CN108708707B - 一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法及应用，属于油气田开发研究的技术领域。一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法，包括：将含有磁性支撑剂的流体介质与含有含铁支撑剂的流体介质在地层的压裂缝中混合：所述含铁支撑剂因磁引力作用被吸附在所述磁性支撑剂周围，进而形成丘陵式铺置；本发明还公开了一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法在油气开采中开采油气、在油气开采中压裂液的压后返排、水力压裂施工和地热能开发中的应用。本发明将常规均匀铺置改为非均匀的分散铺置，丘陵和丘陵之间形成畅通的流动通道，众多的流动通道形成网络，从而实现大裂缝内包含众多小裂缝的形态，极大地提高了裂缝间的物质交换能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法及应用，属于油气田开发研究的技术领域。
背景技术
我国低渗透、特低渗透油气藏分布广泛，大多数低渗透油气藏不进行储层增产改造难于获得工业油气，目前进行油气藏的增产措施主要是水力压裂技术。水力压裂的目的是建立从地层到井筒的流动路径，提高油气井产能。常规压裂技术通常采用支撑剂填充裂缝，保持裂缝开启，使裂缝具有较高的导流能力，从而建立有效的生产通道。因此在水力压裂中，支撑剂在裂缝中的铺置对作业的成功与否起着至关重要的作用。
目前国内油田现场压裂中，很多施工过程是使用单一支撑剂直接对裂缝进行填充，这样相比于原始油气藏其导流能力的确提高很多。但是，压裂液破胶残渣、支撑剂破碎颗粒等都会堵塞孔道，还有支撑剂的嵌入等造成了裂缝内部污染，都会使裂缝的导流能力大大降低。为了进一步的提高裂缝导流能力，国内提出一种将不同粒径的支撑剂按一定的比例分段注入裂缝中，这样既能提高支撑剂的抗压能力，又有更高的导流能力。实验证明当不同粒径支撑剂组合时，为了获得更好的导流能力，应避免不同粒径支撑剂混合铺置，而采用在裂缝前段铺置小粒径支撑剂，裂缝中部铺置中等粒径支撑剂，缝口位置铺置大粒径的分段铺置方式，而现场实际操作时难于确保支撑剂能够实现按粒径分段铺置，往往是大小混合在一起，因此该方法提高裂缝导流能力的作用有限。
近几年来，国外研制出来一种高速通道压裂技术。该技术与常规压裂的区别是改变了裂缝内的支撑剂的铺置形态，把常规均匀铺置变为非均匀的分散铺置。人工裂缝由众多像桥墩一样的“支柱”支撑，支柱与支柱之间形成畅通的“通道”，众多“通道”形成网络，从而实现大裂缝内包含众多小裂缝的形态，极大地提高了油气渗流能力，所以被形象的称之为“高速通道”压裂工艺。但该方法在现场实施较为困难，难于做到支撑剂非均匀分散铺置，更难于形成“支柱”，此外，在裂缝内还容易出现大面积缺少支撑剂充填，导致裂缝闭合，影响了压裂的效果。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法。
本发明还提供了利用上述铺置方法的具体应用。
本发明利用支撑剂团之间的空隙来提高裂缝的渗透率和导流能力，同时又可保证裂缝始终处于被支撑状态。在油气田水力压裂施工时，这种支撑剂铺置方法可以提高裂缝导流能力，有利于油气的流通，并能确保裂缝始终保持张开的状态，此外，还有助于压裂液的压后返排，很大程度上降低了压裂液对油气藏的污染程度。
技术术语解释：
1.磁性支撑剂：具有磁性特征的支撑剂。
2.含铁支撑剂：含有铁元素的支撑剂。
3.砂比：支撑剂体积与压裂液体积的比值。
本发明的技术方案如下：
一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法，包括：
将含有磁性支撑剂的流体介质与含有含铁支撑剂的流体介质在地层的压裂缝中混合：所述含铁支撑剂因磁引力作用被吸附在所述磁性支撑剂周围，进而形成丘陵式铺置。本发明引入磁性支撑剂和含铁支撑剂注入地层裂缝，利用磁性原理，使含铁支撑剂被吸引到磁性支撑剂周围，形成丘陵式排列。本发明可以通过控制磁性支撑剂的含磁性物质的多少控制磁性强弱，使各丘陵之间形成通道供油气采出，或者供后期压裂液等液体返排。本发明注入裂缝的高粘携砂液和低粘中间顶替液的体积比例是根据现场实际施工设计的参数具体确定的。
根据本发明优选的，所述含有磁性支撑剂的流体介质为高粘携砂液，所述含有含铁支撑剂的流体介质为低粘中间顶替液；其中，所述高粘携砂液的粘度范围大于等于50mPa·s，小于等于80mPa·s；所述低粘中间顶替液的粘度范围大于等于30mPa·s，小于40mPa·s。此设计的优点在于，所述低粘中间顶替液与所述高粘携砂液混合时，形成指进现象，同时，所述低粘中间顶替液中的含铁支撑剂因磁引力作用被吸附在高粘携砂液中的磁性支撑剂周围，更易形成丘陵式铺置。
根据本发明优选的，所述磁性支撑剂的丘陵式铺置方法，具体如下：
制备高粘携砂液：在外加磁场作用下，将磁性支撑剂和高粘压裂液按5％～10％的砂比混合均匀，所述外加磁场的强度以保证所述外加磁场消失后，所述磁性支撑剂不会吸引在一起；此设计的目的在于，磁性支撑剂会彼此吸引，通过外加磁场使磁性支撑剂和高粘压裂液混合均匀；制备低粘中间顶替液：将含铁支撑剂和低粘压裂液按20％～40％的砂比在混砂车中混合均匀；
压裂裂缝：向地层泵入前置液，使地层形成裂缝；
注入高粘携砂液和低粘中间顶替液：向所述裂缝中一次性分别注入：高粘携砂液、低粘中间顶替液；
最后向所述裂缝中注入无支撑剂的压裂液。此设计的目的在于，携砂液和顶替液采用一次性泵入裂缝减少了重复注入携砂液和顶替液所需的工程量。本发明注入裂缝的高粘携砂液、低粘中间顶替液和无支撑剂的压裂液的体积比例是根据现场实际施工设计的参数具体确定的。
根据本发明优选的，在所述注入高粘携砂液和低粘中间顶替液阶段，循环向所述裂缝注入高粘携砂液和低粘中间顶替液。
根据本发明优选的，在所述注入高粘携砂液和低粘中间顶替液阶段，循环向所述裂缝注入高粘携砂液、低粘中间顶替液和无支撑剂的压裂液。
根据本发明优选的，所述磁性支撑剂和含铁支撑剂的粒径均为20～40目。
所述磁性支撑剂为现有常规支撑剂，其制备方法已经在现有技术公开，中国专利文献CN 106546658有具体记载。
所述含铁支撑剂也为现有常规支撑剂，其制备方法已经在现有技术公开，中国专利文献CN106497543也具有详细记载。
利用上述磁性支撑剂的丘陵式铺置方法在油气开采中开采油气的应用方法如下：
磁性支撑剂和含铁支撑剂形成丘陵式排列：在裂缝内，单个磁性支撑剂将含铁支撑剂吸附在其周围形成支撑剂团，所述支撑剂团连成片形成类似于丘陵的形状；当裂缝闭合之后，地层压实，裂缝内受力均衡，支撑起一条具有一定宽度和一定长度的裂缝；另外，丘陵和丘陵之间形成畅通的流动通道，众多的流动通道形成网络，从而实现大裂缝内包含众多小裂缝的结构，成为油气的导流路径。
利用上述磁性支撑剂的丘陵式铺置方法在油气开采中压裂液的压后返排应用方法如下：
磁性支撑剂和含铁支撑剂形成丘陵式排列：在裂缝内，单个磁性支撑剂将含铁支撑剂吸附在其周围形成支撑剂团，所述支撑剂团连成片形成类似于丘陵的形状；当裂缝闭合之后，地层压实，裂缝内受力均衡，支撑起一条具有一定宽度和一定长度的裂缝；另外，丘陵和丘陵之间形成畅通的流动通道，众多的流动通道形成网络，从而实现大裂缝内包含众多小裂缝的结构，成为压裂液的排出导流路径。
利用上述磁性支撑剂的丘陵式铺置方法在水力压裂施工中的应用如下：
利用地面磁力计获得压裂前后的地层磁场数据，通过数据处理从而获得水力压裂得到的裂缝形态、尺寸和走向数据，用于数值模拟，进而指导水力压裂施工。
利用上述磁性支撑剂的丘陵式铺置方法在地热能开发的应用如下：
地热能开发过程中的水力压裂，使用该铺置方法提高地层裂缝渗透率进而提高热交换效率。
本发明的特点及优势:
1.本发明利用磁性支撑剂吸引含铁支撑剂的原理，将含有磁性支撑剂的携砂液和含有含铁支撑剂的顶替液分段交替注入地层裂缝。
2.含铁支撑剂被吸引到磁性支撑剂周围，形成丘陵式排列。
3.该方法将常规均匀铺置改为非均匀的分散铺置，丘陵和丘陵之间形成畅通的流动通道，众多的流动通道形成网络，从而实现大裂缝内包含众多小裂缝的形态，极大地提高了油气渗流能力。
4.每个磁性支撑剂周围都会形成类似于丘陵的形状，通过控制磁性支撑剂的磁性强弱，改变磁性支撑剂周围的含铁支撑剂的数量，从而改变各丘陵之间通道的大小。
5.利用地面磁力计获得压裂前后的地层磁场数据，通过数据处理从而获得水力压裂得到的裂缝形态、尺寸和走向数据。得到的数据可以用于数值模拟，更好的用于指导水力压裂施工。
6.页岩气开采需要进行水力压裂，使用该方法可以提高地层裂缝的导流能力，从而提高气体采收率。
7.地热能开发需要进行水力压裂，使用该方法可以提高地层裂缝渗透率进而提高热交换效率。
附图说明
图1为普通支撑剂泵入裂缝的剖面图。由图可以看出，支撑剂之间只有微小孔隙，渗流能力较差。
图2为本支撑剂泵入裂缝的剖面图。
其中：1、普通支撑剂；2、裂缝；3、地层；4、磁性支撑剂；5、含铁支撑剂。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的技术方案做进一步解释说明，但本发明的保护范围不限于此。
本发明所用磁性支撑剂和含铁支撑剂的粒径均为20～40目。
本发明所用支撑剂为现有常规支撑剂，其制备方法已经在现有技术公开，中国专利文献CN 106546658有具体记载。
本发明所用含铁支撑剂也为现有常规支撑剂，其制备方法已经在现有技术公开，中国专利文献CN106497543也具有详细记载。
实施例1、
一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法，包括：
将含有磁性支撑剂的流体介质与含有含铁支撑剂的流体介质在地层的压裂缝中混合：所述含铁支撑剂因磁引力作用被吸附在所述磁性支撑剂周围，进而形成丘陵式铺置。
所述含有磁性支撑剂的流体介质为高粘携砂液，所述含有含铁支撑剂的流体介质为低粘中间顶替液。其中，所述高粘携砂液的粘度范围大于等于50mPa·s，小于等于80mPa·s；所述低粘中间顶替液的粘度范围大于等于30mPa·s，小于40mPa·s。
实施例2、
所述磁性支撑剂的丘陵式铺置方法，具体如下：
制备高粘携砂液：在外加磁场作用下，将磁性支撑剂和高粘压裂液按5％～10％的砂比混合均匀，所述外加磁场的强度以保证所述外加磁场消失后，所述磁性支撑剂不会吸引在一起；所述高粘压裂液的粘度范围为大于等于60mPa·s，小于等于80mPa·s；
制备低粘中间顶替液：将含铁支撑剂和低粘压裂液按20％～40％的砂比在混砂车中混合均匀，所述低粘压裂液的粘度范围大于等于40mPa·s，小于50mPa·s；
压裂裂缝：向地层泵入前置液，使地层形成裂缝；
注入高粘携砂液和低粘中间顶替液：向所述裂缝中一次性分别注入：高粘携砂液、低粘中间顶替液；
最后向所述裂缝中注入无支撑剂的压裂液。
实施例3、
如实施例2所述的磁性支撑剂的丘陵式铺置方法，其区别在于，在所述注入高粘携砂液和低粘中间顶替液阶段，循环向所述裂缝注入高粘携砂液和低粘中间顶替液。
实施例4、
如实施例2所述的磁性支撑剂的丘陵式铺置方法，其区别在于，在所述注入高粘携砂液和低粘中间顶替液阶段，循环向所述裂缝注入高粘携砂液、低粘中间顶替液和无支撑剂的压裂液。
实施例5、
利用上述磁性支撑剂的丘陵式铺置方法在油气开采中开采油气的应用方法如下：
磁性支撑剂和含铁支撑剂形成丘陵式排列：在裂缝内，单个磁性支撑剂将含铁支撑剂吸附在其周围形成支撑剂团，所述支撑剂团连成片形成类似于丘陵的形状；当裂缝闭合之后，地层压实，裂缝内受力均衡，支撑起一条具有一定宽度和一定长度的裂缝；另外，丘陵和丘陵之间形成畅通的流动通道，众多的流动通道形成网络，从而实现大裂缝内包含众多小裂缝的结构，成为油气的导流路径。
实施例6、
利用上述磁性支撑剂的丘陵式铺置方法在油气开采中压裂液的压后返排应用方法如下：
磁性支撑剂和含铁支撑剂形成丘陵式排列：在裂缝内，单个磁性支撑剂将含铁支撑剂吸附在其周围形成支撑剂团，所述支撑剂团连成片形成类似于丘陵的形状；当裂缝闭合之后，地层压实，裂缝内受力均衡，支撑起一条具有一定宽度和一定长度的裂缝；另外，丘陵和丘陵之间形成畅通的流动通道，众多的流动通道形成网络，从而实现大裂缝内包含众多小裂缝的结构，成为压裂液的排出导流路径。
实施例7、
利用上述磁性支撑剂的丘陵式铺置方法在水力压裂施工中的应用如下：
利用地面磁力计获得压裂前后的地层磁场数据，通过数据处理从而获得水力压裂得到的裂缝形态、尺寸和走向数据，用于数值模拟，进而指导水力压裂施工。
实施例8、
利用上述磁性支撑剂的丘陵式铺置方法在地热能开发的应用如下：
地热能开发过程中的水力压裂，使用该铺置方法提高地层裂缝渗透率进而提高热交换效率。
Claims (7)
1.一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法，其特征在于，将含有磁性支撑剂的流体介质与含有含铁支撑剂的流体介质在地层的压裂缝中混合：所述含铁支撑剂因磁引力作用被吸附在所述磁性支撑剂周围，进而形成丘陵式铺置；
所述含有磁性支撑剂的流体介质为高粘携砂液，所述含有含铁支撑剂的流体介质为低粘中间顶替液；
制备高粘携砂液：在外加磁场作用下，将磁性支撑剂和高粘压裂液按5％～10％的砂比混合均匀，所述外加磁场的强度以保证所述外加磁场消失后，所述磁性支撑剂不会吸引在一起；
制备低粘中间顶替液：将含铁支撑剂和低粘压裂液按20％～40％的砂比在混砂车中混合均匀；
压裂裂缝：向地层泵入前置液，使地层形成裂缝；
注入高粘携砂液和低粘中间顶替液：向所述裂缝中一次性分别注入：高粘携砂液、低粘中间顶替液；
最后向所述裂缝中注入无支撑剂的压裂液；
所述磁性支撑剂和含铁支撑剂的粒径均为20～40目。
2.根据权利要求1所述的一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法，其特征在于，在所述注入高粘携砂液和低粘中间顶替液阶段，循环向所述裂缝注入高粘携砂液和低粘中间顶替液。
3.根据权利要求1所述的一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法，其特征在于，在所述注入高粘携砂液和低粘中间顶替液阶段，循环向所述裂缝注入高粘携砂液、低粘中间顶替液和无支撑剂的压裂液。
4.根据权利要求1所述的一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法在油气开采中开采油气的应用方法如下：
磁性支撑剂和含铁支撑剂形成丘陵式排列：在裂缝内，单个磁性支撑剂将含铁支撑剂吸附在其周围形成支撑剂团，所述支撑剂团连成片形成类似于丘陵的形状；当裂缝闭合之后，地层压实，裂缝内受力均衡，支撑起一条具有一定宽度和一定长度的裂缝；另外，丘陵和丘陵之间形成畅通的流动通道，众多的流动通道形成网络，从而实现大裂缝内包含众多小裂缝的结构，成为油气的导流路径。
5.根据权利要求1所述的一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法在油气开采中压裂液的压后返排应用方法如下：
磁性支撑剂和含铁支撑剂形成丘陵式排列：在裂缝内，单个磁性支撑剂将含铁支撑剂吸附在其周围形成支撑剂团，所述支撑剂团连成片形成类似于丘陵的形状；当裂缝闭合之后，地层压实，裂缝内受力均衡，支撑起一条具有一定宽度和一定长度的裂缝；另外，丘陵和丘陵之间形成畅通的流动通道，众多的流动通道形成网络，从而实现大裂缝内包含众多小裂缝的结构，成为压裂液的排出导流路径。
6.根据权利要求1所述的一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法在水力压裂施工中的应用如下：
利用地面磁力计获得压裂前后的地层磁场数据，通过数据处理从而获得水力压裂得到的裂缝形态、尺寸和走向数据，用于数值模拟，进而指导水力压裂施工。
7.根据权利要求1所述的一种磁性支撑剂的丘陵式铺置方法在地热能开发的应用如下：
地热能开发过程中的水力压裂，使用该铺置方法提高地层裂缝渗透率进而提高热交换效率。
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