CN107100607B - 暂堵转向压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种暂堵转向压裂方法，包括如下步骤：第一步，向井内输入工作液，所述工作液包括压裂液；第二步，待工作液液面快速上升时，向工作液中加入短纤维网；第三步，向工作液内加入暂堵剂，所述暂堵剂包括大颗粒暂堵剂及粉末状暂堵剂；第四步，测量下层工作液PH值，若为中性或者为酸性则加入氢氧化钠溶液，调节PH值为弱碱性。第五步，待压力稳定时，加入酸溶液直至中性。本发明的优点在于，通过向地层中泵注高强度暂堵剂，包括大颗粒暂堵剂及粉末状暂堵剂，封堵以往裂缝，迫使流体转向，压开新裂缝，使裂缝形态复杂化，进而提高单井产量和控制储量。
Description
技术领域
本发明涉及水平井分段压裂技术领域，尤其涉及一种暂堵转向压裂方法。
背景技术
对低渗透油田，水平井分段压裂在水平井段形成多条相互独立的人工裂缝改善渗流条件，提高单井产能。欲在比较长的水平井井段中以较短的时间、安全地压裂形成上述优化的多条水力裂缝，且压后快速地排液，实现低伤害的水平井分段压裂，其压裂工艺技术难点在于分段压裂工艺方式选择和井下封堵工具。常规水平井分段改造不足有两个个方面：首先，根据80％以上的产能来自大约30％的层段的认识，一方面是大约50％以上的液体泵注入了没有产能贡献的地层，另一方面是油气富集的甜点区没有得到充分改造，尤其是油气富集的甜点区分在同一段，仅仅压开一条裂缝，改造强度远远不够。液体压裂效率很低；其次，根据低渗透油气藏裂缝波及不到的地方，油气很难运移和被动用的原理，目前大部分压裂形成的裂缝大多是传统意义的单一裂缝，裂缝形状单一，横向扩展延伸较少，压裂有效体积较小，动用的油气资源自然就少，产量较低、累计产出量少就成为了必然现象。
暂堵多缝压裂技术在施工过程中，适时地向地层中加入适量的暂堵剂，遵循向阻力最小方向流动的原则，暂堵剂随压裂液进入原有裂缝或高渗透层，在压差作用下聚集并产生高强度的滤饼桥堵，使后续压裂液不能进入该裂缝和高渗透带，同时，在一定的水平两向应力差条件下，使压裂产生的新裂缝沿着与以前人工裂缝不同的方位起裂和延伸，从而建立新的油气渗流通道和改变油气层流体渗流驱替规律，以提高低渗透储层的改造效果。盖上了上述常见的问题。
专利号为201511015214.7的发明专利提到一种实现水平井段内暂堵转向多缝压裂的方法，该方法通过采用多尺度可降解暂堵剂提高封堵效率、降低缝间液体的漏失量，应用可降解纤维分散到携带液中形成的网状结构，提高可降解暂堵剂在携带液中的稳定性，提高封堵成功率。施工结束后，暂堵转向工作液中的可降解暂堵剂和可降解纤维在井底温度的作用下完全降解，无残渣，不对人工裂缝产生污染。但是多尺度可降解暂堵剂为混合暂堵剂，且大粒径可降解暂堵剂被截堵在裂缝端口，小粒径填充在大粒径可降解暂堵剂之间，仅是提高封堵效果，对缝隙开裂并无益处。
此外，在压裂施工中，存在很多突发情况，也需要引起一定的重视。
因此，如何针对上述现有暂堵转向压裂所存在的缺点进行研发改良，实为相关业界所需努力研发的目标，本发明人有鉴于此，乃思及创作的意念，遂以多年的经验加以设计，经多方探讨并试作样品试验，及多次修正改良，乃推出本发明。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术问题，本发明提供了暂堵转向压裂方法。
(二)技术方案
本发明提供了暂堵转向压裂方法，包括如下步骤：
第一步，向井内输入工作液，所述工作液包括压裂液；
第二步，当工作液液面快速上升时，向工作液中加入短纤维网；
第三步，向工作液内加入暂堵剂，所述暂堵剂包括大颗粒暂堵剂及粉末状暂堵剂；
第四步，测量下层工作液PH值，若为中性或者为酸性则加入氢氧化钠溶液，调节PH值为弱碱性；
第五步，当压力稳定上升接近70MPa时，向井内加入酸溶液直至下层工作液呈中性。
在本发明的一些实施例中，所述大颗粒暂堵剂由粒径为11-13mm的颗粒组成，所述粉末状暂堵剂由粒径为20-120目或1-3mm的颗粒组成。
在本发明的一些实施例中，所述暂堵剂包含10-20份碳酸钙，1-3份对笨二甲酸乙烯酯，14-16份聚丙烯酰胺，13-15份的天然聚氨酯，1-2份过硫酸钾、1-2份异丙醇、1-2份氯化铝。
在本发明的一些实施例中，所述大颗粒暂堵剂在施工间歇于地面高压管汇投送；粉末状暂堵剂在混砂车投送。
在本发明的一些实施例中，所述大颗粒暂堵剂的投放方法为：
1)前次裂缝加砂压裂顶替结束后，停泵，关闭井口油管闸门，打开放喷管线闸门，地面高压管线泄压；将暂堵剂装入软管线，与混砂车排出口连接；
2)关闭全部混砂车向低压管汇供液阀门；打开旋塞阀和混砂车排出阀门，混砂车平缓加压将暂堵剂完全推进高压管汇，关闭旋塞阀和混砂车排出口阀门；
3)关闭放喷管线闸门，打开井口油管闸门，启动一台压裂车以0.5-1.0m3/min排量将暂堵剂由地面管线送入井筒，然后启动其他压裂车，用前次裂缝的顶替量以1.5-2.0m3/min排量将暂堵剂送到裂缝位置，按设计进行下条裂缝施工。
在本发明的一些实施例中，所述大颗粒暂堵剂的投放方法为：
1)前次裂缝加砂压裂顶替结束后，停泵，关闭井口油管闸门，打开放喷管线闸门，地面高压管线泄压；关闭旋塞阀；将暂堵剂装入软管线，分别与水泥车排出口和旋塞阀连接；打开旋塞阀；
2)水泥车供液，启动供液电机，加大油门平缓加压将暂堵剂完全推进至井口高压管线，关闭旋塞阀；关闭放喷管线闸门，打开旋塞阀和井口油管闸门，启动一台压裂车以.5-1.0m3/min排量将暂堵剂由地面管线送入井筒，然后启动其他压裂车，用前次裂缝的顶替量以1.5-2.0m3/min排量将暂堵剂送到裂缝位置，按设计进行下条裂缝施工。
在本发明的一些实施例中，在施工中，若出现破裂压力超过70MPa而无法将地层压开，则停止施工。
在本发明的一些实施例中，在施工中，如发生砂堵现象，依次采用以下措施解堵：
1)平稳挤压裂液解堵：当出现泵压猛增，排量下降，确认为砂堵时，应立即停止加砂，用大排量平稳挤压裂液的方法进行解堵，待正常后再继续加砂；如不能解堵，则进行下一步；液氮防喷解堵：连接放喷管线，利用液氮能量从油管放喷，放活后根据现场情况确定下步措施；如放不活进行下一步；
2)水击解堵：水击解堵是用少部分压裂车，在安全压力范围内，从油管正憋压，然后猛放压，形成一个水击现象，产生冲击和振动；经正冲击与反振动的往复作用，冲击或振活沉砂段解除砂堵；
3)如水击解堵不成功，则下连续油管从油管冲砂。
在本发明的一些实施例中，若施工过程中压力上升过快立即停止加砂，用1-2个井筒体积的滑溜水冲洗，等压力平稳后按照备用泵注程序继续施工。
在本发明的一些实施例中，在施工中，若发生井口或地面管线漏，则立即停泵，关井口闸门和旋塞阀，进行整改。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明暂堵转向压裂方法至少具有以下有益效果其中之一：
(1)通过向地层中泵注高强度水溶性(油溶性)暂堵剂，封堵以往裂缝，迫使流体转向，压开新裂缝，使裂缝形态复杂化，进而提高单井产量和控制储量；
(2)在施工过程中适时地向地层中加入大颗粒暂堵剂，流体遵循向阻力最小方向流动的原则，暂堵剂封堵原裂缝，在近井地带产生高强度滤饼。后续工作液不能继续向原裂缝流入，迫使压裂液在原裂缝某一相对薄弱处，开启新缝。在应力等值线区域内，新裂缝沿起裂方向继续延伸，当经过应力等值线区后，回到与老裂缝平行的方向。压后暂堵剂完全溶解，原裂缝恢复产能；
(3)在缝内投放粉末状高强度水溶性暂堵剂，对主裂缝端部形成临时封堵，迫使在裂缝壁面不同位置压开多条支裂缝或微裂缝，形成复杂网络裂缝，获得更大的改造体积；
(4)暂堵剂耐温范围广，适用于60-180℃地层，均可承受80MPa，封堵率高；材料特殊，为非磺化沥青类；可溶于清水、盐水、酸液、碱液、压裂液等多种水基流体，溶解后对地层，伤害小，渗透率恢复率90％以上；
(5)大颗粒暂堵剂投送根据压裂高低压管汇组合形式，具有两种投送方式，粉末状高强度水溶性暂堵剂从混砂车搅拌罐投送即可，暂堵剂的投送操作简单；
(6)破裂压力超过70MP，地面仍然未被压裂，如继续施压，恐造成压裂管道和相关设备的超压损坏；
(7)砂堵会导致压力接近限压，依照严重程度采取对应的措施，否则会造成超压；
(8)由于造成压力上升过快的因素很多，用滑溜水冲洗，并采用备用泵，基本排除隐患；
(9)管线泄漏，造成压裂压力不够，浪费资源，且压裂效果差，需停工检修；
(10)最后调节工作液至中性，利于开始封堵的裂缝重新解堵，利用最后阶段压力尽可能压开更多裂缝，同时利于暂堵剂溶解少残留。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种暂堵转向压裂方法。通过向地层中泵注高强度水溶性(油溶性)暂堵剂，封堵以往裂缝，迫使流体转向，压开新裂缝，使裂缝形态复杂化，进而提高单井产量和控制储量。在施工过程中适时地向地层中加入大颗粒暂堵剂，流体遵循向阻力最小方向流动的原则，暂堵剂封堵原裂缝，在近井地带产生高强度滤饼。后续工作液不能继续向原裂缝流入，迫使压裂液在原裂缝某一相对薄弱处，开启新缝。在应力等值线区域内，新裂缝沿起裂方向继续延伸，当经过应力等值线区后，回到与老裂缝平行的方向。压后暂堵剂完全溶解，原裂缝恢复产能。粉末状暂堵剂封堵缝端，使裂缝复杂化。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
在本发明的一个示例性实施例中，图1为本发明实施例暂堵转向压裂方法的流程图。包括如下步骤：
第一步，向井内输入工作液，所述工作液包括压裂液；
第二步，待工作液液面快速上升时，向工作液中加入短纤维网；
第三步，向工作液内加入暂堵剂，暂堵剂包括大颗粒暂堵剂及粉末状暂堵剂；
第四步，测量下层工作液PH值，若为中性或者为酸性则加入氢氧化钠溶液，调节PH值为弱碱性。
第五步，待压力稳定时，加入酸溶液直至中性。
在本发明的一些实施例中，大颗粒暂堵剂由粒径为11-13mm的颗粒组成，粉末状暂堵剂由粒径为20-120目或1-3mm的颗粒组成；暂堵剂均包含10-20份碳酸钙，1-3份对笨二甲酸乙烯酯，14-16份聚丙烯酰胺，13-15份的天然聚氨酯，1-2份过硫酸钾、1-2份异丙醇、1-2份氯化铝，其中过硫酸钾为引发剂，异丙醇为链转移剂，氯化铝为交联剂。暂堵剂在地面高温高压下通过交联反应以及物理法的优势活化得到颗粒型堵剂，是化学反应与物理势能相互催化的复合体。一次交联是在生产时完成物化反应，形成颗粒，在应用时，颗粒随液体进入孔眼和裂缝后，在压力差下获得势能后继续反应交联，形成高强度的滤饼。从而具备颗粒性的高强度，又具备交联型堵剂的良好封堵率，具备了用量少，形成压差大、压后完全溶解无污染的特点。在压裂液和酸液里可以完全溶解，不会造成新的伤害，不会给压裂设备带来新的负担，所需的压力和封堵时间，可以通过应用量剂大小、成分组成、颗粒大小控制。
其中，缝内转向暂堵剂用量计算如下式：
G＝πH(d×Δd+Δd2)×ρ视×(1+k)/10
式中：G：暂堵剂质量(其单位为kg)；H：射孔段长度(其单位为m)；d：套管外径(其单位为cm)；Δd：滤饼厚度(其单位为cm)；ρ视：暂堵剂视密度(其单位为g/cm3)；k：嵌入裂缝比例(其单位为％)。
在本发明的一些实施例中，大颗粒暂堵剂投送根据压裂高低压管汇组合形式，具有两种投送方式，粉末状高强度水溶性暂堵剂从混砂车搅拌罐投送即可，暂堵剂的投送操作简单；具体地，
大颗粒暂堵剂的一种投放方法为：
1)前次裂缝加砂压裂顶替结束后，停泵，关闭井口油管闸门，打开放喷管线闸门，地面高压管线泄压；将暂堵剂装入软管线，与混砂车排出口连接；
2)关闭全部混砂车向低压管汇供液阀门；打开旋塞阀和混砂车排出阀门，混砂车平缓加压将暂堵剂完全推进高压管汇，关闭旋塞阀和混砂车排出口阀门；
3)关闭放喷管线闸门，打开井口油管闸门，启动一台压裂车以0.5-1.0m3/min排量将暂堵剂由地面管线送入井筒，然后启动其他压裂车，用前次裂缝的顶替量以1.5-2.0m3/min排量将暂堵剂送到裂缝位置，按设计进行下条裂缝施工。
大颗粒暂堵剂的另一种投放方法为：
4)前次裂缝加砂压裂顶替结束后，停泵，关闭井口油管闸门，打开放喷管线闸门，地面高压管线泄压；关闭旋塞阀；将暂堵剂装入软管线，分别与水泥车排出口和旋塞阀连接；打开旋塞阀；
5)水泥车供液，启动供液电机，加大油门平缓加压将暂堵剂完全推进至井口高压管线，关闭旋塞阀；关闭放喷管线闸门，打开旋塞阀和井口油管闸门，启动一台压裂车以.5-1.0m3/min排量将暂堵剂由地面管线送入井筒，然后启动其他压裂车，用前次裂缝的顶替量以1.5-2.0m3/min排量将暂堵剂送到裂缝位置，按设计进行下条裂缝施工。
压裂施工过程也对压裂成功与否切起到关键的作用，及时处理压裂施工中的出现的问题，才能取得良好的施工效果。
若出现破裂压力超过70MPa而无法将地层压开，则停止施工；
压裂施工中压力突然上升时，且幅度较大时，工程技术员应立即通知仪表操作人员停泵。采取相应措施。
在压裂施工中，若出现压力上升过快则停止加砂，开始顶替；如发生砂堵现象，则按以下措施解堵。
平稳挤压裂液解堵：当出现泵压猛增，排量下降，确认为砂堵时，应立即停止加砂，用大排量平稳挤压裂液的方法进行解堵，待正常后再继续加砂；
连接放喷管线，利用液氮能量从油管放喷，放活后根据现场情况确定下步措施。如放不活进行水击解堵。
水击解堵：水击解堵是用少部分压裂车，在安全压力范围内，从油管正憋压，然后猛放压，形成一个水击现象，产生冲击和振动。经正冲击与反振动的往复作用，冲击或振活沉砂段解除砂堵。
如水击解堵不成功，则下连续油管从油管冲砂。
在压裂施工中，若发生井口或地面管线漏，则立即停泵，关井口闸门和旋塞阀，进行整改。整改后，若施工处于注前置液阶段，则重新计算前置液量，然后按调整后的泵注程序继续施工；若施工处于加砂阶段，则开始顶替。
若施工过程裂缝延伸压力较高，逼近施工限压，则现场调整施工设计，修改施工规模、施工排量、泵注程序等。施工时尽量限压不限排量。
在压裂施工过程中，裂缝延伸压力较高，接近施工限压，进行调整施工设计，修改施工参数，服从指挥人员。
此外，在本发明的一些实施例中，若施工过程中压力上升过快立即停止加砂，用1-2个井筒体积的滑溜水冲洗，等压力平稳后按照备用泵注程序继续施工。
在本发明的一些实施例中，在施工中，若发生井口或地面管线漏，则立即停泵，关井口闸门和旋塞阀，进行整改。
至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明有了清楚的认识。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式。
还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
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，并不用于限制本发明，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 (4)
1.一种暂堵转向压裂方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，向井内输入工作液，所述工作液包括压裂液；第二步，当工作液液面快速上升时，向工作液中加入短纤维网；第三步，向工作液内加入暂堵剂，所述暂堵剂包括大颗粒暂堵剂及粉末状暂堵剂；第四步，测量下层工作液PH值，若为中性或者为酸性则加入氢氧化钠溶液，调节PH值为弱碱性；第五步，当压力稳定上升接近70MPa时，向井内加入酸溶液直至下层工作液呈中性；
其中所述大颗粒暂堵剂由粒径为11-13mm的颗粒组成，所述粉末状暂堵剂由粒径为20-120目或1-3mm的颗粒组成；所述暂堵剂包含10-20份碳酸钙，1-3份对笨二甲酸乙烯酯，14-16份聚丙烯酰胺，13-15份的天然聚氨酯，1-2份过硫酸钾、1-2份异丙醇、1-2份氯化铝；其中过硫酸钾为引发剂，异丙醇为链转移剂，氯化铝为交联剂；大颗粒暂堵剂在地面高温高压下通过交联反应以及物理法的优势活化得到颗粒型堵剂；在应用时颗粒随液体进入孔眼和裂缝后，在压力差下获得势能后继续反应交联，形成高强度的滤饼，大颗粒暂堵剂在压裂液和酸液里可以完全溶解；
缝内转向暂堵剂用量计算如下式：
G＝πH(d×Δd+Δ d2 )×ρ视×(1+k)/10
式中：G：暂堵剂质量，单位为kg；H：射孔段长度，单位为m；d：套管外径，单位为cm；Δd：滤饼厚度，单位为cm；ρ视 ：暂堵剂视密度，单位为g/ cm3 ；k：嵌入裂缝比例，单位为％；
所述大颗粒暂堵剂在施工间歇于地面高压管汇投送；粉末状暂堵剂在混砂车投送；
在施工中，如发生砂堵现象，依次采用以下措施解堵：1)平稳挤压裂液解堵：当出现泵压猛增，排量下降，确认为砂堵时，应立即停止加砂，用大排量平稳挤压裂液的方法进行解堵，待正常后再继续加砂；如不能解堵，则进行下一步；2)液氮放喷解堵：连接放喷管线，利用液氮能量从油管放喷，放活后根据现场情况确定下步措施；如放不活进行下一步；3)水击解堵：水击解堵是用少部分压裂车，在安全压力范围内，从油管正憋压，然后猛放压，形成一个水击现象，产生冲击和振动；经正冲击与反振动的往复作用，冲击或振活沉砂段解除砂堵；4)如水击解堵不成功，则下连续油管从油管冲砂；
若施工过程中压力上升过快立即停止加砂，用1-2个井筒体积的滑溜水冲洗，等压力平稳后按照备用泵注程序继续施工；在施工中，若发生井口或地面管线漏，则立即停泵，关井口闸门和旋塞阀，进行整改。
2.根据权利要求1所述的暂堵转向压裂方法，其特征在于：所述大颗粒暂堵剂的投放方法为：1)前次裂缝加砂压裂顶替结束后，停泵，关闭井口油管闸门，打开放喷管线闸门，地面高压管线泄压；将暂堵剂装入软管线，与混砂车排出口连接；2)关闭全部混砂车向低压管汇供液阀门；打开旋塞阀和混砂车排出阀门，混砂车平缓加压将暂堵剂完全推进高压管汇，关闭旋塞阀和混砂车排出口阀门；3)关闭放喷管线闸门，打开井口油管闸门，启动一台压裂车以0.5-1.0m3/min排量将暂堵剂由地面管线送入井筒，然后启动其他压裂车，用前次裂缝的顶替量以1.5-2.0m3/min排量将暂堵剂送到裂缝位置，按设计进行下条裂缝施工。
3.根据权利要求1所述的暂堵转向压裂方法，其特征在于：所述大颗粒暂堵剂的投放方法为：1)前次裂缝加砂压裂顶替结束后，停泵，关闭井口油管闸门，打开放喷管线闸门，地面高压管线泄压；关闭旋塞阀；将暂堵剂装入软管线，分别与水泥车排出口和旋塞阀连接；打开旋塞阀；2)水泥车供液，启动供液电机，加大油门平缓加压将暂堵剂完全推进至井口高压管线，关闭旋塞阀；关闭放喷管线闸门，打开旋塞阀和井口油管闸门，启动一台压裂车以.5-1.0m3/min排量将暂堵剂由地面管线送入井筒，然后启动其他压裂车，用前次裂缝的顶替量以1.5-2.0m3/min排量将暂堵剂送到裂缝位置，按设计进行下条裂缝施工。
4.根据权利要求2或3所述的暂堵转向压裂方法，其特征在于：在施工中，若出现破裂压力超过70MPa而无法将地层压开，则停止施工。
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