物化反應，形成顆粒，在應用時，顆粒隨液體進入孔眼和裂縫後，在壓力差下獲得勢能後繼續反應交聯，形成高強度的濾餅。從而具備顆粒性的高強度，又具備交聯型堵劑的良好封堵率，具備了用量少，形成壓差大、壓後完全溶解無汙染的特點。在壓裂液和酸液裡可以完全溶解，不會造成新的傷害，不會給壓裂設備帶來新的負擔，所需的壓力和封堵時間，可以通過應用量劑大小、成分組成、顆粒大小控制。
其中，縫內轉向暫堵劑用量計算如下式：
g＝πh(d×δd+δd2)×ρ視×(1+k)/10
式中：g：暫堵劑質量(其單位為kg)；h：射孔段長度(其單位為m)；d：套管外徑(其單位為cm)；δd：濾餅厚度(其單位為cm)；ρ視：暫堵劑視密度(其單位為g/cm3)；k：嵌入裂縫比例(其單位為％)。
在本發明的一些實施例中，大顆粒暫堵劑投送根據壓裂高低壓管匯組合形式，具有兩種投送方式，粉末狀高強度水溶性暫堵劑從混砂車攪拌罐投送即可，暫堵劑的投送操作簡單；具體地，
大顆粒暫堵劑的一種投放方法為：
1)前次裂縫加砂壓裂頂替結束後，停泵，關閉井口油管閘門，打開放噴管線閘門，地面高壓管線洩壓；將暫堵劑裝入軟管線，與混砂車排出口連接；
2)關閉全部混砂車向低壓管匯供液閥門；打開旋塞閥和混砂車排出閥門，混砂車平緩加壓將暫堵劑完全推進高壓管匯，關閉旋塞閥和混砂車排出口閥門；
3)關閉放噴管線閘門，打開井口油管閘門，啟動一臺壓裂車以0.5-1.0m3/min排量將暫堵劑由地面管線送入井筒，然後啟動其他壓裂車，用前次裂縫的頂替量以1.5-2.0m3/min排量將暫堵劑送到裂縫位置，按設計進行下條裂縫施工。
大顆粒暫堵劑的另一種投放方法為：
4)前次裂縫加砂壓裂頂替結束後，停泵，關閉井口油管閘門，打開放噴管線閘門，地面高壓管線洩壓；關閉旋塞閥；將暫堵劑裝入軟管線，分別與水泥車排出口和旋塞閥連接；打開旋塞閥；
5)水泥車供液，啟動供液電機，加大油門平緩加壓將暫堵劑完全推進至井口高壓管線，關閉旋塞閥；關閉放噴管線閘門，打開旋塞閥和井口油管閘門，啟動一臺壓裂車以.5-1.0m3/min排量將暫堵劑由地面管線送入井筒，然後啟動其他壓裂車，用前次裂縫的頂替量以1.5-2.0m3/min排量將暫堵劑送到裂縫位置，按設計進行下條裂縫施工。
壓裂施工過程也對壓裂成功與否切起到關鍵的作用，及時處理壓裂施工中的出現的問題，才能取得良好的施工效果。
若出現破裂壓力超過70mpa而無法將地層壓開，則停止施工；
壓裂施工中壓力突然上升時，且幅度較大時，工程技術員應立即通知儀表操作人員停泵。採取相應措施。
在壓裂施工中，若出現壓力上升過快則停止加砂，開始頂替；如發生砂堵現象，則按以下措施解堵。
平穩擠壓裂液解堵：當出現泵壓猛增，排量下降，確認為砂堵時，應立即停止加砂，用大排量平穩擠壓裂液的方法進行解堵，待正常後再繼續加砂；
連接放噴管線，利用液氮能量從油管放噴，放活後根據現場情況確定下步措施。如放不活進行水擊解堵。
水擊解堵：水擊解堵是用少部分壓裂車，在安全壓力範圍內，從油管正憋壓，然後猛放壓，形成一個水擊現象，產生衝擊和振動。經正衝擊與反振動的往復作用，衝擊或振活沉砂段解除砂堵。
如水擊解堵不成功，則下連續油管從油管衝砂。
在壓裂施工中，若發生井口或地面管線漏，則立即停泵，關井口閘門和旋塞閥，進行整改。整改後，若施工處於注前置液階段，則重新計算前置液量，然後按調整後的泵注程序繼續施工；若施工處於加砂階段，則開始頂替。
若施工過程裂縫延伸壓力較高，逼近施工限壓，則現場調整施工設計，修改施工規模、施工排量、泵注程序等。施工時儘量限壓不限排量。
在壓裂施工過程中，裂縫延伸壓力較高，接近施工限壓，進行調整施工設計，修改施工參數，服從指揮人員。
此外，在本發明的一些實施例中，若施工過程中壓力上升過快立即停止加砂，用1-2個井筒體積的滑溜水衝洗，等壓力平穩後按照備用泵注程序繼續施工。
在本發明的一些實施例中，在施工中，若發生井口或地面管線漏，則立即停泵，關井口閘門和旋塞閥，進行整改。
至此，已經結合附圖對本實施例進行了詳細描述。依據以上描述，本領域技術人員應當對本發明有了清楚的認識。
需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現方式，均為所屬技術領域中普通技術人員所知的形式，並未進行詳細說明。此外，上述對各元件和方法的定義並不僅限於實施例中提到的各種具體結構、形狀或方式。
還需要說明的是，本文可提供包含特定值的參數的示範，但這些參數無需確切等於相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內近似於相應值。實施例中提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附圖的方向，並非用來限制本發明的保護範圍。此外，除非特別描述或必須依序發生的步驟，上述步驟的順序並無限制於以上所列，且可根據所需設計而變化或重新安排。並且上述實施例可基於設計及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實施例混合搭配使用，即不同實施例中的技術特徵可以自由組合形成更多的實施例。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。