CN109252844A - 一种利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法，首先根据目的井储层的地层压力系数、储层温度、压力和深度，确定暂堵转向剂种类；然后根据孔道数量设计暂堵剂加量；在已压开裂缝的基础上，将粉末型压差聚合暂堵剂和颗粒暂堵剂加入到滑溜水或胍胶基液中，用滑溜水或胍胶基液将暂堵液顶替到位，期间观察并记录油压变化；通过分析压裂裂缝监测图分析新裂缝展开的层位和方向来判断暂堵转向压裂施工效果。本发明通过复合使用压差聚合性粉末暂堵剂和颗粒暂堵剂，对原有裂缝进行有效封堵，提高裂缝的承压能力，增加缝控面积，同时通过簇间和缝内转向，提高裂缝复杂度，形成主缝与天然裂缝相互沟通的体积压裂效果，最终达到油气井提产的目的。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发领域，涉及油气田压裂施工中暂堵转向环节，具体涉及一种利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法。
背景技术
低孔低渗、致密油气储层的改造需要造长缝、复杂裂缝达到SRV体积改造效果，才能显著提高产能。国内外大量生产测井和井下成像数据表明，多簇射孔水平井常规压裂时簇间孔眼进液差异大，导致水平井段相当部分射孔簇没有压开，地质储量没有得到有效动用，压裂改造效果与地质预期差距大。
现有技术存在的缺陷主要有：
1、套管内桥塞分隔，一段多簇射孔压裂井，笼统压裂(限流压裂法)容易导致储层高品位区压裂规模过大，单簇缝长过长，造成井间干扰，而次级压裂区得不到充分改造；
2、套管变形井，无法下入分段工具；
3、在裸眼井有限的分段内，人造裂缝的起裂位置常受封隔器封位的控制(膨胀作用导致的应力变化点)，导致裂缝在并不希望的位置起裂，实际裂缝分布往往与设计不符，严重影响增产效果；
4、常规分段压裂只能动用段内物性好、应力低的高级别层段，低级别层段则难以开启；
利用压差聚合暂堵剂通过暂堵转向压裂可以提高水平井段内裂缝开启程度，增加裂缝复杂度，形成远端缝网与近井高导流主缝的效果。通过暂堵压裂，增加缝控面积，同时通过簇间和缝内转向，提高裂缝复杂度，形成主缝与天然裂缝相互沟通的体积压裂效果，最终达到有效改造储层，提高油气井单井产能的目的。
发明内容
本发明的目的是通过压差聚合暂堵转向压裂，提高水平井段间裂缝开启程度，增加裂缝复杂度，形成主缝与天然裂缝相互沟通的体积压裂效果，提高油气井产量。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法，包括以下步骤：
⑴施工前准备：根据储层温度确定暂堵转向剂种类，SM型压差聚合型粉末暂堵剂和6M型颗粒暂堵剂作为主体方案；
⑵设计暂堵剂加量：根据孔道数量，按当天压裂暂堵，暂堵剂总用量为3.6-4kg/孔，隔天压裂暂堵，暂堵剂总用量为2.25-3kg/孔暂堵剂加量；
⑶配制暂堵液：在已压开裂缝的基础上，将SM型粉末压差聚合暂堵剂和6M型颗粒暂堵剂加入到滑溜水或胍胶基液中，携带液排量2-2.5m3/min，SM型粉末压差聚合暂堵剂和6M型颗粒暂堵剂加入浓度分别为45.0-80.0g/L和9.0-16.0g/L；
⑷顶替暂堵液：以3.2m3-3.6m3/min的排量泵注大于一个井筒容积的滑溜水或胍胶基液将暂堵液顶替到位，期间观察并记录油压变化；
⑸判断暂堵转向效果：通过暂堵全部进地层后，暂堵转向压力增幅及压裂裂缝监测图分析压力响应点的位置、新裂缝展开的层位来判断本方法是否实现了暂堵转向压裂施工。
而且，步骤⑴中全系列暂堵剂适用的地层应力差异大小为1.1-2.1；根据储层温度是否小于90℃来选择SM型或6M型中常规型或抗高温型暂堵剂。
而且，还可以选择暂堵球作为备选方案，条件是：在暂堵压裂的后期进行加入，比如长水平段一段射孔12簇以上，每段可压裂的射孔簇为3簇，那么该段需要压裂在4次以上，暂堵球一般选择在最后一段或最后两段进行加注，前面都选择暂堵剂。
而且，所述SM型粉末压差聚合暂堵剂、6M型颗粒暂堵剂和暂堵球的制备方法如下：
6M暂堵剂为6目的聚乳酸颗粒，6M-L为分子量3.5万-5万的6目的聚乳酸颗粒；6M-H为分子量6万-9万的6目的聚乳酸颗粒；
SM暂堵剂的制备方法为：
(1)SM-L：60％-80％聚乳酸，聚乳酸分子量3.5万-5万；
10％-20％羧甲基纤维素钠
10％-20％聚丙烯酰胺
0-10％清水；
(2)SM-H：60％-80％聚乳酸，聚乳酸分子量6万-9万
10％-20％羧甲基纤维素钠
10％-20％聚丙烯酰胺
0-10％清水。
而且，步骤⑶中SM型粉末压差聚合暂堵剂、6M型颗粒暂堵剂加入的质量比为5:1。
而且，步骤⑵和步骤⑶中胍胶基液浓度均为0.3wt％。
而且，步骤⑸中分析压裂裂缝监测图，若图中压力响应点和新裂缝80％以上都在所施工层位，则证明施工方法实现了暂堵转向压裂。
与现有技术相比，本发明的创新性在于：
1、本发明采用6M型颗粒型暂堵剂在近井缝口快速架桥堆积，形成有效的压力支撑点，SM型粉末型暂堵剂通过缝内压差实现聚合，形成充填胶结物质，进一步封堵颗粒暂堵剂间的细微缝隙，大大提高了暂堵的可靠性和暂堵的承压能力，降低渗透性，通过暂堵球堵塞射孔炮眼实现地层快速起压，最终实现裂缝暂堵。
2、本发明利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法施工工序简单，单井施工成本低，以压差聚合型粉末暂堵剂为主体，可以有效地提高水平井段间裂缝开启程度，增加裂缝复杂度，形成远端缝网与近井高导流主缝的效果，提高压裂质量，增加油气井产能。
3、本发明所用暂堵剂均为聚酯类生物聚合物，在90℃以上的环境下，在返排液和1％KCl溶液中反应48h，溶解率在80％以上，不影响压裂后返排求产。
4、本发明通过复合使用压差聚合性粉末暂堵剂和颗粒暂堵剂，对原有裂缝进行有效封堵，提高裂缝的承压能力，增加缝控面积，同时通过簇间和缝内转向，提高裂缝复杂度，形成主缝与天然裂缝相互沟通的体积压裂效果，最终达到油气井提产的目的。
附图说明
图1为本申请中压差聚合暂堵剂暂堵模拟图。
图2为A气井第1次压裂裂缝监测图。
图3为A气井第2次压裂裂缝监测图。
图4为B气井第2次压裂裂缝监测图。
图5为B气井第3次压裂裂缝监测图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。下述实施例是说明性的，不作为限定，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
一种利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法，其步骤为：
⑴施工前准备：根据目的井储层的层间应力差异系数和水平主应力差异以及储层物性差异判断暂堵方案的可行性；主要根据储层类型和储层温度确定暂堵转向剂种类，暂堵剂信息见表1，SM型压差聚合型粉末暂堵剂和6M型颗粒暂堵剂作为主体，暂堵球作为备选方案；
⑵设计暂堵剂加量：根据孔道数量，按当天压裂暂堵，暂堵剂总用量为3.6-4kg/孔，隔天压裂暂堵，暂堵剂总用量为2.25-3kg/孔暂堵剂加量。
⑶配制暂堵液：在已压开裂缝的基础上，将SM型粉末压差聚合暂堵剂和6M型颗粒暂堵剂加入到滑溜水或胍胶基液中，携带液排量2-2.5m3/min，SM型粉末压差聚合暂堵剂和6M型颗粒暂堵剂加入浓度分别为45.0-80.0g/L和9.0-16.0g/L；
⑷顶替暂堵液：以3.2m3-3.6m3/min的排量泵注大于一个井筒容积滑溜水或胍胶基液将暂堵液顶替到位，期间观察并记录油压变化；
⑸判断暂堵转向效果：通过暂堵全部进地层后，暂堵转向压力增幅及压裂裂缝监测图分析压力响应点的位置、新裂缝展开的层位来判断本方法是否实现了暂堵转向压裂施工。
所述SM型暂堵剂为压差聚合，即在老缝处，由于压差作用，暂堵剂聚合为整体，从而大大提高了暂堵的可靠性和暂堵的承压能力。
所述步骤⑴中全系列暂堵剂适用的地层应力差异大小为1.1-2.1；根据储层温度是否小于90℃来选择中常规型或抗高温型暂堵剂，暂堵剂类型见表1。
所述步骤⑴中暂堵球的的作用是封堵射孔孔眼，适用条件是在暂堵压裂的后期进行加入，比如长水平段一段射孔12簇以上，每段可压裂的射孔簇为3簇，那么该段需要压裂在4次以上，暂堵球一般选择在最后一段或最后两段进行加注，前面都选择暂堵剂。
所述SM型粉末压差聚合暂堵剂、6M型颗粒暂堵剂和暂堵球的主要成分均为聚乳酸。
所述步骤⑶中SM型粉末压差聚合暂堵剂、6M型颗粒暂堵剂和暂堵球(如果需要的话)加入的质量比为5:1:1。
所述步骤⑵和步骤⑶中胍胶基液浓度均为0.3％。
所述步骤⑸中分析压裂裂缝监测图，若图中压力响应点和新裂缝80％以上都在所施工层位，则证明施工方法实现了暂堵转向压裂。
暂堵球的的作用是封堵射孔孔眼，适用条件是在暂堵压裂的后期进行加入，比如长水平段一段射孔12簇以上，每段可压裂的射孔簇为3簇，那么该段需要压裂在4次以上，暂堵球一般选择在最后一段或最后两段进行加注，前面都选择暂堵剂。
表1暂堵剂信息表
暂堵剂制备方法，如下：
6M暂堵剂为6目(3.4mm)的聚乳酸颗粒，其中6M-L为常规型暂堵剂，成分为分子量3.5万-5万的6目(3.4mm)的聚乳酸颗粒；6M-H为常规型暂堵剂，成分为分子量6万-9万的6目(3.4mm)的聚乳酸颗粒；
SM暂堵剂的制备方法为：
(1)SM-L：60％-80％聚乳酸(分子量3.5万-5万)+10％-20％羧甲基纤维素钠(工业级，市售)+10％-20％聚丙烯酰胺(分子量≥1200万，市售)+0-10％清水；制备方法：在压力范围5-20MPa，温度范围60-120℃的条件下进行复配2-5h，固结后粉碎，过筛得到170-400目粉末即为成品。
(2)SM-H：60％-80％聚乳酸(分子量6万-9万)+10％-20％羧甲基纤维素钠(工业级，市售)+10％-20％聚丙烯酰胺(分子量≥1200万，市售)+0-10％清水；制备方法：在压力范围5-20MPa，温度范围60-120℃的条件下进行复配2-5h，固结后粉碎，过筛得到170-400目粉末即为成品。
该SM型暂堵剂为压差聚合，即在老缝处，由于压差作用，暂堵剂聚合为整体，从而大大提高了暂堵的可靠性和暂堵的承压能力。
实施例1：
一种利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法，包括以下步骤：
1)施工前准备：A气井储层地层压力系数1.9-2.0，储层温度90℃左右，根据储层压力、温度选择适用温度为90-160℃的SM型粉末暂堵剂和6M型颗粒暂堵剂，采用水平井段间暂堵射孔孔眼的施工方式进行施工。
2)确定暂堵剂加量：A气井需暂堵转向压裂水平段长约639m，射孔孔密16孔/m，该段射孔29簇，总射孔孔眼数464孔。根据孔道数量，按当天压裂暂堵，暂堵剂用量为3.6kg/孔，隔天压裂暂堵，暂堵剂用量为2.25kg/孔暂堵剂加量，考虑到实际使用量一般比设计量多20％-50％，最终粉末型暂堵剂使用2051kg，颗粒型暂堵剂使用760kg。
3)配制暂堵液：在已压开裂缝的基础上，将粉末暂堵剂和颗粒暂堵剂均从混砂车上加入。这种加入方式，要求常规的压裂车泵头需要经过改装，可通过直径3mm以上的暂堵颗粒，抗高温SM型粉末暂堵剂和6M型颗粒暂堵剂分别以65kg/min和13kg/min速率直接加入，暂堵剂携带液和顶替液均为0.3％胍胶基液，注入排量为0.8-1.5m3/min。
例如：A气井第1次压裂共加暂堵剂144kg(颗粒暂堵剂24kg，粉末暂堵剂120kg)，暂堵液为排量1.5m3/min，粉末暂堵剂和颗粒暂堵剂浓度43.3g/L和8.7g/L；
A气井第2次压裂共加暂堵剂128kg(颗粒暂堵剂21kg，粉末暂堵剂107kg)，暂堵液为排量1.5m3/min，粉末暂堵剂和颗粒暂堵剂浓度43.3g/L和8.7g/L；
4)顶替暂堵液：以2.5m3-3.5m3/min的排量泵注30-50m3滑溜水或胍胶基液将暂堵液顶替到位，期间观察并记录油压变化；
例如：A气井第1次压裂顶替暂堵液为排量2.5m3/min，顶替液量为50m3，压力由39MPa上涨至49MPa，暂堵压力上涨10MPa；
A气井第2次压裂顶替暂堵液为排量2.5m3/min，顶替液量为50m3，压力由46MPa上涨至56MPa，压力上涨10MPa；
5)判断暂堵转向效果：通过分析压裂裂缝监测图分析新裂缝展开的层位和方向来判断暂堵转向压裂施工效果。
例如：通过分析A气井第一次压裂裂缝监测图，可知第1次两级暂堵压裂，主要压裂在第9段、第10段位置上，此次施工，压力响应点和裂缝开启也主要显示在近井筒第9段、10段的位置，说明此次施工实现了暂堵转向压裂，见附图2；
通过分析A气井第二次压裂裂缝监测图，可知第2次两级暂堵压裂，主要压裂在第12-15段位置上，第2次第一级压裂裂缝开启主要在第14-15段，第2次第二级压裂裂缝开启主要显示在第12-13段之间；开启新缝效果明显，压力响应点也主要集中在12-15段，说明此次施工实现了暂堵转向压裂，见附图3。
实施例2：
一种利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法，包括以下步骤：
1)施工前准备：B气井储层地层压力系数1.4，储层温度95℃左右，根据储层压力、温度选择适用温度为90-160℃的粉末型暂堵剂和颗粒型暂堵剂，采用水平井段间暂堵射孔孔眼的施工方式进行施工。
2)确定暂堵剂加量：B气井需暂堵转向压裂水平段为5-14段、16-19段共14段，射孔孔密16孔/m，总射孔孔眼数672孔。根据孔道数量，按当天压裂暂堵，暂堵剂用量为3.6kg/孔，隔天压裂暂堵，暂堵剂用量为2.25kg/孔暂堵剂加量，考虑到实际使用量一般比设计量多20％-50％，最终粉末型暂堵剂使用2945kg，颗粒型暂堵剂使用589kg。
3)配制暂堵液：在已压开裂缝的基础上，将粉末暂堵剂和颗粒暂堵剂均从混砂车上加入。这种加入方式，要求常规的压裂车泵头需要经过改装，可通过直径3mm以上的暂堵颗粒，粉末暂堵剂和颗粒暂堵剂分别以40kg/min和8kg/min速率直接加入，暂堵剂携带液和顶替液均为0.3％胍胶基液，注入排量为0.8-1.0m3/min。
例如：B气井第2次压裂共加暂堵剂173kg(颗粒暂堵剂29kg，粉末暂堵剂144kg)，暂堵液为排量0.8m3/min，粉末暂堵剂和颗粒暂堵剂浓度50.0g/L和10.0g/L；
B气井第3次压裂共加暂堵剂173kg(颗粒暂堵剂29kg，粉末暂堵剂144kg)，暂堵液为排量0.86m3/min，粉末暂堵剂和颗粒暂堵剂浓度46.5g/L和9.3g/L；
4)顶替暂堵液：以2.5m3-3.5m3/min的排量泵注30-50m3滑溜水或胍胶基液将暂堵液顶替到位，期间观察并记录油压变化；
例如：B气井第2次压裂顶替暂堵液为排量2.85m3/min，顶替液量为40m3，压力由62MPa上涨至64.87MPa，暂堵压力上涨2.87MPa；主压裂开始，前期低排量3.1m3/min时，压力上涨至72MPa左右压开地层，说明整体压力增涨了7MPa左右。
B气井第3次压裂顶替暂堵液为排量3.2m3/min，顶替液量为40m3，62.5MPa涨到63.1MPa，进入主压裂后，排量3.2m3/min，施工压力增涨到80MPa，说明暂堵剂进入了所有孔眼，现在投入的暂堵剂在裂缝内造成暂堵憋压，压力增涨17.5MPa。
5)判断暂堵转向效果：通过分析压裂裂缝监测图分析新裂缝展开的层位和方向来判断暂堵转向压裂施工效果。
例如：通过分析B气井第2次压裂裂缝监测图，可知压裂压力响应点主要发生在5-10段区域内，裂缝位置在5-7段主要集中在井筒附近，在9-10段延伸长度更长，说明此次施工实现了暂堵转向压裂，见附图4；
通过分析B气井第3次压裂裂缝监测图，可知压裂压力响应点和裂缝位置主要发生在10-11段区域内，有少量微地震事件在5-6段井筒附近响应，说明此次施工实现了暂堵转向压裂，见附图5。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
⑴施工前准备：根据储层温度确定暂堵转向剂种类，SM型压差聚合型粉末暂堵剂和6M型颗粒暂堵剂作为主体方案；
⑵设计暂堵剂加量：根据孔道数量，按当天压裂暂堵，暂堵剂总用量为3.6-4kg/孔，隔天压裂暂堵，暂堵剂总用量为2.25-3kg/孔暂堵剂加量；
⑶配制暂堵液：在已压开裂缝的基础上，将SM型粉末压差聚合暂堵剂和6M型颗粒暂堵剂加入到滑溜水或胍胶基液中，携带液排量2-2.5m3/min，SM型粉末压差聚合暂堵剂和6M型颗粒暂堵剂加入浓度分别为45.0-80.0g/L和9.0-16.0g/L；
⑷顶替暂堵液：以3.2m3-3.6m3/min的排量泵注大于一个井筒容积的滑溜水或胍胶基液将暂堵液顶替到位，期间观察并记录油压变化；
⑸判断暂堵转向效果：通过暂堵全部进地层后，暂堵转向压力增幅及压裂裂缝监测图分析压力响应点的位置、新裂缝展开的层位来判断本方法是否实现了暂堵转向压裂施工。
2.根据权利要求1所述的利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法，其特征在于：步骤⑴中全系列暂堵剂适用的地层应力差异大小为1.1-2.1；根据储层温度是否小于90℃来选择SM型或6M型中常规型或抗高温型暂堵剂。
3.根据权利要求1所述的利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法，其特征在于：还可以选择暂堵球作为备选方案，条件是：在暂堵压裂的后期进行加入，比如长水平段一段射孔12簇以上，每段可压裂的射孔簇为3簇，那么该段需要压裂在4次以上，暂堵球一般选择在最后一段或最后两段进行加注，前面都选择暂堵剂。
4.根据权利要求1所述的利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法，其特征在于：所述SM型粉末压差聚合暂堵剂、6M型颗粒暂堵剂和暂堵球的制备方法如下：
6M暂堵剂为6目的聚乳酸颗粒，6M-L为分子量3.5万-5万的6目的聚乳酸颗粒；6M-H为分子量6万-9万的6目的聚乳酸颗粒；
SM暂堵剂的制备方法为：
(1)SM-L：60％-80％聚乳酸，聚乳酸分子量3.5万-5万；
10％-20％羧甲基纤维素钠
10％-20％聚丙烯酰胺
0-10％清水；
(2)SM-H：60％-80％聚乳酸，聚乳酸分子量6万-9万
10％-20％羧甲基纤维素钠
10％-20％聚丙烯酰胺
0-10％清水。
5.根据权利要求1所述的利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法，其特征在于，步骤⑶中SM型粉末压差聚合暂堵剂、6M型颗粒暂堵剂加入的质量比为5:1。
6.根据权利要求1所述的利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法，其特征在于：步骤⑵和步骤⑶中胍胶基液浓度均为0.3wt％。
7.根据权利要求1所述的利用压差聚合暂堵剂实现暂堵转向压裂的方法，其特征在于：步骤⑸中分析压裂裂缝监测图，若图中压力响应点和新裂缝80％以上都在所施工层位，则证明施工方法实现了暂堵转向压裂。
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