CN110344803B - 一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，其前置液施工阶段通过控水压裂液，降低水相渗透率，且降低压裂过程的水锁伤害，而不改变气相渗透率，并采用组合下沉剂进行段塞施工，形成打磨射孔孔眼的同时，使组合下沉剂下沉，形成下部人工隔层，通过组合下沉剂可降低地层水通过裂缝流入井筒的能力，提高气相的渗流能力，使气快速流动，抑制地层水流动(如图1所示)，达到控水产气的目的；加砂施工阶段通过小施工排量变施工排量降低裂缝高度延伸，使裂缝高度不会延伸到裂缝底部含水层段。
Description
技术领域
本发明属于气田压裂开发技术领域，具体涉及一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法。
背景技术
在致密气砂岩开发中，为了提高气井生产能力，需要对一些含有底水或含水气层进行压裂改造，动用产能，对于含有底水的气层，压裂改造要进行控水压裂，避免过度压开含水层，降低气井产水，提高气层改造后的产气能力。
目前，气井控水压裂的方法主要有两类，一类是化学方法：通过注入化学药剂改变岩石的渗透性，使岩石表面形成水不渗透、油气渗透性较好的人工裂缝遮挡层，这种方法对气水同层井效果较好，但是对底水气层的压裂改造效果不佳；另一类是物理方法：通过支撑剂使改造储层形成人工隔层，这种方法可应用于底部底水气层的压裂，但是该方法底水气层的控水和增产能力较差，应用前景不高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，克服了现有技术中1：使用化学方法对底水气层的压裂改造效果不佳，2：使用物理方法底水气层的控水和增产能力较差，应用前景不高，3：现有技术压裂施工时裂缝高度容易延伸，造成裂缝高度延伸到裂缝底部含水层段等问题。
为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，包括以下步骤：
步骤1)设计实施井待改造底水气层的压裂改造参数，其中压裂改造参数包括支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例；
步骤2)计算实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力；
步骤3)设计施工泵注程序，其中施工泵注程序包括低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工，同时设计低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工各阶段的压裂液和液量、施工排量、支撑剂砂比和支撑剂加量；
步骤4)低替施工、坐封施工：以步骤3)设计的低替施工阶段的施工排量低替压裂液，其中低替施工阶段的施工排量为0.3～0.5m3/min，接着提高施工排量至设计的前置液施工阶段施工排量，其中设计的前置液施工阶段的施工排量为1.8～2.0m3/min，使封隔器坐封，完成低替施工和坐封施工；
步骤5)前置液施工：先泵注2倍油管内容积的压裂液，然后采用组合下沉剂进行段塞施工，段塞施工结束后，以设计的前置液施工阶段的施工排量继续泵注2倍油管内容积的压裂液，然后停泵沉砂，若井口压力大于步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，停泵沉砂，当井口压力降至步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力时，按施工泵注程序继续进行前置液施工；
步骤6)加砂施工：按照设计的加砂施工阶段的小施工排量变施工排量进行加砂施工，其中加砂施工前半阶段采用中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用中密度陶粒，所述加砂施工阶段的支撑剂砂比从小到大逐级提高，其中不同支撑剂砂比的支撑剂加量按照从小到大、再到小的顺序进行施工；
步骤7)顶替施工：以低于加砂施工最后阶段0.2m3/min的施工排量顶替油管内容积的液量。
优选的，所述步骤1)实施井待改造底水气层的压裂改造参数根据待改造底水气层的地质、测井资料，以及综合邻井改造参数、试气效果，通过结合软件模拟计算优化得到支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例，其中软件采用的是FracproPT压裂模拟软件。
优选的，所述步骤2)实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力根据邻井相同改造层停泵时的井口压力、邻井相同改造层的液柱压力、实施井待改造底水气层液柱压力、邻井相同改造层垂直井深、实施井待改造底水气层垂直井深、实施井压裂液密度计算得到，计算公式如下：
P闭合＝((P邻井停泵+P邻井液柱)/H邻井)×h
P井口＝P闭合-P液柱＝P闭合-ρgh×10-3
P井口—实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，MPa；
P闭合—实施井待改造底水气层裂缝闭合压力，MPa；
P邻井停泵—邻井相同改造层停泵时的井口压力，MPa；
P邻井液柱—邻井相同改造层的液柱压力，MPa；
P液柱—实施井待改造底水气层液柱压力，MPa；
H邻井—邻井相同改造层垂直井深，h；
h—实施井待改造底水气层垂直井深，h；
ρ—实施井压裂液密度，g/cm3。
优选的，所述步骤3)中低替施工、坐封施工、前置液施工使用的压裂液为控水压裂液，加砂施工和顶替施工使用的压裂液为超低浓度胍胶，所述控水压裂液为纳米乳液型控水压裂液，其中纳米乳液型控水压裂液按照重量份为0.3～0.8份的氨基硅油纳米乳液和100份的水混合配置而成。
优选的，所述氨基硅油纳米乳液按照重量份为双端型氨基硅油或侧基型氨基硅油50～120份，十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂20～60份，助乳化剂低分子有机酸0.5～1.2份，氯化钠或氯化钾电解质3～10份，水150～400份组成。
优选的，所述步骤5)中组合下沉剂由20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂组合而成，其中20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂的重量比为1:1:1。
优选的，所述20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂由疏水膜包覆20～40目中密度陶粒制成，所述40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂由疏水膜包覆40～70目低密度陶粒制成，所述70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂由疏水膜包覆70～100目低密度陶粒制成，所述疏水膜为疏水乳液在90～120℃、0.1～0.5MPa压力下固化而成，其中疏水乳液由重量份为30～40份含氟聚合物乳液、4～16份聚醋酸乙烯乳液或丙烯酸酯乳液高分子粘合剂、5～12份聚乙烯醇或聚丙烯酰胺稳定剂、0.3～1份十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠分散剂、31～60份水混合制得。
优选的，所述步骤5)中油管内容积为油管从井口到待改造底水气层射孔井段顶部的内容积。
优选的，所述步骤6)中加砂施工前半阶段采用20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用20～40目中密度陶粒。
相对于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本发明通过控水压裂液、组合下沉剂、疏水支撑剂、中密度陶粒进行综合控水压裂，通过控水压裂液降低储层的水相渗透率，提高储层的气相渗透率，提高了底水气层的控水和增产能力，具有较好的应用前景；
(2)本发明采用20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂组合而成的组合下沉剂进行段塞施工，形成打磨射孔孔眼的同时，使组合下沉剂下沉，形成下部人工隔层，通过组合下沉剂可降低地层水通过裂缝流入井筒的能力，提高气相的渗流能力，达到控水产气的目的；
(3)本发明加砂施工前半阶段采用20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用20～40目中密度陶粒，这样设计可有效支撑主裂缝，又能降低改造储层产水量，提高储层产气能力；
(4)本发明加砂施工阶段通过小施工排量变施工排量施工，降低裂缝高度延伸，使裂缝高度不会延伸到裂缝底部含水层段。
附图说明
图1、本发明一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法原理示意图。
具体实施方式
下面结合实施例描述本发明具体实施方式：
需要说明的是，本说明书示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明所述的待改造底水气层的地质、测井资料，以及综合邻井改造参数、试气效果、封隔器均为现有技术。
实施例1
本发明公开了一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，包括以下步骤：
步骤1)设计实施井待改造底水气层的压裂改造参数，其中压裂改造参数包括支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例；
步骤2)计算实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力；
步骤3)设计施工泵注程序，其中施工泵注程序包括低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工，同时设计低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工各阶段的压裂液和液量、施工排量、支撑剂砂比和支撑剂加量；
步骤4)低替施工、坐封施工：以步骤3)设计的低替施工阶段的施工排量低替压裂液，其中低替施工阶段的施工排量为0.3～0.5m3/min，接着提高施工排量至设计的前置液施工阶段施工排量，其中设计的前置液施工阶段的施工排量为1.8～2.0m3/min，使封隔器坐封，完成低替施工和坐封施工；
步骤5)前置液施工：先泵注2倍油管内容积的压裂液，然后采用组合下沉剂进行段塞施工，段塞施工结束后，以设计的前置液施工阶段的施工排量继续泵注2倍油管内容积的压裂液，然后停泵沉砂，若井口压力大于步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，停泵沉砂，当井口压力降至步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力时，按施工泵注程序继续进行前置液施工；
步骤6)加砂施工：按照设计的加砂施工阶段的小施工排量变施工排量进行加砂施工，其中加砂施工前半阶段采用中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用中密度陶粒，所述加砂施工阶段的支撑剂砂比从小到大逐级提高，其中不同支撑剂砂比的支撑剂加量按照从小到大、再到小的顺序进行施工；
步骤7)顶替施工：以低于加砂施工最后阶段0.2m3/min的施工排量顶替油管内容积的液量。
实施例2
本发明公开了一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，包括以下步骤：
步骤1)设计实施井待改造底水气层的压裂改造参数，其中压裂改造参数包括支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例；
步骤2)计算实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力；
步骤3)设计施工泵注程序，其中施工泵注程序包括低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工，同时设计低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工各阶段的压裂液和液量、施工排量、支撑剂砂比和支撑剂加量；
步骤4)低替施工、坐封施工：以步骤3)设计的低替施工阶段的施工排量低替压裂液，其中低替施工阶段的施工排量为0.3～0.5m3/min，接着提高施工排量至设计的前置液施工阶段施工排量，其中设计的前置液施工阶段的施工排量为1.8～2.0m3/min，使封隔器坐封，完成低替施工和坐封施工；
步骤5)前置液施工：先泵注2倍油管内容积的压裂液，然后采用组合下沉剂进行段塞施工，段塞施工结束后，以设计的前置液施工阶段的施工排量继续泵注2倍油管内容积的压裂液，然后停泵沉砂，若井口压力大于步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，停泵沉砂，当井口压力降至步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力时，按施工泵注程序继续进行前置液施工；
步骤6)加砂施工：按照设计的加砂施工阶段的小施工排量变施工排量进行加砂施工，其中加砂施工前半阶段采用中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用中密度陶粒，所述加砂施工阶段的支撑剂砂比从小到大逐级提高，其中不同支撑剂砂比的支撑剂加量按照从小到大、再到小的顺序进行施工；
步骤7)顶替施工：以低于加砂施工最后阶段0.2m3/min的施工排量顶替油管内容积的液量。
优选的，所述步骤1)实施井待改造底水气层的压裂改造参数根据待改造底水气层的地质、测井资料，以及综合邻井改造参数、试气效果，通过结合软件模拟计算优化得到支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例，其中软件采用的是FracproPT压裂模拟软件。
实施例3
本发明公开了一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，包括以下步骤：
步骤1)设计实施井待改造底水气层的压裂改造参数，其中压裂改造参数包括支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例；
步骤2)计算实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力；
步骤3)设计施工泵注程序，其中施工泵注程序包括低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工，同时设计低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工各阶段的压裂液和液量、施工排量、支撑剂砂比和支撑剂加量；
步骤4)低替施工、坐封施工：以步骤3)设计的低替施工阶段的施工排量低替压裂液，其中低替施工阶段的施工排量为0.3～0.5m3/min，接着提高施工排量至设计的前置液施工阶段施工排量，其中设计的前置液施工阶段的施工排量为1.8～2.0m3/min，使封隔器坐封，完成低替施工和坐封施工；
步骤5)前置液施工：先泵注2倍油管内容积的压裂液，然后采用组合下沉剂进行段塞施工，段塞施工结束后，以设计的前置液施工阶段的施工排量继续泵注2倍油管内容积的压裂液，然后停泵沉砂，若井口压力大于步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，停泵沉砂，当井口压力降至步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力时，按施工泵注程序继续进行前置液施工；
步骤6)加砂施工：按照设计的加砂施工阶段的小施工排量变施工排量进行加砂施工，其中加砂施工前半阶段采用中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用中密度陶粒，所述加砂施工阶段的支撑剂砂比从小到大逐级提高，其中不同支撑剂砂比的支撑剂加量按照从小到大、再到小的顺序进行施工；
步骤7)顶替施工：以低于加砂施工最后阶段0.2m3/min的施工排量顶替油管内容积的液量。
优选的，所述步骤1)实施井待改造底水气层的压裂改造参数根据待改造底水气层的地质、测井资料，以及综合邻井改造参数、试气效果，通过结合软件模拟计算优化得到支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例，其中软件采用的是FracproPT压裂模拟软件。
优选的，所述步骤2)实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力根据邻井相同改造层停泵时的井口压力、邻井相同改造层的液柱压力、实施井待改造底水气层液柱压力、邻井相同改造层垂直井深、实施井待改造底水气层垂直井深、实施井压裂液密度计算得到，计算公式如下：
P闭合＝((P邻井停泵+P邻井液柱)/H邻井)×h
P井口＝P闭合-P液柱＝P闭合-ρgh×10-3
P井口—实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，MPa；
P闭合—实施井待改造底水气层裂缝闭合压力，MPa；
P邻井停泵—邻井相同改造层停泵时的井口压力，MPa；
P邻井液柱—邻井相同改造层的液柱压力，MPa；
P液柱—实施井待改造底水气层液柱压力，MPa；
H邻井—邻井相同改造层垂直井深，h；
h—实施井待改造底水气层垂直井深，h；
ρ—实施井压裂液密度，g/cm3。
实施例4
本发明公开了一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，包括以下步骤：
步骤1)设计实施井待改造底水气层的压裂改造参数，其中压裂改造参数包括支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例；
步骤2)计算实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力；
步骤3)设计施工泵注程序，其中施工泵注程序包括低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工，同时设计低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工各阶段的压裂液和液量、施工排量、支撑剂砂比和支撑剂加量；
步骤4)低替施工、坐封施工：以步骤3)设计的低替施工阶段的施工排量低替压裂液，其中低替施工阶段的施工排量为0.3～0.5m3/min，接着提高施工排量至设计的前置液施工阶段施工排量，其中设计的前置液施工阶段的施工排量为1.8～2.0m3/min，使封隔器坐封，完成低替施工和坐封施工；
步骤5)前置液施工：先泵注2倍油管内容积的压裂液，然后采用组合下沉剂进行段塞施工，段塞施工结束后，以设计的前置液施工阶段的施工排量继续泵注2倍油管内容积的压裂液，然后停泵沉砂，若井口压力大于步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，停泵沉砂，当井口压力降至步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力时，按施工泵注程序继续进行前置液施工；
步骤6)加砂施工：按照设计的加砂施工阶段的小施工排量变施工排量进行加砂施工，其中加砂施工前半阶段采用中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用中密度陶粒，所述加砂施工阶段的支撑剂砂比从小到大逐级提高，其中不同支撑剂砂比的支撑剂加量按照从小到大、再到小的顺序进行施工；
步骤7)顶替施工：以低于加砂施工最后阶段0.2m3/min的施工排量顶替油管内容积的液量。
优选的，所述步骤1)实施井待改造底水气层的压裂改造参数根据待改造底水气层的地质、测井资料，以及综合邻井改造参数、试气效果，通过结合软件模拟计算优化得到支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例，其中软件采用的是FracproPT压裂模拟软件。
优选的，所述步骤2)实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力根据邻井相同改造层停泵时的井口压力、邻井相同改造层的液柱压力、实施井待改造底水气层液柱压力、邻井相同改造层垂直井深、实施井待改造底水气层垂直井深、实施井压裂液密度计算得到，计算公式如下：
P闭合＝((P邻井停泵+P邻井液柱)/H邻井)×h
P井口＝P闭合-P液柱＝P闭合-ρgh×10-3
P井口—实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，MPa；
P闭合—实施井待改造底水气层裂缝闭合压力，MPa；
P邻井停泵—邻井相同改造层停泵时的井口压力，MPa；
P邻井液柱—邻井相同改造层的液柱压力，MPa；
P液柱—实施井待改造底水气层液柱压力，MPa；
H邻井—邻井相同改造层垂直井深，h；
h—实施井待改造底水气层垂直井深，h；
ρ—实施井压裂液密度，g/cm3。
优选的，所述步骤3)中低替施工、坐封施工、前置液施工使用的压裂液为控水压裂液，加砂施工和顶替施工使用的压裂液为超低浓度胍胶，所述控水压裂液为纳米乳液型控水压裂液，其中纳米乳液型控水压裂液按照重量份为0.3～0.8份的氨基硅油纳米乳液和100份的水混合配置而成。
优选的，所述氨基硅油纳米乳液按照重量份为双端型氨基硅油或侧基型氨基硅油50～120份，十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂20～60份，助乳化剂低分子有机酸0.5～1.2份，氯化钠或氯化钾电解质3～10份，水150～400份组成。
实施例5
本发明公开了一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，包括以下步骤：
步骤1)设计实施井待改造底水气层的压裂改造参数，其中压裂改造参数包括支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例；
步骤2)计算实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力；
步骤3)设计施工泵注程序，其中施工泵注程序包括低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工，同时设计低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工各阶段的压裂液和液量、施工排量、支撑剂砂比和支撑剂加量；
步骤4)低替施工、坐封施工：以步骤3)设计的低替施工阶段的施工排量低替压裂液，其中低替施工阶段的施工排量为0.3～0.5m3/min，接着提高施工排量至设计的前置液施工阶段施工排量，其中设计的前置液施工阶段的施工排量为1.8～2.0m3/min，使封隔器坐封，完成低替施工和坐封施工；
步骤5)前置液施工：先泵注2倍油管内容积的压裂液，然后采用组合下沉剂进行段塞施工，段塞施工结束后，以设计的前置液施工阶段的施工排量继续泵注2倍油管内容积的压裂液，然后停泵沉砂，若井口压力大于步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，停泵沉砂，当井口压力降至步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力时，按施工泵注程序继续进行前置液施工；
步骤6)加砂施工：按照设计的加砂施工阶段的小施工排量变施工排量进行加砂施工，其中加砂施工前半阶段采用中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用中密度陶粒，所述加砂施工阶段的支撑剂砂比从小到大逐级提高，其中不同支撑剂砂比的支撑剂加量按照从小到大、再到小的顺序进行施工；
步骤7)顶替施工：以低于加砂施工最后阶段0.2m3/min的施工排量顶替油管内容积的液量。
优选的，所述步骤1)实施井待改造底水气层的压裂改造参数根据待改造底水气层的地质、测井资料，以及综合邻井改造参数、试气效果，通过结合软件模拟计算优化得到支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例，其中软件采用的是FracproPT压裂模拟软件。
优选的，所述步骤2)实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力根据邻井相同改造层停泵时的井口压力、邻井相同改造层的液柱压力、实施井待改造底水气层液柱压力、邻井相同改造层垂直井深、实施井待改造底水气层垂直井深、实施井压裂液密度计算得到，计算公式如下：
P闭合＝((P邻井停泵+P邻井液柱)/H邻井)×h
P井口＝P闭合-P液柱＝P闭合-ρgh×10-3
P井口—实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，MPa；
P闭合—实施井待改造底水气层裂缝闭合压力，MPa；
P邻井停泵—邻井相同改造层停泵时的井口压力，MPa；
P邻井液柱—邻井相同改造层的液柱压力，MPa；
P液柱—实施井待改造底水气层液柱压力，MPa；
H邻井—邻井相同改造层垂直井深，h；
h—实施井待改造底水气层垂直井深，h；
ρ—实施井压裂液密度，g/cm3。
优选的，所述步骤3)中低替施工、坐封施工、前置液施工使用的压裂液为控水压裂液，加砂施工和顶替施工使用的压裂液为超低浓度胍胶，所述控水压裂液为纳米乳液型控水压裂液，其中纳米乳液型控水压裂液按照重量份为0.3～0.8份的氨基硅油纳米乳液和100份的水混合配置而成。
优选的，所述氨基硅油纳米乳液按照重量份为双端型氨基硅油或侧基型氨基硅油50～120份，十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂20～60份，助乳化剂低分子有机酸0.5～1.2份，氯化钠或氯化钾电解质3～10份，水150～400份组成。
实施例6
本发明公开了一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，包括以下步骤：
步骤1)设计实施井待改造底水气层的压裂改造参数，其中压裂改造参数包括支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例；
步骤2)计算实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力；
步骤3)设计施工泵注程序，其中施工泵注程序包括低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工，同时设计低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工各阶段的压裂液和液量、施工排量、支撑剂砂比和支撑剂加量；
步骤4)低替施工、坐封施工：以步骤3)设计的低替施工阶段的施工排量低替压裂液，其中低替施工阶段的施工排量为0.3～0.5m3/min，接着提高施工排量至设计的前置液施工阶段施工排量，其中设计的前置液施工阶段的施工排量为1.8～2.0m3/min，使封隔器坐封，完成低替施工和坐封施工；
步骤5)前置液施工：先泵注2倍油管内容积的压裂液，然后采用组合下沉剂进行段塞施工，段塞施工结束后，以设计的前置液施工阶段的施工排量继续泵注2倍油管内容积的压裂液，然后停泵沉砂，若井口压力大于步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，停泵沉砂，当井口压力降至步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力时，按施工泵注程序继续进行前置液施工；
步骤6)加砂施工：按照设计的加砂施工阶段的小施工排量变施工排量进行加砂施工，其中加砂施工前半阶段采用中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用中密度陶粒，所述加砂施工阶段的支撑剂砂比从小到大逐级提高，其中不同支撑剂砂比的支撑剂加量按照从小到大、再到小的顺序进行施工；
步骤7)顶替施工：以低于加砂施工最后阶段0.2m3/min的施工排量顶替油管内容积的液量。
优选的，所述步骤1)实施井待改造底水气层的压裂改造参数根据待改造底水气层的地质、测井资料，以及综合邻井改造参数、试气效果，通过结合软件模拟计算优化得到支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例，其中软件采用的是FracproPT压裂模拟软件。
优选的，所述步骤2)实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力根据邻井相同改造层停泵时的井口压力、邻井相同改造层的液柱压力、实施井待改造底水气层液柱压力、邻井相同改造层垂直井深、实施井待改造底水气层垂直井深、实施井压裂液密度计算得到，计算公式如下：
P闭合＝((P邻井停泵+P邻井液柱)/H邻井)×h
P井口＝P闭合-P液柱＝P闭合-ρgh×10-3
P井口—实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，MPa；
P闭合—实施井待改造底水气层裂缝闭合压力，MPa；
P邻井停泵—邻井相同改造层停泵时的井口压力，MPa；
P邻井液柱—邻井相同改造层的液柱压力，MPa；
P液柱—实施井待改造底水气层液柱压力，MPa；
H邻井—邻井相同改造层垂直井深，h；
h—实施井待改造底水气层垂直井深，h；
ρ—实施井压裂液密度，g/cm3。
优选的，所述步骤3)中低替施工、坐封施工、前置液施工使用的压裂液为控水压裂液，加砂施工和顶替施工使用的压裂液为超低浓度胍胶，所述控水压裂液为纳米乳液型控水压裂液，其中纳米乳液型控水压裂液按照重量份为0.3～0.8份的氨基硅油纳米乳液和100份的水混合配置而成。
优选的，所述氨基硅油纳米乳液按照重量份为双端型氨基硅油或侧基型氨基硅油50～120份，十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂20～60份，助乳化剂低分子有机酸0.5～1.2份，氯化钠或氯化钾电解质3～10份，水150～400份组成。
优选的，所述步骤5)中组合下沉剂由20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂组合而成，其中20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂的重量比为1:1:1。
优选的，所述20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂由疏水膜包覆20～40目中密度陶粒制成，所述40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂由疏水膜包覆40～70目低密度陶粒制成，所述70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂由疏水膜包覆70～100目低密度陶粒制成，所述疏水膜为疏水乳液在90～120℃、0.1～0.5MPa压力下固化而成，其中疏水乳液由重量份为30～40份含氟聚合物乳液、4～16份聚醋酸乙烯乳液或丙烯酸酯乳液高分子粘合剂、5～12份聚乙烯醇或聚丙烯酰胺稳定剂、0.3～1份十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠分散剂、31～60份水混合制得。
实施例7
本发明公开了一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，包括以下步骤：
步骤1)设计实施井待改造底水气层的压裂改造参数，其中压裂改造参数包括支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例；
步骤2)计算实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力；
步骤3)设计施工泵注程序，其中施工泵注程序包括低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工，同时设计低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工各阶段的压裂液和液量、施工排量、支撑剂砂比和支撑剂加量；
步骤4)低替施工、坐封施工：以步骤3)设计的低替施工阶段的施工排量低替压裂液，其中低替施工阶段的施工排量为0.3～0.5m3/min，接着提高施工排量至设计的前置液施工阶段施工排量，其中设计的前置液施工阶段的施工排量为1.8～2.0m3/min，使封隔器坐封，完成低替施工和坐封施工；
步骤5)前置液施工：先泵注2倍油管内容积的压裂液，然后采用组合下沉剂进行段塞施工，段塞施工组合下沉剂用量为3～4m3；段塞施工结束后，以设计的前置液施工阶段的施工排量继续泵注2倍油管内容积的压裂液，然后停泵沉砂，若井口压力大于步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，停泵沉砂，当井口压力降至步骤2)所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力时，按施工泵注程序继续进行前置液施工；
步骤6)加砂施工：按照设计的加砂施工阶段的小施工排量变施工排量进行加砂施工，其中加砂施工前半阶段采用中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用中密度陶粒，所述加砂施工阶段的支撑剂砂比从小到大逐级提高，其中不同支撑剂砂比的支撑剂加量按照从小到大、再到小的顺序进行施工；
步骤7)顶替施工：以低于加砂施工最后阶段0.2m3/min的施工排量顶替油管内容积的液量。
优选的，所述步骤1)实施井待改造底水气层的压裂改造参数根据待改造底水气层的地质、测井资料，以及综合邻井改造参数、试气效果，通过结合软件模拟计算优化得到支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例，其中软件采用的是FracproPT压裂模拟软件。
优选的，所述步骤2)实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力根据邻井相同改造层停泵时的井口压力、邻井相同改造层的液柱压力、实施井待改造底水气层液柱压力、邻井相同改造层垂直井深、实施井待改造底水气层垂直井深、实施井压裂液密度计算得到，计算公式如下：
P闭合＝((P邻井停泵+P邻井液柱)/H邻井)×h
P井口＝P闭合-P液柱＝P闭合-ρgh×10-3
P井口—实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，MPa；
P闭合—实施井待改造底水气层裂缝闭合压力，MPa；
P邻井停泵—邻井相同改造层停泵时的井口压力，MPa；
P邻井液柱—邻井相同改造层的液柱压力，MPa；
P液柱—实施井待改造底水气层液柱压力，MPa；
H邻井—邻井相同改造层垂直井深，h；
h—实施井待改造底水气层垂直井深，h；
ρ—实施井压裂液密度，g/cm3。
优选的，所述步骤3)中低替施工、坐封施工、前置液施工使用的压裂液为控水压裂液，加砂施工和顶替施工使用的压裂液为超低浓度胍胶，所述控水压裂液为纳米乳液型控水压裂液，其中纳米乳液型控水压裂液按照重量份为0.3～0.8份的氨基硅油纳米乳液和100份的水混合配置而成。
优选的，所述氨基硅油纳米乳液按照重量份为双端型氨基硅油或侧基型氨基硅油50～120份，十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂20～60份，助乳化剂低分子有机酸0.5～1.2份，氯化钠或氯化钾电解质3～10份，水150～400份组成。
所述氨基硅油纳米乳液的制备方法为：按照上述配比，将十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂加入双端型氨基硅油或侧基型氨基硅油中，搅拌30min，混合均匀，然后加入助乳化剂低分子有机酸和总量为1/3-1/2的水，继续搅拌30min，再加入氯化钠或氯化钾电解质和剩余量的水，搅拌均匀，得到氨基硅油纳米乳液。
优选的，所述步骤5)中组合下沉剂由20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂组合而成，其中20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂的重量比为1:1:1。
优选的，所述20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂由疏水膜包覆20～40目中密度陶粒制成，所述40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂由疏水膜包覆40～70目低密度陶粒制成，所述70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂由疏水膜包覆70～100目低密度陶粒制成，所述疏水膜为疏水乳液在90～120℃、0.1～0.5MPa压力下固化而成，其中疏水乳液由重量份为30～40份含氟聚合物乳液、4～16份聚醋酸乙烯乳液或丙烯酸酯乳液高分子粘合剂、5～12份聚乙烯醇或聚丙烯酰胺稳定剂、0.3～1份十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠分散剂、31～60份水混合制得。
优选的，所述步骤5)中油管内容积为油管从井口到待改造底水气层射孔井段顶部的内容积。
优选的，所述步骤6)中加砂施工前半阶段采用20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用20～40目中密度陶粒。
实施例8
以某井为例，该井有一厚度为6.2m底水气层，平均孔隙度6.82％、渗透率0.486mD、含气饱和度52.5％，采用两寸七油管带单上封封隔器的压裂管柱，从油管内进行注入压裂施工，应用本发明的一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法进行压裂施工，具体实施步骤如下：
步骤1)根据改造底水气层的地质、测井资料，并综合邻井改造参数、试气效果，结合FracproPT压裂模拟软件模拟计算优化设计改造底水气层的压裂改造参数，设计支撑剂加量26m3，其中加砂施工阶段支撑剂加量23m3(20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂14.0m3，20～40目中密度陶粒9.0m3)，前置液施工段塞使用20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂组合而成的组合下沉剂，20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂组合而成的组合下沉剂3m3(各1m3)，其中前置液施工和加砂施工的施工排量范围为1.8-2.4m3/min、平均砂比17.5％、前置液比例50％；
步骤2)根据邻井相同改造层停泵时的井口压力25.4MPa、邻井相同改造层的液柱压力32.2MPa、邻井相同改造层垂直井深3220m，实施井待改造底水气层垂直井深3260m，其中实施井待改造底水气层裂缝闭合压力为：
P闭合＝((P邻井停泵+P邻井液柱)/H邻井)×h＝((25.4+32.2)/3220)×3260＝58.3MPa；
则实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力为：
P井口＝P闭合-P液柱＝P闭合-ρgh×10-3＝58.3-1.0×9.8×3260×10-3＝26.4MPa；
步骤3)设计施工泵注程序：低替施工、坐封施工、前置液施工阶段采用控水压裂液，并采用组合下沉剂进行段塞施工；加砂施工阶段采用低伤害压裂液进行加砂施工，前半阶段采用20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用20～40目中密度陶粒组合，具体施工泵序如表1：
表1：施工泵注程序
步骤4)根据设计的施工泵注程序进行压裂施工，以单层封隔器封隔、油管注入压裂为例：
(1)低替施工、坐封施工：以0.3～0.5m3/min的施工排量低替控水压裂液9m3，结合提高施工排量至1.8m3/min，使封隔器坐封，施工液量2m3；
步骤5)前置液施工：先以1.8m3/min的施工排量泵注2倍油管内容积的控水压裂液22m3，然后采用20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂各1m3组合而成的组合下沉剂3m3进行段塞施工，施工液体为34m3控水压裂液；段塞施工结束后，以1.8m3/min的施工排量继续泵注控水压裂液22m3；然后停泵沉砂，停泵井口压力28.2MPa，当井口压力降至裂缝闭合时的井口压力26.4MPa时，按泵注程序继续前置液施工，以2.0m3/min的施工排量继续泵注控水压裂液50m3；
步骤6)加砂施工：本井采用超低浓度胍胶压裂液按照设计排量2.0～2.4m3/min进行加砂施工，按照设计泵序，以2.0m3/min的施工排量加20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂1.5m3，支撑剂砂比8.4％，压裂液液量16m3；以2.0m3/min的施工排量加20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂1.5m3，支撑剂砂比8.4％，压裂液液量16m3；以2.2m3/min的施工排量加20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂4.0m3，支撑剂砂比13.7％，压裂液液量27m3；以2.2m3/min的施工排量加20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂8.5m3，支撑剂砂比17.2％，压裂液液量45m3；以2.4m3/min的施工排量加20～40目中密度陶粒6.3m3，砂比18.9％，压裂液液量30m3；以2.4m3/min的施工排量加20～40目中密度陶粒2.7m3，支撑剂砂比20.1％，压裂液液量12m3。
步骤7)顶替施工：以低于加砂施工排量0.2m3/min的施工排量2.2m3/min顶替油管内容积的液量11m3。
该井施工过程顺利，施工压力46～52MPa，施工压力平稳，停泵油压24.1MPa，改造后试气获得49236m3/d的井口产气量，日产水量2.1m3/d，取得了较好的控水压裂改造效果。
本发明一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法的压裂原理如下：
本发明前置液施工阶段通过控水压裂液，降低水相渗透率，且降低压裂过程的水锁伤害，而不改变气相渗透率，并采用组合下沉剂进行段塞施工，形成打磨射孔孔眼的同时，使组合下沉剂下沉，形成下部人工隔层，通过组合下沉剂可降低地层水通过裂缝流入井筒的能力，提高气相的渗流能力，使气快速流动，抑制地层水流动(如图1所示)，达到控水产气的目的；加砂施工阶段通过小施工排量变施工排量降低裂缝高度延伸，使裂缝高度不会延伸到裂缝底部含水层段。
本发明通过控水压裂液、组合下沉剂、疏水支撑剂、中密度陶粒进行综合控水压裂，通过控水压裂液降低储层的水相渗透率，提高储层的气相渗透率，提高了底水气层的控水和增产能力，具有较好的应用前景。
本发明采用20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、40～70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、70～100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂组合而成的组合下沉剂进行段塞施工，形成打磨射孔孔眼的同时，使组合下沉剂下沉，形成下部人工隔层，通过组合下沉剂可降低地层水通过裂缝流入井筒的能力，提高气相的渗流能力，达到控水产气的目的。
本发明加砂施工前半阶段采用20～40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用20～40目中密度陶粒，这样设计可有效支撑主裂缝，又能降低改造储层产水量，提高储层产气能力；本发明加砂施工阶段通过小施工排量变施工排量施工，降低裂缝高度延伸，使裂缝高度不会延伸到裂缝底部含水层段。
上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。本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 (6)
1.一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）设计实施井待改造底水气层的压裂改造参数，其中压裂改造参数包括支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例；
步骤2）计算实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力；所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力根据邻井相同改造层停泵时的井口压力、邻井相同改造层的液柱压力、实施井待改造底水气层液柱压力、邻井相同改造层垂直井深、实施井待改造底水气层垂直井深、实施井压裂液密度计算得到，计算公式如下：
步骤3）设计施工泵注程序，其中施工泵注程序包括低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工，同时设计低替施工、坐封施工、前置液施工、加砂施工和顶替施工各阶段的压裂液和液量、施工排量、支撑剂砂比和支撑剂加量；所述低替施工、坐封施工、前置液施工使用的压裂液为控水压裂液，加砂施工和顶替施工使用的压裂液为超低浓度胍胶，所述控水压裂液为纳米乳液型控水压裂液，其中纳米乳液型控水压裂液按照重量份为0.3~0.8份的氨基硅油纳米乳液和100份的水混合配置而成；所述氨基硅油纳米乳液按照重量份为双端型氨基硅油或侧基型氨基硅油50~120份，十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂20~60份，助乳化剂低分子有机酸0.5~1.2份，氯化钠或氯化钾电解质3~10份，水150~400份组成；
步骤4）低替施工、坐封施工：以步骤3）设计的低替施工阶段的施工排量低替压裂液，其中低替施工阶段的施工排量为0.3~0.5m3/min，接着提高施工排量至设计的前置液施工阶段施工排量，其中设计的前置液施工阶段的施工排量为1.8~2.0m3/min，使封隔器坐封，完成低替施工和坐封施工；
步骤5）前置液施工：先泵注2倍油管内容积的压裂液，然后采用组合下沉剂进行段塞施工，段塞施工结束后，以设计的前置液施工阶段的施工排量继续泵注2倍油管内容积的压裂液，然后停泵沉砂，若井口压力大于步骤2）所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力，停泵沉砂，当井口压力降至步骤2）所述实施井待改造底水气层裂缝闭合时井口压力时，按施工泵注程序继续进行前置液施工；
步骤6）加砂施工：按照设计的加砂施工阶段的小施工排量变施工排量进行加砂施工，其中加砂施工前半阶段采用中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用中密度陶粒，所述加砂施工阶段的支撑剂砂比从小到大逐级提高，其中不同支撑剂砂比的支撑剂加量按照从小到大、再到小的顺序进行施工；
步骤7）顶替施工：以低于加砂施工最后阶段0.2m3/min的施工排量顶替油管内容积的液量。
2.根据权利要求1所述的一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，其特征在于：所述步骤1）实施井待改造底水气层的压裂改造参数根据待改造底水气层的地质、测井资料，以及综合邻井改造参数、试气效果，通过结合软件模拟计算优化得到支撑剂加量、施工排量、平均砂比和前置液比例，其中软件采用的是FracproPT压裂模拟软件。
3.根据权利要求1所述的一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，其特征在于：所述步骤5）中组合下沉剂由20~40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、40~70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、70~100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂组合而成，其中20~40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、40~70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂、70~100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂的重量比为1:1:1。
4.根据权利要求3所述的一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，其特征在于：所述20~40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂由疏水膜包覆20~40目中密度陶粒制成，所述40~70目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂由疏水膜包覆40~70目低密度陶粒制成，所述70~100目低密度陶粒覆膜的疏水支撑剂由疏水膜包覆70~100目低密度陶粒制成，所述疏水膜为疏水乳液在90~120℃、0.1~0.5MPa压力下固化而成，其中疏水乳液由重量份为30~40份含氟聚合物乳液、4~16份聚醋酸乙烯乳液或丙烯酸酯乳液高分子粘合剂、5~12份聚乙烯醇或聚丙烯酰胺稳定剂、0.3~1份十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠分散剂、31~60份水混合制得。
5.根据权利要求1所述的一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，其特征在于：所述步骤5）中油管内容积为油管从井口到待改造底水气层射孔井段顶部的内容积。
6.根据权利要求1所述的一种岩屑砂岩底水气层的控水压裂增产方法，其特征在于：所述步骤6）中加砂施工前半阶段采用20~40目中密度陶粒覆膜的疏水支撑剂，后半阶段采用20~40目中密度陶粒。
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