CN111335863B - 一种常规和胶囊型可溶支撑剂交替注入的通道压裂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种常规和胶囊型可溶支撑剂交替注入的通道压裂方法，属于低渗透非常规油气藏水力压裂改造的技术领域。本发明是解决现有技术中存在的不足，提供一种常规和胶囊型可溶支撑剂交替注入的通道压裂方法，向井筒内注入前置液以破裂地层，并在地层中形成裂缝；将含常规支撑剂的携砂液、含胶囊型可溶支撑剂的携砂液逐次交替注入到井筒内，以支撑地层中的裂缝并继续对地层进行压裂；向井筒中注入顶替液以将井筒中的携砂液完全顶替进入裂缝内。本发明能够采用常规支撑剂并减少其用量，胶囊型可溶支撑剂的研制难度较小，且其溶解性对裂缝闭合敏感，有利于压后快速返排，该通道压裂技术更加成熟可靠，成本也更低，形成高速通道的思路更加简便有效。

Description

一种常规和胶囊型可溶支撑剂交替注入的通道压裂方法
技术领域
本发明涉及一种常规和胶囊型可溶支撑剂交替注入的通道压裂方法，属于低渗透非常规油气藏水力压裂改造的技术领域。
背景技术
通道压裂是一种能够显著提升水力裂缝导流能力的新理论，其核心原理是通过某些工艺手段使水力裂缝中连续分布的支撑剂砂堆转变为由通道裂缝(无支撑剂)分隔的无数不连续砂堆。由于通道裂缝不被支撑剂占据，其内油气流动阻力相比支撑剂充填层大为降低，因此通道压裂后的水力裂缝导流能力较常规支撑裂缝高1～2个数量级。基于通道压裂思想，学者提出了许多具体工艺方法。
中国专利CN107387053A提出了集合多簇射孔工艺、脉冲段塞泵注加砂、尾部追砂等的通道压裂技术。采用脉冲泵注加砂的方式向地层中交替注入含有纤维、支撑剂的携砂液和不含纤维、支撑剂的基液，从而实现支撑剂的不连续分布。通过调整纤维浓度、脉冲加纤维时间、交替频率等参数来影响通道裂缝的分布。但实验表明，携砂液流动过程中的支撑剂不连续分布状态在支撑剂团簇沉降形成砂堆后难以维持。
中国专利CN108203581A提出了一种综合采用自聚支撑剂、可降解支撑剂实现高速通道的方法，该法将两种支撑剂采用脉冲的方式分别注入井中或混合后注入井中，可降解支撑剂的降解速度与裂缝是否闭合无关，若裂缝闭合前可降解支撑剂的降解速度过快，则高速通道难以保持；而若可降解支撑剂的溶解速度过慢，则会导致高速通道形成时间过长，影响压裂液返排及油气产出效果。
中国专利CN109372489A提出了一种通过自聚性支撑剂实现高速通道的方法，在含有常规支撑剂的压裂液中加入聚合物，使支撑剂具备自聚能力成为自聚性支撑剂，从而产生通道裂缝。自聚性支撑剂可以自动“抱团”形成支撑剂团，在压后返排及生产过程中不易被冲散，并且还能捕捉生产流体中的储层微粒，实现油气流动通道自清洁功能。但由于该专利未给出聚合物作用下自聚支撑剂的分布形态及自聚性的调控方法，因此该工艺在现场应用的有效性尚需进一步确定。
中国专利CN109025947A提出一种基于非均质软磁性支撑剂的室内通道压裂实验装置及方法，采用粒径分布20-70目、球度分布0.5-0.9的磁性颗粒，通过调节可视化裂缝模型周围磁场强度进而控制非均质软磁性支撑剂在裂缝模型中的分布形态，从而达到非均匀铺砂、形成通道裂缝的目的。该通道压裂工艺需要特殊的磁性颗粒和地下磁场调控装置，因此现场大规模应用的成本较高。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种常规和胶囊型可溶支撑剂交替注入的通道压裂方法，该方法可靠性高、成本低。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种常规和胶囊型可溶支撑剂交替注入的通道压裂方法，包括以下步骤：
S10、向井筒内注入前置液以破裂地层，并在地层中形成裂缝；
S20、将含胶囊型可溶支撑剂的携砂液、含常规支撑剂的携砂液逐次交替注入到井筒内，以支撑地层中的裂缝并继续对地层进行压裂；
其中胶囊型可溶支撑剂为胶囊型覆膜颗粒，所述胶囊型覆膜颗粒包括可溶内核和包裹住可溶内核的外覆膜；
S30、向井筒中注入顶替液以将井筒中的携砂液完全顶替进入裂缝内；
S40、压裂结束后关井，等待缝内净闭合压力(裂缝闭合压力减去井底液体压力)超过胶囊型可溶支撑剂抗压强度后开井排液。
其中压裂施工结束后，水力裂缝受地应力作用发生闭合，当净闭合压力超过胶囊型可溶支撑剂的抗压强度后，胶囊外壳破裂，内核直接与压裂液发生接触并逐渐溶解形成高速通道，常规支撑剂砂层则在闭合压力作用下保持稳定，最终在压裂裂缝内垂向上形成高速通道与常规支撑剂砂层相互层叠分布的支撑剂铺置形式，从而显著提高压裂裂缝整体导流能力。
进一步的技术方案是，所述可溶内核包括以下组分：无机盐、粘结剂，两个组分质量配比为98:2。
进一步的技术方案是，所述无机盐为CaCl2、NH4Cl、NaBr、NaNO3中的一种或多种。
进一步的技术方案是，所述粘结剂为有机类粘结剂。
进一步的技术方案是，所述有机类粘结剂为淀粉或乳胶。
进一步的技术方案是，所述外覆膜为可降解树脂，其具有一定强度，在裂缝闭合前不易破裂，能有效隔离压裂液与其可溶内核，可保证裂缝闭合前能够形成胶囊型可溶支撑剂与常规支撑剂相互堆叠的稳定砂堆；在裂缝闭合后，当净闭合压力超过外覆膜的抗压强度(即胶囊型可溶支撑剂的抗压强度)，外覆膜发生破裂，不再能隔离压裂液与其可溶内核，胶囊型可溶支撑剂的可溶内核与压裂液接触后逐渐溶解。净闭合压力为裂缝闭合压力与缝内流体压力之差。压后关井期间，由于缝内流体几乎不流动，缝内流体压力可视为等于井底压力。
进一步的技术方案是，所述步骤S20交替注入两种携砂液的方式是当前面一种的携砂液段注入完毕后紧接着注入下一种携砂液段，不需等待前一种携砂液段中的固体颗粒完全沉降，并且最后注入的是含常规支撑剂的携砂液。常规支撑剂液段与胶囊型可溶支撑剂液段的砂量比例可取1:1至3:1。
本发明具有以下优点：通过常规支撑剂和胶囊型可溶支撑剂交替注入实现高速通道的方法，该胶囊型可溶支撑剂具有裂缝闭合前极低溶解率及裂缝闭合后高溶解率的特性。在水力压裂过程中，交替加入不可溶的常规支撑剂和胶囊型可溶支撑剂，两种固体颗粒在运移沉降过程中相互堆叠形成砂堆；压裂施工结束后，水力裂缝受地应力作用发生闭合，闭合后的裂缝将支撑剂砂堆整体固定，当净闭合压力超过胶囊型可溶支撑剂的胶囊外壳可以承受的强度后，胶囊外壳发生破裂，其内核部分与压裂液直接接触后发生溶解，从而在支撑剂砂堆中空出可供油气流动的高速通道。该通道压裂工艺可以利用现有加砂压裂设备开展，能够采用常规支撑剂并减少其用量，且胶囊型可溶支撑剂的研制难度较小，因此该通道压裂技术更加成熟可靠，成本也更低，且形成高速通道的思路更加简便有效。
附图说明
图1为裂缝闭合前常规支撑剂和胶囊型可溶支撑剂交替注入形成的层状砂堆形态图；
图2为两种压裂工艺措施的产气速度对比图。
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1
一种常规和胶囊型可溶支撑剂交替注入的通道压裂方法，包括如下步骤：
步骤1：在水力压裂的前置液阶段，向地层持续注入前置液，压开地层形成水力裂缝；
步骤2：在水力压裂的携砂液阶段，先向地层中注入含胶囊型可溶支撑剂的携砂液，待含胶囊型可溶支撑剂的携砂液完全沉降后；再注入含常规支撑剂的携砂液；待含常规支撑剂的携砂液完全沉降后；再重复交替注入上述含胶囊型可溶支撑剂的携砂液、含常规支撑剂的携砂液；最后注入完含常规支撑剂的携砂液后最终形成层叠状的支撑剂铺置形态；
其形态如图1所示，图1中黑色的点代表常规支撑剂，灰色的点代表胶囊型可溶支撑剂。当裂缝闭合后，由常规支撑剂(黑色点)堆积而成的砂层保持位置不变，而由胶囊型可溶支撑剂(灰色点)堆积形成的砂层则由于与压裂液接触后发生溶解形成高速通道；
步骤3：在顶替液阶段，向地层中注入顶替液以将最后一段含常规支撑剂的携砂液完全顶替进入裂缝内；
步骤4：压裂结束后关井，等待缝内净闭合压力(裂缝闭合压力减去井底液体压力)超过胶囊型可溶支撑剂抗压强度后开井排液；
步骤5：水力裂缝闭合后，胶囊型可溶支撑剂在闭合压力作用下发生外壳破裂、内核溶解，从而形成高速通道，而常规支撑剂砂层则在闭合压力作用下保持稳定，最终在压裂裂缝内垂向上形成高速通道与常规支撑剂砂层相互层叠分布的支撑剂铺置形式，从而显著提高压裂裂缝整体导流能力。开井排液过程中可以监测压裂液返排速度及油气产出速度。
该实施例中包含前置液、携砂液、顶替液的通道压裂泵注程序如表1；
表1
Figure BDA0002446096470000051
Figure BDA0002446096470000061
对比例1
在实施例1相同的地层中采用相同的压裂方法进行压裂，并最后监测压裂液返排速度及油气产出速度，不同之处仅在于只注入含常规支撑剂的携砂液。
其实施例1和对比例1的产气速度对比如图2所示。
本发明的胶囊型可溶支撑剂为一种覆膜颗粒，由可溶内核和外覆膜构成，其结构稳定性对闭合压力敏感，因此区别于其他可溶或可降解颗粒。可溶内核的主要成分为可溶于水的无机盐，外覆膜为可降解树脂类材料。外覆膜的特征在于具有一定强度，在裂缝闭合前不易破裂，能有效隔离压裂液与其可溶内核，可保证裂缝闭合前能够形成胶囊型可溶支撑剂与常规支撑剂相互堆叠的稳定砂堆，而在裂缝闭合后，当净闭合压力(闭合应力与缝内液体压力之差)超过外覆膜的抗压强度可发生破裂，不再隔离压裂液与其可溶内核，胶囊型可溶支撑剂的可溶内核与压裂液接触后逐渐溶解，从而实现无支撑剂支撑的高速通道。
由于胶囊型可溶支撑剂的结构稳定性对闭合压力敏感，且裂缝在水力压裂结束后很短时间内就会闭合，因此闭合压力也在很短的时间内就能作用在胶囊型可溶支撑剂上，因此在水力压裂施工结束后能够实现高速通道的快速形成，从而在短时间内快速提升水力裂缝综合导流能力，加快压裂液返排及油气的产出。
通过交替注入胶囊型可溶支撑剂和常规支撑剂，可以形成两种固体颗粒相互堆叠的层状砂堆，当胶囊型可溶支撑剂溶解后就能在水力裂缝内形成“长条带状、连贯的”的高速通道，使高速通道能从近井处直达裂缝深处，保证了高速通道的远距离连通性，可避免高速通道被常规支撑剂砂体阻断，从而有效地实现高速通道的“深穿透、高导流”作用。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，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变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。

Claims (4)

1.一种常规和胶囊型可溶支撑剂交替注入的通道压裂方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、向井筒内注入前置液以破裂地层，并在地层中形成裂缝；
S20、将含胶囊型可溶支撑剂的携砂液、含常规支撑剂的携砂液逐次交替注入到井筒内，以支撑地层中的裂缝并继续对地层进行压裂；
其中胶囊型可溶支撑剂为胶囊型覆膜颗粒，所述胶囊型覆膜颗粒包括可溶内核和包裹住可溶内核的外覆膜；所述可溶内核包括以下组分：无机盐、粘结剂，其两个组分质量配比为98:2；所述外覆膜为可降解树脂；
所述步骤S20交替注入两种携砂液的方式是当前面一种的携砂液段注入完毕后紧接着注入下一种携砂液段，不需等待前一种携砂液段中的固体颗粒完全沉降，并且最后注入的是含常规支撑剂的携砂液；常规支撑剂液段与胶囊型可溶支撑剂液段的砂量比例可取1:1至3:1；
S30、向井筒中注入顶替液以将井筒中的携砂液完全顶替进入裂缝内；
S40、压裂结束后关井，等待缝内净闭合压力超过胶囊型可溶支撑剂抗压强度后开井排液。
2.根据权利要求1所述的一种常规和胶囊型可溶支撑剂交替注入的通道压裂方法，其特征在于，所述无机盐为CaCl2、NH4Cl、NaBr、NaNO3中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种常规和胶囊型可溶支撑剂交替注入的通道压裂方法，其特征在于，所述粘结剂为有机类粘结剂。
4.根据权利要求3所述的一种常规和胶囊型可溶支撑剂交替注入的通道压裂方法，其特征在于，所述有机类粘结剂为淀粉或乳胶。
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