CN110984949B - 一种页岩连续式加砂压裂工艺 - Google Patents

一种页岩连续式加砂压裂工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种页岩连续式加砂压裂工艺,包括以下步骤:(1)对压裂层段进行分析,开展储层可压性评价;(2)分析人工裂缝和天然裂缝相互扩展形态;(3)降低射孔孔眼摩阻与近井弯曲摩阻;(4)确定包括液体的体积、砂液比、液体黏度和施工排量的相关加砂参数,按确定的相关加砂参数连续加砂;(5)观察后期高砂液比阶段进入地层后压力变化情况决定是否继续增加砂液比;(6)改变支撑类型,重复步骤(4)~(5),顶替,施工结束。本发明优化了连续加砂的液量、砂液比、液体黏度以及排量等施工参数,提高了支撑剂在裂缝剖面的铺置效率和人工裂缝导流能力,提高了加砂效率,降低了砂堵风险,同时提高了液体的利用效率。

Description

一种页岩连续式加砂压裂工艺
技术领域
本发明属于油气增产改造技术领域,尤其涉及一种页岩连续式加砂压裂工艺。
背景技术
加砂压裂是页岩油气井增产的重要技术,实现页岩增产改造的核心关键在于对油气井裂缝的支撑,通过对人工裂缝的有效支撑确保良好的裂缝导流能力,进而提高油气产量。在页岩气压裂加砂施工中,常常采用段塞式加砂压裂工艺,即泵送一定前置液后,按一个加砂阶段和一个紧跟的隔离液阶段为一个段塞加砂周期,多周期交替至施工结束。每一个周期砂比保持一个固定值,后一周期较前一周期砂比高,这种加砂方式因后一周期砂比突然提高,容易导致该周期的砂子进入地层后引起施工泵压异常升高,造成加砂提前停止,或造成施工砂堵导致施工失败。
页岩段塞式加砂压裂工艺中,进入人工裂缝内的支撑剂呈非连续支撑而堆积形成砂柱,随着时间的推移,油气井裂缝内部的砂柱状支撑剂垮塌压实,使人工裂缝的有效缝长缩短,影响了单井产量。同时段塞式加砂压裂工艺通常使用滑溜水作为前置液,施工初期排量提升较快,导致在近井地带过早形成多裂缝引起施工压力过高从而限制施工排量,影响主压裂施工的不利情况发生。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题,提供一种页岩连续式加砂压裂工艺。本发明优化了连续加砂的液量、砂液比、液体黏度以及排量等施工参数,提高了支撑剂在裂缝剖面的铺置效率和人工裂缝导流能力,提高了加砂效率,降低了砂堵风险,同时有效的提高了液体的利用效率,对页岩气的压后增产效果和经济开发效益具有较好的促进作用。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种页岩连续式加砂压裂工艺,包括以下步骤:
(1)对压裂层段进行分析,开展储层可压性评价。
采用测井、录井、岩心实验等方法就岩性、岩石力学、地应力等参数进储层可压性行评价,并根据可压性评价结果优选连续加砂阶段液体的种类和性能参数。
(2)根据页岩地层参数,分析人工裂缝和天然裂缝相互扩展形态 。
结合页岩地层参数及入井材料物性参数,采用非常规页岩气藏压裂商业软件模拟分析人工裂缝的动态缝长、支撑缝长以及与天然裂缝相互扩展形态。
(3)采用控破造缝技术降低射孔孔眼摩阻与近井弯曲摩阻。
所述的控破造缝技术是指将120~150m3的弱凝胶泵注至裂缝中,其中,弱凝胶以1.5~2m3/min的泵注排量起步,以1~2m3/min的流量阶梯提升泵注排量,直至泵注排量达到10~14m3/min。其主要目的是控制近井筒多裂缝破裂,减少近井多裂缝的形成,改善近井裂缝产状,尽量造主缝、增加主缝缝宽,降低射孔孔眼摩阻与近井弯曲摩阻,降低破裂压力,提高施工排量,为后续连续加砂打下基础,避免过早形成多裂缝引起施工压力过高从而限制施工排量,影响主压裂施工的不利情况发生。
所述弱凝胶由清水、稠化剂、防膨剂、助排剂和延迟交联剂组成,且清水、稠化剂、防膨剂、助排剂、延迟交联剂的质量比为1000:3:2:1:0.2。弱凝胶的粘度为20~150mPa.s,降阻率>60%,表面张力<28mN/m。
(4)确定包括液体的体积、砂液比、液体黏度和施工排量的相关加砂参数,并按确定的相关加砂参数连续加砂。
其中,液体的体积、砂液比、液体黏度和施工排量等相关加砂参数可由现有测井等资料结合现有商业软件模拟得出,每一口井的相关加砂参数都是不一样的。以最佳缝长及导流能力为优化目标,通过压裂软件模拟,确定所需的单段总液量及总支撑剂量,明确液体性能参数,根据单段射孔参数优化施工排量,并设计连续式加砂压裂泵注程序。
具体来说,采用滑溜水作为连续加砂阶段的液体,并采用70~140目石英砂作为连续加砂阶段前期支撑剂,采用40~70目石英砂作为连续加砂阶段尾追支撑剂。
所述滑溜水由质量比为1000:1的清水和降阻剂组成,滑溜水粘度2~3mPa.s,降阻率>70%,表面张力<30mN/m。
所述的连续加砂排量为10~14m3/min,所述的连续加砂强度为每米页岩层水平段长加砂量为2.0~3.0吨。
(5)观察后期高砂液比阶段进入地层后压力变化情况决定是否继续增加砂液比。
具体来说,压力保持平稳时继续增加砂液比,压力持续上升或者压力陡升时不需要增加砂液比。
(6)改变支撑类型,即将施工前期的70~140目石英砂改变为用40~70石英砂,重复步骤(4)~(5),顶替,施工结束。
采用本发明的优点在于:
1、本发明先根据储层分析评价制定可压性方案,再实施压裂作业,施工初期采用控破造缝技术降低射孔孔眼摩阻与近井弯曲摩阻,能够降低破裂压力3-5MPa,有利于提高后期连续加砂强度。
2、本发明优化了连续加砂的液量、砂液比、液体黏度以及施工排量等施工参数,与段塞加砂工艺相比,本发明在同等砂量规模性需要的液体总量更少,提高了支撑剂在裂缝剖面的铺置效率和人工裂缝导流能力,提高了加砂效率,降低了砂堵风险,同时有效的提高了液体的利用效率,最终提高了压裂施工有效成功率。
3、本发明中的弱凝胶由清水、稠化剂、防膨剂、助排剂和延迟交联剂组成,且清水、稠化剂、防膨剂、助排剂、延迟交联剂的质量比为1000:3:2:1:0.2。采用该特定质量配比组分形成的弱凝胶,能使弱凝胶的粘度达到20~150mPa.s,降阻率>60%,表面张力<28mN/m,有利于在满足高砂比携砂需求的同时具有较高的降阻效果和较好的满足大排量施工。
4、本发明采用滑溜水作为连续加砂阶段的液体,并采用70~140目石英砂作为连续加砂阶段前期支撑剂,采用40~70目石英砂作为连续加砂阶段尾追支撑剂。采用该特定设置能够对裂缝形成有效而稳定的连续支撑。
5、本发明中的滑溜水由质量比为1000:1的清水和降阻剂组成,采用该特定质量配比组分形成的滑溜水,能使滑溜水的粘度达到2~3mPa.s,降阻率>70%,表面张力<30mN/m,有利于在满足大排量携砂需求的同时具有较高的降阻率。
6、本发明采用的滑溜水返排液可实现循环再利用,有利于环保与节约成本。
附图说明
图1是本发明在试验施工应用中的施工曲线图。
图2是现有段塞式加砂工艺在试验施工应用中的施工曲线图。
具体实施方式
实施例1
本发明公开了一种页岩连续式加砂压裂工艺,包括以下步骤:
(1)对压裂层段进行分析,开展储层可压性评价。
采用测井、录井、岩心实验等方法就岩性、岩石力学、地应力等参数进储层可压性行评价,并根据可压性评价结果优选连续加砂阶段液体的种类和性能参数。
(2)根据页岩地层参数,分析人工裂缝和天然裂缝相互扩展形态。
结合页岩地层参数及入井材料物性参数,采用非常规页岩气藏压裂商业软件模拟分析人工裂缝的动态缝长、支撑缝长以及与天然裂缝相互扩展形态。
(3)采用控破造缝技术降低射孔孔眼摩阻与近井弯曲摩阻。
所述的控破造缝技术是指将120~150m3的弱凝胶泵注至裂缝中,其中,弱凝胶以1.5~2m3/min的泵注排量起步,以1~2m3/min的流量阶梯提升泵注排量,直至泵注排量达到10~14m3/min。其主要目的是控制近井筒多裂缝破裂,减少近井多裂缝的形成,改善近井裂缝产状,尽量造主缝、增加主缝缝宽,降低射孔孔眼摩阻与近井弯曲摩阻,降低破裂压力,提高施工排量,为后续连续加砂打下基础,避免过早形成多裂缝引起施工压力过高从而限制施工排量,影响主压裂施工的不利情况发生。
所述弱凝胶由清水、稠化剂、防膨剂、助排剂和延迟交联剂组成,且清水、稠化剂、防膨剂、助排剂、延迟交联剂的质量比为1000:3:2:1:0.2。弱凝胶的粘度为20~150mPa.s,降阻率>60%,表面张力<28mN/m。
(4)确定包括液体的体积、砂液比、液体黏度和施工排量的相关加砂参数,并按确定的相关加砂参数连续加砂。
其中,液体的体积、砂液比、液体黏度和施工排量等相关加砂参数可由现有测井等资料结合现有商业软件模拟得出,每一口井的相关加砂参数都是不一样的。以最佳缝长及导流能力为优化目标,通过压裂软件模拟,确定所需的单段总液量及总支撑剂量,明确液体性能参数,根据单段射孔参数优化施工排量,并设计连续式加砂压裂泵注程序。
具体来说,采用滑溜水作为连续加砂阶段的液体,并采用70~140目石英砂作为连续加砂阶段前期支撑剂,采用40~70目石英砂作为连续加砂阶段尾追支撑剂。所述滑溜水由质量比为1000:1的清水和降阻剂组成,滑溜水粘度2~3mPa.s,降阻率>70%,表面张力<30mN/m。
所述的连续加砂排量为10~14m3/min,连续加砂强度为每米页岩层水平段长加砂量为2.0~3.0吨。
(5)观察后期高砂液比阶段进入地层后压力变化情况决定是否继续增加砂液比。
具体来说,压力保持平稳时继续增加砂液比,压力持续上升或者压力陡升时不需要增加砂液比。
(6)改变支撑类型,即将施工前期的70~140目石英砂改变为用40~70石英砂,重复步骤(4)~(5),顶替,施工结束。
实施例2
本实施例采用实施例1所述技术方案在威X井作了实际施工应用,具体如下:
威X井位于威远构造中奥顶构造南翼,龙马溪组地层构造平缓,断层不发育,完钻井深4445.00m,完钻层位龙马溪组,采用Φ139.7mm套管完井,水平段长1700m,人工井底4370.00m。
(1)本井压裂段龙一11小层占比为90.5%~100%,且大部分钻遇龙一11小层中上部,有机碳5.83%,含气量5.00m3/t,脆性矿物含量77.76 %。地应力为δH67> δv58> δh50.6,最大水平应力与垂向应力差值9MPa,最大水平主应力与最小水平应力差值为16.4Mpa,采用弱凝胶-滑溜水组合连续加砂,提高缝内静压力,实现张开、剪切裂缝支撑,提高渗透率。
(2) 本井部分层段发育连通大型天然裂缝带,压裂裂缝与井筒呈70~75°夹角,对裂缝发育段,以单簇模拟计算主裂缝有效支撑缝长超过180m时,人工裂缝与天然裂缝存在相交,考虑长期生产过程裂缝失效的特征,选择每段1700m3液、支撑剂110t/79m3,158m支撑缝长,平均有效支撑逢高44m。
(3)用180m3弱凝胶以低排量2m3/min起步,以阶梯缓慢提排量至连续加砂的排量13.4m3/min。在本发明实施例施工曲线上看不到明显的破裂压裂,施工压力无明显起伏,施工过程压力平稳,施工压力与停泵压力的差值明显降低,孔眼摩阻、扭曲摩阻更低。
(4)本井实际注入参数:70~140目石英砂197.7吨,40~70目石英砂7.1吨,加砂强度3.1吨/m;弱凝胶180 m3,滑溜水1600 m3,排量为13.4m3/min,滑溜水粘度2~3mPa.s,弱凝胶粘度60~100mPa.s。
(5)综合现场操作可行性,70~140目石英砂以80kg/m3砂浓度为第一台阶,现场根据压力响应,连续加砂阶段最高砂浓度为160 kg/m3
(6)为了获得更好的均匀支撑剂铺置效果,加砂后期尾追40~70目石英砂大粒径支撑剂,最高砂浓度达到240kg/m3,以提高支撑剂的均匀铺置及其导流能力。
该井采用本发明所述连续式加砂技术顺利完成压裂施工,破裂压力明显降低,整体施工压力平稳,提高了加砂效率,降低了砂堵风险。较现有传统段塞式加砂压裂改造支撑裂缝长度提升12%以上,加砂强度提高了30%,节约用液量11%以上(具体通过图1、图2的施工曲线对比得出)。因此,本发明能够满足页岩气压裂施工作业提高施工成功率的需要,应用效果显著,具有非常广阔的应用前景。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,本说明书中所公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换;所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以任何方式组合。

Claims (4)

1.一种页岩连续式加砂压裂工艺,其特征在于:包括以下步骤:
(1)对压裂层段进行分析,开展储层可压性评价;
(2)根据页岩地层参数,分析人工裂缝和天然裂缝相互扩展形态;
(3)采用控破造缝技术降低射孔孔眼摩阻与近井弯曲摩阻;
(4)确定包括液体的体积、砂液比、液体黏度和施工排量的相关加砂参数,并按确定的相关加砂参数连续加砂;
(5)观察后期高砂液比阶段进入地层后压力变化情况决定是否继续增加砂液比;
(6)改变支撑类型,重复步骤(4)~(5),顶替,施工结束;
所述步骤(3)中的控破造缝技术是指将120~150m3的弱凝胶泵注至裂缝中,其中,弱凝胶以1.5~2m3/min的泵注排量起步,以1~2m3/min的流量阶梯提升泵注排量,直至泵注排量达到10~14m3/min;
所述弱凝胶由清水、稠化剂、防膨剂、助排剂和延迟交联剂组成,且清水、稠化剂、防膨剂、助排剂、延迟交联剂的质量比为1000:3:2:1:0.2;
所述弱凝胶的粘度为20~150mPa.s,降阻率>60%,表面张力<28mN/m。
2.根据权利要求1所述的一种页岩连续式加砂压裂工艺,其特征在于:所述步骤(4)中采用滑溜水作为连续加砂阶段的液体,并采用70~140目石英砂作为连续加砂阶段前期支撑剂,采用40~70目石英砂作为连续加砂阶段尾追支撑剂。
3.根据权利要求2所述的一种页岩连续式加砂压裂工艺,其特征在于:所述滑溜水由质量比为1000:1的清水和降阻剂组成,滑溜水粘度2~3mPa.s,降阻率>70%,表面张力<30mN/m。
4.根据权利要求2所述的一种页岩连续式加砂压裂工艺,其特征在于:所述步骤(4)中连续加砂排量为10~14m3/min,连续加砂强度为每米页岩层水平段长加砂量为2.0~3.0吨。
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