CN102108852B - 一种致密砂岩储层多裂缝改造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提高石油开采单井产量的致密砂岩储层多裂缝改造方法，采用MTS真三轴岩石力学测试仪确定储层三向地应力大小及最大主应力方向，根据裂缝条数、裂缝转向半径、三向地应力迭代计算得射孔方位与最大主应力方向夹角，传送多段定向射孔枪至射孔目的层段，定位校核射孔枪深度，一次起爆后采用三封套压管柱，在目的层段进行压裂改造形成“S”型裂缝，然后洗井、排液投产。本发明射孔可精确控制，造多裂缝成功率高，可以广泛的应用于砂体厚度大于30m的致密砂岩储层增产改造作业，现场施工风险小，成功率高，单井增油增产效果明显。

Description

一种致密砂岩储层多裂缝改造方法

技术领域

本发明涉及石油开采压裂技术，具体是一种提高单井产量的致密砂岩储层多裂缝改造方法。

背景技术

在石油开采中，对于超低渗透油藏，低产井需要采用多裂缝压裂的方法扩大油层泄油面积，提高单井产量。传统的单一层段内多裂缝改造主要是利用应力变化实现裂缝转向，即利用第一条水力裂缝在扩展过程中改变裂缝周围应力场分布来迫使最大主应力方向发生偏转使第二条裂缝沿着新的最大主应力方向延伸。现场操作主要分两个阶段，第一阶段通过加砂压裂形成主裂缝，第二阶段是在第一阶段形成的主裂缝的基础上泵注暂堵剂，提高缝内净压力，迫使地应力场发生改变，生成第二条裂缝。这种方法主要存在的问题是：最大主应力方向偏转角度不易控制；裂缝转向存在很大的不确定性；经常需要泵注堵剂辅助转向，工艺复杂。

发明内容

本发明目的在于提供一种针对油田中生界湖盆中部低渗储层，从平面上造多条裂缝，扩大泄油面积，最终提高单井产量的致密砂岩储层多裂缝改造方法。

本发明通过以下步骤实现：

1)根据已知探区储层地层情况和区块产量与泄油面积之间的对应关系，计算不同裂缝条数和裂缝转向半径对应的单井产油量，以单井产油量最大且趋势稳定为目标，确定裂缝条数和裂缝转向半径；

2)采用MTS真三轴岩石力学测试仪对已知探区储层岩芯进行地应力测试，确定储层三向地应力大小及最大主应力方向；

3)根据裂缝条数、裂缝转向半径、三向地应力采用以下公式确定射孔方位，通过迭代计算，获得射孔方位与最大主应力方向夹角θ：

$-\frac{3}{4\sqrt{2\mathrm{\πr}}}\cos \frac{\mathrm{\θ}}{2}[-(\frac{{\mathrm{\σ}}_1+{\mathrm{\σ}}_3}{2}-\frac{{\mathrm{\σ}}_1-{\mathrm{\σ}}_3}{2}\cos 2\mathrm{\α})\sqrt{\mathrm{\π\α}}\sin \mathrm{\θ}+\frac{{\mathrm{\σ}}_1-{\mathrm{\σ}}_3}{2}\sin 2\mathrm{\α}(3\cos \mathrm{\θ}-1)]=0$

式中：r为裂缝转向半径，单位为m；

σ₁、σ₃为水平最大、最小地应力值，单位为MPa；

α为裂缝上计算点处裂缝延伸方位与主应力方位夹角，单位为弧度，默认裂缝条数2条；

θ为射孔方位与最大主应力方向夹角，单位为弧度；

步骤3)所述的迭代计算对与大于2条裂缝，计算第3条裂缝时将前2条裂缝计算的应力结果作为第3条裂缝应力环境反复迭代计算。

步骤3)所述的射孔方位与最大主应力方向夹角0-60°。

4)依据裂缝条数确定射孔枪和夹层枪长度及射孔孔眼相对夹角组装多段定向射孔枪；

5)通过油管传送多段定向射孔枪至射孔目的层段；

6)用伽玛测井(GR)和磁定位测井(CCL)校核射孔枪深度；

7)在射孔枪附近安装陀螺仪，确定并旋转油管使得射孔枪射孔方位与确定的射孔方位误差小于5；

8)多段定向射孔一次起爆；

9)采用三封套压管柱，在目的层段进行压裂改造形成“S”型裂缝，然后洗井、排液投产。

本发明裂缝偏转角度可以通过定向射孔精确控制；造多裂缝成功率高，破压显示和初期裂缝延伸压力特征说明形成多裂缝，可以广泛的应用于砂体厚度大于30m的致密砂岩储层增产改造作业，现场施工风险小，成功率高，单井增油增产效果明显。

具体实施方式

本发明是利用同一层内多个射孔段射孔方向的变化实现多条裂缝的“硬转向”，裂缝在沿着射孔孔眼方向起裂后逐渐发生偏转，转向最大主应力方向，最终形成多条平行裂缝。

本发明实际实施步骤是：

1)某探区长8储层埋深2450m，渗透率为0.56mD，油层厚度11.3m，压力系数0.76，以480×180m菱形反九点井网注水开发；

以单井产油量最大且趋势稳定为目标，确定裂缝条数为2条，裂缝转向半径为20m；

2)采用MTS真三轴岩石力学测试仪对已知探区储层岩芯进行地应力测试，确定储层三向地应力大小及最大主应力方向，垂向主应力为54.3Mpa，最大主应力为40.8Mpa，最小主应力为38.48MPa，最大主应力方向为NE60°；

3)将上述步骤确定的储层参数、裂缝条数、裂缝转向半径、三向地应力大小代以下公式中迭代计算，确定射孔方位与最大主应力方向夹角为27.6°。

$-\frac{3}{4\sqrt{2\mathrm{\πr}}}\cos \frac{\mathrm{\θ}}{2}[-(\frac{{\mathrm{\σ}}_1+{\mathrm{\σ}}_3}{2}-\frac{{\mathrm{\σ}}_1-{\mathrm{\σ}}_3}{2}\cos 2\mathrm{\α})\sqrt{\mathrm{\π\α}}\sin \mathrm{\θ}+\frac{{\mathrm{\σ}}_1-{\mathrm{\σ}}_3}{2}\sin 2\mathrm{\α}(3\cos \mathrm{\θ}-1)]=0$

式中：r为裂缝转向半径，单位为m；

σ₁、σ₃为水平最大、最小地应力值，单位为MPa；

α为裂缝上计算点处裂缝延伸方位与主应力方位夹角，单位为弧度，默认裂缝条数2条；

θ为射孔方位与最大主应力方向夹角，单位为弧度；

对与大于2条裂缝，计算第3条裂缝时将前2条裂缝计算的应力结果作为第3条裂缝应力环境反复迭代计算。射孔方位与最大主应力方向夹角0-60°。

4)依据2条裂缝数确定2段射孔枪和1段夹层枪，长度分别为4m和16m，射孔孔眼相对夹角为55.2°，组装射孔枪；

5)通过油管传送多段定向射孔枪至射孔目的层段，深度为2443-2467m；

6)用伽玛测井(GR)和磁定位测井(CCL)校核射孔枪深度，射孔位置与设计位置偏差0.05m，符合精度要求；

7)在射孔枪附近安装陀螺仪，并旋转油管，使得射孔枪射孔方位与确定的射孔方位(NE87.6°)误差为3°，符合精度要求；

8)井口投棒，多段定向射孔一次起爆；起出射孔枪，检查认为射孔成功率100％，符合设计要求；

9)采用三封套压管柱，在目的层段进行压裂改造形成“S”型裂缝，然后洗井、排液投产。两条裂缝各加砂30m³，分析井下压力计数据，下段裂缝与上段裂缝施工压力差异明显，属于两条独立裂缝特征。在压裂规模基本相同条件下，多缝压裂井相比常规压裂井试油产量提高8.7m³/d。

Claims (3)

1.一种提高单井产量的致密砂岩储层多裂缝改造方法，其特征是通过以下步骤实现：

1）根据已知探区储层地层情况和区块产量与泄油面积之间的对应关系，计算不同裂缝条数和裂缝转向半径对应的单井产油量，以单井产油量最大且趋势稳定为目标，确定裂缝条数和裂缝转向半径；

2）采用MTS真三轴岩石力学测试仪对已知探区储层岩芯进行地应力测试，确定储层三向地应力大小及最大主应力方向；

3）根据裂缝条数、裂缝转向半径、三向地应力采用以下公式确定射孔方位，通过迭代计算，获得射孔方位与最大主应力方向夹角θ：

$-\frac{3}{4\sqrt{2\mathrm{\πr}}}\cos \frac{\mathrm{\θ}}{2}[-(\frac{{\mathrm{\σ}}_1+{\mathrm{\σ}}_3}{2}-\frac{{\mathrm{\σ}}_1-{\mathrm{\σ}}_3}{2}\cos 2\mathrm{\α})\sqrt{\mathrm{\π\α}}\sin \mathrm{\θ}+\frac{{\mathrm{\σ}}_1-{\mathrm{\σ}}_3}{2}\sin 2\mathrm{\α}(3-\cos \mathrm{\θ}-1)]=0$

式中：r为裂缝转向半径，单位为m；

σ₁、σ₃为水平最大、最小地应力值，单位为MPa；

α为裂缝上计算点处裂缝延伸方位与主应力方位夹角，单位为弧度，默认裂缝条数2条；

射孔方位与最大主应力方向夹角单位为弧度；

4）依据裂缝条数确定射孔枪和夹层枪长度及射孔孔眼相对夹角，组装多段定向射孔枪；

5）通过油管传送多段定向射孔枪至射孔目的层段；

6）用伽玛测井和磁定位测井校核射孔枪深度；

7）在射孔枪附近安装陀螺仪，确定并旋转油管使得射孔枪射孔方位与确定的射孔方位误差小于5°；

8）多段定向射孔一次起爆；

9）采用三封套压管柱，在目的层段进行压裂改造形成“S”型裂缝，然后洗井、排液投产。

2.根据权利要求1所述的一种致密砂岩储层多裂缝改造方法，其特征是步骤3）所述的迭代计算对于大于2条裂缝，计算第3条裂缝时将前2条裂缝计算的应力结果作为第3条裂缝应力环境反复迭代计算。

3.根据权利要求1所述的一种致密砂岩储层多裂缝改造方法，其特征是步骤3）所述的射孔方位与最大主应力方向夹角0-60°。