CN108180004A - 一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，包括选择具有一定地质储量的井，重新刻划整个需要进行重复压裂水平井的地质甜点区域。预测新的岩石力学起裂顺序。寻找物性最好的油气富集的甜点区，压开第一条裂缝。用暂堵剂封堵第一条裂缝，继续泵入压裂液体，压力升高，自动选择次一级的甜点区，压开第二条裂缝。依次压开第三、第四等多条缝，实现段内自然选择甜点的多裂缝压裂。同时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，提升裂缝内净压力，压开原来不能开裂的微裂缝，或者形成新的分支裂缝，获得更大的改造体积。本发明有效地解决套管变形等井下工具无法下入的缺点，有利于恢复和改善水平井的产能。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，具体是一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂技术的方法，用于水平井老井的重复改造。
背景技术
随着国内的油田普遍将进入到二次甚至三次采油阶段，很多的生产中的水平井由于经过长期开采，产量下降很快，稳产有困难；一些油井受当时压裂工艺限制，其部分层未能得到改造或者改造程度不够，产能未能得到挖潜。为了让这部分油井的潜能得到释放，需要对油井进行重复压裂，提高老井产量。水平井是近几十年主流的井筒模式，对其进行增产开发，效率极高，现在常用的水平重复压裂方式为水平井双封单卡拖动管柱分段压裂工艺，这种方式能够有效的针对于某些井筒完整并且容易造成井下复杂事故。但是对于一些套管变形，工具无法下入的井，目前尚无很好的解决方案。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，该方法特别适用于经过长期开采，产量下降很快，稳产有困难的井或者受当时压裂工艺限制，部分层未能得到改造或者改造程度不够，其产能未能得到挖潜的水平井油气井。现在常用的水平重复压裂方式为水平井双封单卡拖动管柱分段压裂工艺，但是容易造成井下复杂事故；对于一些套管变形，工具无法下入的井就无法使用该方法。针对常规水平井重复压裂的缺点，本发明阐述了一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法。
所述方法包括：选择具有一定地质储量的井，通过油藏工程手段重新刻划整个需要进行重复压裂水平井的地质甜点区域。通过岩石力学、地质建模等预测新的岩石力学起裂顺序。在每一段内通过液体压力自动寻找物性最好的油气富集的甜点区，压开第一条裂缝。用颗粒状高强度水溶性暂堵剂封堵第一条裂缝，继续泵入压裂液体，压力升高，自动选择次一级的甜点区，压开第二条裂缝。同理，依次压开第三条缝、第四条缝等多条缝，实现段内自然选择甜点的多裂缝压裂。实现堵老缝造新缝的目的。同时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，提升裂缝内净压力，压开原来不能开裂的微裂缝，或者形成新的分支裂缝，形成复杂网络裂缝，获得更大的改造体积。施工过程中结合井下微地震实时做出调整，对不是剩余油富集区的地方，减少改造或者不改造。对于优质甜点区域扩大改造规模，采用更高得排量、砂量、和更高的前置液量，充分沟通地质甜点区域。
本发明的技术方案是：
一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，其特征包括：
S1、对于所需改造区块，根据已有资料选取有一定的地质储量的井，作为施工对象；
S2、对所选施工对象的水平井的重复压裂地层进行评估，通过油藏工程手段，重新刻划整个重复压裂水平井的地质甜点区域和剩余油分布；
S3、优化重复压裂措施工艺技术，其具体内容包括针对不同完井方式选择不同重复压裂工艺、优化人工裂缝参数、选用合适的暂堵剂；
S4、根据最小阻力原则，在压裂施工所要作用的各压裂作业层中，压裂液首先进入第1级高渗透层段进行改造，泵注液体顺依次为：预置液、前置液、携砂液、顶替液，最后泵入颗粒状暂堵转向剂，封堵炮眼或储层端面，在井筒附近形成渗透性极小的暂堵屏蔽带，使得后续压裂液自动进入第2级层段进行压裂改造；在每一级压裂改造的同时，投放粉末状高强度水溶性暂堵转向剂，进入主裂缝端部，形成临时封堵，提升裂缝内净压力，获得更大的改造体积；现场压裂施工期间，同时进行微地震监测，根据微地震监测情况，对压裂、暂堵施工参数做出调整；
S5、在步骤S4中对第1级和第2级高渗透层段进行改造后，对其余需改造的各级层段，泵注液体顺序如步骤S4中所示，对于最后一级储层段的压裂改造，则无需追加暂堵转向剂。
进一步的，步骤S1中所述的有一定的地质储量的井为初次压裂不成功的井、初次压裂规模较小、砂比低、裂缝导流能力低、有效缝长较短的井，初期动用甜点较少的井，产能递减较快需进行潜力挖潜的井中的任意一种。
进一步的，步骤S2中所述的油藏工程手段为生产测井、示踪剂技术以及油藏动态监测技术。
进一步的，步骤S3中所述的重复压裂措施工艺技术优化，包括对于初期改造规模较小的水平井采用疏通原有裂缝增加有效缝长的工艺；对于初期只动用部分甜点的井采用封堵原有老缝，重新定位甜点补孔压裂；对于产能递减较快的井，采用潜力挖潜，造复杂网络裂缝获取更大改造体积的方法。
进一步的，步骤S4中所述的前置液为30％～40％的冻胶压裂液，预置液、顶替液均为压裂液基液，携砂液为携砂冻胶液。
进一步的，步骤S4中所述的颗粒状暂堵转向剂，具体是3-8mm多粒径组合的无规则状水溶液性高强度转向剂，和直径为5mm，7mm，9mm，11mm，12.7mm，15.8mm的球体，能暂堵炮眼和裂缝缝口，其暂堵强度由暂堵剂用量、封堵的储层厚度决定。
进一步的，步骤S4中所述的粉末状高强度水溶性暂堵转向剂，具体是20～100目多粒径组合的水溶液性高强度转向剂，能临时封堵主裂缝端部，其暂堵强度由粉末状暂堵剂的用量、主裂缝高度决定。
进一步的，步骤S4中所述的颗粒状暂堵转向剂用于暂堵射孔区域以及近井孔喉；暂堵转向剂的使用温度为42℃～160℃，且需要使用表面活性剂来进行分散，使用浓度根据改造需要，从1～100kg/m3调节。
进一步的，步骤S4中所述的粉末状暂堵转向剂用于封堵主裂缝端部；粉末状暂堵转向剂的使用温度为30℃～180℃，完全降解的溶解时间为2～24h。且需要使用表面活性剂来进行分散，使用浓度根据改造需要，从1～100kg/m3调节。
进一步的，步骤S4中微地震为井下微地震，井下微地震监测就是在待压裂水平井的附近(距离800m以内)，选取一口同一层位的直井，下入微地震检波器到压裂层位，水平井在压裂过程中每一次裂缝起裂产生的地震波会被检波器收集并传输到相应的专用软件中记录并解释，然后实时传输到水平井压裂指挥车，由专业技术人员根据解释结果，对压裂、暂堵参数进行实时调整。
进一步的，步骤S4中需要暂堵时，其工作流程如下：
S4.1、暂堵剂泵车提前启动、备压、顶替，结束后打开单流阀；
S4.2、用基液泵送转向剂、告知主压裂泵起动、用线性胶顶替；
S4.3、将暂堵剂泵停泵，观察压力响应、若压力响应明显，则进行下一个泵注程序，若不明显则启动暂堵剂泵再进行一次转向泵注；直至压力明显升高，进行下一个泵注程序。
本发明的有益效果是：
1、本发明具有工艺简单可靠、操作方便等优点，能够通过液体压力自动寻找裂缝以及认为调控相结合的原理，使水平井老井重复进行压裂，重新形成了复杂网络裂缝。提高了水平井老井的单井产量。
2、高强度水溶性暂堵剂能够完全降解，不会造成对储层的污染，降低井下工具下入的作业风险，并且能达到降低水平井重复压裂的成本。
3、本发明所提供的方法可避免机械工具的不足，同时又可以有效地解决套管变形等井下工具无法下入的缺点，有利于恢复和改善水平井的产能，是一种有效、便捷、易行的水平井重复压裂的方法，能适应各种复杂井况。
附图说明
图1为本发明的水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂技术改造方案流程图；
图2为本发明的水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂技术改造效果图。
图3为本实例初次压裂井下微地震监测成果图；
图4为本实例自然选择甜点暂堵体积重复压裂井下微地震监测成果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明所采用的步骤如下：
步骤1：对于所需改造区块，根据已有资料选取有一定的地质储量的井。
其选取过程应该遵循以下原则：
①油气井必须有足够的剩余可采储量和地层能量。有一定的地质储量，这是重复压裂工艺成功的物质基础。而地层能量则是重复压裂能否见效的重要因素。油田专业技术人员可以通过油气井在整个开发期间的采油气量、产水量以及储层相关参数的计算分析得到；
②初次压裂规模较小、砂比低、裂缝导流能力低、有效缝长较短或裂缝有效支撑范围不够或支撑剂铺置不合理，井的产量下降较快的井；
③前次支撑缝虽然很长，但支撑剂破碎严重，渗透率低，井的产量下降较快的井；
④前此压裂成功，但由于压后作业事故造成油气层污染不出液的井；
⑤含水率较低的井；
⑥压裂后产量低而邻井产量高的井。
步骤2：对水平井重复压裂地层进行评估。
根据水平井地应力大小和方向、水平井方位、长度、储层杨氏模量、泊松比和测井解释成果数据，获取储层的应力剖面分布。可以通过分层地应力剖面分析软件生成。根据油藏工程手段确定剩余油分布。
步骤3：优化重复压裂措施工艺技术。
具体内容包括针对不同完井方式选择不同重复压裂工艺、优化人工裂缝参数、合理选用暂堵剂。
根据原有测井数据和地应力解释，分析得出可能的起裂位置，并根据改造强度需要，确定每个目标段内的裂缝条数。
根据已获取到的某一段内的所有点预测破裂压力的大小分布情况确定压裂缝条数，该具体的预测结果直接决定在施工过程中压裂暂堵的次数。
步骤4：根据最小阻力原则，压裂液首先进入水平井的第1级高渗透层段进行改造，泵注液体顺序以此为：预置液、前置液、携砂液、顶替液，最后泵入缝口暂堵转向剂，封堵炮眼或储层端面，在井筒附近形成渗透性极小的暂堵屏蔽带，使得后续压裂液自动进入第2级层段进行压裂改造。在每一级压裂改造的同时，投放粉末状高强度水溶性暂堵剂，进入主裂缝端部，形成临时封堵，提升裂缝内净压力，获得更大的改造体积；现场压裂施工期间，同时进行微地震监测，根据微地震监测情况，对压裂、暂堵施工参数做出调整；
本步骤中所使用的颗粒状高强度水溶性暂堵材料是一种能够承压40MPa以上的水溶性暂堵材料，该水溶性暂堵材料主要由丙烯酰胺和磺酸盐为主要成分的聚合物而加工成的不同粒径、形状的以满足现场施工需要的暂堵材料。
步骤5：对其余需改造的各级层段，泵注液体顺序如步骤2中所示，然后向地层井筒中注入顶替液，对所有储层进行重复压裂之后，停泵。根据现场情况放喷求产。
本发明实施例的暂堵材料均可在地层条件下自然完全降解，无效加入任何破胶剂，可以确保新沟通的人工裂缝内部的渗透性。根据储层条件和现场需要，施工是可重复上述步骤，多次加入颗粒状暂堵材料，形成多次封堵，获得更多数量的裂缝充分动用以前未动用的储量，从而实现不同渗透层的均匀深度改造。
本发明实施例的水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，通过多次投加粉末状暂堵材料可以在已经形成的人工裂缝内实现暂堵，提高了缝内净压力，从而迫使施工裂缝在平面是形成多条分支裂缝和微裂缝。结合主体压裂形成的人工裂缝保持较高的导流能力，从而实现复杂的人工裂缝网络系统。
本发明实施例为新疆油田某区块，此井的水平段为500m，初次压裂分五段施工，入井总液量1678.5m3，入井总砂量180.25m3，平均单段入井液量335.7m3，单段入井砂量36.05m3，五段压裂井下微地震监测分析结果图(见附图3)可知，初次压裂产生的微地震时间点数较少，分布较分散，由此可知井百口泉组地层的裂缝形态单一，以相对简单的平面缝为主。
后期对该井进行自然选择甜点暂堵体积重复压裂，施工时间共计3天，累计完成注入8609.1m3液、370m3砂、1200Kg颗粒暂堵剂、2240Kg缝内暂堵剂，主体施工排量8-10m3/min，破裂压力47-56MPa，停泵压力24-29MPa，通过井下微地震监测显示(见附图4)，微地震事件分布点明显多于初次常规压裂，分布也较密集，由此可见使用高强度暂堵剂实现了裂缝层内、层间多次转向。本次试验不仅实现了该井水平段均匀改造，也实现了体积压裂目的，为后期该储层重复压裂改造提供了技术支撑。
本发明实施例的水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，具有工艺简单、操作方便等优点，能够通过液体力自动寻找和人为调控相结合的原理，使水平井老井各段压裂时形成复杂裂缝网络，增大沟通油气区几率，提高水平井老井的渗流能力，是老井重新焕发活力，得到高效和经济的开发，得到的效果图，如图2所示：
A区域：无论是主干裂缝还是分支裂缝，都会在延伸过程中不断沟通断层、裂缝和孔隙系统等结构弱面，形成纵横交错的裂缝系统，实现体积改造目标，大幅度提高油气的动用程度。
B区域：每一段内通过颗粒状暂堵实现由压裂液自然选择储层甜点依次开启多条主裂缝。
C区域：不停泵缝内暂堵导向技术是在主裂缝延伸过程中，通过粉末状暂堵剂(20-100目)来提高缝内净压力，产生横向分支裂缝。
以上所述，仅是本发明的较佳实施案例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对于所需改造区块，根据已有资料选取有一定的地质储量的井，作为施工对象；
S2、对所选施工对象的水平井的重复压裂地层进行评估，通过油藏工程手段，重新刻划整个重复压裂水平井的地质甜点区域和剩余油分布；
S3、优化重复压裂措施工艺技术，其具体内容包括针对不同完井方式选择不同重复压裂工艺、优化人工裂缝参数、选用合适的暂堵剂；
S4、根据最小阻力原则，在压裂施工所要作用的各压裂作业层中，压裂液首先进入第1级高渗透层段进行改造，泵注液体顺依次为：预置液、前置液、携砂液、顶替液，最后泵入高强度水溶性颗粒暂堵剂，封堵炮眼或储层端面，在井筒附近形成渗透性极小的暂堵屏蔽带，使得后续压裂液自动进入第2级层段进行压裂改造；在每一级压裂改造的同时，投放粉末状高强度水溶性暂堵剂，进入主裂缝端部，形成临时封堵，提升裂缝内净压力，获得更大的改造体积；现场压裂施工期间，同时进行微地震监测，根据微地震监测情况，对压裂、暂堵施工参数做出调整；
S5、在步骤S4中对第1级和第2级高渗透层段进行改造后，对其余需改造的各级层段，泵注液体顺序如步骤S4中所示，对于最后一级储层段的压裂改造，则无需追加暂堵转向剂。
2.根据权利要求1所述的一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，其特征在于，步骤S1中所述的有一定的地质储量的井为初次压裂不成功的井、初次压裂规模较小、砂比低、裂缝导流能力低、有效缝长较短的井，初期动用甜点较少的井，产能递减较快需进行潜力挖潜的井中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，其特征在于，步骤S2中所述的油藏工程手段为生产测井、示踪剂技术以及油藏动态监测技术。
4.根据权利要求1所述的一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，其特征在于，步骤S3中所述的重复压裂措施工艺技术优化，包括对于初期改造规模较小的水平井采用疏通原有裂缝增加有效缝长的工艺；对于初期只动用部分甜点的井采用封堵原有老缝，重新定位甜点补孔压裂；对于产能递减较快的井，采用潜力挖潜，造复杂网络裂缝获取更大改造体积的方法。
5.根据权利要求1所述的一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，其特征在于，步骤S4中所述的前置液为30％～40％的冻胶压裂液，预置液、顶替液均为压裂液基液，携砂液为携砂冻胶液。
6.根据权利要求1所述的一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，其特征在于，步骤S4中所述的颗粒状暂堵剂，具体是3～8mm多粒径组合的水溶液性高强度转向剂，能暂堵炮眼和裂缝缝口，其暂堵强度由颗粒状暂堵剂的用量、封堵的储层厚度决定。
7.根据权利要求1所述的一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，其特征在于，步骤S4中所述的粉末状暂堵剂，具体是20～100目多粒径组合的水溶液性高强度转向剂，能临时封堵主裂缝端部，其暂堵强度由粉末状暂堵剂的用量、主裂缝高度决定。
8.根据权利要求1所述的一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，其特征在于，步骤S4中所述的颗粒状暂堵转向剂用于暂堵射孔区域以及近井孔喉；颗粒状暂堵转向剂的使用温度为42℃～160℃，且需要使用表面活性剂来进行分散，使用浓度根据改造需要，从1～100kg/m3调节。
9.根据权利要求1所述的一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，其特征在于，步骤S4中所述的粉末状暂堵转向剂用于主裂缝端部；粉末状暂堵转向剂的使用温度为30℃～180℃，完全降解的溶解时间为2～24h。且需要使用表面活性剂来进行分散，使用浓度根据改造需要，从1～100kg/m3调节。
10.根据权利要求1所述的一种水平井自然选择甜点暂堵体积重复压裂方法，其特征在于，步骤S4中需要暂堵时，其工作流程如下：
S4.1、暂堵剂泵车提前启动、背压、顶替，结束后打开单流阀；
S4.2、用基液泵送转向剂、告知主压裂泵起动、用线性胶顶替；
S4.3、将暂堵剂泵停泵，观察压力响应、若压力响应明显，则进行下一个泵注程序，若不明显则启动暂堵剂泵再进行一次转向泵注；直至压力明显升高，进行下一个泵注程序。
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