CN106468165A - 一种裂缝性砂岩分层压裂酸化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种裂缝性砂岩分层压裂酸化方法，该方法包括：从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段后，对各待分簇射孔层段射孔，从而形成M个分簇射孔层段；然后将M个分簇射孔层段划分为N级射孔层段；最后，按照各级射孔层段的水平最小地应力从低到高的顺序，依次对N级射孔层段进行压裂酸化，解决由于厚储层的非均质性强造成部分渗透性好的射孔层段吸酸多、过度改造，而渗透性差的射孔层段吸酸少、未能改造或改造程度低的问题，从而实现对厚裂缝性砂岩储层的均匀改造，达到最大幅度提高单井产量的目的。

Description

一种裂缝性砂岩分层压裂酸化方法

技术领域

本发明涉及油田勘探开发技术，尤其涉及一种裂缝性砂岩分层压裂酸化方法。

背景技术

目前，压裂酸化是石油工业中油气井增产的重要措施。压裂酸化过程中，用压裂车将一定酸性的液体连续注入井筒中，当井筒中的压力高于地层破裂压力时，地层开裂形成裂缝，或者扩展地层的天然裂缝。然后，酸性液体进入裂缝中，继续进行压裂，并与裂缝周围的岩石发生化学反应，溶蚀掉可溶物质，清除裂缝中的堵塞物质，使得地层的渗流力得到改善和提高，从而达到改造地层、提高油气井产量的目的。

现有技术中，对于厚裂缝性砂岩储层，如果使用机械工具进行分层，则酸性液体注入按照由下至上的顺序逐渐进行压裂、酸化。如果不进行机械工具分层，由于厚储层具有非均质性，即厚储层中，地层的渗透性并非均匀分布，纵向上地层渗透性的差异较大，使得渗透性好的层段吸收的酸性液体较多，导致对渗透性好的层段过度酸化；而渗透性差的层段吸收的酸性液体较少，导致达不到对地层改造的目的。

因此，如何对渗透性非均匀分布的厚储层进行酸化，实为业界一直探索并努力解决的问题。

发明内容

本发明提供一种裂缝性砂岩分层压裂酸化方法，实现对渗透性非均匀分布的厚储层进行压裂酸化，以达到油气井增产的目的。

第一个方面，本发明提供一种分层压裂酸化方法，包括：

从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段，M≥2，M为整数；

对各待分簇射孔层段射孔，从而形成M个分簇射孔层段；

将所述M个分簇射孔层段分成N级射孔层段，N≤M，N为整数；

按照各级射孔层段的水平最小地应力从低到高的顺序，依次对所述N级射孔层段进行压裂酸化。

在第一个方面的第一种可能的实现方式中，所述从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段之前，还包括：

确定酸压层段；

确定所述酸压层段的三轴地应力满足走滑应力机制；

其中，所述三轴地应力包括：水平最大地应力、垂直地应力、水平最小地应力，所述走滑应力机制下，所述水平最大地应力＞所述垂直地应力＞所述水平最小地应力。

在第一个方面的第二种可能的实现方式中，所述按照各级射孔层段的水平最小地应力从低到高的顺序，依次对所述N级射孔层段进行压裂酸化，包括：

向第1级射孔层段注入前置液，以压开所述第1级射孔层段，所述第一级射孔层段为所述N级射孔层段中地应力最小的射孔层段；

向所述压开的第1级射孔层段注入酸化液，以对所述第1级射孔层段压裂酸化；

向所述第1级射孔层段投入暂堵剂，以使所述酸压层段所在的井筒压力升高，从而压开第2级射孔层段，继续对所述第2级射孔层段进行压裂酸化，直至对第N级射孔层段压裂酸化完毕。

结合第一个方面的第二种可能的实现方式，在第一个方面的第三种可能的实现方式中，该方法还包括：

对第X级射孔层段压裂酸化之前，根据组成所述第X级射孔层段中的各层射孔层段的总厚度，确定所述第X级射孔层段压裂酸化所需的酸化液的用量，X≤N，X为整数。

结合第一个方面的第二种可能的实现方式，在第一个方面的第四种可能的实现方式中，该方法还包括：

对第X级射孔层段压裂酸化之前，根据所述第X级射孔层段中射孔的数量，确定所述第X级射孔层段压裂酸化所需的暂堵剂的用量，X≤N，X为整数。

结合第一个方面的第四种可能的实现方式，在第一个方面的第五种可能的实现方式中，所述暂堵剂包括第一级粒径暂堵球、第二级粒径暂堵球、第三级粒径暂堵球；

所述第一级粒径暂堵球的用量为所述第X级射孔层段中射孔的数量的30％～50％；

所述第二级粒径暂堵球的质量为所述第一级粒径暂堵球数量的射孔孔眼的体积与所述第二级粒径暂堵球密度的乘积；

所述第三级粒径暂堵球的质量为所述第一级粒径暂堵球数量的射孔孔眼的体积与所述第三级粒径暂堵球密度的乘积减去所述第二级粒径暂堵球的体积与所述第三级粒径暂堵球密度的乘积；

其中，所述第一级粒径暂堵球、所述第二级粒径暂堵球、所述第三级粒径暂堵球由同一种材质制成且粒径逐渐减小，所述密度为所述材质的视密度。

结合第一个方面的第五种可能的实现方式，在第一个方面的第六种可能的实现方式中，所述第一级粒径暂堵球的粒径为8毫米、所述第二级粒径暂堵球的粒径为3毫米、所述第三级粒径暂堵球的粒径为1毫米。

在第一个方面的第七种可能的实现方式中，所述将所述M个分簇射孔层段分成N级射孔层段，包括：

将所述M个分簇射孔层段中，水平最小地应力的差值小于设定阈值、裂缝发育程度满足预设条件、脆性指数高、可压性指数高的分簇射孔层段划分为一级，从而将所述M个分簇射孔层段分成N级射孔层段。

在第一个方面的第八种可能的实现方式中，所述从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段，包括：

根据所述酸压层段的孔隙度、渗透率、裂缝发育程度、水平最小地应力、泊松比、脆性指数、可压性指数，从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段。

结合第一个方面的第一种至第八种中任一种可能的实现方式，在第一个方面的第九种可能的实现方式中，相邻两级射孔层段的水平最小地应力差至少为3兆帕。

本发明实施例提供的裂缝性砂岩分层压裂酸化方法，从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段后，对各待分簇射孔层段射孔，从而形成M个分簇射孔层段；然后将M个分簇射孔层段划分为N级射孔层段；最后，按照各级射孔层段的水平最小地应力从低到高的顺序，依次对N级射孔层段进行压裂酸化，解决由于裂缝性砂岩厚储层的非均质性强造成部分渗透性好的射孔层段吸酸多、过度改造，而渗透性差的射孔层段吸酸少、未能改造或改造程度低的问题，从而实现对厚裂缝性储层的均匀改造，达到最大幅度提高单井产量的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明方法实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明方法的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种裂缝性砂岩分层压裂酸化方法的流程图；

图2为本发明一种裂缝性砂岩分层压裂酸化方法中酸压层段与分簇射孔层段的示意图；

图3为本发明一种裂缝性砂岩分层压裂酸化方法的模拟示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一种裂缝性砂岩分层压裂酸化方法的流程图。本发明实施例适用于对渗透性非均匀分布的厚裂缝性砂岩储层的压裂酸化，具体包括如下步骤：

101、从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段，M≥2，M为整数。

本发明实施例中，需要进行压裂酸化的储层即为酸压层段。

102、对各待分簇射孔层段分簇射孔，从而形成M个分簇射孔层段。

本步骤中，对确定出的M个分簇射孔层段进行分簇射孔，形成M个分簇射孔层段，M≥2，M为整数。具体可参见图2，图2为本发明一种裂缝性砂岩分层压裂酸化方法中酸压层段与分簇射孔层段的示意图。

103、将所述M个分簇射孔层段分成N级射孔层段，N≤M，N为整数。

本步骤中，按照预设的规则，将M个分簇射孔层段划分为N级射孔层段。按照相似性原则，将M个分簇射孔层段中，最小水平地应力的值相近的分簇射孔层段划分为一级；或者，将M个分簇射孔层段中，最小水平地应力的值相近，且裂缝发育程度相似的分簇射孔层段划分为一级。

104、按照各级射孔层段的水平最小地应力从低到高的顺序，依次对所述N级射孔层段进行压裂酸化。

压裂酸化指在高于储层破裂压力或天然裂缝的闭合压力下，将酸化液挤入储层，在储层中形成裂缝，同时酸化液与壁面岩石反应，形成沟槽状或凹凸不平的蚀刻裂缝，施工结束后裂缝不能完全闭合，最终形成具有一定导流能力的人工裂缝，改善油气井的渗流状况，从而使油气井增产。

本步骤中，对各级射孔层段进行压裂酸化以实现油气井的增产作业。具体的，对每一级射孔层段压裂酸化完后，采用可降解的暂堵剂对该级射孔层段进行暂时封堵，然后对下一级进行同样的压裂酸化，直至所有级段，即2～N级射孔层段都完成压裂酸化。上述压裂酸化过程中，先对渗透性好、地应力低的级别的射孔层段进行压裂酸化，压裂酸化完毕后用可降解的暂堵剂进行封堵；然后重复对渗透性较差、地应力高的级别的射孔层段进行压裂酸化及暂堵，直到所有级别射孔层段完成压裂酸化及暂堵。

本发明实施例提供的裂缝性砂岩分层压裂酸化方法，从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段后，对各待分簇射孔层段射孔，从而形成M个分簇射孔层段；然后将M个分簇射孔层段划分为N级射孔层段；最后，按照各级射孔层段的水平最小地应力从低到高的顺序，依次对N级射孔层段进行压裂酸化，解决由于非均质性强的厚裂缝性砂岩储层部分渗透性好的射孔层段吸酸多、过度改造，而渗透性差的射孔层段吸酸少、未能改造或改造程度低的问题，从而实现对厚裂缝性砂岩储层的均匀改造，达到最大幅度提高单井产量的目的。

可选的，在本发明一实施例中，从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段之前，还需要确定出酸压层段，并判断该酸压层段是否适用本发明提供的分层压裂酸化方法。

具体的，对所述酸压层段分簇射孔，形成M个分簇射孔层段之前，可根据区块开发方案和油气井的储层特征等，确定酸压层段，并确定所述酸压层段的三轴地应力满足走滑应力机制，所述三轴地应力包括：水平最大地应力、垂直地应力、水平最小地应力，若所述水平最大地应力＞所述垂直地应力＞所述水平最小地应力，则为走滑应力机制；若确定所述酸压层段的三轴地应力满足所述走滑应力机制，说明该酸压层段能产生剪切滑移，则从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段，对所述酸压层段分簇射孔以形成M个分簇射孔层段，并实施本发明所述的分层压裂酸化方法，否则，用现有技术中的压裂酸化方法或其它压裂方法对确定出的酸压层段进行改造。

可选的，在本发明一实施例中，可根据酸压层段的属性参数，如酸压层段的孔隙度、渗透率、裂缝、水平最小地应力、泊松比、脆性指数、可压性指数等，从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段。

具体的，可先绘制整个酸压层段的各属性参数的曲线，综合考虑各曲线，将各曲线中满足一定规律的数值划分为一段，该段对应的酸压层段即为待分簇射孔层段。以酸压层段的水平最小地应力为例，假设整个酸压层段为井下6450米～6650米的井段，绘制该200米每一米对应的水平最小地应力等组成的曲线，根据曲线划分出待分簇射孔层段。

确定出M个待分簇射孔层段，对各待分簇射孔层段射孔，从而形成M个分簇射孔层段。射孔参数为60度相位，16孔/米，分簇射孔的长度控制在2～5米/簇。

可选的，在本发明一实施例中，可根据相似性原理，对各分簇射孔层段进行分级。

具体的，所述将所述M个分簇射孔层段分成N级射孔层段，具体为：将所述M个分簇射孔层段中，水平最小地应力的差值小于某一阈值、裂缝发育程度满足预设条件、脆性指数高、可压性指数好的分簇射孔层段划分为一级，从而将所述M个分簇射孔层段分成N级射孔层段。其中阈值可根据需求预设，相邻两级射孔层段的水平最小地应力差至少为3兆帕。

可选的，在本发明一实施例中，对第X级射孔层段压裂酸化之前，还需确定出压裂酸化第X级射孔层段所需的酸化液的用量，其中，X≤N，X为整数。

具体的，根据上述实施例一步骤103可知：每一级射孔层段由至少一个分簇射孔层段组成。因此，可根据组成第X级射孔层段中的各分簇射孔层段的厚度相加，确定出压裂酸化第X级射孔层段所需的酸化液的用量。

可选的，在本发明一实施例中，对第X级射孔层段压裂酸化之前，还需要根据所述第X级射孔层段中射孔的数量，确定所述第X级射孔层段压裂酸化所需的暂堵剂的用量，其中，X≤N，X为整数。

具体的，暂堵剂包括多种粒径组合的暂堵球，现在经常使用的为三种粒径，即第一级粒径暂堵球、第二级粒径暂堵球、第三级粒径暂堵球；其中，第一级粒径暂堵球也称之为最大粒径暂堵球，第二级粒径暂堵球也称之为次一粒径暂堵球。对于第X级射孔层段来说，确定暂堵剂的数量时，先根据该第X级射孔层段中射孔的数量，确定第一粒径暂堵球的用量，该第一粒径暂堵球的用量为射孔数量的30％～50％。如果第X级射孔层段的孔隙度高、渗透性好、裂缝发育，则需要的第一粒径的暂堵球的数量较多，可以达到50％。

确定出第一粒径暂堵球的用量后，根据该第一粒径暂堵球的用量，确定第二粒径暂堵球的用量。具体的，第二级粒径暂堵球的质量为第一级粒径暂堵球数量的射孔孔眼的体积与所述第二级粒径暂堵球密度的乘积。

确定出第二粒径暂堵球的用量后，根据该第二粒径暂堵球的用量，确定第三粒径暂堵球的用量。具体的，第三级粒径暂堵球的质量为所述第一级粒径暂堵球数量的射孔孔眼的体积与所述第三级粒径暂堵球密度的乘积，减去所述第二级粒径暂堵球的体积与所述第三级粒径暂堵球密度的乘积。

上述实施例中，所述第一级粒径暂堵球、所述第二级粒径暂堵球、所述第三级粒径暂堵球由同一种材质制成且粒径逐渐减小，所述密度为所述材质的视密度。第一级粒径暂堵球的粒径例如为8毫米，第二级粒径暂堵球的粒径例如为3毫米，第三级粒径暂堵球的粒径例如为1毫米，材质为可降解的暂堵球或颗粒组合材料等。

可选的，在本发明一实施例中，所述按照各级射孔层段的水平最小地应力从低到高的顺序，依次对所述N级射孔层段进行压裂酸化，具体为：向第1级射孔层段注入前置液，以压开所述第1级射孔层段，所述第一级射孔层段为所述N级射孔层段中地应力最小的射孔层段；向所述压开的第1级射孔层段注入酸化液，以对所述第1级射孔层段酸压裂；向所述第1级射孔层段投入暂堵剂，以使所述酸压层段所在的井筒压力升高，从而压开第2级射孔层段，继续对所述第2级射孔层段进行压裂酸化，直至对第N级射孔层段压裂酸化完毕。

上述压裂酸化过程中，先用前置液剪切滑移压开第一级射孔层段，注入酸化液进行酸化蚀刻，待酸化液注完后，投入暂堵球以封堵该第1级射孔层段。随着第一级射孔层段被封堵，油气井的压力逐步升高，达到第2级射孔层段的剪切滑移启动压力，从而压开第2级射孔层段，再酸压刻蚀和暂堵，如此往复。

下面，用一个具体的油气井对本发明提供的裂缝性砂岩分层压裂酸化方法进行描述，具体可参见图3，图3为本发明一种裂缝性砂岩分层压裂酸化方法的模拟示意图。

请参照图3，本实施例中，酸压层段为井下6450～6630。根据该酸压层段的测井孔隙度曲线、水平最大地应力曲线、垂直地应力曲线、水平最小地应力曲线等，从该酸压层段中确定出18个待分簇射孔层段，对该18个待分簇射孔层段射孔，从而形成18个分簇射孔层段。将该18个分簇射孔层段划分为3级酸压层段，分别用不同图案填充，如第1级酸压层段为6453～6456m、6463～6466m、6476～6479m、6485～6488m、6495～6498m、6515～6518m、6535～6538m、6560～6563m、6583～6585m之间用第一种图案填充的层段；第2级酸压层段为6505～6508m、6524～6526m、6544～6547m、6552～6555m、6574～6577m、6619～6621m之间用第2种图案填充的层段；第3级酸压层段为6592～6594m、6596～6599m、6612～6615m之间用第3种图案填充的层段。

如此一来，第一级酸压层段的长度为26米，分簇段长约为2～3米，采用60度相位射孔，孔密度为16孔/米；第二级酸压层段的长度为16米，分簇段长约为2米～3米，采用60度相位射孔，孔密度为16孔/米。第三级酸压层段的长度为8米，分簇段长约为2～3米，采用60度相位射孔，孔密度为16孔/米。压裂酸化过程中，先对第1级射孔层段进行压裂酸化并暂堵，第一粒径暂堵球的用量为139个，第一粒径暂堵球到位后施工的油压从69.1兆帕上升到76.0兆帕，上升了6.9兆帕。然后对第2级射孔层段进行酸压压裂并暂堵，第一粒径暂堵球的用量为85个，第一粒径暂堵球到位后油气井的油压从73.1兆帕上升到79.8兆帕，上升了6.7兆帕。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种裂缝性砂岩分层压裂酸化方法，其特征在于，包括：

从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段，M≥2，M为整数；

对各待分簇射孔层段射孔，从而形成M个分簇射孔层段；

将所述M个分簇射孔层段分成N级射孔层段，N≤M，N为整数；

按照各级射孔层段的水平最小地应力从低到高的顺序，依次对所述N级射孔层段进行压裂酸化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段之前，还包括：

确定酸压层段；

确定所述酸压层段的三轴地应力满足走滑应力机制；

其中，所述三轴地应力包括：水平最大地应力、垂直地应力、水平最小地应力，所述走滑应力机制下，所述水平最大地应力＞所述垂直地应力＞所述水平最小地应力。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照各级射孔层段的水平最小地应力从低到高的顺序，依次对所述N级射孔层段进行压裂酸化，包括：

向第1级射孔层段注入前置液，以压开所述第1级射孔层段，所述第一级射孔层段为所述N级射孔层段中地应力最小的射孔层段；

向所述压开的第1级射孔层段注入酸化液，以对所述第1级射孔层段酸化压裂；

向所述第1级射孔层段投入暂堵剂，以使所述酸压层段所在的井筒压力升高，从而压开第2级射孔层段，继续对所述第2级射孔层段进行压裂酸化，直至对第N级射孔层段压裂酸化完毕。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

对第X级射孔层段压裂酸化之前，根据组成所述第X级射孔层段中的各射孔层段的总厚度，确定所述第X级射孔层段压裂酸化所需的酸化液的用量，X≤N，X为整数。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

对第X级射孔层段压裂酸化之前，根据所述第X级射孔层段中射孔的数量，确定所述第X级射孔层段压裂酸化所需的暂堵剂的用量，X≤N，X为整数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述暂堵剂包括第一级粒径暂堵球、第二级粒径暂堵球、第三级粒径暂堵球；

所述第一级粒径暂堵球的数量为所述第X级射孔层段中射孔的数量的30％～50％；

所述第二级粒径暂堵球的质量为所述第一级粒径暂堵球数量的射孔孔眼的体积与所述第二级粒径暂堵球密度的乘积；

所述第三级粒径暂堵球的质量为所述第一级粒径暂堵球数量的射孔孔眼的体积与所述第三级粒径暂堵球密度的乘积减去所述第二级粒径暂堵球的体积与所述第三级粒径暂堵球密度的乘积；

其中，所述第一级粒径暂堵球、所述第二级粒径暂堵球、所述第三级粒径暂堵球由同一种材质制成且粒径逐渐减小，所述密度为所述材质的视密度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一级粒径暂堵球的粒径为8毫米、所述第二级粒径暂堵球的粒径为3毫米、所述第三级粒径暂堵球的粒径为1毫米。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述M个分簇射孔层段分成N级射孔层段，包括：

将所述M个分簇射孔层段中，水平最小地应力的差值小于设定阈值、裂缝发育程度满足预设条件、脆性指数高、可压性指数高的分簇射孔层段划分为一级，从而将所述M个分簇射孔层段分成N级射孔层段。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段，包括：

根据所述酸压层段的孔隙度、渗透率、裂缝发育程度、水平最小地应力、泊松比、脆性指数、可压性指数，从酸压层段中确定出M个待分簇射孔层段。

10.根据权利要求1～9任一项所述的方法，其特征在于，相邻两级射孔层段的水平最小地应力差至少为3兆帕。