CN108119122A - 一种套变复杂井分段压裂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种套变复杂井分段压裂方法，属于石油天然气增产技术领域。所述方法包括：根据地层物性和测井数据分析结果，在套管变形井段选择渗透率、孔隙度和含油气饱和度大于等于预设值的位置进行全井段的射孔；根据测井数据计算地应力剖面，并根据地应力的大小对套管变形井段进行分段，设定压裂顺序、暂堵分段压裂工艺参数和暂堵剂用量；向地层注入高强度水溶性暂堵剂，封堵人工裂缝缝口及射孔孔眼；向地层注入压裂液，并根据压裂顺序对套管变形井段进行压裂，形成人工裂缝。本发明套变复杂井的分段压裂方法，可实现对套管变形的储层进行分段压裂，使所有储层段得到充分的改造，达到压裂增产的目的，同时避免了机械工具入井带来的施工风险。

Description

一种套变复杂井分段压裂方法
技术领域
本发明涉及石油天然气增产技术领域，特别涉及一种套变复杂井分段压裂方法。
背景技术
目前许多套管压裂井在多段压裂过程中，尤其是长水平段套管的压裂，由于套管反复受高压的挤压，套管容易变形，甚至套管变形段外水泥环也发生变形，因此会导致常规的分段机械工具无法下入，不能实现封堵分段，如图1所示。常规的暂堵球分段方法，在远离套管变形的层段可以实现封堵分段，但在靠近套管变形的层段，因套管变形会导致外部水泥环变形或者出现破裂，这样在暂堵球封堵上段炮眼时，在水泥环破裂处和压裂过未闭合的应力薄弱处，下段施工很容易压窜到上一段，从而无法实现封堵分段，如图2和图3所示。
发明内容
为了解决因套管变形导致的分段机械工具无法使用、暂堵球封堵分段受制约等问题，本发明提供了一种套变复杂井分段压裂方法，包括：
根据地层物性和测井数据分析结果，在套管变形井段选择渗透率、孔隙度和含油气饱和度大于等于预设值的位置进行全井段的射孔；
根据测井数据计算地应力剖面，并根据地应力的大小对所述套管变形井段进行分段，设定压裂顺序、暂堵分段压裂工艺参数和暂堵剂用量；
向地层注入高强度水溶性暂堵剂，封堵人工裂缝缝口及射孔孔眼；
向地层注入压裂液，并根据所述压裂顺序对所述套管变形井段进行压裂，形成人工裂缝。
所述对所述套管变形井段进行分段的规则为：将地应力差值的绝对值小于等于预设值的储层段划为同一层段。
所述压裂顺序按照储层段地应力由小到大的顺序设定。
所述暂堵剂用量的计算公式为：
M＝V1*ρ1*56％V2+V2*ρ2
V1＝πH(d*Δd+Δd2)
其中：M-暂堵剂质量，ρ1-暂堵剂视密度，ρ2-暂堵剂体积密度，V2孔眼体积，d-套管外径，H-支撑缝高，Δd-滤饼厚度。
所述压裂液包括前置液、携砂液和顶替液；所述前置液用于在地层中造成裂缝，其由增稠剂、助排剂、破乳剂、粘土稳定剂和交联剂组成；所述携砂液用于携带支撑剂进入地层，将所述支撑剂充填到预定位置；所述顶替液用于将压裂管柱、地面管汇中的携砂液全部压入裂缝，以避免砂堵。
所述高强度水溶性暂堵剂由丙烯酰胺类单体与磺酸盐单体通过化学反应而生成，是具有粘弹性的固体小颗粒。
在使用所述高强度水溶性暂堵剂时，需要根据射孔孔眼的大小进行多粒径组合。
所述高强度水溶性暂堵剂的添加有两种方式：1)在高压管汇上设置旁通进行预置，施工过程中加入；2)使用改装后的压裂车，在混砂车上的掺和罐中加入。
所述封堵人工裂缝缝口及射孔孔眼的步骤具体为：所述高强度水溶性暂堵剂在井筒附近形成渗透性极小的暂堵屏蔽带，封堵人工裂缝缝口及射孔孔眼。
本发明提供的套变复杂井分段压裂方法，可以实现对套管变形井段的储层进行分段压裂，从而使所有储层段得到充分的改造，达到压裂增产的目的，同时还可避免机械工具入井带来的施工风险，特别适用于因套管变形而不能采用机械分层压裂的套管压裂井。
附图说明
图1是现有套管变形后无法实现机械分段压裂的示意图；
图2是现有套变段全井射孔示意图；
图3是现有套管变形后使用暂堵球分段压裂的示意图；
图4是本发明实施例套管变形后使用暂堵剂分段压裂第一条裂缝开启的示意图；
图5是本发明实施例套管变形后使用暂堵剂分段压裂第二条裂缝开启的示意图；
图6是本发明实施例套管变形后使用暂堵剂分段压裂全井段的示意图；
图7是本发明实施例提供的套变复杂井分段压裂方法流程图；
附图标记：7-暂堵球，8-封隔器，31-地层，32-水泥环，33-井筒，34-套变，35-水泥环窜槽，36-射孔孔眼，37-暂堵剂，38-套变前最后一段压裂裂缝，39-套变段第一条压裂裂缝，40-套变段第二条压裂裂缝，41-套变段第三条压裂裂缝，42-套变段第四条压裂裂缝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。
参见图7，本发明实施例提供了一种套变复杂井分段压裂方法，该方法包括如下步骤：
步骤S101、根据地层物性和测井数据分析结果，在套管变形井段选择渗透率、孔隙度和含油气饱和度大于等于预设值的位置进行全井段的射孔。
地层的渗透率、孔隙度和含油气饱和度等，可从测井解释成果中获取；对测井数据进行分析，并结合录井显示结果(录井主要参考油气显示)，可获取综合储层评价结果和应力大小等测井数据分析结果。根据解释结果，在套管变形井段选择渗透率高、孔隙度高和含油气饱和度高的位置进行射孔。在实际应用中，如果渗透率、孔隙度和含油气饱和度大于等于各自的某一预设值，那么就可认为渗透率高、孔隙度高和含油气饱和度高。例如苏里格气田，渗透率预设值为0.5mD(毫达西)、孔隙度预设值为10％、含气饱和度预设值为40％，如果套管变形井段某一位置的渗透率、孔隙度和含气饱和度大于等于上述预设值，那么该位置就可优选为射孔位置。需要说明的是：除了根据地层的渗透率、孔隙度和含油气饱和度以外，还可以进一步结合应力差异、录井油气显示、裂缝发育状况等参数，来进一步准确的选择射孔位置，例如选择渗透率高、孔隙度高、含油气饱和度高、应力差异小、录井油气显示好、裂缝发育优的位置进行射孔，以便避开固井质量差井段和套管节箍。
步骤S102、根据测井数据计算地应力剖面，并根据地应力的大小对套管变形井段进行分段，设定压裂顺序。
在实际应用中，利用密度声波全测井数据中的纵波、横波时差计算地应力剖面。通过地应力剖面，获得地应力数值。根据地应力的大小，对套管变形井段进行分段；分段规则为：将地应力差值的绝对值小于等于预设值的储层段划为同一层段，以水平井为例，地应力差值的绝对值小于等于1MPa的储层段可划分为同一层段。压裂顺序按照储层段地应力由小到大的顺序设定。
步骤S103、设定暂堵分段压裂工艺参数和暂堵剂用量。
压裂工艺参数包括单段压裂液量、加砂量、最高砂浓度以及排量等。暂堵剂用量的计算公式为：
M＝V1*ρ1*56％V2+V2*ρ2
V1＝πH(d*Δd+Δd2)
其中：M-暂堵剂质量，ρ1-暂堵剂视密度，ρ2-暂堵剂体积密度，V2孔眼体积，d-套管外径，H-支撑缝高，Δd-滤饼厚度。
步骤S104、向地层注入高强度水溶性暂堵剂，封堵上一段压裂的井段的缝口和射孔孔眼。
在实际应用中，由于已压裂的井段的地应力是最小的，因此根据最小阻力原则，高强度水溶性暂堵剂只会进入已压裂的井段，而不会进入套管变形井段，从而实现对已压裂的井段裂缝38的缝口和射孔孔眼36的封堵。
步骤S105、向地层注入压裂液，并根据压裂顺序对套管变形井段进行压裂，形成第一条人工裂缝。
在实际应用中，压裂液主要包括前置液、携砂液和顶替液；前置液用于在地层中造成裂缝，其由增稠剂(植物胶或化学高分子聚合物)、助排剂、破乳剂、粘土稳定剂和交联剂等组成；携砂液用于携带支撑剂进入地层，将支撑剂充填到预定位置；顶替液用于将压裂管柱、地面管汇中的携砂液全部压入裂缝，以避免砂堵。根据最小阻力原则，压裂液先进入地应力最小的储层段，对该储层段进行压裂，形成第一条人工裂缝39，如图4所示。
步骤S106、向地层注入高强度水溶性暂堵剂，封堵第一条人工裂缝缝口及射孔孔眼。
由于第一条人工裂缝39所在井段的地应力是最小的，因此根据最小阻力原则，高强度水溶性暂堵剂只会进入人工裂缝39所在的井段，从而实现对裂缝39的缝口和射孔孔眼36的封堵。
本发明实施例压裂使用的高强度水溶性暂堵剂由丙烯酰胺类单体与磺酸盐单体通过化学反应而生成，是一种具有粘弹性的固体小颗粒。使用时需根据射孔孔眼的大小进行多粒径组合。水溶性暂堵剂的添加有两种方式：1)在高压管汇上设置旁通进行预置，施工过程中加入；2)使用改装后的压裂车，在混砂车上的掺和罐中加入。
在地应力最小的储层段压裂形成人工裂缝之后，通过高强度水溶性暂堵剂来封堵裂缝缝口及射孔孔眼，高强度水溶性暂堵剂在井筒附近形成渗透性极小的暂堵屏蔽带，这样可使压裂液自动进入下一储层段进行压裂改造。需要说明的是：如果套管变形引起了套管外水泥环窜槽也变形，那么还需要使用高强度水溶性暂堵剂对水泥环窜槽进行封堵。通过高强度水溶性暂堵剂不仅能对缝口和射孔孔眼进行封堵，而且还能封堵套管外水泥环窜槽，而现有暂堵球分段技术是无法封堵水泥环窜槽的，因此本发明实施使用的分段方法对于因套变导致无法机械分段的井适用性更强、分段效果更好。
步骤S107、再次向地层注入压裂液，并根据压裂顺序再次对套管变形井段进行压裂，形成第二条人工裂缝。
根据最小阻力原则，当第一条人工裂缝39为最小阻力段且已封堵的情况下，次级最小阻力段被压裂形成第二条人工裂缝40，如图5所示。
步骤S108、重复向地层注入高强度水溶性暂堵剂和压裂液，实现人工裂缝缝口及射孔孔眼的封堵和人工裂缝的压裂，直至完成对套管变形井段的压裂，放喷求产。
再次向地层注入高强度水溶性暂堵剂，封堵第二条人工裂缝40的缝口及射孔孔眼；再次向地层注入压裂液，并根据压裂顺序再次对套管变形井段进行压裂，形成第三条人工裂缝41，如图6所示。再次向地层注入高强度水溶性暂堵剂，封堵第三条人工裂缝41的缝口及射孔孔眼；再次向地层注入压裂液，并根据压裂顺序再次对套管变形井段进行压裂，形成第四条人工裂缝42，如图6所示。
为了更加清楚地阐述本发明实施例套变复杂井分段压裂方法，下面列举出本发明实施例的具体应用实例：
例如，新疆某X油井，套管直径139.7mm，套变段为3816～3245m，套变前3950-3820m进行了一段压裂。通过分析，套变段3301.5-3300.5m、3346-3345m、3391.5-3390.5m、3434.5-3433.5m、3479-3478m、3524.5-3523.5m、3574-3573m、3619.5-3618.5m、3664-3663m、3709-3708m、3753-3752m、3798-3797m处渗透率≥1mD、孔隙度≥10％、含油饱和度≥50％优选为射孔位置点。根据测井数据计算地应力，并将地应力接近的储层段划分为同一层段，将本套变井段分为4段，分别是3400-3245m、3540-3400m、3680-3540m、3816-3680m，地应力大小分别为57.5-58.7MPa、64-65.5MPa、62-63MPa、60-61MPa，优化射孔排量10-12m3/min，加砂量60-80m3/段，液量800-1200m3，每段暂堵剂用量150-240Kg。具体步骤：1)对上述射孔位置进行射孔；2)投入高强度水溶性暂堵剂180Kg堵套变前压裂段(3950-3820m)的裂缝缝口和射孔孔眼，然后注入压裂液，按照地应力大小3400-3245m的储层最先起裂，进行压裂完成第一裂缝；压裂完后投入200Kg高强度水溶性暂堵剂封堵3400-3245m段内裂缝缝口和射孔孔眼；压裂-投入高强度水溶性暂堵剂-压裂，按照地应力大小顺序完成套变段剩下几段的压裂。
本发明实施例提供的套变复杂井分段压裂方法，可以实现对套管变形井段的储层进行分段压裂，从而使所有储层段得到充分的改造，达到压裂增产的目的，同时还可避免机械工具入井带来的施工风险，特别适用于因套管变形而不能采用机械分层压裂的套管压裂井。
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 (9)

1.一种套变复杂井分段压裂方法，其特征在于，包括：
根据地层物性和测井数据分析结果，在套管变形井段选择渗透率、孔隙度和含油气饱和度大于等于预设值的位置进行全井段的射孔；
根据测井数据计算地应力剖面，并根据地应力的大小对所述套管变形井段进行分段，设定压裂顺序、暂堵分段压裂工艺参数和暂堵剂用量；
向地层注入高强度水溶性暂堵剂，封堵人工裂缝缝口及射孔孔眼；
向地层注入压裂液，并根据所述压裂顺序对所述套管变形井段进行压裂，形成人工裂缝。
2.如权利要求1所述的套变复杂井分段压裂方法，其特征在于，所述对所述套管变形井段进行分段的规则为：将地应力差值的绝对值小于等于预设值的储层段划为同一层段。
3.如权利要求1所述的套变复杂井分段压裂方法，其特征在于，所述压裂顺序按照储层段地应力由小到大的顺序设定。
4.如权利要求1所述的套变复杂井分段压裂方法，其特征在于，所述暂堵剂用量的计算公式为：
M＝V1*ρ1*56％V2+V2*ρ2
V1＝πH(d*Δd+Δd2)
其中：M-暂堵剂质量，ρ1-暂堵剂视密度，ρ2-暂堵剂体积密度，V2孔眼体积，d-套管外径，H-支撑缝高，Δd-滤饼厚度。
5.如权利要求1所述的套变复杂井分段压裂方法，其特征在于，所述压裂液包括前置液、携砂液和顶替液；所述前置液用于在地层中造成裂缝，其由增稠剂、助排剂、破乳剂、粘土稳定剂和交联剂组成；所述携砂液用于携带支撑剂进入地层，将所述支撑剂充填到预定位置；所述顶替液用于将压裂管柱、地面管汇中的携砂液全部压入裂缝，以避免砂堵。
6.如权利要求1所述的套变复杂井分段压裂方法，其特征在于，所述高强度水溶性暂堵剂由丙烯酰胺类单体与磺酸盐单体通过化学反应而生成，是具有粘弹性的固体小颗粒。
7.如权利要求1所述的套变复杂井分段压裂方法，其特征在于，在使用所述高强度水溶性暂堵剂时，需要根据射孔孔眼的大小进行多粒径组合。
8.如权利要求1所述的套变复杂井分段压裂方法，其特征在于，所述高强度水溶性暂堵剂的添加有两种方式：1)在高压管汇上设置旁通进行预置，施工过程中加入；2)使用改装后的压裂车，在混砂车上的掺和罐中加入。
9.如权利要求1所述的套变复杂井分段压裂方法，其特征在于，所述封堵人工裂缝缝口及射孔孔眼的步骤具体为：所述高强度水溶性暂堵剂在井筒附近形成渗透性极小的暂堵屏蔽带，封堵人工裂缝缝口及射孔孔眼。
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