CN110967287A

CN110967287A - 一种复合暂堵转向材料组合配比的优化实验方法

Info

Publication number: CN110967287A
Application number: CN201911169993.4A
Authority: CN
Inventors: 郭建春; 孙同成
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2020-04-07

Abstract

本发明公开了一种复合暂堵转向材料组合配比的优化实验方法，主要步骤是：采用金属岩板制备模拟裂缝，并通过使用不同厚度的垫片改变裂缝宽度；将模拟裂缝的金属岩板放入导流室中，再将导流室抬到加压设备上，连接好管线，最后在导流室上下两端施加一定压力；选取实验用暂堵材料：采用耐高温、可降解暂堵材料，并加工成不同粒径的暂堵球，满足不同封堵要求的需要；配制含有暂堵剂的携带液：向模拟裂缝中注入携带暂堵剂的携带液，暂堵剂球封堵在裂缝中，造成憋压；电脑记录相关的压力数据，每隔一段时间，测量出口端出液量；取出模拟裂缝岩板，对暂堵球进行位置以及分段的粒径分析；改变暂堵剂球的组合配比，重复上述步骤进行实验。

Description

一种复合暂堵转向材料组合配比的优化实验方法

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，特别是一种复合暂堵转向材料组合配比的优化实验方法。

背景技术

压裂是低渗油气藏储层改造、实现效益开发的重要途径，暂堵转向压裂技术可封堵原裂缝，实现裂缝转向，形成新的裂缝，从而形成复杂缝网体系，增加气井泄流面积，实现气井增产目的。常规的暂堵转向压裂方法是通过在压裂过程中注入化学暂堵剂，进行裂缝内的暂堵，迫使裂缝转向延伸。目前应用较多的暂堵剂为化学暂堵剂和纤维暂堵剂。暂堵剂主要是利用一定的粒径进行孔内的堆积，或者通过成胶作业形成滤饼，从而形成渗透率极低、抗压程度高的暂堵阻挡层，实现裂缝封堵，使裂缝转向延伸。纤维暂堵剂在压裂施工中随支撑剂一起泵入地层裂缝中，通过纤维网络与支撑剂在裂缝中形成稳定复合体，同时较短纤维在裂缝壁面弯曲暂时防止后续流体通过。提高缝内静压力，以达到转向的目的，施工完成后纤维逐渐溶解，裂缝又逐渐恢复原支持缝导流能力。

现有技术中多为使用单一的暂堵剂或者暂堵剂混合物来进行暂堵转向。然而，通过试验发现，当只有一种颗粒暂堵剂或纤维暂堵剂时，难以同时起到架桥富集和形成致密封堵层的作用。如仅使用非膨胀颗粒暂堵剂，难以形成致密封堵层；如仅使用可膨胀颗粒，因其柔软难以架桥富集。因此，开发具有提高的暂堵效果的复合暂堵剂和暂堵方法，对于石油开采而言是急需的、具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合暂堵转向材料组合配比的优化实验方法。

本发明提供的复合暂堵转向材料组合配比的优化实验方法，包括如下步骤：

S1、制备模拟裂缝：采用金属岩板制备模拟裂缝，两块金属岩板中部均刻蚀相同尺寸的凹槽，上下闭合形成一平行裂缝，凹槽表面按实际裂缝壁面的粗糙度进行磨砂处理，凹槽两外侧棱对称开设垫片固定槽，通过使用不同厚度的垫片改变裂缝宽度，垫片是金属垫片或橡胶垫片。

S2、实验装置的组装：实验装置采用Corelab公司的酸蚀裂缝导流能力测试系统的数据采集系统和压机，以及配套的模拟裂缝岩板的导流室；将模拟裂缝的金属岩板放入导流室中，再将导流室抬到加压设备上，连接好管线，最后在导流室上下两端施加一定压力。

S3、选取实验用暂堵材料：采用耐高温、可降解暂堵材料，并加工成不同粒径的暂堵球，满足不同封堵要求的需要；暂堵材料可以是纤维、粒径0.4mm暂堵球、粒径1mm暂堵球、粒径3-4mm暂堵球中的至少两种的组合物。

S4、携带液配制：将定量的水倒入搅拌杯中，加入速溶胍胶，再加入NaOH溶液，调节pH值至10-12，搅拌10分钟；然后将搅拌后的液体倒入烧杯中，向其中加入一定配比的暂堵剂球，用玻璃棒边搅拌边加入交联剂，直至形成可挑挂的均匀冻胶，停止搅拌，得到含有暂堵剂的携带液。

S5、设定泵的排量为50ml/min，向模拟裂缝中注入携带暂堵剂的携带液，暂堵剂球封堵在裂缝中，造成憋压；电脑记录相关的压力数据，每隔一段时间，测量出口端出液量。

S6、待泵压升至15MPa后停止注液，拆开设备，取出模拟裂缝岩板，对其中的暂堵球进行位置以及分段的粒径分析。

S7、改变暂堵剂球的配比，重复步骤S4-S6，优选出最佳暂堵转向材料组合配比。

优选的是，上述的复合暂堵转向材料组合优化的实验方法，还包括步骤S8，验证实验步骤，具体步骤是：采用真实储层岩板代替金属岩板制备模拟裂缝，真实储层岩板的凹槽尺寸和金属岩板相同，但采用真实岩心露头制备，用于验证通过金属岩板优选的最佳暂堵转向材料组合配比的准确性。

优选的是，所述步骤S1中使用的垫片是橡胶垫片，橡胶垫片密封金属岩板两侧，盖上岩板后，在岩板中部位置涂上密封胶，防止流体从两侧流向端部。采用具有密封性能的橡胶垫片，裁成和金属垫片一样尺寸，橡胶垫片主要功能：一是确保围压泵通过金属岩板施加的力完全作用在封堵段上(橡胶变形性好，不会承担金属岩板的支撑力)；二是增大密封效果。金属岩板与导流室之间是金属密封，金属垫片被橡胶垫片替换后，流体可能会从金属岩板中间的两侧部位渗滤出去，为改善密封效果，在金属岩板两侧涂上密封胶，保证实验数据的可靠性。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

通过本发明的实验方法可以优选出的最佳暂堵转向材料组合配比，并采用真实储层岩板代替金属岩板制备模拟裂缝，用于验证通过金属岩板优选的最佳暂堵转向材料组合配比的准确性，最终得到的优选实验结果可指导现场暂堵转向施工过程中暂堵剂的加量。而且，本发明的实验方法超过简单，实验结果准确性有保障，可靠性好。

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、纤维+0.4mm颗粒复合封堵4mm缝压力随时间变化曲线。

图2、纤维+1mm颗粒复合封堵4mm缝压力随时间变化曲线。

图3、2％纤维+2.5％1mm球+2.5％3-4mm球复合对6mm裂缝封堵憋压曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的复合暂堵转向材料组合配比的优化实验方法采用的实验装置是Corelab公司的酸蚀裂缝导流能力测试系统的数据采集系统和压机，并加工了配套模拟裂缝岩板的导流室。该实验装置的具体结构介绍可以详见《Q/HD北京科麦仕油中化学刘技术有限公司企业标准》Q/HDKMG 0128-2017中压裂用转向剂生物胶DCF-50的技术要求和检验方法，其中采用到的转向压力评价实验装置。该转向压力评价实验装置与本发明中的实验装置结构完全相同。该实验装置能满足较高排量驱替，可以根据现场施工情况，结合实验设计缝宽来调整排量，以使室内模拟与现场施工更具可比性。此外，该装置除了在导流室的入口、出口装有压力传感器外，还在其侧面设有三个测压点，能测定出裂缝不同深度处的压降，进而确定其封堵位置，更好地建立封堵形成的“桥堵”模型。

(1)制备模拟裂缝：采用金属岩板制备模拟裂缝，两块金属岩板中部均刻蚀相同尺寸的凹槽，上下闭合形成一平行裂缝，凹槽表面按实际裂缝壁面的粗糙度进行磨砂处理，凹槽两外侧棱对称开设垫片固定槽，通过使用不同厚度的垫片改变裂缝宽度。这种金属岩板可重复使用，能模拟不同缝宽，且实验条件较稳定，适用于优选不同粒径暂堵剂组合的大量平等实验，能够较快找到封堵的一般性规律，具有较好的经济性，节省实验时间。

所述垫片是金属垫片或橡胶垫片。作为优选，推荐使用具有密封性能的橡胶垫片，橡胶垫片密封金属岩板两侧，盖上岩板后，在岩板中部位置涂上密封胶，防止流体从两侧流向端部。橡胶垫片裁成和金属垫片一样尺寸，橡胶垫片主要功能：一是确保围压泵通过金属岩板施加的力完全作用在封堵段上(橡胶变形性好，不会承担金属岩板的支撑力)；二是增大密封效果。金属岩板与导流室之间是金属密封，金属垫片被橡胶垫片替换后，流体可能会从金属岩板中间的两侧部位渗滤出去，为改善密封效果，在金属岩板两侧涂上密封胶，保证实验数据的可靠性。

(2)实验装置的组装：将模拟裂缝的金属岩板放入导流室中，再将导流室抬到加压设备上，连接好管线，最后在导流室上下两端施加一定压力。

(3)选取实验用暂堵材料：采用耐高温、可降解暂堵材料，并加工成不同粒径的暂堵球，满足不同封堵要求的需要；暂堵材料可以是纤维、粒径0.4mm暂堵球、粒径1mm暂堵球、粒径3-4mm暂堵球中的至少两种的组合物。

(4)携带液配制：将定量的水倒入搅拌杯中，加入速溶胍胶，再加入NaOH溶液，调节pH值至10-12，搅拌10分钟；然后将搅拌后的液体倒入烧杯中，向其中加入一定配比的暂堵剂球，用玻璃棒边搅拌边加入交联剂，直至形成可挑挂的均匀冻胶，停止搅拌，得到含有暂堵剂的携带液，将配置好的携带液置于中间容器。

(5)设定泵的排量为50ml/min，向模拟裂缝中注入携带暂堵剂的携带液，暂堵剂球封堵在裂缝中，造成憋压；电脑记录相关的压力数据，每隔一段时间，测量出口端出液量。

(6)待泵压升至15MPa后停止注液，拆开设备，取出模拟裂缝岩板，对其中的暂堵球进行位置以及分段的粒径分析。

(7)改变暂堵剂球的组合配比，重复上述步骤，优选出最佳暂堵转向材料组合配比。

(8)验证实验结果可靠性，具体步骤是：采用真实储层岩板代替金属岩板制备模拟裂缝，真实储层岩板的凹槽尺寸和金属岩板相同，但采用真实岩心露头制备。这种岩板较金属岩板更接近于生产实际，但实际实验中稳定性差，易被破坏，不能大量使用，因此这里用于验证通过金属岩板优选的最佳暂堵转向材料组合配比的准确性。

上述实验方法的具体应用如下：

(1)设定模拟裂缝的宽度为4mm，采用纤维和粒径0.4mm的暂堵球进行组合实验。分别进行了三种不同配比暂堵剂的携带液实验。三种携带液本身组成相同，三种液体中分别加入质量百分浓度2％纤维、2％纤维+1％0.4mm暂堵球、2％纤维+2％0.4mm暂堵球。得到的测试结果见图1。对比可以看出，在纤维中加入0.4mm球后可明显提高封堵速度，减少封堵时间，在保持纤维加量不变时，改变0.4mm球浓度，在1％和2％浓度水平下，两组实验封堵时间差别不大，0.4mm球加量在1％以下即可。

(2)设定模拟裂缝的宽度为4mm，采用纤维和粒径1mm的暂堵球进行组合实验。分别进行了三种不同配比暂堵剂的携带液实验。三种携带液本身组成相同，三种液体中分别加入质量百分浓度2％纤维+2％1mm暂堵球、2.5％纤维+1.5％1mm暂堵球、1.5％纤维+2.5％1mm暂堵球。得到的测试结果见图2。

(3)采用2％纤维+2.5％1mm暂堵球+2.5％3-4mm暂堵球复合封堵6mm裂缝，在50ml/min的泵注排量下，40min开始起压，在70min压力达到15MPa。测试结果如图3所示，纤维与3-4mm以下粒径的球复合时，对6mm裂缝的封堵，暂堵材料加量和用液量都很大，不符合现场安全施工要求。需要提高暂堵球粒径从而降低暂堵材料的使用浓度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种复合暂堵转向材料组合配比的优化实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、制备模拟裂缝：采用金属岩板制备模拟裂缝，两块金属岩板中部均刻蚀相同尺寸的凹槽，上下闭合形成一平行裂缝，凹槽表面按实际裂缝壁面的粗糙度进行磨砂处理，凹槽两外侧棱对称开设垫片固定槽，通过使用不同厚度的垫片改变裂缝宽度；

S2、实验装置的组装：实验装置采用Corelab公司的酸蚀裂缝导流能力测试系统的数据采集系统和压机，以及配套的模拟裂缝岩板的导流室；将模拟裂缝的金属岩板放入导流室中，再将导流室抬到加压设备上，连接好管线，最后在导流室上下两端施加一定压力；

S3、选取实验用暂堵材料：采用耐高温、可降解暂堵材料，并加工成不同粒径的暂堵球，满足不同封堵要求的需要；

S4、携带液配制：将定量的水倒入搅拌杯中，加入速溶胍胶，再加入NaOH溶液，调节pH值至10-12，搅拌10分钟；然后将搅拌后的液体倒入烧杯中，向其中加入一定配比的暂堵剂球，用玻璃棒边搅拌边加入交联剂，直至形成可挑挂的均匀冻胶，停止搅拌，得到含有暂堵剂的携带液；

S5、向模拟裂缝中注入携带暂堵剂的携带液，暂堵剂球封堵在裂缝中，造成憋压；电脑记录相关的压力数据，每隔一段时间，测量出口端出液量；

S6、待泵压升至15MPa后停止注液，拆开设备，取出模拟裂缝岩板，对其中的暂堵球进行位置以及分段的粒径分析；

S7、改变暂堵剂球的组合配比，重复步骤S4-S6，优选出最佳暂堵转向材料组合配比。

2.如权利要求1所述的复合暂堵转向材料组合配比的优化实验方法，其特征在于，还包括步骤S8，验证实验步骤，具体方法是：采用真实储层岩板代替金属岩板制备模拟裂缝，真实储层岩板的凹槽尺寸和金属岩板相同，但采用真实岩心露头制备，用于验证通过金属岩板优选的最佳暂堵转向材料组合配比的准确性。

3.如权利要求2所述的复合暂堵转向材料组合配比的优化实验方法，其特征在于，所述步骤S1中使用的垫片是金属垫片或橡胶垫片。

4.如权利要求3所述的复合暂堵转向材料组合配比的优化实验方法，其特征在于，所述步骤S1中使用的垫片是橡胶垫片，橡胶垫片密封金属岩板两侧，盖上岩板后，在岩板中部位置涂上密封胶，防止流体从两侧流向端部。

5.如权利要求1所述的复合暂堵转向材料组合配比的优化实验方法，其特征在于，所述实验用暂堵材料是纤维、粒径0.4mm暂堵球、粒径1mm暂堵球、粒径3-4mm暂堵球中的至少两种的组合物。