CN109977612B - 一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水平井压裂技术领域，公开了一种适用于加密开发页岩气井的压裂新工艺，包括以下步骤：(1)数据收集；(2)应力、可压性分析；(3)段簇间距设计；(4)簇数设计；(5)中途暂堵设计；(6)施工排量设计；(7)压裂规模设计；(8)加砂方式设计。本发明的实质是通过分析加密开发页岩气井的单井地应力特征及可压性对目标水平井进行缩小段簇间距的少段多簇分段设计，同时结合变密度射孔、中途投球暂堵及连续加砂的泵注设计，最终达到提高单井改造复杂程度及储层改造有效率的效果，实现对全水平井的体积改造，提升裂缝复杂度，且通过对加砂方式及泵注程序的改进，较大程度提升改造强度，同时降低了单井施工成本。

Description

一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺
技术领域
本发明涉及水平井压裂技术领域，具体是一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺。
背景技术
页岩气水平井多级压裂是一种常用的水平井完井方式，该技术能够在同一储层中的不同位置形成多条水力裂缝，能够增加油气藏油气泄油体积，减小油气从储层向井筒流动的阻力。目前国内水平井压裂工艺主要为泵送桥塞射孔联作分段压裂工艺，其主要做法为：压裂段单段段长70-80m，簇间距25-35m，单段射孔以3簇等长度射孔为主，采用变黏度，变排量，段塞式加砂模式，交替注入滑溜水和线性胶。随着国内页岩气开发进程的推进，加密开发日渐成为页岩气开发的趋势，加密井相对一期开发井具有与邻井井距小（通常小于或等于300m）、地层压力系数降低、储层应力改变、存在老缝诱导效应及衰竭诱导效应等特征，这使得原压裂工艺在加密井改造中不再适用，该工艺存在的主要问题有：单段改造强度受限，改造范围过大易对邻井造成干扰或与老缝沟通，单井施工成本相对较高等。
目前公开的水平井压裂施工工艺的相关文献和专利调研结果表明，目前大量的压裂工艺研究是基于现有成熟压裂工艺开展工作，难以突破原有压裂工艺思路的束缚，在加密开发页岩气井的压裂改造应用中成效有限，因此建立一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺很有必要。
发明内容
本发明提供一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺，包括以下步骤：
（1）数据收集；
（2）应力、可压性分析，根据水平井所在区域水应力差模拟计算不同裂缝间距条件下应力值及应力场的变化情况；
（3）段簇间距设计，根据步骤（2）中模拟计算得到的诱导应力差选取段簇间距；
（4）簇数设计，采用限流压裂的理论对射孔参数进行优化设计；
（5）中途暂堵设计，通过中途投暂堵球实现簇间暂堵转向压裂；
（6）施工排量设计，对不同射孔簇数条件下缝内净压力进行模拟计算，对比分析不同射孔簇数条件下净压力值，确定合理施工排量；
（7）压裂规模设计，结合储层地质力学特征，采用离散裂缝网络模拟法对目标储层开展压裂规模优化，根据已施工井现场实际泵注进行参数及模型拟合，建立模型后分别对目标层位不同射孔簇数条件下施工规模进行优化设计；
（8）加砂方式设计，采用连续加砂。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤（1）中所述数据收集包括测井数据和区域地应力预测成果。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤（2）中所述不同裂缝间距条件包括15、20、25、30、和35m。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤（3）中所述段簇间距包括段间距和簇间距，簇间距的选取应满足诱导应力差足以开启天然裂缝，实现裂缝转向的要求；段间距的选取应满足该间距下裂缝诱导应力差与水平应力差相同。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤（5）中所述暂堵球直径为炮眼直径的140%，投球数量为单段总孔眼数50-60%。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤（6）中所述模拟计算以静压力大于水平两向压力差为原则。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤（7）中所述模型分别模拟单段不同簇数在1000㎡、1200㎡、1400㎡、1600㎡、1800㎡和2000㎡压裂规模下的支撑裂缝形态，综合考虑水平井分段数、单段簇数及井网井距部署，进而优化压裂规模，原则是在避免井间干扰的基础上实现造复杂缝网和增加储层改造体积。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤（7）中所述簇数包括3簇、4簇、5簇和6簇。
本发明具有以下有益之处：
本发明的实质是通过分析单井地应力特征及可压性对目标水平井进行缩小段簇间距的少段多簇分段设计，同时结合变密度射孔、中途投球暂堵及连续加砂的泵注设计，最终达到在控制单井改造范围同时提高单井改造复杂程度及储层改造有效率的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺的设计流程图。
图2为一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺的限流压裂压力平衡示意图。
图3为一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺中段簇间距设计实例图。
图4为一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺中实际泵注设计示例图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1-4，一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺，包括以下步骤：
（1）数据收集，包括测井数据和区域地应力预测成果；
（2）应力、可压性分析，根据水平井所在区域水应力差模拟计算不同裂缝间距条件下应力值及应力场的变化情况，不同裂缝间距条件包括15、20、25、30、和35m，还可以是其他间距；
（3）段簇间距设计，根据步骤（2）中模拟计算得到的诱导应力差选取段簇间距，在适当范围内尽量缩小段簇间距。所述段簇间距包括段间距和簇间距，簇间距的选取应满足诱导应力差足以开启天然裂缝，实现裂缝转向的要求；段间距的选取应满足该间距下裂缝诱导应力差与水平应力差相同；
（4）簇数设计，采用少段多簇的模式，为保证各段各簇均匀进液，采用限流压裂的理论对射孔参数进行优化设计，相邻两簇考虑缝口压力、孔眼摩阻及沿程摩阻平衡时，能起到限流压裂的作用，如图2所示，即优化各簇射孔簇长，调整各簇射孔孔眼摩阻，以保证Pm1+Pmf1=Pm2+Pmf2+P12、Pm1+Pmf1=Pm2+Pmf2+P12；
（5）中途暂堵设计，为提高射孔簇压裂有效率及储层改造率，同时可有效控制缝网改造范围，经现场应用实例验证，通过中途投暂堵球实现簇间暂堵转向压裂，所述暂堵球直径为炮眼直径的140%，投球数量为单段总孔眼数50-60%，该条件下，既能保证足够的封堵效果，又能避免过多投球导致施工困难；
（6）施工排量设计，为充分开启天然裂缝，促进裂缝复杂化，需尽可能提升排量，提高缝内净压力。对不同射孔簇数条件下缝内净压力进行模拟计算，对比分析不同射孔簇数条件下净压力值，确定合理施工排量，所述模拟计算以静压力大于水平两向压力差(5-8MPa)为原则，兼顾缝网几何形态、施工装备能力，综合优化施工排量；
（7）压裂规模设计，结合储层地质力学特征，采用离散裂缝网络模拟法对目标储层开展压裂规模优化，根据已施工井现场实际泵注进行参数及模型拟合，建立模型后分别对目标层位不同射孔簇数条件下施工规模进行优化设计，所述模型分别模拟单段不同簇数在1000㎡、1200㎡、1400㎡、1600㎡、1800㎡和2000㎡压裂规模下的支撑裂缝形态，簇数包括3簇、4簇、5簇和6簇，或者其他簇数；综合考虑水平井分段数、单段簇数及井网井距部署，进而优化压裂规模，原则是在避免井间干扰的基础上尽可能实现造复杂缝网和增加储层改造体积；
（8）加砂方式设计，采用连续加砂，其优点是能够最大限度增加加砂强度, 增大有效支撑体积, 增加主裂缝的导流能力。
实施例二
本实施例的其它内容与实施例一相同，不同之处在于：连续加砂时，以3种粒径组合，设计初始粉陶砂比为3%，保证施工安全的同时起到打磨孔眼作用，后续砂比主要起到充填近井带微裂缝的作用，为中砂阶段注入提供有利条件；中砂阶段砂比以3-4%起步，对裂缝起主支撑作用，本阶段最高砂比一般设计为13-19%；粗砂主要选择在最后阶段尾追，以实现近井地带的高导流能力支撑，同时考虑现场施工的安全性和有效性，砂比设计为14-17%。
本发明涉及一种页岩气压裂新工艺设计方法，其关键点在于将段簇间距优化、限流压裂簇数优化、中途投球暂堵、连续加砂4项技术联合应用，从而达到降低成本、提高储层动用程度的同时控制改造范围，提高单井测试效果，最终达到提高采收率的目的。
本发明的页岩气水平井压裂工艺通过对段簇间距及射孔参数的优化可实现对全水平井的体积改造，提升裂缝复杂度，且通过对加砂方式及泵注程序的改进，较大程度提升改造强度，同时降低了单井施工成本。该方法应用涪陵二期产能建设多口加密开发井的压裂改造中，相较同区域老工艺加密开发井初期无阻流量提高26.5%-110%，同时相同水平井长度下该新工艺使用更少数量的可钻塞桥塞，因单段钻塞都需要费用10多万元，一定程度上实现了降本提效开发。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (8)

1.一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）数据收集；
（2）应力、可压性分析，根据水平井所在区域水应力差模拟计算不同裂缝间距条件下应力值及应力场的变化情况；
（3）段簇间距设计，根据步骤（2）中模拟计算得到的诱导应力差选取段簇间距；
（4）簇数设计，采用限流压裂的理论对射孔参数进行优化设计；
（5）中途暂堵设计，通过中途投暂堵球实现簇间暂堵转向压裂；
（6）施工排量设计，对不同射孔簇数条件下缝内净压力进行模拟计算，对比分析不同射孔簇数条件下净压力值，确定合理施工排量；
（7）压裂规模设计，结合储层地质力学特征，采用离散裂缝网络模拟法对目标储层开展压裂规模优化，根据已施工井现场实际泵注进行参数及模型拟合，建立模型后分别对目标层位不同射孔簇数条件下施工规模进行优化设计；
（8）加砂方式设计，采用连续加砂。
2.根据权利要求1所述的一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺，其特征在于，步骤（1）中所述数据收集包括测井数据和区域地应力预测成果。
3.根据权利要求1所述的一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺，其特征在于，步骤（2）中所述不同裂缝间距条件包括15、20、25、30、和35m。
4.根据权利要求1所述的一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺，其特征在于，步骤（3）中所述段簇间距包括段间距和簇间距，簇间距的选取应满足诱导应力差足以开启天然裂缝，实现裂缝转向的要求；段间距的选取应满足该间距下裂缝诱导应力差与水平应力差相同。
5.根据权利要求1所述的一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺，其特征在于，步骤（5）中所述暂堵球直径为炮眼直径的140%，投球数量为单段总孔眼数50-60%。
6.根据权利要求1所述的一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺，其特征在于，步骤（6）中所述模拟计算以静压力大于水平两向压力差为原则。
7.根据权利要求1所述的一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺，其特征在于，步骤（7）中所述模型分别模拟单段不同簇数在1000㎡、1200㎡、1400㎡、1600㎡、1800㎡和2000㎡压裂规模下的支撑裂缝形态，综合考虑水平井分段数、单段簇数及井网井距部署，进而优化压裂规模，原则是在避免井间干扰的基础上实现造复杂缝网和增加储层改造体积。
8.根据权利要求1或7所述的一种适用于加密开发页岩气井的压裂工艺，其特征在于，步骤（7）中所述簇数包括3簇、4簇、5簇和6簇。
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