CN104533375A - 一种天然裂缝储层的压裂改造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然裂缝储层的压裂改造方法，包括：步骤1，利用线性胶液体对改造储层进行阶梯排量施工，在施工过程中结合停泵测试获得储层天然裂缝发育程度；步骤2，根据储层天然裂缝发育程度，向改造储层注入滑溜冰及第一规格支撑剂进行第一次封堵，形成第一人工裂缝；步骤3，根据储层天然裂缝发育程度，向第一人工裂缝中利用段塞式注入颗粒暂堵剂及第二规格支撑剂进行第二次封堵，形成第二人工裂缝；步骤4，根据储层天然裂缝发育程度，向第二人工裂缝中注入第三规格支撑剂进行填充，形成第三人工裂缝，完成天然裂缝储层的压裂改造。
Description
技术领域
本发明属于低渗透及非常规油气藏中天然裂缝发育或较发育储层开采生产技术领域，尤其是一种天然裂缝储层的压裂改造方法，用于提高天然裂缝储层的压裂裂缝复杂化效果。
背景技术
在现今的压裂技术研究中，Mayerhofer和Lolon等(M J Mayerhofer,E P Lolon,N R Warpinski,et al.What is stimulated rock volume？[C].SPE 119890,2008)于2008年第1次在论文标题中提出了什么是油藏改造体积的问题，并通过对Barnett页岩累积产量的对比分析，进一步验证了改造体积越大，增产效果越好的观点。从此体积改造技术带动了北美页岩气的革命性发展。
为进一步系统阐述体积改造技术的基本内涵、优化设计及实现方法，吴奇和胥云等(吴奇，胥云，王腾飞等.增产改造理念的重大变革—体积改造技术概论[J].天然气工业，2011，31(4):7-12)于2011年提出体积改造技术具有广义与狭义的定义区别；将提高纵向剖面动用程度的分层压裂技术、提高储层渗流能力及增大储层泄油面积的水平井分段改造技术称为是广义上的体积改造技术；其目的就是进一步强化体积改造理念，加速推动技术进步。王文东和苏玉亮(致密油藏直井体积压裂储层改造体积的影响因素[J].中国石油大学学报(自然科学版)，2013，37(3)：93-97)提出了基于三叠系长7致密储层地质特征建立直井典型缝网模型，利用数值模拟方法对体积压裂与常规压裂的开发效果进行对比，模拟不同缝网形态、裂缝间距及导流能力对体积压裂储层改造体积(VSR)的影响；提出增加储层动用程度，大幅度提高单井产能，储层改造体积越大，压后产量越高的观点。李宪文和樊凤玲(体积压裂缝网系统模拟及缝网形态优化研究[J].西安石油大学学报(自然科学版)，2014，29(1)：71-73)依据三维改造区域的渗流规律，提出了缝网双重介质数值模型；利用该模型对不同缝网形态进行模拟，分析了不同缝网形态对产能的影响规律，并获得衰竭式开发下的最佳形态。
另外，在中国专利《水平井压裂方法》(专利号：CN103867177A)，公开了一种水平井压裂方法，包括如下步骤：S1，进行作业井的第一段射孔，光套管进行第一段压裂；S2，将桥塞和射孔工具串下入到所述作业井中，座封桥塞，试压合格；S3，根据第二射孔段的位置，提升射孔工具串进行第二段射孔，光套管进行第二段压裂；S4，用步骤S2中同样的方法下放第二段桥塞并座封第二段桥塞；S5，重复步骤S3和S4，直至完成所述作业井全部层段压裂作业。本发明通过桥塞实现下层封隔，通过试压可以判断桥塞是否封隔有效；采用光套管注入压裂实现了全井段施工排量10方/分以上，实现了水平井体积压裂对排量的要求。
中国专利《一种提高套管斜井压裂效果的射孔方法》(专利号：CN102477852A)，提出一种提高套管斜井压裂效果的射孔方法。该提高套管斜井压裂效果的射孔方法包括：首先进行射孔深度定位；然后进行多次坐键；进行方位测定，再进行井下定向；定向完成后，加压起爆；进行定向射孔；射孔完成后立即进行了加砂压裂改造等步骤。提高了射孔成功率，射孔后无喷势，达到了优化裂缝形态、降低地层破裂压力的目的。
中国专利《一种水平井压裂方法》(专利号：200510072121)，提出一种水平井压裂方法，在施工的全井段均匀射孔条件下，采用现场分析诊断及暂堵剂技术，分多次施工阶段实现多条人工裂缝的目的。本发明设计合理、工艺简单、便于操作、施工效果明显，可广泛用于水平井或普通油井的长井段压裂施工中，不仅保证了压裂施工效果，还可明显提高了井身完善程度和全井段的动用程度。
中国专利《一种自然选择甜点暂堵体积压裂方法》(专利号：CN103835691A)，公开了一种自然选择甜点暂堵体积压裂方法，属于石油天然气增产技术领域。所述方法包括：根据预置的水平段长度上的原地应力大小和方向、水平井方位、长度、储层杨氏模量、泊松比和测井解释成果数据，获取储层应力剖面分布；根据储层应力剖面分布，确定水平井段分段方案，并通过封隔器对水平井段进行分段；根据测井数据及地应力解释，分析得出可能的起裂位置，并根据压裂改造强度需要，确定每个目标段内的裂缝条数；在每个目标段内自然选择甜点压开多条裂缝，并在同一条裂缝内形成复杂网络裂缝。
通过上述分析表明，目前对体积压裂改造裂缝提高的办法主要以提高水平井长度，提高分簇段数，提高裂缝间距及导流能力同时在施工中采用大排量、大液量的方法为主；但对如何利用天然裂缝并提高裂缝的复杂化程度研究仍处于探索阶段。《水平井压裂方法》专利中采用光套管注入压裂实现了全井段施工排量10方/分以上，实现了水平井体积压裂对排量的要求。《一种提高套管斜井压裂效果的射孔方法》专利中提出一种提高套管斜井压裂效果的射孔方法，提高了射孔成功率，射孔后无喷势，达到了优化裂缝形态、降低地层破裂压力的目的。《一种水平井压裂方法》专利中采用现场分析诊断及暂堵剂技术，分多次施工阶段实现多条人工裂缝的目的。而《一种自然选择甜点暂堵体积压裂方法》专利中公开了一种自然选择甜点暂堵体积压裂方法，属在每个目标段内自然选择甜点压开多条裂缝，并在同一条裂缝内形成复杂网络裂缝。上述研究对提高体积压裂的改造效果具有一定的促进作用，但大部分技术更多倾向于工具和设备，部分提供了暂堵转向的方法，但对于裂缝型储层，如何判别天然裂缝发育程度，对天然裂缝储层如何封堵和利用天然裂缝，促进压裂中天然裂缝进一步发育程度，进而提高整个压裂的改造体积，仍需进一步研究。
发明内容
随着勘探程度的不断深化，储层物性越来越差，储层改造在勘探与开发中的作用更加显著。近几年，随着页岩气和致密气等非常规领域改造技术和理念的进步与革新，体积压裂技术成为这类储层的主流改造技术。对非常规裂缝性储层如页岩气、煤层气等储层，压裂井的生产能力主要受主裂缝沟通的天然裂缝系统控制区域的大小影响。裂缝性储层压裂改造后，短期的产量来自高导流能力的主裂缝，长期的产量则主要依赖于天然裂缝网络。因此，要大幅度提高压裂井改造效果，就要提高压裂形成的裂缝的复杂化程度，提高裂缝网络裂缝沟通能力，提高人工裂缝系统更大的渗流体积，达到增产上产的目的。然而如何通过压裂过程在认识天然裂缝发育程度，利用天然裂缝提高裂缝复杂程度成为重点研究内容。因此，有必要进行非常规储层天然裂缝储层体积改造提高裂缝复杂化程度的技术研究与应用。本发明为了有效提高天然裂缝储层的体积压裂压后效果，综合设计出一种天然裂缝储层提高体积压裂改造效果的施工工艺方法。
本发明公开了一种天然裂缝储层的压裂改造方法，包括：步骤1，利用线性胶液体对改造储层进行阶梯排量施工，在施工过程中结合停泵测试获得储层天然裂缝发育程度；步骤2，根据所述储层天然裂缝发育程度，向所述改造储层注入滑溜冰及第一规格支撑剂进行第一次封堵，形成第一人工裂缝；步骤3，根据所述储层天然裂缝发育程度，向所述第一人工裂缝中利用段塞式注入颗粒暂堵剂及第二规格支撑剂进行第二次封堵，形成第二人工裂缝；步骤4，根据所述储层天然裂缝发育程度，向所述第二人工裂缝中注入第三规格支撑剂进行填充，形成第三人工裂缝，完成天然裂缝储层的压裂改造。
本发明提出的天然裂缝储层的压裂改造方法，是利用现场的测试手段进行地层滤失特征测试，进而反应储层的裂缝发育情况，然后再利用滑溜水结合小粒径支撑剂进行微细裂缝的封堵，通过交联冻胶进行高排量、大规模的施工，同时采用不同粒径的支撑剂进行不断的封堵人工裂缝，形成复杂的裂缝体系，最后，采用大粒径支撑剂填补形成的主要裂缝，形成高速通道，提高裂缝的导流能力，进而实现合理优化压裂设计，综合利用现场各种施工参数、液体材料等性能等，形成现场施工技术流程，提高了压后改造的整体效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明一实施例的天然裂缝储层的压裂改造方法流程图。
具体实施方式
以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
首先要说明的是，于本文件中使用的如“第一”、“第二”、“第三”等词仅是用来修饰区别具有相同名字的技术特征，并非用来表示之间具有优先权顺序、先行关系、或者是执行方法步骤时的时间先后顺序。
图1为本发明一实施例的天然裂缝储层的压裂改造方法流程图。如图1所示，该方法包括：
步骤1，首先需要通过在改造储层的现场，利用测试手段进行地层滤失特征测试，进而反应储层的裂缝发育情况，分析压裂初期裂缝发育程度。
具体的，是利用线性胶液体对改造储层进行阶梯排量施工，在施工过程中结合停泵测试获得储层天然裂缝发育程度。其中，
在本步骤中，线性胶液体为不交联的压裂液，阶梯排量施工包括：阶梯升排量施工及阶梯降排量施工，阶梯升排量施工及阶梯降排量施工是根据施工压力和井口的限定值进行设定。
进一步的，在施工过程中结合停泵测试测量压力降落，当压力降落幅度小于1Mpa/min时，利用压裂模拟软件拟和测试过程中的净压力，并通过净压力拟和出滤失系数，根据滤失系数判断裂缝的发育程度。
步骤2，根据储层天然裂缝发育程度，向改造储层注入滑溜冰及第一规格支撑剂进行第一次封堵，形成第一人工裂缝。
在本步骤中，注入滑溜冰及第一规格支撑剂时还注入交联冻胶；滑溜冰的注入排量不高于3m3/min，交联冻胶的注入排量不低于5m3/min，滑溜水与交联冻胶的液量比例为1：3。
进一步的，第一规格支撑剂选用石英砂、超低密度陶粒或二者组合，第一规格支撑剂的粒径包括：100～140目、70～100目或40～70目的其中至少两种，三种粒径的数量比例范围为1：2～3：4～5。
步骤3，根据储层天然裂缝发育程度，向第一人工裂缝中利用段塞式注入颗粒暂堵剂及第二规格支撑剂进行第二次封堵，形成第二人工裂缝。
在本步骤中，利用段塞式注入颗粒暂堵剂及第二规格支撑剂时还注入交联冻胶，颗粒暂堵剂为油溶性暂堵剂，第二规格支撑剂与颗粒暂堵剂的比例为20：1，交联冻胶的注入排量不低于5m3/min。
进一步的，第二规格支撑剂的粒径包括：40～70目、30～50目或40～60目的其中至少两种，三种粒径的数量比例范围为1：2～3：3～4。
步骤4，根据储层天然裂缝发育程度，向第二人工裂缝中注入第三规格支撑剂进行填充，形成第三人工裂缝，完成天然裂缝储层的压裂改造。
在本步骤中，注入第三规格支撑剂时还注入交联冻胶；第三规格支撑剂的粒径包括：20～40目、16～20目或8～16目的其中的至少两种，三种粒径的数量比例范围为1：2～3：2～3。
在本发明的实施例中，“第一人工裂缝”、“第二人工裂缝”、“第三人工裂缝”指的是三种人工裂缝，而不是三条裂缝。
具体的，步骤2得到的第一人工裂缝是在天然裂缝中经过改造获得的，所以第一人工裂缝的形成是基于天然裂缝及步骤2的填充材料。
步骤3得到的第二人工裂缝是在前面第一人工裂缝的基础上经过改造获得的，第二人工裂缝的形成是基于天然裂缝、步骤2的填充材料及步骤3的填充材料。
以此类推，第三人工裂缝的形成是基于天然裂缝、步骤2的填充材料、步骤3的填充材料及步骤4的填充材料。
为了对上述天然裂缝储层的压裂改造方法进行更为清楚的解释，下面结合一个具体的实施例来进行说明，然而值得注意的是该实施例仅是为了更好地说明本发明，并不构成对本发明不当的限定。
结合步骤1，利用线性胶液体进行阶梯升排量和进行阶梯降排量施工，在施工中结合停泵储层天然裂缝发育程度评估。
阶梯升排量根据施工压力和井口的限定值进行设定，一般采用5个台阶，每次排量升高幅度为1m3/min，排量稳定时间为1min，阶梯降排量同样根据升排量的变化规律逐次降低。
在施工中，通过停泵可以测量压力降落，停泵测试时间一般为30mins，如测试的压力降落仍保持在1Mpa/min,则继续测试直到压力降落幅度小于1Mpa/min。利用FRACTPT等压裂模拟软件来拟和测试过程中的净压力进而拟和出滤失系数，根据滤失系数的大小判断裂缝的发育程度。
其中，滤失系数的大小和地层天然裂缝的发育程度具有一定的相关性，结合储层地质评价和施工井的统计数据和分析，可得到以下相关性分析数据表，请参见下表1。
表1滤失系数与裂缝发育程度关系
| 滤失系数(m/min0.5) | 裂缝发育程度 |
| >1×10-2 | A |
| 1×10-2～1×10-3 | B |
| 1×10-3～1×10-4 | C |
| <1×10-4 | D |
结合表1，不同的滤失系数表述不同的裂缝发育程度，取值A代表储层裂缝发育程度10条/米以上，取值B代表储层裂缝发育程度5～10条/米，取值C代表储层裂缝发育程度1～5条/米；取值D代表储层裂缝发育程度小于1条/米。
结合步骤2，根据储层天然裂缝发育程度，向改造储层注入滑溜冰及第一规格支撑剂进行第一次封堵，提高施工作业排量，形成第一人工裂缝，在注入滑溜冰及第一规格支撑剂时还注入交联冻胶。
交联冻胶在步骤2、3、4中都会注入，主要是用于在注入支撑剂和其他封堵材料时，需利用交联冻胶液体这样材料带入裂缝中。
在向预定储层注入滑溜水液体时，注入的排量不高于3m3/min，在向预定储层注入交联冻胶时排量不低于5m3/min。
在交联冻胶阶段，采用的支撑剂选自石英砂、超低密度陶粒或二者组合，第一个规格支撑剂的粒径包括：100～140目、70～100目或40～70目中的至少二种，三种粒径的数量比例范围为1：2～3：4～5，所用的支撑剂浓度为3～7％，密度为1.5～1.6g/cm3，向预定储层注入的液量为所用液量的10～15％，其中滑溜水与交联冻胶液量比例为1：3。
结合步骤3，利用段塞式注入第二规格支撑剂和颗粒暂堵剂，液体采用交联冻胶，对所形成的人工裂缝进行封堵，提高井底的净压力造出新的裂缝，形成裂缝的复杂化网络。
段塞式注入的第二规格支撑剂粒径包括40～70目、30～50目、40～60目中的至少二种，三种粒径的数量比例范围为1：2～3：3～4，第二规格支撑剂的密度为1.6～1.7g/cm3；所用的段塞中支撑剂浓度为10～15％，段塞的液量为所用总液量的5～10％。
所用的颗粒暂堵剂为常规油溶性暂堵剂，段塞中支撑剂与颗粒暂堵剂的比例为20：1。在向储层注入交联冻胶时排量不低于5m3/min。所用的净压力需大于储层的两向水平主应力差值，如净压力低于储层的两向水平主应力差值，则还需提高排量施工，提高裂缝内净压力值，使得净压力值大于两向水平主应力差值。
最后，结合步骤4，采用大粒径支撑剂(具有较高的携砂浓度)，液体为交联冻胶，对前面步骤形成的主裂缝进行填充，保证主人工裂缝具有较高的导流能力，至此即完成了天然裂缝的改造。
其中，所用的第三规格支撑剂的粒径包括20～40目、16～20目、8～16目中的至少二种，三种粒径的数量比例范围为1：2～3：2～3；所用的携砂液浓度为20～30％；第三规格支撑剂的密度为1.6～1.8g/cm3。
上述天然裂缝的压裂改造方法通过采用不同阶段裂缝发育特征的不同，利用支撑剂、液体的不同组合，对天然裂缝进行疏通与暂堵的结合，进而提高了裂缝的改造体积，加大了体积改造的裂缝沟通渗流范围，对于压后效果的提高和增产上产起到重要作用。
本发明采用了对裂缝滤失测试的实验手段，并采用了不同支撑剂粒径组合的施工工艺技术，根据滤失的大小采用了以封堵天然裂缝为主的技术思路，改变为对天然裂缝进行边堵边疏的技术手段，同时利用了液体和支撑剂粒径的结合提高了压裂过程中的裂缝控制手段。
在天然裂缝的控制中，不同工艺组合的综合应用是实施的主要难点，同时技术人员在应用中对储层的认识上要有一定的前期成果作为指导的依据。另外，对于天然裂缝的封堵时，存在一定的施工砂堵的风险。
本发明提出的天然裂缝储层的压裂改造方法，是利用现场的测试手段进行地层滤失特征测试，进而反应储层的裂缝发育情况，然后再利用滑溜水结合小粒径支撑剂进行微细裂缝的封堵，通过交联冻胶进行高排量、大规模的施工，同时采用不同粒径的支撑剂进行不断的封堵人工裂缝，形成复杂的裂缝体系，最后，采用大粒径支撑剂填补形成的主要裂缝，形成高速通道，提高裂缝的导流能力，进而实现合理优化压裂设计，综合利用现场各种施工参数、液体材料等性能等，形成现场施工技术流程，提高了压后改造的整体效果。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种天然裂缝储层的压裂改造方法，其特征在于，包括：
步骤1，利用线性胶液体对改造储层进行阶梯排量施工，在施工过程中结合停泵测试获得储层天然裂缝发育程度；
步骤2，根据所述储层天然裂缝发育程度，向所述改造储层注入滑溜冰及第一规格支撑剂进行第一次封堵，形成第一人工裂缝；
步骤3，根据所述储层天然裂缝发育程度，向所述第一人工裂缝中利用段塞式注入颗粒暂堵剂及第二规格支撑剂进行第二次封堵，形成第二人工裂缝；
步骤4，根据所述储层天然裂缝发育程度，向所述第二人工裂缝中注入第三规格支撑剂进行填充，形成第三人工裂缝，完成天然裂缝储层的压裂改造。
2.如权利要求1所述的天然裂缝储层的压裂改造方法，其特征在于，在步骤1中，所述线性胶液体为不交联的压裂液。
3.如权利要求1所述的天然裂缝储层的压裂改造方法，其特征在于，在步骤1中，所述阶梯排量施工包括：阶梯升排量施工及阶梯降排量施工；其中，
所述阶梯升排量施工及阶梯降排量施工是根据施工压力和井口的限定值进行设定。
4.如权利要求1所述的天然裂缝储层的压裂改造方法，其特征在于，所述步骤1还包括：
在施工过程中结合停泵测试测量压力降落，当压力降落幅度小于1Mpa/min时，利用压裂模拟软件拟和测试过程中的净压力，并通过所述净压力拟和出滤失系数，根据滤失系数判断裂缝的发育程度。
5.如权利要求1所述的天然裂缝储层的压裂改造方法，其特征在于，在步骤2中，注入滑溜冰及第一规格支撑剂时还注入交联冻胶；其中，
所述滑溜冰的注入排量不高于3m3/min，交联冻胶的注入排量不低于5m3/min，所述滑溜水与交联冻胶的液量比例为1：3；
第一规格支撑剂选用石英砂、超低密度陶粒或二者组合。
6.如权利要求5所述的天然裂缝储层的压裂改造方法，其特征在于，所述第一规格支撑剂的粒径包括：100～140目、70～100目或40～70目的其中至少两种，三种粒径的数量比例范围为1：2～3：4～5。
7.如权利要求1所述的天然裂缝储层的压裂改造方法，其特征在于，在步骤3中，利用段塞式注入颗粒暂堵剂及第二规格支撑剂时还注入交联冻胶；其中，
所述颗粒暂堵剂为油溶性暂堵剂，所述第二规格支撑剂与颗粒暂堵剂的比例为20：1，所述交联冻胶的注入排量不低于5m3/min。
8.如权利要求7所述的天然裂缝储层的压裂改造方法，其特征在于，所述第二规格支撑剂的粒径包括：40～70目、30～50目或40～60目的其中至少两种，三种粒径的数量比例范围为1：2～3：3～4。
9.如权利要求1所述的天然裂缝储层的压裂改造方法，其特征在于，在步骤4中，注入第三规格支撑剂时还注入交联冻胶；其中，
所述第三规格支撑剂的粒径包括：20～40目、16～20目或8～16目的其中的至少两种，三种粒径的数量比例范围为1：2～3：2～3。
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