CN104727798B - 一种低渗透气藏转向重复压裂工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低渗透气藏转向重复压裂工艺方法，其具体工艺方法按照如下步骤实施：气井初次压裂失效或低效原因分析、转向重复压裂前储层评估、转向重复压裂选井选层决策、岩石力学参数与地应力测试、转向重复压裂地应力场变化模拟、裂缝几何参数与导流能力优化、转向重复压裂工艺优化、压裂液及转向剂研究、重复压裂施工、重复压裂后评估。其中选井选层决策与剩余气检测、压裂设计与裂缝检测互为验证体系，且使用新型裂缝转向剂的低渗透气井转向重复压裂工艺方法。本发明实现了低渗透气藏转向重复压裂“一体化”设计，具有设计环节宏观整合、局部创新、紧密衔接、互为验证、设计先进、技术优势明显等特点。

Description

一种低渗透气藏转向重复压裂工艺方法

技术领域

本发明涉及一种低渗透气藏转向重复压裂工艺方法，属于石油压裂领域。

背景技术

我国大多数气藏为低渗透气藏，该类气藏普遍具有低孔、低渗的特点，自然产能较低，稳产条件差，大部分井投产前都要经过加砂压裂。但受地质、工程等多种因素影响，部分井初次压裂后低产，甚至达不到工业气流，即使达到经济开采价值，经过长期的生产活动，裂缝导流能力逐渐降低直至失效，严重影响气田的正常开发，对这类井，为了恢复产能，获得经济的开采效益，必须进行重复压裂。

伴随水力压裂技术的发展，国外早在1960年就开始了重复压裂技术研究，目前已形成了一系列较为成熟的核心技术，取得了显著的经济效益。国内起步较晚，直到1990年才开始重复压裂技术攻关，但发展较为迅速，大庆、胜利、长庆、大港、吉林等油田都进行了大量的重复压裂作业，并从理论和实践上做了一定探索，形成了包括重启老裂缝、延伸老裂缝、清洗裂缝壁面、缝内转向等重复压裂技术系列，但相关工作主要是针对低渗透油井，对于低渗透气井重复压裂工艺方法还有待完善。在长庆低渗透气田开展的若干重复压裂实践证实，与低渗透油井相比，低渗透气井重复压裂技术难度更大，选井评层、压裂材料、压裂工艺、返排工艺等各个环节都具有其特殊性，亟待攻关。

另外，就低渗透气藏而言，鉴于初次裂缝控制的天然气已基本被采出，故实施转向重复压裂压出新裂缝，以动用老裂缝控制区以外的油气资源将更有意义。转向重复压裂技术中，转向剂性能优劣是决定转向压裂成功与否的关键因素。目前，转向压裂技术中常用的转向剂有（CN103484095A）：固体封堵球转向剂、悬浮性转向剂、地下交联型转向剂、常规地面交联颗粒转向剂等，多用在油井转向压裂过程中，压后在水或油的作用下转向剂缓慢降解，恢复裂缝导流能力。

但在低渗、超低渗气井，尤其是不产水气井转向压裂中，该类堵剂存在降解难度大的问题，影响转向压裂效果，甚至导致压裂无效。此外，以上几种转向剂存在的另一问题是转向剂降解后裂缝暂堵部位容易闭合，导致裂缝导流能力降低，降低油气井产量。

发明内容

本发明的目的是提供一种低渗透气藏转向重复压裂工艺方法，该方法能够在缺少重复压裂数据的情况下，确保转向压裂的准确性，各个环节紧密衔接、互为验证。

本发明采用的技术方案为：

一种低渗透气藏转向重复压裂工艺方法，其特征在于：其工艺过程依次为压前分析评估、建模模拟以及压裂施工三部分：

（1）、压前分析评估分别包括初次压裂失效或低效原因分析、压前评估以及选井选层决策：

a、初次压裂失效或低效原因分析:分析气井初次压裂低产及低效原因，如果分析结果显示，是由于地质原因导致低产，则无需重复改造；如果分析结果显示，是由于工程原因，则进行下一步评估分析；

b、压前评估:对气井地层压力和单井剩余可采储量进行压前评估，将地层压力和单井剩余可采储量评估结果与地层压力实测、含气饱和度测井结果分别对比，对比的匹配率若不足90%，则校正压前评估，校正后达到90%匹配率后评估的压力系数应不低于0.7或单井采出程度不大于30%，若二者有一项不符合则不进行重复改造；

c、选井选层决策:根据气井中管柱的受力情况，确定老井管柱能否顺利起出和更换，无法起出和更换不改造，若能够起出和更换则对起出更换费用进行核算并与更换后气井预计产出比较，预计产出高进行下一步改造，反之不改造；

（2）、建模模拟是根据压前分析评估确定对气井改造后分别进行转向重复压裂地应力场变化模拟和裂缝几何参数与导流能力优化：

a、转向重复压裂地应力场变化模拟：建立气田原始地应力、初次压裂诱导地应力、生产诱导地应力、温度诱导地应力和压裂液虑失诱导地应力模型，通过求解模拟重复压裂应力场变化规律，模拟出应力差、生产压差、裂缝长度和宽度因素对应力转向区域大小的影响，模拟结果有应力转向，根据模拟结果进行下一步的重复改造，并且不用暂堵剂，若模拟结果应力没有转向，需要采取暂堵措施，使用暂堵剂使裂缝转向，模拟出随生产的进行井眼周围孔隙压力变化情况、转向重复压裂的最佳时机以及应力转向区大小；

b、裂缝几何参数与导流能力优化：建立重复压裂井地质模型，收集整理区块分层、测井解释、射孔压裂资料、生产数据、单井数据，然后使用地质三维建模软件petrel，建立地质模型，以提高采收率为评价标准，结合上述步骤中分析的应力转向区大小，通过油藏数值模拟优化转向重复压裂新裂缝的长宽高值；

（3）压裂施工是首先根据重复压裂新裂缝的长宽高值，利用压裂设计软件FracproPT设计重复压裂施工参数，施工参数包括液量、砂量、排量、砂比参数及加砂程序；

然后进行重复压裂施工：按要求准备压裂设备、压裂液材料及暂堵剂，按照上述步骤确定的重复压裂施工参数进行重复压裂施工，施工完成后进行转向重复压裂评估，判断转向与否。

所述的压前评估的单井剩余可采储量通过剩余气检测验证，剩余气检测采用含气饱和度测井在重复改造前进行，剩余气检测结果与压前评估结果相符则进行下一步，不符的话以检测结果为准，修正预测模型，提高模型精度。

所述的压裂施工步骤中，在转向重复压裂施工的同时，采用微地震技术监测新裂缝起裂、延伸、转向情况，验证前面的研究成果及压裂设计结果，结果相符则进行下一步，不符的话以检测结果为准，修正预测模型，提高模型精度。

所述的建立气田原始地应力模型步骤是通过天然岩心岩石力学测试获得力学参数，建立基于测井数据的岩石力学参数计算模型，通过实验数据与模型计算结果对比，校正模型，进而用以未取芯井待压裂井的岩石力学参数预测，并绘制单井岩石力学参数纵向剖面及预测多井岩石力学参数分层横向分布规律，通过校正后的天然岩心地应力测试获得原始垂直、水平最大及最小主应力值与方位，建立基于测井数据的原始地应力计算模型，通过实验数据与模型计算结果对比，校正模型，进而用以预测待压裂井的原始地应力值。

所述的转向重复压裂评估是采用压裂施工曲线分析、压后生产动态分析、试井、裂缝监测的结果评估转向重复压裂效果；注入转向剂后压裂施工曲线上显示的压力上升值大于最小与最大主应力差时，则有转向特征。

所述的暂堵剂选择封堵强度大于改造层位最大、最小主应力差值的暂堵剂，同时暂堵剂伤害性低于10%；溶解性方面能完全降解，残渣低于5%。

本发明的有益效果为：

通过初次压裂失效或低效原因分析、转向重复压裂前储层评估、转向重复压裂选井选层决策、岩石力学参数与地应力测试、转向重复压裂地应力场变化模拟、裂缝几何参数与导流能力优化、转向重复压裂工艺优化、压裂材料及转向剂研究、重复压裂施工、重复压裂后评估技术形成一种低渗透气井转向重复压裂工艺方法；低渗透气藏实现一体化。

在缺少重复压裂数据的情况下，建立选井选层决策图版；结合地应力模拟结果，利用数值模拟手段优化转向重复压裂新裂缝起裂方位、角度、延伸轨迹、长度、导流能力等参数；基于优化出的裂缝几何参数与导流能力，通过数模手段可实现最佳裂缝形态的压裂施工泵注程序；设计环节宏观整合、局部创新；各个环节紧密衔接、互为验证。

通过剩余气检测、裂缝检测结果验证低渗透气井转向重复压裂工艺方法模拟和施工结果，明确的了解了低渗透气藏转向重复压裂工艺的准确性和导流能力。

以下将结合附图进行详细的说明。

附图说明

图1 低渗透气藏转向重复压裂工艺方法流程图。

具体实施方式

实施例1

在低渗、超低渗气井，尤其是不产水气井转向压裂中，该类堵剂存在降解难度大的问题，影响转向压裂效果，甚至导致压裂无效转向剂降解后裂缝暂堵部位容易闭合，导致裂缝导流能力降低，降低油气井产量。本发明针对上述情况进行科学合理的分析，提供了一种低渗透气藏转向重复压裂工艺方法，其各环节紧密衔接、互为印证的使用新型裂缝转向剂的低渗透气井转向重复压裂工艺方法。

如图1所示，本工艺过程依次为压前分析评估、建模模拟以及压裂施工三部分：

（1）、压前分析评估分别包括初次压裂失效或低效原因分析、压前评估以及选井选层决策：

a、初次压裂失效或低效原因分析:分析气井初次压裂低产及低效原因，如果分析结果显示，是由于地质原因导致低产，则无需重复改造；如果分析结果显示，是由于工程原因，则进行下一步评估分析；

b、压前评估:对气井地层压力和单井剩余可采储量进行压前评估，将地层压力和单井剩余可采储量评估结果与地层压力实测、含气饱和度测井结果分别对比，对比的匹配率若不足90%，则校正压前评估，校正后达到90%匹配率后评估的压力系数应不低于0.7或单井采出程度不大于30%，若二者有一项不符合则不进行重复改造；

c、选井选层决策:根据气井中管柱的受力情况，确定老井管柱能否顺利起出和更换，无法起出和更换不改造，若能够起出和更换则对起出更换费用进行核算并与更换后气井预计产出比较，预计产出高进行下一步改造，反之不改造；

（2）、建模模拟是根据压前分析评估确定对气井改造后分别进行转向重复压裂地应力场变化模拟和裂缝几何参数与导流能力优化：

a、转向重复压裂地应力场变化模拟：建立气田原始地应力、初次压裂诱导地应力、生产诱导地应力、温度诱导地应力和压裂液虑失诱导地应力模型，通过求解模拟重复压裂应力场变化规律，模拟出应力差、生产压差、裂缝长度和宽度因素对应力转向区域大小的影响，模拟结果有应力转向，根据模拟结果进行下一步的重复改造，并且不用暂堵剂，若模拟结果应力没有转向，需要采取暂堵措施，使用暂堵剂使裂缝转向，模拟出随生产的进行井眼周围孔隙压力变化情况、转向重复压裂的最佳时机以及应力转向区大小；

其中井眼周围孔隙压力变化情况能够指导重复压裂施工是否采用暂堵剂；转向重复压裂的最佳时机则是应力转向区大小与生产时间有关，应力转向区最大时是转向压裂的最佳时机，据此模拟结果可以选择转向压裂施工的最佳时机，指导压裂施工；应力转向区大小：可以模拟出当前应力转向区的大小，一般为椭圆形，据此指导裂缝几何参数与导流能力优化：一般认为转向压裂时新裂缝先垂直与老裂缝延伸，延伸长度超过椭圆短半轴时裂缝开始转向原始最大主应力方向，也就是说应力转向区的大小控制着裂缝几何参数与导流能力优化中新裂缝的走向及一些关键尺寸。

b、裂缝几何参数与导流能力优化：建立重复压裂井地质模型，收集整理区块分层、测井解释、射孔压裂资料、生产数据、单井数据，然后使用地质三维建模软件petrel，建立地质模型，以提高采收率为评价标准，结合上述步骤中分析的应力转向区大小，通过油藏数值模拟优化转向重复压裂新裂缝的长宽高值；

（3）压裂施工是首先根据重复压裂新裂缝的长宽高值，利用压裂设计软件FracproPT设计重复压裂施工参数，施工参数包括液量、砂量、排量、砂比参数及加砂程序；

然后进行重复压裂施工：按要求准备压裂设备、压裂液材料及暂堵剂，按照上述步骤确定的重复压裂施工参数进行重复压裂施工，施工完成后进行转向重复压裂评估，判断转向与否。

本低渗透气藏转向重复压裂工艺方法包括压前分析评估、建模模拟以及压裂施工三部分，具体包括初次压裂失效或低效原因分析、压前评估、选井选层决策、转向重复压裂地应力场变化模拟、裂缝几何参数与导流能力优化、裂缝几何参数与导流能力优化、压裂施工参数设计、重复压裂施工以及重复压裂后评估组成。此外，通过剩余气检测验证压前评估与选井决策结果、通过裂缝检测验证压裂即裂缝优化、施工优化、堵剂优选的结果，从而形成低渗透气藏转向重复压裂“一体化”设计，设计环节宏观整合、局部创新、紧密衔接、互为验证的设计先进、技术优势明显的低渗透气藏转向重复压裂工艺方法。

在缺少重复压裂数据的情况下，建立选井选层决策图版；结合地应力模拟结果，利用数值模拟手段优化转向重复压裂新裂缝起裂方位、角度、延伸轨迹、长度、导流能力等参数；基于优化出的裂缝几何参数与导流能力，通过数模手段可实现最佳裂缝形态的压裂施工泵注程序；设计环节宏观整合、局部创新；各个环节紧密衔接、互为验证。

通过剩余气检测、裂缝检测结果验证低渗透气井转向重复压裂工艺方法模拟和施工结果，明确的了解了低渗透气藏转向重复压裂工艺的准确性和导流能力。

实施例2

上述实施例的压前评估的单井剩余可采储量通过剩余气检测验证，剩余气检测采用含气饱和度测井在重复改造前进行，剩余气检测结果与压前评估结果相符则进行下一步，不符的话以检测结果为准，修正预测模型，提高模型精度。

压裂施工步骤中，在转向重复压裂施工的同时，采用微地震技术监测新裂缝起裂、延伸、转向情况，验证前面的研究成果及压裂设计结果，结果相符则进行下一步，不符的话以检测结果为准，修正预测模型，提高模型精度。

建立气田原始地应力模型步骤是通过天然岩心岩石力学测试获得力学参数，建立基于测井数据的岩石力学参数计算模型，通过实验数据与模型计算结果对比，校正模型，进而用以未取芯井待压裂井的岩石力学参数预测，并绘制单井岩石力学参数纵向剖面及预测多井岩石力学参数分层横向分布规律，通过校正后的天然岩心地应力测试获得原始垂直、水平最大及最小主应力值与方位，建立基于测井数据的原始地应力计算模型，通过实验数据与模型计算结果对比，校正模型，进而用以预测待压裂井的原始地应力值。

转向重复压裂评估是采用压裂施工曲线分析、压后生产动态分析、试井、裂缝监测的结果评估转向重复压裂效果；注入转向剂后压裂施工曲线上显示的压力上升值大于最小与最大主应力差时，则有转向特征。

暂堵剂选择封堵强度大于改造层位最大、最小主应力差值的暂堵剂，同时暂堵剂伤害性低于10%；溶解性方面能完全降解，残渣低于5%，所述的暂堵剂，即支撑剂选择依据行业标准SY/T 6302-1997《压裂支撑剂充填层短期导流能力推荐评价方法》；所述的压裂液评价依据行业标准SY-T 5107-2005《水基压裂液性能评价方法》，所用压裂液推荐清洁压裂液、泡沫压裂液等低伤害体系。

以上是通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以下实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种低渗透气藏转向重复压裂工艺方法，其特征在于：其工艺过程依次为压前分析评估、建模模拟以及压裂施工三部分：

（1）、压前分析评估分别包括初次压裂失效或低效原因分析、压前评估以及选井选层决策：

a、初次压裂失效或低效原因分析:分析气井初次压裂低产及低效原因，如果分析结果显示，是由于地质原因导致低产，则无需重复改造；如果分析结果显示，是由于工程原因，则进行下一步评估分析；

b、压前评估:对气井地层压力和单井剩余可采储量进行压前评估，将地层压力和单井剩余可采储量评估结果与地层压力实测、含气饱和度测井结果分别对比，对比的匹配率若不足90%，则校正压前评估，校正后达到90%匹配率后评估的压力系数应不低于0.7或单井采出程度不大于30%，若二者有一项不符合则不进行重复改造；

c、选井选层决策:根据气井中管柱的受力情况，确定老井管柱能否顺利起出和更换，无法起出和更换不改造，若能够起出和更换则对起出更换费用进行核算并与更换后气井预计产出比较，预计产出高进行下一步改造，反之不改造；

（2）、建模模拟是根据压前分析评估确定对气井改造后分别进行转向重复压裂地应力场变化模拟和裂缝几何参数与导流能力优化：

a、转向重复压裂地应力场变化模拟：建立气田原始地应力、初次压裂诱导地应力、生产诱导地应力、温度诱导地应力和压裂液虑失诱导地应力模型，通过求解模拟重复压裂应力场变化规律，模拟出应力差、生产压差、裂缝长度和宽度因素对应力转向区域大小的影响，模拟结果有应力转向，根据模拟结果进行下一步的重复改造，并且不用暂堵剂，若模拟结果应力没有转向，需要采取暂堵措施，使用暂堵剂使裂缝转向，模拟出随生产的进行井眼周围孔隙压力变化情况、转向重复压裂的最佳时机以及应力转向区大小；

b、裂缝几何参数与导流能力优化：建立重复压裂井地质模型，收集整理区块分层、测井解释、射孔压裂资料、生产数据、单井数据，然后使用地质三维建模软件petrel，建立地质模型，以提高采收率为评价标准，结合上述步骤中分析的应力转向区大小，通过油藏数值模拟优化转向重复压裂新裂缝的长宽高值；

（3）压裂施工是首先根据重复压裂新裂缝的长宽高值，利用压裂设计软件 FracproPT设计重复压裂施工参数，施工参数包括液量、砂量、排量、砂比参数及加砂程序；

然后进行重复压裂施工：按要求准备压裂设备、压裂液材料及暂堵剂，按照上述步骤确定的重复压裂施工参数进行重复压裂施工，施工完成后进行转向重复压裂评估，判断转向与否。

2.根据权利要求1所述的低渗透气藏转向重复压裂工艺方法，其特征在于：所述的压前评估的单井剩余可采储量通过剩余气检测验证，剩余气检测采用含气饱和度测井在重复改造前进行，剩余气检测结果与压前评估结果相符则进行下一步，不符的话以检测结果为准，修正预测模型，提高模型精度。

3.根据权利要求1所述的低渗透气藏转向重复压裂工艺方法，其特征在于：所述的压裂施工步骤中，在转向重复压裂施工的同时，采用微地震技术监测新裂缝起裂、延伸、转向情况，验证前面的研究成果及压裂设计结果，结果相符则进行下一步，不符的话以检测结果为准，修正预测模型，提高模型精度。

4.根据权利要求1所述的低渗透气藏转向重复压裂工艺方法，其特征在于：所述的建立气田原始地应力模型步骤是通过天然岩心岩石力学测试获得力学参数，建立基于测井数据的岩石力学参数计算模型，通过实验数据与模型计算结果对比，校正模型，进而用以未取芯井待压裂井的岩石力学参数预测，并绘制单井岩石力学参数纵向剖面及预测多井岩石力学参数分层横向分布规律，通过校正后的天然岩心地应力测试获得原始垂直、水平最大及最小主应力值与方位，建立基于测井数据的原始地应力计算模型，通过实验数据与模型计算结果对比，校正模型，进而用以预测待压裂井的原始地应力值。

5.根据权利要求1一种低渗透气藏转向重复压裂工艺方法，其特征在于：所述的转向重复压裂评估是采用压裂施工曲线分析、压后生产动态分析、试井、裂缝监测的结果评估转向重复压裂效果；注入转向剂后压裂施工曲线上显示的压力上升值大于最小与最大主应力差时，则有转向特征。

6.根据权利要求1一种低渗透气藏转向重复压裂工艺方法，其特征在于：所述的暂堵剂选择封堵强度大于改造层位最大、最小主应力差值的暂堵剂，同时暂堵剂伤害性低于10%；溶解性方面能完全降解，残渣低于5%。