CN106437662A - 一种适用于深层页岩气水平井的混合暂堵体积压裂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于深层页岩气水平井的混合暂堵体积压裂方法，其包括以下步骤：(1)、对发生疑似套变的水平井进行通井、洗井作业，并确定所述水平井是否发生套变，若判定该水平井已经发生了套变，则进一步确定套变位置和套变长度；(2)、确定套变位置后，根据地质、测井参数确定射孔位置和射孔参数；(3)、根据通井情况，确定射孔枪类型及射孔方式；(4)、根据套变段长度、射孔数量，确定施工规模；(5)、根据套变发生后的不同井况，确定已压裂段的处理方式；(6)、基于射孔枪类型，采用混合暂堵体积压裂暂堵转向工艺对射孔炮眼、段内或缝内压裂有效流动通道实施暂堵转向压裂施工作业，以增加整体改造体积。

Description

一种适用于深层页岩气水平井的混合暂堵体积压裂方法
技术领域
本发明涉及非常规石油天然气增产技术领域，特别涉及一种适用于深层页岩气水平井的混合(MCP)暂堵体积压裂方法。
背景技术
页岩气藏是一种典型的具有低渗透率、低孔隙度的非常规天然气藏，该资源在我国油气资源里占有很大比重，但其地质条件具有特殊性，开发成本较高且难度较大，同时为解决作业效率问题，降低作业成本，国内现场已将井场或平台工厂化作业，将钻井、固井、射孔、多级压裂等施工视为流水线作业上的一个个工序，在同一井场完成多口井的钻井、完井和投产，可极大提高设备和车组的利用率。
由于常规的开发技术已无法直接适用于页岩气藏的生产，必须压裂所有储层后方能实现投产，目前已有的主流非常规气藏体积压裂技术通过裂缝的复杂化增大泄气面积，已成功解决井况正常页岩气水平井段的储层压裂改造难题。
然而，由于现场施工过程中不可控因素较多，部分页岩气井井筒完整性出现了一些问题，如水平井段套管下入困难、固井水泥环密封完整性不良、套管严重损坏等，尤其是套管损坏导致压裂过程中不能顺利下入桥塞、连续油管不能顺利钻磨桥塞等问题，甚至部分井段被迫放弃压裂作业，这些问题影响了页岩气水平井单井产量的提高。在页岩气开发中，井筒完整性是贯穿页岩气水平井钻井和压裂过程的一个核心指标，对保证页岩气井在整个寿命期间的安全十分重要。井筒完整性是井筒抵抗结构性破坏、维持井筒功能的重要属性，是钻井工程井下安全的保证，是提高页岩气单井产量的工程保障。
根据现场数据和经验判断形成套管变形的诱因既杂且多，套变后的井况情况也各异，该问题的出现严重影响了页岩气水平井的压裂改造进程，但压裂改造作为页岩气井获得有效产能的必要条件和有效措施，必须尽可能的对变形段进行有效均匀改造才能确保压裂改造效果，尤其要求满足垂深3500m以深的深层页岩气水平井的体积压裂改造需求，故亟需设计一种适用于深层页岩气水平井的混合暂堵体积压裂新方法，以保证成功改善页岩气藏压裂增产作业效果，提高气井产能和采收率，进一步加快页岩气开采进程。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种适用于深层页岩气水平井的混合(MCP)暂堵体积压裂方法。
本发明还提供了一种适用于深层页岩气水平井的混合(MCP)暂堵体积压裂系统。
为达到上述目的，一方面，本发明提供一种适用于深层页岩气水平井的混合(MCP)暂堵体积压裂方法，其包括以下步骤：
(1)、对发生疑似套变的水平井进行通井、洗井作业，并确定所述水平井是否发生套变，若判定该水平井已经发生了套变，则进一步确定套变位置和套变长度；
(2)、确定套变位置后，根据地质、测井参数确定射孔位置和射孔参数；
(3)、根据通井情况，确定射孔枪类型及射孔方式；
(4)、根据套变段长度、射孔数量，确定施工规模；
(5)、根据套变发生后的不同井况，确定已压裂段的处理方式；
(6)、基于射孔枪类型，采用混合暂堵体积压裂暂堵转向工艺对射孔炮眼、段内或缝内压裂有效流动通道实施暂堵转向压裂施工作业，以增加整体改造体积。
根据本发明所述的方法，优选地，步骤(2)中所述的地质参数包括孔隙度、渗透率、含气量、岩石力学性质；
所述的测井参数包括总有机碳含量(TOC)。
根据本发明所述的方法，优选地，步骤(2)中所述射孔参数包括相位角和孔密。正常情况下，通常采用2簇(1.5m/簇)或3簇(1.0m/簇)射孔，射孔密度12-16孔/m，相位角通常采用60°。
根据本发明所述的方法，优选地，步骤(3)所述根据通井情况，确定射孔枪类型包括以下步骤：通井过程中，应根据套变段通过的最大连续油管尺寸尽可能选择较大尺寸的射孔枪，同时需要考虑射孔后的毛刺对枪身外径的影响，以避免射孔后起枪过程中的遇阻，若该水平井有多个套变点则在此基础上应选择组合射孔枪。
根据本发明所述的方法，优选地，步骤(6)所述混合暂堵体积压裂暂堵转向工艺包括以下步骤：
第1次压裂施工：在目标排量下进行加砂作业，期间施工液量达到本次施工总液量的二分之一时，投入一定量缝内暂堵剂及不同粒径组合的暂堵球，完成本次施工；
第2次压裂施工：施工前投入一定量缝内暂堵剂或颗粒暂堵剂及不同粒径组合的暂堵球，待暂堵球和暂堵剂进入已压裂射孔孔眼后，施工压力有明显变化再逐渐提升至目标排量进行加砂作业，期间施工液量达到本次施工总液量的二分之一时，投入一定量缝内暂堵剂及不同粒径组合的暂堵球，完成本次施工；
余下的压裂施工步骤设计与第2次施工完全一致，仅组合暂堵球的数量有变化，完成本井套变井段的压裂施工；
更优选地，在第1次压裂施工过程中，若施工前期需要对套变前已压裂段射孔孔眼进行暂堵的，可在该次压裂施工前投送一定量暂堵剂和/或不同粒径组合的暂堵球以实施暂时封堵，其具体施工步骤与第2次压裂施工步骤完全一致。其中，所述一定量暂堵剂包括缝内暂堵剂和/或颗粒暂堵剂。
根据本发明所述的方法，优选地，步骤(6)所述混合暂堵体积压裂暂堵转向工艺具体包括以下步骤：
第1次压裂施工：施工前将该次施工所需暂堵球和备用暂堵球分别放入液动阀1和液动阀2的阀腔内，密封并启动液动阀后，开始压裂施工；在目标排量下进行加砂作业，施工液量达到本次施工总液量的二分之一时，通过主混砂车投入缝内暂堵剂，同时启动液动阀2将不同粒径组合的暂堵球投入高压管汇中，继续加砂作业，完成本次施工；
第2次压裂施工：施工前，将颗粒暂堵剂投至软管线中，并由副混砂车打压，低排量确保将颗粒暂堵剂全部送入高压管汇，关闭旋塞阀放压，或者通过主混砂车投入缝内暂堵剂；再将本次压裂施工所用的第一组暂堵球在不带压的情况下直接由液动阀2投送入高压管汇中，关闭液动阀2的旋塞阀后将该次压裂施工所需的第二组暂堵球和备用暂堵球分别放入液动阀1和液动阀2的阀腔内，开始压裂施工；提升排量至稳定状态，待暂堵球和暂堵剂进入已压裂射孔孔眼后，施工压力有明显变化再逐渐提升至目标排量进行加砂作业，施工液量达到本次施工总液量的二分之一时，通过主混砂车投入缝内暂堵剂，同时启动液动阀1将第二组暂堵球投入高压管汇中，继续加砂作业，完成本次施工；
余下的压裂施工步骤设计与第2次施工完全一致，仅组合暂堵球的数量有变化，完成本井套变井段的压裂施工。
根据本发明所述的方法，优选地，根据射孔枪类型和孔径选择不同粒径组合的暂堵球和暂堵剂，并根据经验优化计算暂堵球尺寸和数量，以及暂堵剂的规格和用量；
更优选地，当射孔枪型为包括89mm、73mm或89mm+73mm的第一射孔类型时，所用暂堵球包括15.0mm、13.5mm、11.0mm及9.0mm四种尺寸规格的暂堵球中的任两种或三种的组合；且所述每种暂堵球的数量根据封堵孔眼个数确定；
进一步优选地；其中，15.0mm、13.5mm、11.0mm及9.0mm的暂堵球的数量分别按封堵孔眼个数的0.3-1.5倍、1.0-2.0倍、1.0-2.0倍及0.3-1.5倍确定，而变形段内暂堵，暂堵球量按照理论已压裂炮眼数的10-30％富余量考虑；
还更优选地，当射孔枪型为包括60mm、51mm或60mm+51mm的第二射孔类型时，所用暂堵球包括11.0mm、9.0mm及5.5mm三种尺寸规格暂堵球的组合；且所述每种暂堵球的数量根据封堵孔眼个数确定；
进一步优选地；其中，11.0mm、9.0mm及5.5mm的暂堵球的数量分别按封堵孔眼个数的0.3-1.5倍、1.0-2.0倍、1.0-2.0倍及0.3-1.5倍确定，而变形段内暂堵，暂堵球量按照理论已压裂炮眼数的10-30％富余量考虑；
还更优选地，所述缝内暂堵剂包括100-120目、60-80目、20-40目缝内暂堵剂中的一种或几种的组合；缝内暂堵剂的用量为100-500kg；
还更优选地，所述颗粒暂堵剂包括1-2mm、5-8mm、10-13mm颗粒暂堵剂中的一种或几种的组合；颗粒暂堵剂的用量为50-200kg。
具体地，所用暂堵球及暂堵剂的选择可以参考下表1进行。
表1
根据本发明所述的方法，优选地，在实际压裂施工作业过程中，根据现场微地震显示情况及压裂施工压力响应情况对缝内暂堵剂、颗粒暂堵剂及暂堵球的实际用量进行调整。
根据本发明所述的方法，优选地，压裂施工前，前置15％盐酸处理炮眼及近井筒，通过套变井段全井筒浸泡来避免部分炮眼未射穿水泥环造成压裂困难。
根据本发明所述的方法，优选地，在投入缝内暂堵剂和暂堵球后加入一定量的胶液，以使在缝内暂堵或部分段内孔眼暂堵后开启新缝，达到对长变形段的有效改造目的。
根据本发明所述的方法，优选地，采用微地震设备实时监测压裂施工过程中产生的微地震事件点的出现时机及分布情况。
根据本发明所述的方法，步骤(1)所述通井包括以下步骤：
1)选择与完整套管尺寸匹配的通井工具，应用2in连续油管下通井工具通井，遇阻后将通井工具从井中取出，若观察到通井工具上形成刮痕，说明可能存在套管变形，且刮痕越严重，套管变形越严重；
2)采用连续油管下铅印确定套管变形程度，铅印变形说明套管存在变形，且铅印变形越严重，套变越严重；
3)选用尺寸小于前次遇阻通井工具尺寸的通井工具继续通井，若再次遇阻则继续降低通井工具尺寸规格重复通井作业，直至通井工具通过遇阻点，确定通过遇阻点的最大外径，通过遇阻点的通井工具尺寸越小，说明套管变形越严重，而遇阻点则是套管变形的位置所在。若通过遇阻点，应直接带通井规下至最上面桥塞位置处，若没有桥塞，则下至人工井底。
根据连续油管通井情况，确定套变位置，一口井可能有多个套变点。分析显示套管损坏有3个特征：
①套管损坏点位置集中在水平井A点(着陆点)附近；
②套管损坏均发生在水力压裂过程中；
③部分套管损坏点接近不同地层交界处或测井解释的断层处。
在实际现场整个压裂过程中，套管变形的发生属于随机事件，任何时间均有可能发生套变。造成页岩气水平井套变的原因较为复杂，且影响因素较多，主要有以下几个方面：
①套变点附近狗腿度变化相对较大，前期压裂可能导致应力集中造成套管变形；
②套变点附近有一定规模的天然裂缝，邻井压裂时应力通过天然裂缝传递过去对其造成影响；
③施工时超压砂堵也会对水平井筒造成损伤；
④套变井段附近固井较差，或套管接箍位置连接质量较差及抗压密封强度不够；
⑤套管损坏点接近不同地层交界处或测井解释的断层处，岩性变化较大，岩石力学和地应力非均质性强等。
保证井筒完整性控制对策：
①优化设计，改善套管受力状况：
1)对于页岩气水平井生产套管，体积压裂设计与施工过程中，注意改善A点附近套管的受力状况，避免恶劣工况叠加，同时选择合适的套管管材，增加套管壁厚，提高套管抗破坏能力；
2)考虑页岩的层理特点和易吸水膨胀特性，有可能引起地层滑移造成套管剪切破坏，设计时优化水平井眼轨迹方位和走向，减少地层滑移可能引起的套管剪切破坏风险；
②采取措施，提高钻井质量：
1)进一步优化井身结构，合理选择各层套管尺寸；
2)综合考虑地层、钻井、压裂、排采等工艺，优化水平段长度；
3)优化造斜点位置，减小造斜段全角变化率，减小套管弯曲应力；
③优化井眼轨迹设计与控制技术，保证顺利下套管：
1)优化全井眼轨迹设计，严格控制井眼曲率变化；
2)水平段优选钻头、螺杆及导向工具，提高轨迹控制能力，保证井眼平滑；
3)尽可能增大井眼与套管间隙，增加套管与弯曲井眼的相容性；
4)下套管前，要计算安放扶正器后的套管刚度，并与通井钻具刚度进行对比，套管刚度要小于通井钻具刚度；
5)通井顺利，井眼清洁，必要时安装漂浮接箍；
④优化固井工艺，提高水泥环完整性：
1)针对页岩气井大规模压裂对水泥石性能要求高的特点，提高页岩气水平井段水泥环的结构完整性和密封完整性，对于保持页岩气井筒完整性十分重要；
2)固井设计及施工时，优化水泥石性能，校核压裂过程中水泥石的密封完整性；
3)采用增韧材料改造水泥石，实现高强度低弹性模量特性，保证水泥石在分段压裂过程中的结构完整性等；
⑤优化压裂工艺，部分特殊层段考虑段间距和簇间距的优化调整，兼顾井筒完整性要求。进一步优化压裂液体系及工艺参数，降低压裂施工强度对套管的影响，尽量避免连续油管桥塞钻磨等有损套管性能的作业风险。
根据本发明所述的方法，步骤(2)所述射孔位置的选择参考以下原则：
①录井气测显示好；
②TOC含量较高；
③天然裂缝发育部位；
④考虑连续油管射孔作业本身存在一定误差，选择应力变化相对较小地方；
⑤高弹性模量低泊松比；
⑥测井解释孔隙度较高；
⑦固井质量好，避开接箍位置；
⑧避开通井确定的可能套变位置。
根据本发明所述的方法，步骤(2)中所述射孔参数包括相位角和孔密(射孔密度)，相位角和孔密的选择可以沿用正常射孔的参数，通常采用2簇(1.5m/簇)或3簇(1.0m/簇)射孔，射孔密度12-16孔/m，相位角通常采用60°。但若遇特殊层段可以适当减小孔密或调整相位角，保证压裂改造针对性。
通常，正常射孔作业应用连续油管射孔，所用射孔枪为89mm枪型，孔眼孔径为10.5-11.0mm，穿深为900-1000mm。若遭遇套管变形等特殊情况，通井后确定能够使用的射孔枪枪型要比正常射孔作业时所使用的射孔枪枪型小。根据本发明所述的方法，步骤(3)所述根据通井情况，确定射孔枪类型包括以下步骤：通井过程中，应根据套变段可通过的最大连续油管尺寸尽可能选择较大尺寸射孔枪，需要考虑射孔后的毛刺对枪身外径的影响，避免射孔后起枪过程中的遇阻，若该井有多个套变点则在此基础上选择组合射孔枪。目前主要应用的三种枪型为51mm(射孔枪孔径：6.0-6.5mm，穿深：500-600mm)、60mm(射孔枪孔径：6.0-6.5mm，穿深：500-600mm)、73mm(射孔枪孔径：8.0-9.5mm，穿深：700-800mm)。
现采用的射孔方式有2种，即分组分批次射孔、全井筒射孔。分组分批次射孔，即射完一组或一批次后立即压裂，该方法针对性更强、调整和参数选择余地更大、避免孔眼数太多地层难以压开，但是也可能导致前次压裂造成套变加剧或产生新的套变点，而影响后续井段射孔甚至是改造，且孔眼尺寸不均一，压裂后的炮眼孔径变化大，暂堵球尺寸和数量确定难度大，并且该方法耗时长，增加施工成本。
全井筒射孔，即一次将所有炮眼射开，该方法能有效避免分组压裂导致套变加剧，而且射孔作业相对集中，保证施工连续性，但是由于射孔数量较多，增加了暂堵转向的难度。
根据本发明所述的方法，步骤(4)中需要按照套变井段的长度、射孔数量等参数对施工次数进行合理调整：一般设计施工次数在3-10次(折算后大约150m对应一次压裂施工作业)。通常套变井段长度越长，施工次数越多，且折算后的单段长度越长，对应的单次压裂施工液量和砂量越大。
通常情况下，单次压裂液量为3000-5000m3，砂量为120-170m3，施工排量为10-14m3/min，施工压力小于等于85MPa控制。若现场条件允许，适当提高支撑剂加量和施工排量以提高改造效果。
同时，需要确定处理炮眼及近井筒用盐酸及投暂堵材料后造缝用胶液用量，即：由于采用51、60、73mm等枪型射孔枪射孔，射孔弹穿深有限，前置15％盐酸处理炮眼及近井筒，通过套变井段全井筒侵泡来避免部分炮眼未射穿水泥环造成压裂困难。
为了段内缝网更加复杂，考虑在投入缝内暂堵剂和段内暂堵球后加入一定量的胶液，使在缝内暂堵或部分段内孔眼暂堵后开启新缝，达到对长变形段的有效改造目的。
根据本发明所述的方法，步骤(5)根据套变事件发生后的不同井况，目前主要有三种应对已压裂段的处理方式，即机械封堵、物理封堵、“化学+物理”封堵等，对已压裂段的处理方式的选择需要根据现场情况而定，且每种方式直接影响着暂堵材料的使用设计量的多少。
机械封堵：对于页岩气水平井套变井段可应用连续油管携封隔器的情况，最简单直接的方式即为使用适合尺寸的油管封隔器进行机械封堵，但对于井况比较复杂的情况，应用连续油管携封隔器入井和后期打捞风险大。
物理封堵：暂堵材料封堵属于物理封堵，能够应用于绝大多数套变井段的压裂改造中。然而对无法机械封堵且已压裂段孔眼数较多的情况，使用“暂堵球+暂堵剂”混合封堵的封堵难度大，且每次压裂前均要封堵前次已压裂段的所有有效孔道，成本相当高。
“化学+物理”封堵：液体桥塞封堵属于“化学+物理”封堵，使用液体桥塞封堵，操作性好、封堵效果好、时间上可调(可调控至7-10天)，每次压裂前不需要再对已压裂段进行封堵。该方式能够很好解决无法使用机械封堵的情况，但对于已压裂段较多的情况使用该种方式处理存在液体胶塞移动失效的风险。
根据本发明所述的方法，步骤(6)由于同一口页岩气水平井套变井段压裂施工前后射孔枪枪型发生变化，甚至套变井段内本身就存在多个套变点，为了尽可能的对变形段进行有效均匀改造，确保压裂改造效果，不同套变位置间使用不同枪型射孔枪进行射孔作业，故同一口页岩气水平井中可能存在不小于两种射孔孔眼直径的情况，同时考虑到套变井段压裂施工前已压裂段及套变井段施工过程中套变井段的炮眼不可避免地受到压裂支撑剂的间隔或连续打磨，导致有效流动通道的孔径逐渐变大，故采用“混合暂堵体积压裂”暂堵转向工艺对射孔炮眼、段内或封内压裂有效流动通道实施暂堵转向压裂施工作业，增加整体改造体积。具体可根据套变水平井的实际情况进行选择，即：可溶性暂堵球的匹配根据射孔枪型和孔径选择合适的暂堵球组合，同时根据经验公式优化计算暂堵球尺寸和数量；可溶性暂堵剂的匹配则根据经验公式计算用量，配合暂堵球进行炮眼的封堵；暂堵剂促进裂缝转向和复杂化。条件允许下的连续加砂，促进裂缝转向。
压裂施工步骤设计
以某页岩气水平井套变井段压裂施工的最复杂情况为说明对象，假设分段长度长达700m，组织4次施工，总规模按照液量12000m3、砂量480m3设计，按照施工次数均分，排量10-12m3/min；施工压力≤85MPa控制，采用液体桥塞封堵已压裂段，套变段理论孔眼总数336孔，单次施工匹配84孔，施工中期前后各匹配42孔，设计压裂作业步骤如下：
第1次施工：小排量将酸替入地层，然后提升至目标排量进行加砂作业，期间总液量达到1500m3左右投入60-80目缝内暂堵剂300Kg、5.5mm(55颗)+9mm(67颗)+11mm(13颗)暂堵球，完成本次施工。
第2次施工：施工前投5-8mm颗粒暂堵剂50Kg、5.5mm(109颗)+9mm(109颗)+11mm(25颗)暂堵球，待球和堵剂进入已压裂射孔孔眼后，施工压力有明显变化再逐渐提升至目标排量进行加砂作业，期间总液量达到1500m3左右投入60-80目缝内暂堵剂(300Kg)、5.5mm(87颗)+9mm(87颗)+11mm(20颗)暂堵球，完成本次施工。
第3次施工：施工前投5-8mm颗粒暂堵剂50Kg、5.5mm(218颗)+9mm(218颗)+11mm(50颗)暂堵球，待球和堵剂进入已压裂射孔孔眼后，施工压力有明显变化再逐渐提升至目标排量进行加砂作业，期间总液量达到1500m3左右投入60-80目缝内暂堵剂(300Kg)、5.5mm(120颗)+9mm(78颗)+11mm(15颗)暂堵球，完成本次施工。
第4次施工：施工前投5-8mm颗粒暂堵剂50Kg、5.5mm(328颗)+9mm(244颗)+11mm(50颗)暂堵球，待球和堵剂进入已压裂射孔孔眼后，施工压力有明显变化再逐渐提升至目标排量进行加砂作业，期间总液量达到1500m3左右投入60-80目缝内暂堵剂(300Kg)、5.5mm(153颗)+9mm(86颗)+11mm(15颗)暂堵球，完成本次施工。
为保证压裂方案顺利进行，加砂压裂施工过程中若出现以下情况，按照本预案要求执行。
①压裂施工压力持续上升，可能会导致套变加剧，通过控制排量控制压力，谨慎加砂。
②压裂施工压力快速上升，出现明显砂堵迹象，停砂控制排量顶替，防止超压。如出现砂堵迹象或砂堵，不得人为停车，控制压力降低排量进行试挤液体。若试挤不通则使用连续油管冲砂，不允许高压试挤。
③压裂施工压力快速下降，可能是套管出现漏点，降排量或停泵后讨论下步措施。
④压裂过程中实时监测邻井压力和气水产量情况，若出现异常情况(压窜迹象)，降排量或停泵后讨论下步措施。
⑤暂堵材料到位压力响应不明显，可能用量偏少或开启新的裂缝分流作用所致，按照原设计施工，对比施工参数，若判断封堵效果不好，可提前投入备用暂堵球，继续后续施工。
⑥对于应用液体桥塞得情况，若液体桥塞摩阻过高或提前交联导致桥塞无法下入的，每次施工前使用15mm暂堵球+5-8mm颗粒暂堵剂封堵已压裂段。
另一方面，本发明还提供了一种适用于深层页岩气水平井的混合暂堵体积压裂系统，其包括：多组液罐、主混砂车、副混砂车、砂罐、多台压裂车、液动阀1及液动阀2；
其中，所述多组液罐通过供液管线分别与主混砂车、副混砂车相连；
所述砂罐通过管路与主混砂车的搅拌罐相连；
所述副混砂车的出口通过软管线，经由旋塞阀与高压管汇相连，该高压管汇再与井口相连；
所述主混砂车的出口通过低压管汇分别与多台压裂车的入口相连，该多台压裂车的出口通过高压管汇经由液动阀1、液动阀2与井口相连；
优选地，该系统还包括酸罐，该酸罐通过供酸管线与所述任一台压裂车相连。
本发明针对页岩气水平井套管变形井段，尤其是深层页岩气水平井套管变形井段提出的混合(MCP)暂堵体积压裂方法，即：该工艺与大颗粒暂堵剂投送流程、小颗粒暂堵剂投送流程、液动阀投送暂堵球流程相结合，通过分批次投入“颗粒+缝内”暂堵剂和不同粒径组合暂堵球的暂堵转向工艺，解决套变井段的储层改造难题，提高储层动用程度的笼统暂堵体积压裂工艺。
本发明可以实现套变井段的储层改造，同时能够解决老井重复压裂的问题，分批次投入缝内暂堵剂和暂堵球，解决套变井段的储层改造难题，提高储层动用程度。
应用“混合暂堵体积压裂”暂堵转向工艺，能够大幅度减少机械封隔，降低施工成本，控制施工风险，缩短施工周期，将排采节流效应最小化；
附图说明
图1为本发明所提供的适用于深层页岩气水平井的混合暂堵体积压裂方法工艺流程图；
图2为本发明所提供的适用于深层页岩气水平井的混合暂堵体积压裂方法现场布局图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例及说明书附图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种适用于深层页岩气水平井的混合暂堵体积压裂系统，其包括：多组液罐、主混砂车、副混砂车、砂罐、多台压裂车、液动阀1及第二液动阀2；
其中，所述多组液罐(10组)通过供液管线分别与主混砂车、副混砂车相连；
所述砂罐通过管路与主混砂车的搅拌罐相连；
所述副混砂车的出口通过软管线，经由旋塞阀与第一高压管汇相连，该第一高压管汇再与井口相连；
所述主混砂车的出口通过低压管汇分别与多台压裂车的入口相连，该多台压裂车的出口通过第二高压管汇经由液动阀1、液动阀2与井口相连；
该系统还包括酸罐，该酸罐通过供酸管线与所述任一台压裂车相连。
实施例2
本实施例提供了一种适用于深层页岩气水平井的混合暂堵体积压裂方法，其工艺流程图如图1所示：
为方便现场施工方案调整，保证压裂施工效果，直观分析压裂施工效果，方便后期压裂效果分析，有必要采用微地震设备实时监测压裂施工过程中产生的微地震事件点的出现时机及分布情况。
从图2中可以看出，酸罐是用于储存已配置盐酸酸液的罐体。通常，压裂施工前进行套变井段炮眼和近井筒区域全井筒盐酸侵泡，酸液由酸罐导出，通过供酸管线进入压裂车，再经由压裂车小排量泵入高压管汇，最终流过井口直至目标套变井段。
液罐是用于储存已配置滑溜水和胶液压裂液的罐体，一组液罐分为上下2个大罐，一个平台一般备置10组液罐，3组液罐用于储存胶液，7组液罐用于储存滑溜水，通过混配车按一定比例配置好的压裂液，经缓冲罐储存至液罐组，保证压裂施工前已配置的压裂液总量不少于2000方，同时能够满足在施工过程中亦可按照当量施工用液量要求对两种压裂液进行在线混配。
砂罐是用于储存支撑剂的罐体，通常所装入支撑剂规格有100目、40/70目、30/50目三种，使用较多的是前两种支撑剂。在加砂段塞时，支撑剂直接由砂罐进入主混砂车搅拌罐，随压裂液经低压管线入压裂车后进入高压管汇，并通过高压管汇由井口进入井下。
现场配套的工艺流程及现场布局，重点突出投暂堵材料的设备、设备连接、操作流程等、方便现场补砂和补液砂罐位置必须摆置在高压区以外，方便在施工过程中及时补砂。
大颗粒暂堵剂投送时，即是在正式压裂施工前地面不带压的情况下，将5-8mm颗粒暂堵剂装入软管线中，将软管线与副混砂车连接好，并打开与高压管汇间的旋塞阀，由副混砂车打压，低排量确保将5-8mm颗粒暂堵剂全部送入高压管汇后，关闭旋塞阀，正式压裂施工开始后大颗粒暂堵剂直接由压裂液携入井口，送至井下。
小颗粒暂堵剂则是在压裂施工过程中施工液量达到二分之一时投送，通过主混砂车搅拌罐直接随压裂液由低压管汇过压裂车后进入高压管汇，并经井口送入井下。
单次压裂施工时，第一组暂堵球是在不带压的情况下直接由液动阀1投送入高压管汇中，关闭液动阀1旋塞阀后将本次压裂施工所需的备用暂堵球放入液动阀阀腔内，密封液动阀1，同时在液动阀2的阀腔内放入本次压裂施工所需的第二组暂堵球后密封液动阀2，并启动两组液动阀装置，保证压裂施工过程中顺利打开液动阀实施暂堵球投送。
以某页岩气水平井套变井段压裂施工的最复杂情况为说明对象，假设分段长度长达700m，组织4次施工，总规模按照液量12000m3、砂量480m3设计，按照施工次数均分，排量10-12m3/min；施工压力≤85MPa控制，采用液体桥塞封堵已压裂段，套变段理论孔眼总数336孔，单次施工匹配84孔，施工中期前后各匹配42孔，选用东方宝麟科技发展(北京)有限公司的暂堵材料5-8mm颗粒暂堵剂(大颗粒)+60-80目缝内暂堵剂(小颗粒)+“5.5mm+9.0mm+11.0mm”暂堵球，具体压裂施工步骤如下：
第1次施工：施工前将该次施工所需组暂堵球和备用暂堵球分别放入液动阀1和液动阀2的阀腔内，密封并启动液动阀后，开始压裂施工；小排量将盐酸替入地层，然后提升至目标排量进行加砂作业，期间总液量达到1500m3左右通过主混砂车投入东方宝麟科技发展(北京)有限公司60-80目缝内暂堵剂，同时启动液动阀2将组合5.5mm+9.0mm+11mm暂堵球投入高压管汇中，继续加砂作业，完成本次施工。
第2次施工：施工前投东方宝麟科技发展(北京)有限公司5-8mm颗粒暂堵剂至软管线中，并由副混砂车打压，低排量确保将5-8mm颗粒暂堵剂全部送入高压管汇，关闭旋塞阀放压，再将本次压裂施工第一组暂堵球(在备用暂堵球数量的基础上补齐数量)是在不带压的情况下直接由液动阀2投送入高压管汇中，关闭液动阀2的旋塞阀后将该次压裂施工所需第二组暂堵球和备用暂堵球分别放入液动阀1和液动阀2的阀腔内，开始压裂施工；提升排量至稳定状态，待球和堵剂进入已压裂射孔孔眼后，施工压力有明显变化再逐渐提升至目标排量进行加砂作业，期间总液量达到1500m3左右通过主混砂车投入60-80目缝内暂堵剂，同时启动液动阀1将组合5.5mm+9.0mm+11mm暂堵球投入高压管汇中，继续加砂作业，完成本次施工完成本次施工。
第3、4次的压裂施工步骤设计与第2次完全一致，仅组合暂堵球的数量有变化，尺寸根据射孔炮眼孔径确定，数量根据理论射孔炮眼数量确定，完成本井套变井段的压裂施工。
其中，具体压裂施工如下所示：
第1次施工：小排量将酸替入地层，然后提升至目标排量进行加砂作业，期间总液量达到1500m3左右投入60-80目缝内暂堵剂300Kg、5.5mm(55颗)+9mm(67颗)+11mm(13颗)暂堵球，完成本次施工。
第2次施工：施工前投5-8mm颗粒暂堵剂50Kg、5.5mm(109颗)+9mm(109颗)+11mm(25颗)暂堵球，待球和堵剂进入已压裂射孔孔眼后，施工压力有明显变化再逐渐提升至目标排量进行加砂作业，期间总液量达到1500m3左右投入60-80目缝内暂堵剂(300Kg)、5.5mm(87颗)+9mm(87颗)+11mm(20颗)暂堵球，完成本次施工。
第3次施工：施工前投5-8mm颗粒暂堵剂50Kg、5.5mm(218颗)+9mm(218颗)+11mm(50颗)暂堵球，待球和堵剂进入已压裂射孔孔眼后，施工压力有明显变化再逐渐提升至目标排量进行加砂作业，期间总液量达到1500m3左右投入60-80目缝内暂堵剂(300Kg)、5.5mm(120颗)+9mm(78颗)+11mm(15颗)暂堵球，完成本次施工。
第4次施工：施工前投5-8mm颗粒暂堵剂50Kg、5.5mm(328颗)+9mm(244颗)+11mm(50颗)暂堵球，待球和堵剂进入已压裂射孔孔眼后，施工压力有明显变化再逐渐提升至目标排量进行加砂作业，期间总液量达到1500m3左右投入60-80目缝内暂堵剂(300Kg)、5.5mm(153颗)+9mm(86颗)+11mm(15颗)暂堵球，完成本次施工。
施工条件允许的情况下，尝试实施100目粉砂连续加砂、100目粉砂+40/70目陶粒分段组合连续加砂或全程连续加砂，利用粉砂对近井筒区域进行打磨、降滤和封堵，增加压裂施工过程中的铺砂水平。若由于近井筒裂缝弯曲、缝宽不够，对砂浓度敏感程度高时，采取低砂浓度打磨、小段塞加砂、缓提砂浓度、多加粉砂、胶液扫砂等手段，能够一定程度减小缝内沉砂。

Claims (10)

1.一种适用于深层页岩气水平井的混合暂堵体积压裂方法，其包括以下步骤：
(1)、对发生疑似套变的水平井进行通井、洗井作业，并确定所述水平井是否发生套变，若判定该水平井已经发生了套变，则进一步确定套变位置和套变长度；
(2)、确定套变位置后，根据地质、测井参数确定射孔位置和射孔参数；
(3)、根据通井情况，确定射孔枪类型及射孔方式；
(4)、根据套变段长度、射孔数量，确定施工规模；
(5)、根据套变发生后的不同井况，确定已压裂段的处理方式；
(6)、基于射孔枪类型，采用混合暂堵体积压裂暂堵转向工艺对射孔炮眼、段内或缝内压裂有效流动通道实施暂堵转向压裂施工作业，以增加整体改造体积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的地质参数包括孔隙度、渗透率、含气量、岩石力学性质；
所述的测井参数包括总有机碳含量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述射孔参数包括相位角和孔密。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述根据通井情况，确定射孔枪类型包括以下步骤：通井过程中，应根据套变段通过的最大连续油管尺寸尽可能选择较大尺寸的射孔枪，同时需要考虑射孔后的毛刺对枪身外径的影响，以避免射孔后起枪过程中的遇阻，若该水平井有多个套变点则在此基础上应选择组合射孔枪。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)所述混合暂堵体积压裂暂堵转向工艺包括以下步骤：
第1次压裂施工：在目标排量下进行加砂作业，期间施工液量达到本次施工总液量的二分之一时，投入一定量缝内暂堵剂及不同粒径组合的暂堵球，完成本次施工；
第2次压裂施工：施工前投入一定量缝内暂堵剂或颗粒暂堵剂及不同粒径组合的暂堵球，待暂堵球和暂堵剂进入已压裂射孔孔眼后，施工压力有明显变化再逐渐提升至目标排量进行加砂作业，期间施工液量达到本次施工总液量的二分之一时，投入一定量缝内暂堵剂及不同粒径组合的暂堵球，完成本次施工；
余下的压裂施工步骤设计与第2次施工完全一致，仅组合暂堵球的数量有变化，完成本井套变井段的压裂施工；
优选地，在第1次压裂施工过程中，若施工前期需要对套变前已压裂段射孔孔眼进行暂堵的，在该次压裂施工前投送一定量暂堵剂和/或不同粒径组合的暂堵球以实施暂时封堵，其具体施工步骤与第2次压裂施工步骤完全一致。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(6)所述混合暂堵体积压裂暂堵转向工艺具体包括以下步骤：
第1次压裂施工：施工前将该次施工所需暂堵球和备用暂堵球分别放入液动阀1和液动阀2的阀腔内，密封并启动液动阀后，开始压裂施工；在目标排量下进行加砂作业，施工液量达到本次施工总液量的二分之一时，通过主混砂车投入缝内暂堵剂，同时启动液动阀2将不同粒径组合的暂堵球投入高压管汇中，继续加砂作业，完成本次施工；
第2次压裂施工：施工前，将颗粒暂堵剂投至软管线中，并由副混砂车打压，低排量确保将颗粒暂堵剂全部送入高压管汇，关闭旋塞阀放压，或者通过主混砂车投入缝内暂堵剂；再将本次压裂施工所用的第一组暂堵球在不带压的情况下直接由液动阀2投送入高压管汇中，关闭液动阀2的旋塞阀后将该次压裂施工所需的第二组暂堵球和备用暂堵球分别放入液动阀1和液动阀2的阀腔内，开始压裂施工；提升排量至稳定状态，待暂堵球和暂堵剂进入已压裂射孔孔眼后，施工压力有明显变化再逐渐提升至目标排量进行加砂作业，施工液量达到本次施工总液量的二分之一时，通过主混砂车投入缝内暂堵剂，同时启动液动阀1将第二组暂堵球投入高压管汇中，继续加砂作业，完成本次施工；
余下的压裂施工步骤设计与第2次施工完全一致，仅组合暂堵球的数量有变化，完成本井套变井段的压裂施工。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，根据射孔枪类型和孔径选择不同粒径组合的暂堵球和暂堵剂，并根据经验优化计算暂堵球尺寸和数量，以及暂堵剂的规格和用量；
优选地，当射孔枪型为包括89mm、73mm或89mm+73mm的第一射孔类型时，所用暂堵球包括15.0mm、13.5mm、11.0mm及9.0mm四种尺寸规格的暂堵球中的任两种或三种的组合；且所述每种暂堵球的数量根据封堵孔眼个数确定；
更优选地；其中，15.0mm、13.5mm、11.0mm及9.0mm的暂堵球的数量分别按封堵孔眼个数的0.3-1.5倍、1.0-2.0倍、1.0-2.0倍及0.3-1.5倍确定，而变形段内暂堵，暂堵球量按照理论已压裂炮眼数的10-30％富余量考虑；
还优选地，当射孔枪型为包括60mm、51mm或60mm+51mm的第二射孔类型时，所用暂堵球包括11.0mm、9.0mm及5.5mm三种尺寸规格暂堵球的组合；且所述每种暂堵球的数量根据封堵孔眼个数确定；
更优选地；其中，11.0mm、9.0mm及5.5mm的暂堵球的数量分别按封堵孔眼个数的0.3-1.5倍、1.0-2.0倍、1.0-2.0倍及0.3-1.5倍确定，而变形段内暂堵，暂堵球量按照理论已压裂炮眼数的10-30％富余量考虑；
还优选地，所述缝内暂堵剂包括100-120目、60-80目、20-40目缝内暂堵剂中的一种或几种的组合；缝内暂堵剂的用量为100-500kg；
还优选地，所述颗粒暂堵剂包括1-2mm、5-8mm、10-13mm颗粒暂堵剂中的一种或几种的组合；颗粒暂堵剂的用量为50-200kg；
还优选地，在实际压裂施工作业过程中，根据现场微地震显示情况及压裂施工压力响应情况对缝内暂堵剂、颗粒暂堵剂及暂堵球的实际用量进行调整。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，压裂施工前，前置15％盐酸处理炮眼及近井筒，通过套变井段全井筒浸泡来避免部分炮眼未射穿水泥环造成压裂困难。
9.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在投入缝内暂堵剂和暂堵球后加入一定量的胶液，以使在缝内暂堵或部分段内孔眼暂堵后开启新缝，达到对长变形段的有效改造目的。
10.一种适用于深层页岩气水平井的混合暂堵体积压裂系统，其包括：多组液罐、主混砂车、副混砂车、砂罐、多台压裂车、液动阀1及液动阀2；
其中，所述多组液罐通过供液管线分别与主混砂车、副混砂车相连；
所述砂罐通过管路与主混砂车的搅拌罐相连；
所述副混砂车的出口通过软管线，经由旋塞阀与高压管汇相连，该高压管汇再与井口相连；
所述主混砂车的出口通过低压管汇分别与多台压裂车的入口相连，该多台压裂车的出口通过高压管汇经由液动阀1、液动阀2与井口相连；
优选地，该系统还包括酸罐，该酸罐通过供酸管线与所述任一台压裂车相连。
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