CN111236914A - 水平井多缝压裂方法 - Google Patents

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CN111236914A CN202010060626.7A CN202010060626A CN111236914A CN 111236914 A CN111236914 A CN 111236914A CN 202010060626 A CN202010060626 A CN 202010060626A CN 111236914 A CN111236914 A CN 111236914A
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刘雄飞
李奔
梁天博
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李秀辉
谭艳新
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Zhongshida Petroleum Engineering Research Center Co Ltd
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Abstract

本发明涉及油气田开发领域，公开了一种水平井多缝压裂方法，该方法包括以下步骤：1)在水平井的井壁上形成多个射孔；2)对水平井进行压裂作业，压开部分射孔形成裂缝；3)对水平井中的裂缝进行暂堵作业，封堵所述裂缝，然后再进行步骤2)的操作；4)重复步骤2)和步骤3)的操作，使水平井内的全部射孔形成裂缝。使用本发明提供的水平井多缝压裂方法可对长压裂段进行改造，减少工具用量，降低施工风险，节约作业时间，降低作业成本；采用极限限流方式布孔耦合暂堵的方法的技术方案实现了压裂段内的高密度均匀多缝改造，提高射孔簇效率，增大改造规模，确保水平井高效压裂改造。

Description

水平井多缝压裂方法
技术领域
本发明涉及油气田水平井领域，具体涉及一种水平井多缝压裂方法。
背景技术
水平井多簇压裂是非常规油气藏增产的重要措施和关键技术。
CN104481487A公开了一种水平井多级多缝分段压裂方法，采用封隔器实现多级分段，采用定向射孔，每段射孔个数为7～10个，采用投球坐封的方式依次压开各压裂段。此种方式下段内射孔数较少，为实现全井段压裂改造，所需压裂段数多，一定程度上提增加了作业成本和施工风险。CN106593387A公开了一种实现水平井分段多簇压裂的方法，采用可溶球封堵与分级射孔联作，实现连续作业。
常规多级压裂过程中，作业时间长，工具施工风险高，经济效益低，为了解决上述问题，可采用大段多簇的压裂方式。而在多簇压裂改造时，由于地层的非均质性，射孔簇的开启比例低。同一压裂段内的改造效果也不相同，现场监测和数模的结果都表明水平井跟端裂缝通常被过度改造，而趾端裂缝欠改造。
因此，如何提高射孔簇的开启效率，实现全压裂段内的射孔的均匀改造，扩大改造规模是压裂面临的关键问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种水平井多缝压裂方法，增大改造规模，快速高效的对水平井实现高密度均匀多缝压裂改造的目的。
为了实现上述目的，本发明提供一种水平井多缝压裂方法，其中，该方法包括：
本发明提供一种水平井多缝压裂方法，其中，该方法包括以下步骤：
1)在水平井的井壁上形成多个射孔；
2)对水平井进行压裂作业，压开部分射孔形成裂缝；
3)对水平井中的裂缝进行暂堵作业，封堵所述裂缝，然后再进行步骤2)的操作；
4)重复步骤2)和步骤3)的操作，使水平井内的全部射孔形成裂缝。
优选地，步骤1)中所述射孔的布孔方式采用极限限流方式形成射孔簇。
通过上述技术方案，本发明提供的水平井多缝压裂方法可对长压裂段进行改造，减少工具用量，降低施工风险，节约作业时间，降低作业成本。提供的极限限流方式耦合暂堵的方法实现了压裂段内的高密度均匀多缝改造，提高射孔簇效率，增大改造规模，确保水平井高效压裂改造。
附图说明
图1是本发明的一种优选实施方式的水平井示意图。
图2是本发明的一种优选实施方式用于水平井局部射孔排列的俯视图。
图3是本发明的一种优选实施方式的水平井的径向截面图。
附图标记
1、封隔器2、水平井井筒3、射孔口
4、射孔通道
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，射孔簇指的是连续的一段射孔。
高密度均匀多缝改造指的是压裂产生的水力裂缝间距小，延伸程度一致。
射孔簇效率指的是形成裂缝的射孔的数量与总射孔数量的比值。
本发明提供一种水平井多缝压裂方法，其中，该方法包括以下步骤：
1)在水平井的井壁上形成多个射孔；
2)对水平井进行压裂作业，压开部分射孔形成裂缝；
3)对水平井中的裂缝进行暂堵作业，封堵所述裂缝，然后再进行步骤2)的操作；
4)重复步骤2)和步骤3)的操作，使水平井内的全部射孔形成裂缝。
根据本发明，所述方法还包括在水平井中进行封隔形成多个压裂段，为了增大改造规模，提高射孔簇效率，优选地，每一个所述压裂段的长度为40-120米，更优选为70-90米。
根据本发明，为了形成高密度均匀多缝压裂，提高射孔簇效率，本发明的一种优选地布孔方式为采用极限限流方式形成射孔簇。
根据本发明，为了提高压裂作业的压力以及使射孔被压开后形成的裂缝相互不重叠或部分重叠，优选地，所述射孔簇的每一簇射孔数为2-3孔。所述每一射孔簇的孔密度为每米12-20孔。
优选地，所述每一射孔簇的射孔数<3孔时，射孔在射孔器横截面上关于圆心对称，并且射孔位于同一水平面(参见图1，其中图1中1为封隔器、2为水平井井筒、3为射孔口、4为射孔通道)。
优选地，所述每一射孔簇的射孔数>2孔时，射孔的相位角为30°-120°(参见图2和图3，其中图2中的2为水平井井筒、3为射孔口，图3中的2为水平井井筒、3为射孔口、4为射孔通道)。
优选地，每一个压裂段内的射孔簇的簇数为4-30簇射孔簇，更进一步优选为12-15簇射孔簇。
根据本发明，为了在同一压裂段内形成高密度均匀裂缝，优选地，所述射孔簇的簇间距为5-10米，更优选为6-8米。
本发明的发明人通过研究发现，采用极限限流方式形成射孔簇并与暂堵技术耦合使用可实现高密度均匀多缝压裂改造，并且能够显著提高射孔簇效率，在优选的实施方案中，可以实现所有的射孔簇被压开形成裂缝。
根据本发明，步骤2)中，在所述压裂作业过程中，采用泵注压裂液压开所述射孔，为了一次性开启多个射孔簇，优选地，所述压裂液的泵注排量为每孔0.25-0.5m3/min，更优选为每孔0.3-0.4m3/min。
根据本发明，在进行步骤3)之前还需要对步骤2)中形成的裂缝进行支撑处理，以支撑裂缝处于开启状态。由于在压裂过程中加入的支撑剂对射孔的孔眼产生冲蚀，导致射孔的孔眼的摩阻降低，进而造成水平井中压力降低，为了使水平井中压力不低于压裂作业的压力，优选地，在对步骤2)中形成的裂缝进行支撑处理的过程中，压裂液的泵注排量为每孔0.5-0.6m3/min。本发明对所述支撑剂没有特别的限制，可以为本领域常规使用的支撑剂，如砂子，陶粒等。在所述支撑处理过程中，可由压裂将所述支撑剂带入裂缝中，对于支撑剂的加入量没有特别的限制，为本领域常规使用用量，只要能够支撑裂缝处于开启状态即可，对此不再赘述。
根据本发明，步骤3)中，所述暂堵作业包括使用暂堵剂对所述裂缝进行封堵。
所述暂堵剂由输送液携带进入所述缝。
根据本发明，为了更有效的对所述裂缝进行封堵，优选地，所述输送液中暂堵剂的含量为20-40g/m3。
根据本发明，为了更有效的对射孔进行压裂改造，优选地，所述压裂液可以选自滑溜水或交联胍胶，更优选为滑溜水。
根据本发明，暂堵作业中的暂堵剂输送液与压裂作业中的压裂液不相同，则压裂液和输送液不同时进入水平井中；或压裂作业中的压裂液和暂堵作业中的暂堵剂输送液相同，则压裂作业完成后只需要降低压裂作业中的压裂液输送量即可，暂堵剂的输送液(压裂液)可由另外设备泵入水平井中，对所述裂缝封堵完成后，停止泵入暂堵剂，提高压裂作业设备泵入压裂液的输送量再次进行压裂作业；优选地，暂堵作业中的暂堵剂的输送液和压裂作业中的压裂液相同。
根据本发明，对所述滑溜水的组成没有特别的限制，可以为本领域常规的组成，例如所述滑溜水可以含有降阻剂、稳定剂、助排剂和水。对所述降阻剂、稳定剂、助排剂的用量没有特别的限制，可以为本领域常规的用量，只要能保证滑溜水的流动性使得支撑剂或暂堵剂能够进入射孔炮眼即可，例如以滑溜水的重量为标准，所述降阻剂的含量可以为0.01％-0.08％，所述稳定剂的含量可以为0.7％-0.1％，所述助排剂的含量可以为0.8％-1％。
根据本发明，对所述暂堵剂的材料没有特别的限制，为了不对地层造成污染以及使暂堵的射孔可自行贯通，优选地，所述暂堵剂材料选自可降解材料。
根据本发明，对所述可降解材料没有特别的限制，可根据具体的施工作业需求以及施工环境进行选择，例如根据所需封堵后维持的时间，井内温度，井内压力等进行选择可降解暂堵材料，以使使用暂堵剂封堵裂缝后能够在设定的时间内降解并自行贯通。
优选地，所述可降解材料选自聚乳酸材料和/或聚酯类材料。
根据本发明，对所述暂堵剂的形状没有特别的限制，为了提高封堵效果，优选地，所述暂堵剂选自球状暂堵剂、颗粒状暂堵剂、片状暂堵剂和纤维状暂堵剂中的至少一种，更优选为颗粒状暂堵剂和纤维状暂堵剂。
根据本发明，对所述暂堵剂组合中颗粒状暂堵剂和纤维状暂堵剂的含量没有特别的限制，为了提高封堵效果，优选地，所述暂堵剂中颗粒状暂堵剂和纤维状暂堵剂的重量比为0.8-2：1。
根据本发明，对所述颗粒状暂堵剂的粒径没有特别的限制，为了提高封堵效果，优选地，所述颗粒状暂堵剂的粒径小于所述裂缝的缝宽。
优选地，所述颗粒状暂堵剂的粒径与所述裂缝的缝宽的差值为1-3毫米。
本发明中，所述缝宽指的是平均缝宽，平均缝宽的计算方法为本领域常规使用的计算方法，在此不再赘述。
根据本发明，为了减少作业时间和作业成本，降低施工风险，提高压裂效果，优选地，每一个压裂段内进行所述暂堵作业2-3次，即压裂作业和暂堵作业交替循环进行2-3次。
根据本发明，对油藏类型没有特别的限制，例如可以为碳酸盐岩油藏、砂岩油气藏、致密油藏或页岩气藏等，优选为致密油藏、砂岩油气藏或页岩气藏。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，
暂堵作业通过暂堵剂加入前后施工压力的增加值判断完成情况；
射孔簇效率为形成裂缝的射孔的数量与总射孔数量的比值；
压开的射孔数通过哈里伯顿公司的StimWatch系统测得；
裂缝延伸均匀程度是指一个压裂段内压裂所形成的所有裂缝的长度的方差的倒数；
暂堵剂购自北京科麦仕油田化学剂技术有限公司；
水平井所处位置的地质环境为砂岩地层。
实施例1
本实施例用于说明本发明的水平井多缝压裂方法
1)对水平井实行封隔，封隔成的压裂段的段长为90米；在压裂段的井壁上形成15簇射孔簇，簇间距为6米，每一簇2个射孔，射孔在射孔器的横截面上关于圆心对称，且2个射孔在同一水平面。
2)整个压裂段的滑溜水的设计泵注量为2500m3，向水平井中泵入滑溜水(含有0.08重量％的DR-800降阻剂、0.9重量％的As-55稳定剂和0.9重量％的Hsc-25助排剂)进行压裂作业，泵注排量为每孔0.4m3/min；
泵注150m3的滑溜水后，将砂子加入滑溜水中，泵注排量提高到每孔0.5m3/min，将砂子送入裂缝中，支撑裂缝处于开启状态，当再次泵注400m3的滑溜水和90m3的砂子时停止加入砂子，然后再泵注50m3的滑溜水。
3)将泵注量降低到每孔0.1m3/min，并将暂堵剂(颗粒状暂堵剂(材质为聚酯类材料，直径3mm(比裂缝宽度小1mm)，真实密度为1.26g/cm3，耐受温度为120℃)与纤维状暂堵剂(材质为聚酯类材料，横截面直径10微米、长度6毫米，真实密度为1.2g/cm3，耐受温度为120℃)的重量比为1.5:1)加入滑溜水中，输送暂堵剂进入水平井中压裂段，进行暂堵作业，滑溜水中暂堵剂的含量为25kg/m3，暂堵作业施开始后压力增加10MPa达到设定值时，停止暂堵作业。
4)循环交替进行步骤2)和步骤3)，交替进行3次，最后再进行一次步骤2)。
压裂段内的射孔簇效率、形成的裂缝条数和裂缝延伸均匀程度的数据见下表1。
实施例2
本实施例用于说明本发明的水平井多缝压裂方法
1)对水平井实行封隔，封隔成的压裂段的段长为90米；在水平井中压裂段的井壁上形成13簇射孔簇，簇间距为7米，每一簇3个射孔，射孔密度为15孔/米，射孔的相位角为30°。
2)整个压裂段的滑溜水的设计泵注量为3000m3，向水平井中泵入滑溜水(含有0.08重量％的DR-800降阻剂、0.9重量％的As-55稳定剂和0.9重量％的Hsc-25助排剂)进行压裂作业，泵注排量为每孔0.3m3/min；
泵注280m3的滑溜水后，将砂子加入滑溜水中，泵注排量提高到每孔0.4m3/min，将砂子送入裂缝中，支撑裂缝处于开启状态，当再次泵注600m3的滑溜水和150m3的砂子时停止加入砂子，然后再泵注100m3的滑溜水。
3)将泵注量降低到每孔0.1m3/min，并将暂堵剂(颗粒状暂堵剂(材质为聚酯类材料，直径2mm(比裂缝宽度小2mm)，真实密度为1.26g/cm3，耐受温度为120℃)与纤维状暂堵剂(材质为聚酯类材料，横截面直径10微米、长度6毫米，真实密度为1.2g/cm3，耐受温度为120℃)的重量比为1.5:1)加入滑溜水中，输送暂堵剂进入水平井中压裂段，进行暂堵作业，输送液中暂堵剂的含量为35kg/m3。暂堵作业开始后压力增加10MPa达到设定值，停止暂堵作业。
4)循环交替进行步骤2)和步骤3)，交替进行2次，最后再进行一次步骤2)。
压裂段内的射孔簇效率、形成的裂缝条数和裂缝延伸均匀程度的数据见下表1。
实施例3
本实施例用于说明本发明的水平井多缝压裂方法
1)对水平井实行封隔，封隔成的压裂段的段长为70米；在水平井的井壁上形成12簇射孔簇，簇间距为6米，每一簇3个射孔，射孔密度为15孔/米，射孔的相位角为30°。
2)整个压裂段的滑溜水的设计泵注量为2500m3，向水平井中泵入滑溜水(含有0.08重量％的DR-800降阻剂、0.9重量％的As-55稳定剂和0.9重量％的Hsc-25助排剂)进行压裂作业，泵注排量为每孔0.35m3/min；
泵注200m3的滑溜水后，将砂子加入滑溜水中，泵注排量提高到每孔0.4m3/min；将砂子送入裂缝中，支撑裂缝处于开启状态，当再次泵注550m3的滑溜水和90m3的砂子时停止加入砂子，然后再泵注80m3的滑溜水。
3)将泵注量降低到每孔0.1m3/min，并将暂堵剂(颗粒状暂堵剂(材质为聚酯类材料，直径2mm(比裂缝宽度小3mm)，真实密度为1.26g/cm3，耐受温度为120℃)与纤维状暂堵剂(材质为聚酯类材料，横截面直径10微米、长度6毫米，真实密度为1.2g/cm3，耐受温度为120℃)的重量比为1.5:1)加入滑溜水中，输送暂堵剂进入水平井中压裂段，进行暂堵作业，输送液中暂堵剂的含量为30kg/m3。暂堵施工开始后压力增加10MPa达到设定值，停止暂堵作业。
4)循环交替进行步骤2)和步骤3)，交替进行2次，最后再进行一次步骤2)。
压裂段内的射孔簇效率、形成的裂缝条数和裂缝延伸均匀程度的数据见下表1。
实施例4
按照实施例3的方法进行作业，不同的是，射孔的相位角为60°。
压裂段内的射孔簇效率、形成的裂缝条数和裂缝延伸均匀程度的数据见下表1。
实施例5
按照实施例3的方法进行作业，不同的是，在水平井的井壁上形成6簇射孔簇，簇间距为8米，每一簇6个射孔，射孔密度为15孔/米，射孔相位角为30°。
压裂段内的射孔簇效率、形成的裂缝条数和裂缝延伸均匀程度的数据见下表1。
实施例6
按照实施例3的方法进行作业，不同的是，在水平井的井壁上形成9簇射孔簇，簇间距为8米，每一簇4个射孔，射孔密度为15孔/米，射孔相位角为30°。
压裂段内的射孔簇效率、形成的裂缝条数和裂缝延伸均匀程度的数据见下表1。
对比例1
本对比例用于说明现有技术对水平井的压裂改造
1)对水平井实行封隔，封隔成的压裂段的段长为90米；在压裂段的井壁上形成15簇射孔簇，簇间距为6米，每一簇2个射孔，射孔在射孔器的横截面上关于圆心对称，且2个射孔在同一水平面；
2)整个压裂段的滑溜水的设计泵注量为2500m3，向水平井中泵入滑溜水(含有0.08重量％的DR-800降阻剂、0.9重量％的As-55稳定剂和0.9重量％的Hsc-25助排剂)进行压裂作业，泵注排量为每孔0.4m3/min；
泵注600m3的滑溜水后，将砂子加入滑溜水中，泵注排量提高到每孔0.5m3/min，将砂子送入裂缝中，支撑裂缝处于开启状态，当再次泵注1600m3的滑溜水和360m3的砂子时停止加入砂子，然后再泵注250m3的滑溜水，完成压裂作业。
压裂段内的射孔簇效率、形成的裂缝条数和裂缝延伸均匀程度的数据见下表1。
表1
编号 射孔簇效率 裂缝条数(条) 裂缝延伸均匀程度
实施例1 100％ 15 91.8％
实施例2 100％ 13 90.7％
实施例3 100％ 12 91.1％
实施例4 86％ 12 79.2％
实施例5 77％ 5 61％
实施例6 67％ 6 48.7％
对比例1 50％ 8 40.5％
通过表1的结果可以看出，采用本发明的极限限流方式耦合暂堵的技术实施例1-3具有明显更好的效果，在形成了更多的裂缝的同时，射孔簇效率达到100％，裂缝延伸均匀程度可达到90％以上。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水平井多缝压裂方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)在水平井的井壁上形成多个射孔；
2)对水平井进行压裂作业，压开部分射孔形成裂缝；
3)对水平井中的裂缝进行暂堵作业，封堵所述裂缝，然后再进行步骤2)的操作；
4)重复步骤2)和步骤3)的操作，使水平井内的全部射孔形成裂缝。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括在步骤1)之前，将所述水平井进行封隔形成多个压裂段，每一个所述压裂段的长度为40-120米，优选为70-90米。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤1)中所述射孔的布孔方式为采用极限限流方式形成射孔簇；
优选地，所述射孔簇的每一簇的射孔数为2-3孔；
优选地，所述每一射孔簇的孔密度为每米12-20孔；
优选地，所述每一射孔簇的射孔数<3孔时，射孔在射孔器横截面上关于圆心对称，并且射孔位于同一水平面；
优选地，所述每一射孔簇的射孔数>2孔时，射孔的相位角为30°-120°。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，每一个压裂段内形成4-30簇射孔簇，优选为12-15簇射孔簇；
优选地，所述射孔簇的簇间距为5-10米，优选为6-8米。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，步骤2)中，在所述压裂作业过程中，采用泵注压裂液压开所述射孔，所述压裂液的泵注排量为每孔0.25-0.5m3/min，优选为每孔0.3-0.4m3/min；
优选地，所述压裂液为滑溜水或交联胍胶，更优选为滑溜水。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，步骤3)中，所述暂堵作业使用暂堵剂对所述裂缝进行封堵；
优选地，所述暂堵剂由输送液携带进入所述裂缝；
优选地，所述输送液中暂堵剂的含量为20-40kg/m3；
优选地，所述输送液为滑溜水或交联胍胶，更优选为滑溜水。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述暂堵剂的材质选自可降解材料，优选为聚乳酸材料和/或聚酯类材料。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述暂堵剂选自球状暂堵剂、颗粒状暂堵剂、片状暂堵剂和纤维状暂堵剂中的至少一种，更优选为颗粒状暂堵剂和纤维状暂堵剂的组合；
优选地，所述暂堵剂中颗粒状暂堵剂和纤维状暂堵剂的重量比为0.8-2：1。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述颗粒状暂堵剂的粒径小于所述裂缝的缝宽；优选地，所述颗粒状暂堵剂的粒径与所述裂缝的缝宽的差值为1-3毫米。
10.根据权利要求2-9中任意一项所述的方法，其中，每一个所述压裂段内进行所述暂堵作业2-3次。
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