CN107489411A - 一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法 - Google Patents
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Abstract
一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，首先，根据目的施工井段与水平井筒相对位置，将施工管柱入井后坐封封隔器，确保施工井段与其它井段相分隔，并开始第一级压裂泵注，泵注完成后停泵关井至裂缝缝口宽度闭合小于0.5～1cm，形成第一级裂缝；从井口泵注级配的暂堵剂，对第一级裂缝进行封堵，根据井口施工压力的升压幅度判断转向是否成功，当升压幅度大于5MPa时判断转向成功，直接进入下一级泵注，若转向不成功，则在暂堵时增加暂堵剂浓度和用量，直至转向成功。本发明为提高分段重复压裂有效性和单趟管柱施工效率提供了有效途径，可大幅缩短施工周期，在低产水平井重复压裂方面具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及采油工程领域，特别涉及一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法。
背景技术
水平井分段压裂是提高非常规油气藏单井产量的有效途径。然而，随着开发逐步深入，受初次低改造程度、裂缝系统导流能力降低等因素影响，出现部分低产水平井，需采用重复压裂来恢复单井产量，改善开发效果。受初次压裂多段射孔、段间采出程度不均、水平段固井质量差异较大等因素影响，水平井重复压裂技术难度大，其针对性的工艺技术尚处于探索试验阶段。目前国内外水平井重复压裂工艺主要包括两种：第一种是机械封隔重复压裂工艺，其优点是采用管柱和封隔器卡封目的压裂井段，通过油管注入实现定点改造，缺点是下入管串拖动作业，对井筒条件要求较高，且受管柱内径影响，大规模压裂施工效率低(单趟管柱仅施工1段)。第二种是动态多级暂堵重复压裂工艺，其优点是光套管作业，对井筒要求较低，通过井口泵注暂堵剂实现段间转向压裂，施工效率高，缺点是不能定点改造，且多级暂堵升压可控性较差(第1级升压幅度＞5MPa，之后升压幅度较小)，导致储层改造存在不确定性。
现有的两种主体水平井重复压裂方法分别存在施工效率低和分段压裂有效性差的缺点。
发明内容
本发明针对现有技术中的问题，目的在于提供一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，该方法单趟钻具施工效率与前期相比可提高1倍，施工周期可缩短2/3，为低产低效水平井重复压裂提供了一条新的途径。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，首先，根据目的施工井段与水平井筒相对位置，将施工管柱入井后坐封封隔器，确保施工井段与其它井段相分隔，并开始第一级压裂泵注，泵注完成后停泵关井至裂缝缝口宽度闭合小于0.5～1cm，形成第一级裂缝；接着，从井口泵注级配的暂堵剂，对第一级裂缝进行封堵，根据井口施工压力的升压幅度判断转向是否成功，当升压幅度大于5MPa时判断转向成功，直接进入下一级泵注，若转向不成功，则在暂堵时增加暂堵剂浓度和用量，直至转向成功。
本发明进一步的改进在于，具体包括以下步骤：
S1，根据目的施工井段选择施工管柱，通过管柱实现段间封隔；
S2，坐封封隔器，进行第一级压裂泵注施工；
S3，第一级压裂泵注施工结束后，停泵关井时间大于30min，待裂缝缝口宽度闭合小于0.5～1cm，形成第一级裂缝；
S4，在井口泵注级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液，对第一级裂缝缝口进行封堵转向；
S5，暂堵剂到位后，若升压幅度大于5MPa，则判断转向成功，进行S6步骤；若升压幅度小于5MPa，则判断转向不成功，重复步骤S4，并增加暂堵剂浓度和用量；
S6，进行第二级压裂泵注施工；
S7，完成第二级压裂泵注施工后关井30min以上，然后控制放喷，反洗井。
本发明进一步的改进在于，步骤S1中施工管柱根据施工井段与水平井筒相对位置进行选择，如果对水平段趾部的两段进行重复压裂，则采用单上封管柱；如果对水平段跟部的两段进行重复压裂，则采用单底封管柱；如果对水平井中间的两段进行重复压裂，则采用双封单卡管柱。
本发明进一步的改进在于，步骤S2中坐封封隔器是通过压裂泵车提高泵注排量，使封隔器达到节流坐封压差后坐封，实现目的施工井段和其它井段的封隔。
本发明进一步的改进在于，级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液通过以下过程制得：先将线性胶加入到水中，配制浓度为2.4kg/m3的胍胶基液，然后将可降解纤维加入到配制好的胍胶基液中，再加入级配的暂堵剂，混合均匀，得到级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液；其中，级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液中可降解纤维的浓度为9.6kg/m3，级配的暂堵剂的浓度为80kg/m3。
本发明进一步的改进在于，级配的暂堵剂是通过以下过程制得：将三种粒径分别为4～8目、20～40目及100目的暂堵剂按质量比为6:3:1混合均匀。
本发明进一步的改进在于，暂堵剂为耐压大于50MPa、耐温大于90℃、密度为1.23～1.25g/cm3的能够自降解的树脂。
本发明进一步的改进在于，级配的暂堵剂用量根据孔眼数量确定，平均单孔级配的暂堵剂用量为1.35～1.80kg。
本发明进一步的改进在于，步骤S5中，增加暂堵剂浓度和用量的具体条件为：暂堵剂起始浓度为80kg/m3，按照20kg/m3依次递增；起始用量为1.0m3，按照0.5m3依次递增。
本发明进一步的改进在于，级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液用量为1.0～2.0m3；级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液以1.0m3/min排量泵送。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明是一种将水平井机械封隔与暂堵相结合的重复压裂方法，兼顾了水平井分段压裂有效性和施工效率。其具有两个优点，一是采用油管管串+封隔器机械卡封两段相邻的目的压裂井段，先对其中一段施工，之后泵注暂堵剂，实现暂堵转向，然后继续对另一井段施工至结束，可确保分压有效性；二是一趟管柱无需拖动即实现两段重复压裂施工，可提高施工效率。本发明现场应用时暂堵升压幅度为5～24MPa，达到了暂堵转向评判标准，确保了相邻两段的分压有效性。同时单趟钻具施工效率与前期相比可提高1倍，施工周期可缩短2/3，为低产低效水平井重复压裂提供了一条新的途径。本发明为提高分段重复压裂有效性和单趟管柱施工效率提供了有效途径，可大幅缩短施工周期，在低产水平井重复压裂方面具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明的一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，首先，根据目的施工井段与水平井筒相对位置，优选合适的施工管柱。管柱入井后坐封封隔器，确保施工井段与其它井段相分隔，并开始第一级压裂泵注，泵注完成后停泵关井30min以上，待裂缝缝口宽度闭合小于0.5～1cm，形成第一级裂缝。接着，从井口泵注级配的暂堵剂，对第一级裂缝进行封堵，根据井口施工压力的升压幅度确定转向是否成功，当升压幅度大于5MPa时判断转向成功，直接进入下一级泵注，若转向不成功，则在第二次暂堵时增加暂堵剂浓度和用量。
上述方法具体包括以下步骤：
S1，根据目的施工井段优选合适的施工管柱，实现段间封隔；施工管柱的选择需根据施工井段与水平井筒相对位置优选，如果对水平段趾部的两段进行重复压裂，则采用单上封管柱；如果对水平段跟部的两段进行重复压裂，则采用一般采用单底封管柱；如果对水平井中间的两段进行重复压裂，则采用双封单卡管柱。管柱通过提高施工排量实现坐封，施工结束后在井口不泄压的情况下依然保持坐封状态。
S2，坐封封隔器，进行第一级压裂泵注施工；封隔器坐封是指通过压裂泵车提高泵注排量，使封隔器达到节流坐封压差后坐封，实现目的施工井段和其它井段的封隔。施工排量与设计施工排量及节流嘴子尺寸相匹配。
S3，泵注结束后，停泵关井时间大于30min，待裂缝缝口宽度闭合小于0.5～1cm，形成第一级裂缝；停泵关井是指压裂车停泵后，关闭井口旋塞30min，在确保封隔器不解封的前提下使裂缝适度闭合。
S4，在井口泵注级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液，对第一级裂缝缝口进行封堵转向；其中，级配的暂堵剂通常采用三种粒径合：4～8目、20～40目及100目的混合，并且上述三种粒径的暂堵剂的质量比为6:3:1，暂堵剂是一种耐压大于50MPa、耐温大于82℃、密度1.23～1.25g/cm3的可自降解的树脂。该暂堵剂在文献SPE-177295-MS(Refracturing early Marcellus producers accesses additional gas,Gary Rodvelt,Halliburton；Mian Ahmad,and Austin Blake,2015)中公开，该文献中的“the degradableparticles”即本发明中的暂堵剂。
该树脂类产品属于一种高分子聚合物，在地层温度下达一定时间即开始降解，降解速度与温度正相关，通过加入碱液可加速该材料溶解，一般情况下可以根据井况进行调节。在合成满足耐压、耐温、降解时间可控的材料后，按照不同的粒径要求对铸塑的材料进行切割造粒，来获得满足工艺需求的产品。
级配的暂堵剂用量根据孔眼数量确定，平均单孔级配的暂堵剂用量为1.35～1.80kg。
注级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液通过以下过程制得：先将线性胶加入到水中，配制浓度为2.4kg/m3的胍胶基液，然后将可降解纤维加入到提前配制好的胍胶基液中，混合均匀，然后将可降解纤维加入到配制好的胍胶基液中，再加入级配的暂堵剂，混合均匀，得到级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液；其中，级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液中可降解纤维的浓度为9.6kg/m3，级配的暂堵剂的浓度为80kg/m3。胍胶基液主要目的是携带暂堵剂，使其在井口及井筒内运移至缝口的过程中不发生剪切变形，同时纤维自身也有一定的结网封堵作用。通常情况下，暂堵转向液用量为1.0～2.0m3，采用1.0m3/min排量泵送。
S5，暂堵剂到位后，若升压幅度大于5MPa，则判断转向成功，进行S6步骤；若升压幅度小于5MPa，则判断转向不成功，重复S4步骤，并增加暂堵剂浓度和用量，暂堵剂浓度由80kg/m3起步(即起始浓度)，按照20kg/m3依次递增；用量按照1.0m3起步(即起始用量)，按照0.5m3依次递增，直至转向成功。
单孔暂堵剂用量是实验室规则孔眼封堵得到的数据资料，在设计时主要参照该值来确定暂堵转向液用量及浓度，然而现场施工井况复杂，有时会出现S5步骤中升压幅度较小的情况，此时需要及时调整暂堵剂浓度及暂堵转向液的用量。
升压幅度是否大于5MPa是指暂堵剂到达缝口位置后地面压力的反应，该值是评判暂堵效果的标准，取决于矿场试验及微地震监测转向情况的统计结果。
S6，进行第二级压裂泵注施工；
S7，完成第二级压裂泵注施工后关井30min以上(裂缝闭合与压力直接相关，监测显示，压裂结束后30min内压力下降速度最快，裂缝闭合速度也较快，之后压力逐渐平缓，裂缝宽度变化不大)使裂缝适度闭合，然后控制放喷，反洗井。
如果管柱具备继续施工条件，则重复S1-S6步骤。管柱具备继续施工条件是指管柱在两段重复压裂施工后封隔器的受损情况，如果封隔器满足顺利坐封和有效封隔器的条件，则可拖动至下一个相邻的目的井段继续施工。若果不满足条件，则起出管柱，更换新的压裂钻具。
本发明为提高分段重复压裂有效性和单趟管柱施工效率提供了有效途径，可大幅缩短施工周期，在低产水平井重复压裂方面具有广阔的应用前景。
Claims (10)
1.一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，其特征在于，首先，根据目的施工井段与水平井筒相对位置，将施工管柱入井后坐封封隔器，确保施工井段与其它井段相分隔，并开始第一级压裂泵注，泵注完成后停泵关井至裂缝缝口宽度闭合小于0.5～1cm，形成第一级裂缝；接着，从井口泵注级配的暂堵剂，对第一级裂缝进行封堵，根据井口施工压力的升压幅度判断转向是否成功，当升压幅度大于5MPa时判断转向成功，直接进入下一级泵注，若转向不成功，则在暂堵时增加暂堵剂浓度和用量，直至转向成功。
2.根据权利要求1所述的一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1，根据目的施工井段选择施工管柱，通过管柱实现段间封隔；
S2，坐封封隔器，进行第一级压裂泵注施工；
S3，第一级压裂泵注施工结束后，停泵关井时间大于30min，待裂缝缝口宽度闭合小于0.5～1cm，形成第一级裂缝；
S4，在井口泵注级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液，对第一级裂缝缝口进行封堵转向；
S5，暂堵剂到位后，若升压幅度大于5MPa，则判断转向成功，进行S6步骤；若升压幅度小于5MPa，则判断转向不成功，重复步骤S4，并增加暂堵剂浓度和用量；
S6，进行第二级压裂泵注施工；
S7，完成第二级压裂泵注施工后关井30min以上，然后控制放喷，反洗井。
3.根据权利要求2所述的一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，其特征在于，步骤S1中施工管柱根据施工井段与水平井筒相对位置进行选择，如果对水平段趾部的两段进行重复压裂，则采用单上封管柱；如果对水平段跟部的两段进行重复压裂，则采用单底封管柱；如果对水平井中间的两段进行重复压裂，则采用双封单卡管柱。
4.根据权利要求2所述的一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，其特征在于，步骤S2中坐封封隔器是通过压裂泵车提高泵注排量，使封隔器达到节流坐封压差后坐封，实现目的施工井段和其它井段的封隔。
5.根据权利要求2所述的一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，其特征在于，级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液通过以下过程制得：先将线性胶加入到水中，配制浓度为2.4kg/m3的胍胶基液，然后将可降解纤维加入到配制好的胍胶基液中，再加入级配的暂堵剂，混合均匀，得到级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液；其中，级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液中可降解纤维的浓度为9.6kg/m3，级配的暂堵剂的浓度为80kg/m3。
6.根据权利要求2或5所述的一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，其特征在于，级配的暂堵剂是通过以下过程制得：将三种粒径分别为4～8目、20～40目及100目的暂堵剂按质量比为6:3:1混合均匀。
7.根据权利要求6所述的一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，其特征在于，暂堵剂为耐压大于50MPa、耐温大于90℃、密度为1.23～1.25g/cm3的能够自降解的树脂。
8.根据权利要求6所述的一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，其特征在于，级配的暂堵剂用量根据孔眼数量确定，平均单孔级配的暂堵剂用量为1.35～1.80kg。
9.根据权利要求2所述的一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，其特征在于，步骤S5中，增加暂堵剂浓度和用量的具体条件为：暂堵剂起始浓度为80kg/m3，按照20kg/m3依次递增；起始用量为1.0m3，按照0.5m3依次递增。
10.根据权利要求2所述的一种机械封隔与暂堵相结合的水平井重复压裂方法，其特征在于，级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液用量为1.0～2.0m3；级配的暂堵剂和纤维胶液复配成的暂堵转向液以1.0m3/min排量泵送。
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