CN108825196B - 一种筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法，包括如下步骤：S1、收集施工井油藏的基本参数；S2、根据收集的基本参数对筛管储层段进行分簇射孔；S3、选择交联冻胶压裂液；S4、设定压裂施工参数及规模；S5、向地层注入压裂液，进行第一级压裂；S6、注入粉末高强度水溶性暂堵剂迫使裂缝在端部转向；S7、向地层注入颗粒高强度水溶性暂堵剂，封堵已经压开的射孔位置和已形成的裂缝缝口，进行第二级暂堵压裂；S8、依次重复步骤S5、步骤S6和步骤S7，完成筛管大斜度井储层段的暂堵体积压裂改造。本发明采用“大颗粒架桥、细颗粒堵漏”技术对大斜度井进行暂堵体积压裂，提高产能。

Description

一种筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法

技术领域

本发明涉及石油天然气增产技术领域，特别涉及筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法。

背景技术

大斜度井是解决井位部署难题和提高油气单井产能的一种新井型。一般来说，井斜角在60～86°的定向井称为大斜度井(有的人定义为井身斜长与垂深之比大于2)。筛管完井大斜度井井身结构示意图如图1所示。大斜度井有着相对较大的泄油面积，开发过程中压降相对均匀缓和。大斜度井适用于渗透率低的油藏；对于垂直裂缝发育比较丰富的油层，大斜度井在开采过程中钻遇裂缝的机会更多，可以有效的提高产量；另外，大斜度井还可以控制完井长度，有效减少气锥和水锥。

完井采用筛管，不固井，其具有如下特点：第一、可以防止井壁崩塌和固井泥浆污染，增大泄油面积，提高完善程度；第二、筛管防砂能保证管内较大的内通径；第三、节省部分固井费用和全部射孔费用，先期投入少。主要应用于裂缝性油藏、砂岩油藏，层段单一。

随着大斜度井钻井技术的日趋完善，老油田开发薄油层和挖潜剩余油进入规模开采，伴随而来的井下作业需求量也逐年增多。而大斜度井的井下作业也因其井身结构的不同和完井方式的不同，与常规井下作业相比，工艺难度和井下工具的配套难度也加大。近年来，各油田针对大斜度井的井下作业进行了不同程度的科研攻关和现场尝试，积累了一些井下作业的方法和规律，但也存在一些技术上的局限性。

筛管大斜度井井下作业的难点主要表现为：(1)管柱在井筒中起下的负荷变化大，对井下情况判读困难；(2)工具下入困难；(3)常规修复工艺方法无法实施；(4)管柱起下中受的扭矩和摩擦力较大；(5)井内管柱贴近井筒底边，长井段的管柱受钟摆力和摩擦面积大的双重作用，更易形成卡钻；(6)管柱在井筒中的受力情况比较复杂，钟摆力和弯曲应力较大，分力多，解卡时的扭矩和拉力损失较多，不易把拉力和扭矩传递到卡点；(7)管柱倒扣时扭矩不易到中和点，有效倒扣长度短，起下管柱次数多，工期长。

发明内容

本发明的目的是针对上述的筛管大斜度井井下作业存在的难点，提供一种筛管大斜度井暂堵体积压裂的新方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法，包括如下步骤：

S1、收集施工井油藏的基本参数，包括储层段岩石学特征、岩石力学特征、物性特征、非均质特征、油层分布特征、油藏流体性质及温压系统、地应力特征以及所在区块注采井网因素，

S2、根据步骤S1收集的基本参数对筛管储层段进行分簇射孔；

S3、选择压裂液，该压裂液为交联冻胶压裂液，压裂液交联后粘度满足携砂要求，且具有延迟交联特性；

S4、设定压裂施工参数及规模：根据井内管柱结构、液体摩阻系数、地层的延伸压力梯度以及施工限压参数，确定压裂施工排量、压裂液及支撑剂规模；

S5、向地层注入压裂液，进行第一级压裂，通过交联冻胶压裂液将支撑剂带入地层，然后将井筒的支撑剂全部顶入地层；通过较高排量的交联胶压裂液将支撑剂带入地层，对形成的裂缝进行支撑，施工完后需将井筒的支撑剂全部顶入地层；

S6、在最大最小主应力差异比较大的储层段注入粉末高强度水溶性暂堵剂迫使裂缝在端部转向；注入粉末高强度水溶性暂堵剂能有效的克服应力，迫使裂缝在端部转向，改善裂缝的形态，使裂缝更加复杂化，增大改造体积；

S7、向地层注入颗粒高强度水溶性暂堵剂，封堵已经压开的射孔位置和已形成的裂缝缝口，使压裂液进入储层段未压开的射孔位置，进行第二级暂堵压裂；采用“大颗粒架桥、细颗粒堵漏”技术，根据射孔孔眼的大小进行多粒径组合，封堵已经压开的射孔位置和已形成的裂缝缝口，迫使压裂液进入储层段未压开的射孔位置，进行第二级暂堵压裂；

S8、依次重复步骤S5、步骤S6和步骤S7，完成筛管大斜度井储层段的暂堵体积压裂改造。

优选的是，所述步骤S6中使用的粉末暂堵剂是一种高强度水溶性暂堵剂，暂堵剂粒径为0.15-0.825mm，暂堵剂是由原料组分不饱和有机酸、甲基丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮以及聚氧乙烯基烯丙酯制成，具体制备方法为：将不饱和有机酸、甲基丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮加入反应容器中，搅拌，然后加入引发剂，并升温至100-105℃恒温反应，调节PH值至中性；然后升温至150-155℃并恒温反应1.0h，加入聚氧乙烯基烯丙酯，再升温至180-185℃继续反应2h后降温，加入纳米改性剂，干燥得到暂堵剂。

优选的是，所述粉末暂堵剂直接通过混砂车的掺和罐加入。

优选的是，所述步骤S7中使用的颗粒暂堵剂是一种高强度水溶性暂堵剂，暂堵剂粒径为0.15-0.825mm，暂堵剂是由原料组分不饱和有机酸、甲基丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮以及聚氧乙烯基烯丙酯制成，具体制备方法为：将不饱和有机酸、甲基丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮加入反应容器中，搅拌，然后加入引发剂，并升温至100-105℃恒温反应，调节PH值至中性；然后升温至150-155℃并恒温反应1.0h，加入聚氧乙烯基烯丙酯，再升温至180-185℃继续反应2h后降温，加入纳米改性剂，干燥得到暂堵剂。

优选的是，所述步骤S7中根据射孔孔眼的大小采用多粒径组合的颗粒暂堵剂。

优选的是，所述颗粒暂堵剂的添加方式为：在高压管汇上设置旁通进行预置，施工过程中加入；或者，使用改装后的压裂车，在混砂车上的掺和罐中加入。

优选的是，所述暂堵剂用量的计算公式如下：

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。

优选的是，所述岩石学特征包括岩石类型、碎屑成分、孔隙类型、胶结类型、润湿性特征及敏感性特征；所述岩石力学特征包括储层岩石的变形特性、强度特性和脆性；所述物性特征包括储层孔隙度和渗透率；所述地应力特征包括最大最小主应力方向及其影响因素。

优选的是，所述步骤S2中，选择储层物性好、脆性高、地应力小和测井解释好的位置进行补射孔，施工时要避开套管接箍。

优选的是，所述压裂液中的交联液由增稠剂、粘土稳定剂、助排剂、pH调节剂和交联剂组成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的筛管大斜度井暂堵体积压裂方法，一方面采用颗粒状高强度水溶性暂堵剂封堵已压开裂缝缝口，实现“软封隔”，替代压裂分段工具，避免井下作业困难的同时，完成段内多裂缝压裂施工。另一方面采用粉末状高强度水溶性暂堵剂提升裂缝内净压力，压开未起裂的微裂缝或形成新的分支缝，形成复杂的网络裂缝。两方面结合，最终获得更大的改造体积，动用更多的油气储量。再者，通过加入缝口暂堵剂进行段间暂堵转向，能够保证每条主裂缝均加入砂量，而加入缝内暂堵剂改变裂缝形态，能提高单缝加砂量，最终实现了储层“高砂量”的目的，同时加砂规模与单井产量有一定线性关系，提高砂量有利于改造效果。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1、筛管完井大斜度井井身结构示意图。

图2、裂缝缝内转向示意图。

图3、裂缝缝口转向示意图。

图4、暂堵转向压裂施工曲线图。

图5、缝口暂堵转向压裂前后微地震监测图。

图6、缝内暂堵转向压裂微地震监测图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法，包括如下步骤：

步骤S1、综合考虑施工井油藏基本情况，包括储层段岩石学特征、岩石力学特征、物性特征、非均质特征、油层分布特征、油藏流体性质及温压系统、地应力特征以及所在区块注采井网等因素，作为增产措施参考背景及依据。其中，岩石学特征主要是岩石类型、碎屑成分、孔隙类型、胶结类型、润湿性特征及敏感性特征等。岩石力学特征主要是储层岩石的变形特性、强度特性、脆性等。物性特征主要是储层孔隙度、渗透率等。地应力特征主要是最大最小主应力方向及其影响因素。例如，可以通过纵向油层分布图，判别油层集中分布的小层，以及油藏发育情况与联通性能，以此作为选取改造层段的依据。可以通过井点实测资料及应力场数值模拟，明确改造区块地应力分布，结合改造区块井网部署，匹配合理的压裂缝网，同时防止对水驱效果产生影响。

步骤S2、综合考虑储层物性、岩石力学、地应力特征和工程因素对筛管储层段进行分簇射孔。选择储层物性好、脆性高、地应力小和测井解释好的位置进行补射孔，同时工程上要避开套管接箍。

步骤S3压裂液选择：压裂改造所选择的压裂液主要以交联冻胶为主。交联液主要是有增稠剂、粘土稳定剂、助排剂、pH调节剂和交联剂组成，要求交联后粘度满足携砂要求，具有延迟交联特点，同时要求残渣低。

步骤S4、设定压裂施工参数及规模：根据井内管柱结构，液体摩阻系数，地层的延伸压力梯度以及施工限压，优化压裂施工排量、压裂液及支撑剂规模等。

步骤S5、第一级压裂施工，向地层注入压裂液，进行第一级压裂。在实际应用中，通过较高排量的交联胶压裂液将支撑剂带入地层，对形成的裂缝进行支撑，施工完后需将井筒的支撑剂全部顶入地层。

步骤S6、向地层注入粉末高强度水溶性暂堵剂(见图2)。在最大最小主应力差异比较大的储层段，注入粉末高强度水溶性暂堵剂能有效的克服应力，迫使裂缝在端部转向，改善裂缝的形态，使裂缝更加复杂化，增大改造体积。粉末型高强度水溶性暂堵剂可以直接通过混砂车的掺和罐加入。所述粉末暂堵剂粒径为0.15-0.825mm，暂堵剂是由原料组分不饱和有机酸、甲基丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮以及聚氧乙烯基烯丙酯制成，具体制备方法为：将不饱和有机酸、甲基丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮加入反应容器中，搅拌，然后加入引发剂，并升温至100-105℃恒温反应，调节PH值至中性；然后升温至150-155℃并恒温反应1.0h，加入聚氧乙烯基烯丙酯，再升温至180-185℃继续反应2h后降温，加入纳米改性剂，干燥得到暂堵剂。

步骤S7、向地层注入颗粒高强度水溶性暂堵剂(见图3)。采用“大颗粒架桥、细颗粒堵漏”技术，根据射孔孔眼的大小进行多粒径组合，封堵已经压开的射孔位置和已形成的裂缝缝口，迫使压裂液进入储层段未压开的射孔位置，进行第二级暂堵压裂。该颗粒暂堵剂是一种高强度水溶性暂堵剂，暂堵剂粒径为3-8mm，暂堵剂是由原料组分不饱和有机酸、甲基丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮以及聚氧乙烯基烯丙酯制成，具体制备方法为：将不饱和有机酸、甲基丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮加入反应容器中，搅拌，然后加入引发剂，并升温至100-105℃恒温反应，调节PH值至中性；然后升温至150-155℃并恒温反应1.0h，加入聚氧乙烯基烯丙酯，再升温至180-185℃继续反应2h后降温，加入纳米改性剂，干燥得到暂堵剂。

颗粒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。

根据现场实践证明，目前压裂过程中并不是有所有的射孔孔眼都进行了有效改造，加入缝口暂堵剂能封堵已经压裂开射孔位置及形成的裂缝缝口，迫使液体进入未压开的射孔位置，形成新的裂缝，实现储层“密切割”改造，保证所有的射孔簇都进行有效改造。同时加入缝内暂堵剂能克服两向应力差，改变裂缝形态，实现储层体积压裂，提高产能。通过加入缝口暂堵剂进行段间暂堵转向，能够保证每条主裂缝均加入砂量，而加入缝内暂堵剂改变裂缝形态，能提高单缝加砂量，二者结合最终实现了储层“高砂量”的目的，同时加砂规模与单井产量有一定线性关系，提高砂量有利于改造效果。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S8、重复步骤S5、步骤S6和步骤S7完成筛管大斜度井储层段的暂堵体积压裂改造。

图4是暂堵转向压裂施工曲线图。通过暂堵转向压裂施工曲线，了解压裂施工规模(施工液量、支撑剂用量)、参数(施工排量、压力、支撑剂浓度、前置液比例等)，分析裂缝起裂状况，裂缝延伸状态等，结合地质储层特征，得出相关的结论及认识。

图5是缝口暂堵转向压裂前后微地震监测图。图6是缝内暂堵转向压裂微地震监测图。微地震监测技术为一门新的地球物理技术，用于压裂微地震监测的原理是通过监测压裂产生的地震波，确定微震坐标、发震时刻和烈度。通过现场处理微地震监测的数据可以实时获得裂缝空间位置及走向。图5显示投入缝口暂堵剂后，压裂产生新的主裂缝，并与原裂缝呈70°夹角，缝口转向成功。图6显示投入缝内暂堵剂后，新的主裂缝内开启了4条分支裂缝，缝内转向成功。

综上所述，本发明针对筛管大斜度井的特点及目前压裂存在的问题，提出了筛管大斜度井暂堵体积压裂技术方法，一方面采用颗粒状高强度水溶性暂堵剂封堵已压开裂缝缝口，实现“软封隔”，替代压裂分段工具，避免井下作业困难的同时，完成段内多裂缝压裂施工。另一方面采用粉末状高强度水溶性暂堵剂提升裂缝内净压力，压开未起裂的微裂缝或形成新的分支缝，形成复杂的网络裂缝。两方面结合，最终获得更大的改造体积，动用更多的油气储量。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、收集施工井油藏的基本参数，包括储层段岩石学特征、岩石力学特征、物性特征、非均质特征、油层分布特征、油藏流体性质及温压系统、地应力特征以及所在区块注采井网因素，

S2、根据步骤S1收集的基本参数对筛管储层段进行分簇射孔；

S3、选择压裂液，该压裂液为交联冻胶压裂液，压裂液交联后粘度满足携砂要求，且具有延迟交联特性；

S4、设定压裂施工参数及规模：根据井内管柱结构、液体摩阻系数、地层的延伸压力梯度以及施工限压参数，确定压裂施工排量、压裂液及支撑剂规模；

S5、向地层注入压裂液，进行第一级压裂，通过交联冻胶压裂液将支撑剂带入地层，然后将井筒的支撑剂全部顶入地层；

S6、在最大最小主应力差异比较大的储层段注入粉末高强度水溶性暂堵剂迫使裂缝在端部转向；步骤S6中使用的粉末高强度水溶性暂堵剂是一种高强度水溶性暂堵剂，暂堵剂粒径为0.15-0.825mm，暂堵剂是由原料组分不饱和有机酸、甲基丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮以及聚氧乙烯基烯丙酯制成，具体制备方法为：将不饱和有机酸、甲基丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮加入反应容器中，搅拌，然后加入引发剂，并升温至100-105℃恒温反应，调节pH值至中性；然后升温至150-155℃并恒温反应1.0h，加入聚氧乙烯基烯丙酯，再升温至180-185℃继续反应2h后降温，加入纳米改性剂，干燥得到暂堵剂；

S7、向地层注入颗粒高强度水溶性暂堵剂，封堵已经压开的射孔位置和已形成的裂缝缝口，使压裂液进入储层段未压开的射孔位置，进行第二级暂堵压裂；

S8、依次重复步骤S5、步骤S6和步骤S7，完成筛管大斜度井储层段的暂堵体积压裂改造。

2.如权利要求1所述的筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法，其特征在于，所述粉末高强度水溶性暂堵剂直接通过混砂车的掺和罐加入。

3.如权利要求1所述的筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法，其特征在于，所述步骤S7中使用的颗粒高强度水溶性暂堵剂是一种高强度水溶性暂堵剂，暂堵剂粒径为3-8mm，暂堵剂是由原料组分不饱和有机酸、甲基丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮以及聚氧乙烯基烯丙酯制成，具体制备方法为：将不饱和有机酸、甲基丙烯磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮加入反应容器中，搅拌，然后加入引发剂，并升温至100-105℃恒温反应，调节pH值至中性；然后升温至150-155℃并恒温反应1.0h，加入聚氧乙烯基烯丙酯，再升温至180-185℃继续反应2h后降温，加入纳米改性剂，干燥得到暂堵剂。

4.如权利要求3所述的筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法，其特征在于，所述步骤S7中根据射孔孔眼的大小采用多粒径组合的颗粒高强度水溶性暂堵剂。

5.如权利要求4所述的筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法，其特征在于，所述颗粒高强度水溶性暂堵剂的添加方式为：在高压管汇上设置旁通进行预置，施工过程中加入；或者，使用改装后的压裂车，在混砂车上的掺和罐中加入。

6.如权利要求5所述的筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法，其特征在于，所述暂堵剂用量的计算公式如下：

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。

7.如权利要求1所述的筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法，其特征在于，所述岩石学特征包括岩石类型、碎屑成分、孔隙类型、胶结类型、润湿性特征及敏感性特征；所述岩石力学特征包括储层岩石的变形特性、强度特性和脆性；所述物性特征包括储层孔隙度和渗透率；所述地应力特征包括最大最小主应力方向及其影响因素。

8.如权利要求7所述的筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法，其特征在于，所述步骤S2中，选择储层物性好、脆性高、地应力小和测井解释好的位置进行补射孔，施工时要避开套管接箍。

9.如权利要求8所述的筛管大斜度井的暂堵体积压裂工艺方法，其特征在于，所述压裂液中的交联液由增稠剂、粘土稳定剂、助排剂、pH调节剂和交联剂组成。

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