CN109372487A - 一种致密储层间歇式体积压裂方法 - Google Patents

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池晓明
刘欢
欧阳伟平
宋孝丹
叶赛
尹俊禄
李杉杉
姬随波
范琳沛
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25—Methods for stimulating production
    • E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures

Abstract

本发明属于石油压裂技术领域，提供了一种致密储层间歇式体积压裂方法，包括以下步骤：步骤1）采用4‑8m3排量进行第一次压裂施工，施工完成后，关闭井口，不拆压裂设备和管线，停泵；步骤2）采用4‑8 m3/min的排量进行第二次压裂施工，直到压裂施工结束。本发明一方面能够有效利用第一次压裂形成裂缝产生的诱导应力场，促进主裂缝和天然裂缝相互作用提高裂缝复杂程度，另一方面利用间歇等停时间，压裂液注入地层后“岩石‑流体化学”后效作用，促进微裂纹的形成，从而提高压裂裂缝的复杂程度，实现对致密储层的有效改造，提高了致密油气井的压裂效果。经过现场试验证明，该方法在致密油气藏中取得了非常好的增产效果。

Description

一种致密储层间歇式体积压裂方法
技术领域
本发明属于石油压裂技术领域，具体涉及一种致密储层间歇式体积压裂方法。
背景技术
低渗透油藏具有渗透率低、储层物性差、非均质严重、层间差异大的特点，体积压裂是低渗油气田高效开发的主要技术之一。
目前采用的体积压裂方式主要是利用岩石脆性、天然裂缝和人工裂缝相互作用，通过扩大缝网与储层的接触体积，将储层“压碎”， 提高储集层的渗透率，大幅增加单井产量， 进而达到增产的目的。然而针对部分区域天然裂缝发育较差，脆性指数偏低、水平两向应力差较大的致密油气藏，开发实践表明常规体积缝网压裂技术难以在该类致密油气藏中形成复杂缝网，必须结合致密油气藏储层特征，形成针对性的复杂裂缝压裂技术。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种致密储层间歇式体积压裂方法。
本发明提供的技术方案如下：
一种致密储层间歇式体积压裂方法，包括以下步骤：
步骤1）采用4-8m3排量进行第一次压裂施工，施工完成后，关闭井口，不拆压裂设备和管线，停泵；
步骤2）采用4-8 m3/min的排量进行第二次压裂施工，直到压裂施工结束。
在步骤1）前还包括对致密油气藏岩石矿物成分进行测试，当储层粘土含量大于25%时，可通过该致密储层间歇式体积压裂方法实现缝网压裂。
停泵时间为储层亚临界裂纹扩展至连通天然裂缝的时间。
停泵期间，若压力下降需向储液补充液量，使停泵压力高于裂缝闭合压力。
第一次压裂施工过程中，前置液中前1/3液量采用清水。
停泵时间t=l/v，其中，l为天然裂缝间距，单位为m；v为实验实测裂缝稳定扩展速度，单位为m/s。
所述实验实测裂缝稳定扩展速度为亚临界裂缝扩展速度趋于稳定后的平均值。
所述亚临界裂缝扩展速度趋于稳定的确定过程如下：通过实验得出亚临界裂缝压力卸载与时间的关系，当实验压力下降到最大破坏压力的80-85%时，亚临界裂缝扩展速度趋于稳定。
所述停泵时间通过双扭实验测试得到。
本发明的有益效果是：
本发明一方面能够有效利用第一次压裂形成裂缝产生的诱导应力场，促进主裂缝和天然裂缝相互作用提高裂缝复杂程度，另一方面利用间歇等停时间，压裂液注入地层后“岩石-流体化学”后效作用，促进微裂纹的形成，从而提高压裂裂缝的复杂程度，实现对致密储层的有效改造，提高了致密油气井的压裂效果。经过现场试验证明，该方法在致密油气藏中取得了非常好的增产效果。
下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
图1为白531不同条件下的摩擦特性图；
图2为里377 不同条件下的摩擦特性图；
图3为双扭实验裂缝亚临界扩展速度；
图4是岩板示意图。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种致密储层间歇式体积压裂方法，包括以下步骤：
步骤1）采用4-8m3排量进行第一次压裂施工，施工完成后，关闭井口，不拆压裂设备和管线，停泵；
步骤2）采用4-8 m3/min的排量进行第二次压裂施工，直到压裂施工结束。
本发明提供的这种致密储层间歇式体积压裂方法，主要基于剪切滑移是致密砂岩储层压裂缝网形成的重要控制因素，而裂缝表面的相对滑移是由缝面摩擦强度控制的。压裂液不仅仅起到了携砂和传递压力的作用，在力学造缝的同时会在缝面形成液膜并与缝面岩石发生相互作用，对降低裂缝表面的摩擦强度有显著的影响。因此采用一种间歇压裂的方式，对储层先进行一次初步压裂然后停泵，间隔一定时间后再进行一次主压裂。利用间歇等停时间，一方面促使地层压力扩散，降低地应力差异，促进主裂缝和天然裂缝相互作用提高裂缝复杂程度，另一方面利用压裂液注入地层后“岩石-流体化学作用”后效，促进亚裂纹的形成，在间歇等停后的主压裂过程中，压裂裂缝在储层中再次起裂时更容易形成复杂裂缝，从而实现缝网压裂。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种致密储层间歇式体积压裂方法，在步骤1）前还包括对致密油气藏岩石矿物成分进行测试，当储层粘土含量大于25%时，可通过该致密储层间歇式体积压裂方法实现缝网压裂。
矿物成分对致密砂岩微摩擦特性的影响：
致密砂岩吸水后，粘土体积膨胀，而石英等硬颗粒对流体不敏感，缝面摩擦由初始的硬颗粒支撑转变为了软颗粒支撑，降低了微裂缝面的摩擦系数。摩擦系数对流体敏感性的差异主要是由于这两种岩样的矿物成分差异造成的。与白531岩心（石英含量23.7%；黏土含量28.3%）相比，里377岩心（石英含量47.5%；黏土含量20.5%）对流体类型不敏感，认为主要原因其粘土含量较少而非吸水性矿物含量较多所致。分别见图1和图2所示。
实施例3：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种致密储层间歇式体积压裂方法，停泵时间为储层亚临界裂纹扩展至连通天然裂缝的时间。
考虑用物模实验数据和现场地质情况来估算时间，通过亚临界裂缝压力卸载与时间关系的检测结果，发现此次试验压力大约下降到最大破坏力的80%左右亚临界裂缝扩展速度趋于稳定，结果如图3所示.
实验为室内双扭力学实验，其中板长L、板宽W、板厚d的推荐大小为：12d≤W≤L/2，岩板示意图如图4所示。
图中，（N）为作用在扭转杆上的载荷；（mm）为扭臂的长度；为泊松比；（mm） 为试件的厚度；（mm）为岩板厚度减去导向槽剩余厚度。当荷载（N）达到峰值载荷（N） 时，材料裂纹尖端将会以接近声速向前快速扩展，裂纹尖端应力强度因子 ( Mpa·m1/2) 也将达到自身的临界值，此时的应力强度因子即为岩石的断裂韧度 ( Mpa·m1/2)，由下 式求出。
由上述实验确定岩石裂缝发生扩展的临界应力并采用峰值载荷（N）的0.9倍压力进 行亚临界裂缝扩展实验，其中裂缝亚临界扩展速度(m/s)如下式所示。
根据纯理论计算结果，可以给出裂缝亚临界扩展到发生失稳的时间公式如下，其中 (s)为裂缝失稳扩展时间，(m)为初始裂缝长度，(m)为裂缝失稳长度。A和n为岩石本身 性质参数，由双扭实验结果或查阅相关资料获取。
但是上述公式计算条件偏理想化，其本质是利用距离与速度推导时间结果。通过亚临 界裂缝压力卸载与时间关系的检测结果，发现此次试验压力大约下降到最大破坏力的80% 左右亚临界裂缝扩展速度趋于稳定，因此可以提出一种结合现场地质条件的简化公式：，其中(m)为天然裂缝间距，由地质资料查询，(m/s)为实验实测裂缝稳定扩展速 度。实验实测裂缝稳定扩展速度与时间关系如图3所示：选择速度稳定后的点求平均值，可 以得出此时速度V=5.2284E-05m/s，结合资料的天然裂缝间距0.3条/m至1.25条/m，可以计 算出亚临界裂缝扩展沟通天然裂缝的时间：2-7.5h。
实施例4：
本实施例提供了一种致密储层间歇式体积压裂方法，包括以下步骤：
1）对致密油气藏岩石矿物成分进行实验测试，当储层黏土含量>25%时，可通过该致密储层间歇式体积压裂方法实现缝网压裂；
2）采用4-8m3/min大排量进行第一次压裂施工，前置液中前1/3液量采用清水，一次施工结束后，关闭井口，不拆压裂设备和管线，停泵一段时间，停泵期间如压力下降较快需要向储层补充液量，保证停泵压力约高于裂缝闭合压力，具体停泵时间为储层亚临界裂纹扩展至连通天然裂缝的时间；
3）停泵结束后，采用4-8 m3/min的排量进行第二次压裂施工，直到压裂施工结束。
在长庆油田利用间歇式体积压裂增产的技术思路开展了1口井现场试验，平均施工规模与常规混合水压裂相当，较对比井有效改造体积增加30%，单井日产油量提高1.5t。表明间歇式体积压裂技术对于致密储层有明显增产效果。
实施例5：
采用实施例3的致密储层间歇式体积压裂方法，对姬塬致密油井XX井进行现场压裂改造。
姬塬致密油井XX井压裂改造层段为2273.0m-2283.0m，压裂层段储层孔隙度平均为12%，渗透率平均为0.3mD，是典型的致密油储层。依据本发明方法，首先根据岩心实验计算该区域岩石矿物成分，该井黏土含量29%，表明可以应用本方法：然后，按照两次压裂进行设计施工，第一次压裂施工排量为5.0m3 /min，第一次压裂后的停泵压时间为2h，第二次压裂施工排量为5.0-6.0m3 /min。压裂施工曲线表明：第二压裂施工压力比第一次压裂施工有所增高，说明第二次压裂裂缝扩展更为复杂，同时利用G函数曲线对压降段进行分析认为储层形成了更为复杂的缝网。该井压后初期产量5.4m3/d，与该区块同期未采用本方法时平均日产油仅2.l m3/d相比，XX井采用本发明方法后取得了极好的压裂效果。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (9)

1.一种致密储层间歇式体积压裂方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1）采用4-8m3排量进行第一次压裂施工，施工完成后，关闭井口，不拆压裂设备和管线，停泵；
步骤2）采用4-8 m3/min的排量进行第二次压裂施工，直到压裂施工结束。
2.根据权利要求1所述的一种致密储层间歇式体积压裂方法，其特征在于：在步骤1）前还包括对致密油气藏岩石矿物成分进行测试，当储层粘土含量大于25%时，可通过该致密储层间歇式体积压裂方法实现缝网压裂。
3.根据权利要求1所述的一种致密储层间歇式体积压裂方法，其特征在于：停泵时间为储层亚临界裂纹扩展至连通天然裂缝的时间。
4.根据权利要求1所述的一种致密储层间歇式体积压裂方法，其特征在于：停泵期间，若压力下降需向储液补充液量，使停泵压力高于裂缝闭合压力。
5.根据权利要求1所述的一种致密储层间歇式体积压裂方法，其特征在于：第一次压裂施工过程中，前置液中前1/3液量采用清水。
6.根据权利要求3所述的一种致密储层间歇式体积压裂方法，其特征在于：停泵时间t= l/v，其中，l为天然裂缝间距，单位为m；v为实验实测裂缝稳定扩展速度，单位为m/s。
7.根据权利要求6所述的一种致密储层间歇式体积压裂方法，其特征在于：所述实验实测裂缝稳定扩展速度为亚临界裂缝扩展速度趋于稳定后的平均值。
8.根据权利要求7所述的一种致密储层间歇式体积压裂方法，其特征在于，所述亚临界裂缝扩展速度趋于稳定的确定过程如下：通过实验得出亚临界裂缝压力卸载与时间的关系，当实验压力下降到最大破坏压力的80-85%时，亚临界裂缝扩展速度趋于稳定。
9.根据权利要求3所述的一种致密储层间歇式体积压裂方法，其特征在于：所述停泵时间通过双扭实验测试得到。
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