CN101113669B - 一种提高低渗储层产能的压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油田采油工艺技术，特别是用于井下措施的一种提高低渗储层投产前的新井产能的压裂方法，在进行压裂改造过程中，至少包括普通压裂工艺，其特征是：压裂改造方法是采用高能气体压裂工艺与酸性压裂液、或采用高能气体压裂工艺与转向剂、或采用高能气体压裂工艺与酸液、转向剂合并使用的2种以上工艺的复合应用，进行高能气体压裂工艺施工；水力压裂施工时采用上封压裂管柱；施工液体在前置液阶段采用酸液；加入一次或者一次以上的转向剂对已压开的裂缝进行封堵；加入转向剂前后采用递增施工排量。它可以增加压后泄油面积，降低压后的储层中粘土矿物的膨胀率，提高油井改造的完善程度和压裂施工效果及低渗储层的压后产能。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田采油工艺技术，特别是用于井下措施的一种提高低渗储层投产前的新井产能的压裂方法。
技术背景
本发明以前，各油田在针对提高新井产能的压裂方法普遍采用的是常规水力压裂方法，针对新井压裂形成的均为一条支撑裂缝；由于开发井网的限制，压裂裂缝的长度限定在一定范围以内，因此压裂裂缝的泄油面积就存在一个最大值；对于低渗油井增产改造而言，泄油面积的增加对于提高压后产能具有直接的影响，而该方法的主要缺陷就是产能受缝长限制，同时水基压裂液易引起储层中粘土矿物部分膨胀，降低了油井的产能发挥，影响了低渗储层油井的压裂施工效果。
由于低渗储层地层能量一般较低，在低渗储层的开发中需要通过注水开发提高地层能量，在此过程中，地层的地应力随着注水对地层能量的补充出现变化，采油井井筒周围的最大最小主应力的差值变小或者最大最小主应力出现反转。
在压裂过程中，常规水力压裂形成的裂缝方位一般为垂直原始最小主应力方向，但是由于低渗储层采用注水开发，使得采油井井筒周围地应力的变化，特别是地层最大最小主应力差值的减小，若在压裂过程中加入转向剂，提高裂缝中的静压力，可以在新井压裂过程中沟通微裂缝或者形成新的支裂缝。
经典的压裂改造理论认为，低渗储层中粘土矿物成分对于压后产能也存在明显的影响，其主要是由于入井液体同储层中的粘土矿物接触后，粘土矿物出现膨胀，其体积的增加使其堵塞了地层中的孔隙空间从而降低了低渗储层的渗透性，影响了压后产能。
发明内容
本发明的目的是为低渗储层的油井改造作业提供一种增加泄油面积、提高低渗储层产能的压裂方法，它可以增加压后泄油面积，降低压后的储层中粘土矿物的膨胀率，提高油井改造的完善程度和压裂施工效果，提高了低渗储层的压后产能。
本发明的目的是通过以下措施来实现的：一种提高低渗储层产能的压裂方法，在进行压裂改造过程中，至少包括普通压裂工艺，其特征是：压裂改造方法是采用高能气体压裂工艺与酸性压裂液、或采用高能气体压裂工艺与转向剂、或采用高能气体压裂工艺与酸液、转向剂合并使用的2种以上工艺的复合应用，其具体工艺如下：
A.根据油井情况预测破裂压力，当预测值高于施工地区破裂压力统计数据的平均值时，首先进行高能气体压裂工艺施工；
B.水力压裂施工时采用上封压裂管柱；
C.施工液体在前置液阶段采用酸液，在携砂液阶段采用常规瓜胶压裂液；或者在前置液及携砂液阶段施工液体全部采用酸性压裂液，降低压裂液对储层的伤害；
D.在施工中加入一次或者一次以上的转向剂对已压开的裂缝进行封堵；通过压裂模拟软件根据储层参数及所需缝长确定施工的泵注程序及施工排量，计算得到加入转向剂的时间；根据储层厚度确定加入转向剂量；
E.加入转向剂前后采用递增施工排量。
所述的上封压裂管柱是单上封压裂管柱，封隔器型号采用Y344型水力压缩式封隔器。
所述的高能气体压裂采用高能气体压裂弹进行压裂，使用的弹药为无壳弹，根据射孔段的长短，弹药重量随射孔段增加而增加，每米射孔段使用的弹药重量为15-20kg，每一口井使用的弹药重量为25-50kg，每口井单次施工采用的弹药总量不超过50kg。
所述的施工液体在前置液阶段采用酸液I、酸液II两个配方，酸液注入过程为先注入酸液I，再注入酸液II；所述酸液是由下述重量百分比的原料组成：
酸液I：HCL 10.0～15.0％；COP-1 0.4～0.6％；CF-5B 0.3～0.5％；BE-2 0.05～0.10％；HJF-94 1.0～1.3％；CA 0.05～0.10％；其余是水；
酸液II：HCL 12.0～14.0％；HBF4 1.4～1.6％；COP-1 0.4～0.7％；CF-5B 0.50～0.85％；BE-2 0.1～0.3％；HJF-94 1.0～1.3％；CA 0.1～0.2％；其余是水。
所述的施工采用酸性压裂液是由下述重量百分比的原料组成：酸液3～15％；XZC-2 1.0～1.2％；COP-1 0.1～0.2％；BE-2 0.1～0.3％；XZ-10.2～0.4％；其余是水。
所述的酸性压裂液中的酸液可以用HCL、或HF、或HBF4酸液体系。
所述的每米储层加入转向剂为15～20kg。
本发明的特点是：该方法是通过转向剂的作用在压裂作业中形成两条及多条压裂裂缝，增加压后泄油面积，同时采用酸液或者酸性压裂液作为施工液体，降低压后的储层中粘土矿物的膨胀率，从而提高油井改造的完善程度和压裂施工效果，提高了低渗储层的压后产能。
采用酸液或者酸性压裂液则可以明显降低粘土的膨胀率，酸液中的阳离子可以较好的防止储层中的粘土矿物膨胀。
本发明设计合理、工艺简单、便于操作、施工效果明显，可广泛用于低渗储层的新井投产压裂改造施工中；由于利用酸液作为前置液或者利用酸性压裂液作为施工液体，降低了压裂液对储层的伤害，较高程度的保持了低渗储层的渗透性；同时利用转向剂在一条已压开的裂缝中形成新的支裂缝，大大增加了泄油面积，不仅保证了压裂施工效果，还明显提高了低渗储层的压后产能。
附图说明
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。
图1是本发明工艺流程图；
图2是实施例1庄71-28井压裂施工曲线(第一阶段)示意图；
图3是实施例1庄71-28井压裂施工曲线(第二阶段)示意图；
图4是实施例1庄71-28井裂缝1方位、长度图；
图5是实施例1庄71-28井裂缝2、3方位、长度图；
图6是实施例2新67-56井压裂施工曲线示意图。
具体实施方式
图1所示的发明工艺流程图，图中所示进行压裂改造过程中，至少包括普通压裂工艺，压裂改造方法是采用高能气体压裂工艺与酸性压裂液、或采用高能气体压裂工艺与转向剂、或采用高能气体压裂工艺与酸液、转向剂合并使用的2种以上工艺的复合应用，其具体工艺如下：
A.根据油井情况预测破裂压力，当预测值高于施工地区破裂压力统计数据的平均值时，首先进行高能气体压裂工艺施工；
B.水力压裂施工时采用上封压裂管柱；
C.施工液体在前置液阶段采用酸液，在携砂液阶段采用常规瓜胶压裂液；或者在前置液及携砂液阶段施工液体全部采用酸性压裂液，降低压 裂液对储层的伤害；
D.在施工中加入一次或者一次以上的转向剂对已压开的裂缝进行封堵；通过压裂模拟软件根据储层参数及所需缝长确定施工的泵注程序及施工排量，计算得到加入转向剂的时间；根据储层厚度确定加入转向剂量；
E.加入转向剂前后采用递增施工排量。
下面结合长庆油田不同地区的低渗油井施工实际对提高低渗储层产能的压裂方法进一步说明。但根据储层要求本发明并不局限于以下体系。
实例1：庄71-28井
该井油层埋深2156m，储层渗透率0.95×10-3μm2，孔隙度11.37％，典型的低压致密油藏，不压裂无工业油流。为达到压裂主裂缝和次生裂缝的相结合，增大人工裂缝泄油面积，以尽可能提高油井产能，储层改造采用前置酸酸压+缝内转向压裂工艺。
I.具体方法是：
1、通过公式计算预测该井破裂压力为42MPa，该地区统计数据显示破裂压力的正常平均值为43MPa，因此该井不需进行高能气体压裂。
2、水力压裂施工时采用单上封压裂管柱；封隔器采用Y344型。
3、通过油藏模拟软件分析认为该井应形成3条裂缝，缝长分别为350m，140m，40m。因此该井加入转向剂2次。
4、通过压裂软件根据储层数据确定该井分三个加砂阶段，每个加砂阶段分别加入支撑剂27m3、10m3、7m3，确定在每个阶段加砂完成时加入转向剂。
5、通过压裂软件根据该井储层特征，确定该井每个加砂阶段的施工排量为2.0m3/min、2.2m3/min、2.5m3/min；根据该井储层厚度为15m，确定两次加入转向剂分别为250kg及300kg。
6、施工中前置液阶段采用酸液，携砂液阶段采用常规瓜胶压裂液。加入下述重量百分比的原料酸液I：HCL 15.0％；COP-1 0.4％；CF-5B0.5％；BE-2 0.1％；HJF-94 1.2％；CA0.1％；其余是水。
酸液II：HCL 12.0％；氟硼酸1.4％；COP-1 0.6％；CF-5B 0.50％；BE-2 0.1％；HJF-94 1.1％；CA0.2％；其余是水。
本实施例中酸液的加入量还可以是：
加入下述重量百分比的原料酸液I：HCL 10.0％；COP-1 0.6％；CF-5B 0.5％；BE-2 0.07％；HJF-94 1.3％；CA 0.05％；其余是水。
酸液II：HCL 14.0％；氟硼酸1.5％；COP-1 0.7％；CF-5B 0.65％；BE-2 0.3％；HJF-94 1.0％；CA 0.1％；其余是水。
本实施例中酸液的加入量还可以是：
加入下述重量百分比的原料酸液I：HCL 12.0％；COP-1 0.5％；CF-5B 0.4％；BE-2 0.05％；HJF-94 1.0％；CA 0.08％；其余是水。
酸液II：HCL 13.0％；氟硼酸1.6％；COP-1 0.4％；CF-5B 0.85％；BE-2 0.2％；HJF-94 1.3％；CA 0.15％；其余是水。
上述配方中的所有材料均可以从甘肃省庆阳市长庆井下化工厂采购取得，配方中不同的比例均为重量百分比。
7、酸压后直接进行缝内转向压裂工艺的实施，在施工中的不同时间段分别采用2.0、2.2、2.5m3/min不同排量加入两次的转向剂，每米储层加入转向剂为15～20kg。通过压力曲线反映，加入转向剂后有较为明显二次破压和沟通微裂缝的压力上升-下降特征显示，说明地层有两条或两条以上的多裂缝系统产生，扩大了水力压裂泄流面积。
本发明中转向剂具有油溶性特征，转向剂具有油溶性特征，转向剂溶于原油的时间小于90min，转向剂的粒径为1.6～6.7mm，转向剂的视密度应在1.15～1.25g/cm3。转向剂可以从西安长庆石油科技有限责任公司采购取得。
8、附图2是庄71-28井压裂施工曲线(第一阶段)示意图，在附图2图示的54min开始加入第一次转向剂，转向剂在58min到达地层后，压力出现明显上升，附图2图示的58.5～65min期间，施工压力曲线即红颜色曲线出现明显上升变现。
9、附图3是庄71-28井压裂施工曲线(第二阶段)示意图，在附图3图示的19min开始加入第二次转向剂，转向剂在22min到达地层后，压力出现明显上升，附图3图示22～25min期间，施工压力曲线即红颜色曲线出现明显上升变现。
10、根据现场裂缝监测，测得庄71-28井裂缝监测解释结果(附图4庄71-28井裂缝1方位、长度图；附图5庄71-28井裂缝2、3方位、长度图)：
庄71-28井裂缝实时监测解释结果表
| 裂缝1 | 裂缝2 | 裂缝3 | |
| 东翼缝长 | 201.4m | 28.8m | |
| 西翼缝长 | 141.8m | 136.7m |
| 裂缝方位 | 89.6° | 78.2° | 78.2° |
| 裂缝高度 | 17.7m | 14.3m | 14.3m |
| 产状 | 垂直 | 垂直 | 垂直 |
7、压后日产纯油31.2m3，同类储层常规压裂压后日产油平均为20m3，与同类储层的常规压裂工艺相比增产幅度大，达到了提高低渗储层产能的目的。
实例二：67-56井
该井油层埋深1975m，储层电测渗透率2.2×10-3μm2，孔隙度10.85％，位于区块边部，与同区块储层相比，油层条件差岩性较为致密，物性差，预测该井在常规压裂下日产油只有15m3，为提高压后产能，采用该工艺实施。
具体方法是：
1、通过预测确定该井破裂压力为45MPa，该地区统计破裂压力为38MPa，因此该井首先进行高能气体压裂。
2、针对该井射孔段为3m，确定该井高能气体弹药量为50kg。
3、采用单上封压裂管柱进行水力压裂作业。
4、通过油藏软件分析该井应形成两条裂缝，裂缝长度分别为250m及180m。该井加入一次转向剂。
5、通过压裂设计软件，确定该井采用2个加砂阶段，两个加砂阶段分别加砂30m3及20m3，施工排量分别为1.8、2.0m3/min，根据该井储层厚度12m，确定加入转向剂320kg。
5、该井采用酸性压裂液施工，所述的施工采用酸性压裂液是由下述重量百分比的原料组成：HCL3％；XZC-2 1.0％；COP-1 0.1％；BE-2 0.3％；XZ-1 0.2％；其余是水。
本实施例中酸性压裂液的加入量还可以是：
加入施工采用酸性压裂液是由下述重量百分比的原料组成：HCL+HF10％；XZC-2 1.2％；COP-1 0.15％；BE-2 0.2％；XZ-1 0.4％；其余是水。
本实施例中酸性压裂液的加入量还可以是：
加入施工采用酸性压裂液是由下述重量百分比的原料组成：HCL+HBF415％；XZC-2 1.1％；COP-1 0.2％；BE-2 0.12％；XZ-1 0.3％；其余是水。
上述的酸性压裂液中酸液HCL与HF混合体HCL：HF采取4～8：1的比例；HCL与HBF4混合体HCL：HBF4采取8～12：1的比例。
上述配方中的所有材料均可以从西安长庆石油科技有限责任公司采购取得，配方中不同的比例均为重量百分比。
6、压裂施工曲线见附图6。附图6是新67-56井压裂施工曲线示意图；在图示67min加入转向剂，在图示72min转向剂到达井底，在图示72～85min施工压力出现明显上升。
7、措施后日产纯油33.0m3，超过了常规压裂压后预计产能，确保了油田上产需求。
本发明中预测破裂压力为通过理论方程计算，具体计算公式在石油工业出版社1998年出版的《采油技术手册》第九分册正文第54页至64页。
本发明中施工地区破裂压力统计数据的取值根据石油工业出版社1998年出版的《采油技术手册》第九分册正文第64页的说明进行计算得到平均值，取值应至少超过3口井。
Claims (1)
1.一种提高低渗储层产能的压裂方法，在进行压裂改造过程中，至少包括普通压裂工艺，所述的普通压裂工艺为水力压裂工艺，其特征是：压裂改造方法采用高能气体压裂工艺与酸液、转向剂合并使用，其具体工艺如下：
A.根据油井情况预测破裂压力，当预测值高于施工地区破裂压力统计数据的平均值时，首先进行高能气体压裂工艺施工；
B.水力压裂施工时采用上封压裂管柱；
C.施工液体在前置液阶段采用酸液，在携砂液阶段采用常规瓜胶压裂液；
D.在施工中加入一次以上的转向剂对已压开的裂缝进行封堵；通过压裂模拟软件根据储层参数及所需缝长确定施工的泵注程序及施工排量，计算并得到加入转向剂的时间；根据储层厚度确定加入转向剂的量，每米储层加入转向剂的量为15～20kg；
E.加入转向剂前后采用递增施工排量；
所述的上封压裂管柱是单上封压裂管柱，封隔器型号采用Y344型水力压缩式封隔器；
所述的高能气体压裂采用高能气体压裂弹进行压裂，使用的弹药为无壳弹，根据射孔段的长短，弹药重量随射孔段的增加而增加，每米射孔段使用的弹药重量为15-20kg，每一口井使用的弹药重量为25-50kg，每口井单次施工采用的弹药总量不超过50kg；
所述的施工液体在前置液阶段采用酸液为酸液I、酸液II两个配方，酸液注入过程为先注入酸液I，再注入酸液II；所述酸液是由下述重量百分比的原料组成：
酸液I：HCL 12.0％；COP-10.5％；CF-5B 0.4％；BE-20.05％；HJF-941.0％；CA 0.08％；其余是水；
酸液II：HCL 13.0％；氟硼酸1.6％；COP-10.4％；CF-5B 0.85％；BE-20.2％；HJF-941.3％；CA 0.15％；其余是水。
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