CN111561305A - 一种预配式暂堵转向压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气田开发压裂技术领域，具体涉及一种预配式暂堵转向压裂方法，通过选取暂堵剂暂堵能力强的暂堵剂，优选纤维和暂堵剂加入量的比例，分别计算纤维和暂堵剂的用量；进行现场暂堵压裂施工；倒压裂流程，进行第一段压裂；停泵，关井监测井口压力变化，根据计算出的纤维和暂堵剂的用量，配置纤维和暂堵剂的混合物，然后将纤维和暂堵剂的混合物与裂车内的压裂液进行预配暂堵液；裂缝闭合后，倒暂堵流程，泵注暂堵液；提升压裂车泵注压裂液的排量，进行第二级压裂，重复上述步骤直到完成其他段的压裂施工，然后关井测压降、控制放喷，通过上述方法进行现场暂堵压裂施工现场压裂和暂堵流程连接、倒换操作简单，停泵使裂缝闭合后暂堵成功率高。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发压裂技术领域，具体涉及一种预配式暂堵转向压裂方法。
背景技术
暂堵转向压裂充分利用压裂液自然优选储层“甜点”，避免了常规分段压裂人为确定“甜点”，最大限度解放储层产能。但暂堵设计凭经验多，没有足够的设计依据；现场通常的暂堵方式有两种，第一种是把预混配的纤维和暂堵剂颗粒混合液装入在高压管汇与井口之间适当位置加装的垂直短节或类似机构内，使混合液处于井口与旋塞阀之间的高压管汇中，通过倒换旋塞阀把暂堵剂混合液压入井内，第二种是把纤维和暂堵剂颗粒加入到混砂车搅拌罐中，经过叶片充分搅拌混合均匀后，再通过压裂车把暂堵剂压入井中。以上方法存在容积限制，需要多次拆卸设备完成暂堵剂的装入，存在多次循环操作，投入过程复杂，不适应大量及多批次压入暂堵剂。公告号为CN 110593841A的中国发明专利，公布了“一种转向压裂用水溶性暂堵剂的在线加注装置和暂堵方法”，也存在操作复杂，暂堵剂混合不均匀的问题。另外，现场目前暂堵成功率偏低，升压不明显，严重影响了暂堵转向压裂施工效果。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种预配式暂堵转向压裂方法，尤其是具有操作简单、暂堵剂混合均匀、暂堵成功率高的特点。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种预配式暂堵转向压裂方法，包括以下步骤
步骤一：进行暂堵剂暂堵能力室内评价，在暂堵能力室内评价的基础上择优选择暂堵能力强的暂堵剂，确定纤维和暂堵剂加入量的比例；
步骤二:在步骤一的基础上，根据步骤一中确定的纤维和暂堵剂加入量的比例，分别计算纤维和暂堵剂的用量；
步骤三：连接暂堵转向压裂系统的压裂管线，进行现场暂堵压裂施工；
步骤四：倒压裂流程，通过压裂车将储液罐内的压裂液泵入井口进行第一段压裂；
步骤五：停泵，关井监测井口压力变化，根据步骤二中所计算出的纤维和暂堵剂的用量，进行混合成纤维和暂堵剂的混合物，然后将纤维和暂堵剂的混合物与从储液罐中进入压裂车内的压裂液进行预配暂堵液；
步骤六：第一段压裂的旧裂缝闭合后，倒暂堵流程，通过压裂车以低于新裂缝开启的临界排量泵注暂堵液；
步骤七：提升压裂车泵注压裂液的排量，通过压裂车内的压裂液进行第二级压裂；
步骤八：重复步骤五、步骤六、步骤七，完成其他段的压裂施工；
步骤九：完成压裂施工后，关井测压降、控制放喷。
所述的步骤三中暂堵转向压裂系统包括多个储液罐、一台混砂车、一台纤维分散装置和多个压裂车组成，多个储液罐的出口端与混砂车的入口端连通，混砂车的出口端与多个压裂车入口端连通，多个压裂车出口端均与井口连通，加入装置的出口端与靠近井口一侧的压裂车上水口用低压管线连通，所述多个压裂车的入口端均连接有上水闸门，多个压裂车的出口端均连接有旋塞阀。
所述的压裂车为带球式液力端的压裂泵车，所述的低压管线采用承压大于纤维分散装置的输出压力的管线。
所述的低压管线采用口径为4英寸，承压大于1.0MPa的管线。
所述的步骤三中计算所选出纤维和暂堵剂的用量为：
暂堵剂的用量＝封堵射孔炮眼的量+封堵近井带双翼裂缝的量；
封堵射孔炮眼的量根据射孔孔眼半径和射孔枪穿透深度计算，计算公式为：
Q1＝πr2lρ
Q为暂堵剂用量，kg；r为射孔孔眼半径，cm；l为射孔枪穿透深度，cm；ρ为暂堵剂密度，g/cm3；
封堵近井带双翼裂缝的量根据压裂模拟的裂缝高度、裂缝宽度计算，计算公式为：
Q2＝2lhdρ
l为单翼裂缝封堵长度；h为裂缝高度；d为裂缝宽度，ρ为暂堵剂密度， g/cm3；
根据步骤一中优选纤维和暂堵剂加入量的比例，已知暂堵剂的用量计算出纤维的用量。
所述的步骤四中倒压裂流程为关闭纤维分散装置与压裂车之间连通管线上的上水闸门，打开混砂车和与纤维分散装置连通的压裂车所连通管线上的上水闸门，进行第一级压裂，此时其他压裂车出口端的旋塞阀全部关闭。
所述的步骤五中在利用压裂分析软件进行数值模拟监测井口压力变化，分析裂缝闭合时间，同时停泵过程中把纤维、暂堵剂按照步骤一中确定的纤维和暂堵剂的比例将纤维和暂堵剂加入纤维分散装置中，搅拌混合均匀配置成纤维和暂堵剂的混合物，然后打开纤维分散装置与压裂车之间的上水闸门，将配置成纤维和暂堵剂的混合物与压裂车内的压裂液配置成暂堵液，所述的压裂分析软件为FracPro或StimPlan；所述的步骤五中暂堵液由纤维、暂堵剂颗粒、压裂液混合而成。
所述的步骤一中择优选择暂堵能力强的暂堵剂为选出满足储层封堵能力、储层温度的暂堵剂，暂堵剂性能为：
(1)暂堵剂的封堵能力应大于储层两级破裂压力差值；
(2)第二段压裂泵注期间，暂堵剂在地层中的降解率小于10％；
(3)压裂完成以后，暂堵剂在地层中的降解率2天内大于90％；
确定的纤维和暂堵剂加入量的比例为纤维和暂堵剂的混合物的室内实验暂堵压力要大于两级破裂压力的差值。
所述的倒暂堵流程为关闭混砂车与所有压裂车之间的上水闸门，打开纤维分散装置与压裂车之间的上水闸门，用以低于新裂缝开启的临界排量压裂车泵注预配暂堵液，暂堵液全部泵入井筒后，倒回步骤四中的压裂流程，将井筒内的暂堵液全部推进地层。
所述在压裂车泵注暂堵液的过程中泵注暂堵液排量要小于裂缝重新开启排量。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明通过暂堵剂暂堵能力室内评价，优选暂堵剂，优选纤维和暂堵剂加入量的比例，选取暂堵剂暂堵能力强的暂堵剂，优选纤维和暂堵剂加入量的比例，分别计算纤维和暂堵剂的用量；连接暂堵转向压裂系统的压裂管线，进行现场暂堵压裂施工；倒压裂流程，通过压裂车将储液罐内的压裂液泵入井口进行第一段压裂；停泵，关井监测井口压力变化，根据所计算出的纤维和暂堵剂的用量，进行混合成纤维和暂堵剂的混合物，然后将纤维和暂堵剂的混合物与从储液罐中进入压裂车内的压裂液进行预配暂堵液；裂缝闭合后，倒暂堵流程，通过压裂车以低于新裂缝开启的临界排量泵注暂堵液；提升压裂车泵注压裂液的排量，通过压裂车内的压裂液进行第二级压裂，从停泵，关井监测井口压力变化开始重复一下步骤直到完成其他段的压裂施工，完成压裂施工后，关井测压降、控制放喷，通过上述方法进行现场暂堵压裂施工现场压裂和暂堵流程连接、倒换操作简单，停泵使裂缝闭合后暂堵成功率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的暂堵转向压裂系统结构示意图。
图2是本发明的靖72-60H1井石盒子组第七段压裂施工曲线示意图。
具体实施方式
实施例1:
一种预配式暂堵转向压裂方法，包括以下步骤
步骤一：进行暂堵剂暂堵能力室内评价，在暂堵能力室内评价的基础上择优选择暂堵能力强的暂堵剂，确定纤维和暂堵剂加入量的比例；
步骤二:在步骤一的基础上，根据步骤一中确定的纤维和暂堵剂加入量的比例，分别计算纤维和暂堵剂的用量；
步骤三：连接暂堵转向压裂系统的压裂管线，进行现场暂堵压裂施工；
步骤四：倒压裂流程，通过压裂车将储液罐内的压裂液泵入井口进行第一段压裂；
步骤五：停泵，关井监测井口压力变化，根据步骤二中所计算出的纤维和暂堵剂的用量，进行混合成纤维和暂堵剂的混合物，然后将纤维和暂堵剂的混合物与从储液罐中进入压裂车内的压裂液进行预配暂堵液；
步骤六：第一段压裂的旧裂缝闭合后，倒暂堵流程，通过压裂车以低于新裂缝开启的临界排量泵注暂堵液；
步骤七：提升压裂车泵注压裂液的排量，通过压裂车内的压裂液进行第二级压裂；
步骤八：重复步骤五、步骤六、步骤七，完成其他段的压裂施工；
步骤九：完成压裂施工后，关井测压降、控制放喷。
通过上述方法进行现场暂堵压裂施工现场压裂和暂堵流程连接、倒换操作简单，停泵使裂缝闭合后暂堵成功率高。
实施例2:
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的步骤三中暂堵转向压裂系统包括多个储液罐、一台混砂车、一台纤维分散装置和多个压裂车组成，多个储液罐的出口端与混砂车的入口端连通，混砂车的出口端与多个压裂车入口端连通，多个压裂车出口端均与井口连通，加入装置的出口端与靠近井口一侧的压裂车上水口用低压管线连通，所述多个压裂车的入口端均连接有上水闸门，多个压裂车的出口端均连接有旋塞阀。
参照图1，进一步的暂堵转向压裂系统中储液罐为四台，混砂车一台、纤维分散装置一台，压裂车四台，四台压裂车包括压裂车1、压裂车2、压裂车3和压裂车4。
所述步骤七中，先关闭纤维分散装置与压裂车1之间的上水闸门，然后提升压裂车泵注压裂液的排量，通过压裂车内的压裂液进行第二级压裂。
所述的压裂车为带球式液力端的压裂泵车，所述的低压管线采用承压大于纤维分散装置的输出压力的管线。
所述的低压管线采用口径为4英寸，承压大于1.0MPa的管线，避免管线脱扣、爆裂。
实施例3:
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的步骤三中计算所选出纤维和暂堵剂的用量为：
暂堵剂的用量＝封堵射孔炮眼的量+封堵近井带双翼裂缝的量；
封堵射孔炮眼的量根据射孔孔眼半径和射孔枪穿透深度计算，计算公式为：
Q1＝πr2lρ
Q为暂堵剂用量，kg；r为射孔孔眼半径，cm；l为射孔枪穿透深度，cm；ρ为暂堵剂密度，g/cm3；
封堵近井带双翼裂缝的量根据压裂模拟的裂缝高度、裂缝宽度计算，计算公式为：
Q2＝2lhdρ
l为单翼裂缝封堵长度；h为裂缝高度；d为裂缝宽度，ρ为暂堵剂密度， g/cm3；
然后根据步骤一中优选纤维和暂堵剂加入量的比例，和上述计算出已知暂堵剂的用量再计算出纤维的用量，最后将分别计算出的纤维和暂堵剂颗粒进行混合。
实施例4:
与实施例2相比，本实施例的不同之处在于：所述的步骤四中倒压裂流程为关闭纤维分散装置与压裂车之间连通管线上的上水闸门，打开混砂车和与纤维分散装置连通的压裂车所连通管线上的上水闸门，进行第一级压裂，此时其他压裂车出口端的旋塞阀全部关闭。
实际使用时：倒压裂流程时，关闭纤维分散装置与压裂车1之间的上水闸门，打开混砂车与压裂车1之间的上水闸门，进行第一级压裂，在此时需要注意的是压裂车2、压裂车3、压裂车4出口端的旋塞阀全部关闭，避免凡尔密封不严，造成高低压管汇串通。
实施例5:
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的步骤五中在利用压裂分析软件进行数值模拟监测井口压力变化，分析裂缝闭合时间，随着压裂液滤失，动态缝宽变窄，裂缝逐渐闭合，保证暂堵剂不随支撑剂往裂缝内运移，有利于提高暂堵成功率，同时停泵过程中把纤维、暂堵剂按照步骤一中确定的纤维和暂堵剂的比例将纤维和暂堵剂加入纤维分散装置中，搅拌混合均匀配置成纤维和暂堵剂的混合物，然后打开纤维分散装置与压裂车之间的上水闸门，将配置成纤维和暂堵剂的混合物与压裂车内的压裂液配置成暂堵液，选择在这一过程而不是压裂前预配暂堵液，是因为第一级压裂可能遇到施工压力高等异常情况，会取消暂堵作业，配置的暂堵液浪费，而且暂堵液在地面温度条件下难以降解处理，造成环保伤害；所述的压裂分析软件为FracPro或StimPlan。
所述的步骤五中暂堵液由纤维、暂堵剂颗粒、压裂液混合而成，其中压裂液要与主压裂前置液阶段液性一致，否则会由于摩阻的影响，造成地面压力异常，不能反映暂堵升压值。
实施例6:
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的步骤一中择优选择暂堵能力强的暂堵剂为选出满足储层封堵能力、储层温度的暂堵剂，暂堵剂性能为：
(1)暂堵剂的封堵能力应大于储层两级破裂压力差值；
(2)第二段压裂泵注期间，暂堵剂在地层中的降解率小于10％；
(3)压裂完成以后，暂堵剂在地层中的降解率2天内大于90％；
确定的纤维和暂堵剂加入量的比例为纤维和暂堵剂的混合物的室内实验暂堵压力要大于两级破裂压力的差值。
所述步骤一中的暂堵剂暂堵能力室内评价，择优选择暂堵剂，确定纤维和暂堵剂加入量的比例，采用不同粒径组合暂堵剂颗粒，公告号为CN110644945的中国发明专利，公布了“一种低压漏失气井修井用堵漏试验装置及其试验方法”，利用这一装置优选颗粒组合，从而优选暂堵能力强的暂堵剂。公告号为 CN104535715A的中国发明专利，公布了“一种裂缝颗粒转向剂暂堵能力评价装置与方法”，可以开展纤维和暂堵剂动态注入暂堵能力评价，优选纤维和暂堵剂加入量的比例，最后确定纤维和暂堵剂加入量的比例，优选确定后纤维和暂堵剂的室内实验暂堵压力要大于两级破裂压力的差值。
实施例7:
与实施例2相比，本实施例的不同之处在于：所述的倒暂堵流程为关闭混砂车与所有压裂车之间的上水闸门，打开纤维分散装置与压裂车之间的上水闸门，用以低于新裂缝开启的临界排量压裂车泵注预配暂堵液，暂堵液全部泵入井筒后，倒回步骤四中的压裂流程，将井筒内的暂堵液全部推进地层。
倒暂堵流程时，关闭混砂车与压裂车1、压裂车2、压裂车3、压裂车4之间的上水闸门，打开纤维分散装置与压裂车1之间的上水闸门，用以低于新裂缝开启的临界排量压裂车泵注预配暂堵液，暂堵液全部泵入井筒后，倒回步骤四中的压裂流程，将井筒内的暂堵液全部推进地层。
所述在压裂车泵注暂堵液的过程中泵注暂堵液排量要小于裂缝重新开启排量，避免裂缝重新开启导致暂堵无效。
实施例8:
结合实施列对本发明作进一步说明：
参照图2，某气田靖72-XH1水平井石盒子组采用水力泵送桥塞分段压裂，第 7段射孔段：4008.0-4009.0m，3953.0-3954.0m。利用地应力软件计算两簇地应力差值2.5MPa，非均质性强，预采用本发明中暂堵转向压裂工艺进行簇间封隔，实现两簇分别改造。
首先进行室内实验，利用堵漏试验装置优选出CJSJ-2水溶性压裂暂堵颗粒，暂堵剂粒径3-5mm、1-3mm、粉末质量比例为3:2:1。利用暂堵能力评价装置优选 CJSJ-2暂堵剂颗粒与YQ-M9可降解压裂纤维组合1:1暂堵效果好，最高暂堵压力达到21.1MPa，远大于层间应力差值，能满足暂堵能力要求。
靖72-XH1水平井第一级压裂4008.0-4009.0m，第二级压裂3953.0-3954.0m，计算颗粒暂堵剂和纤维用量各150kg，根据纤维分散装置允许通过的暂堵剂质量浓度10％，压裂液密度1.01g/cm3，计算混合液中加压裂液1.3m3。
现场按照附图1中所示连接压裂流程。第一级压裂4008.0-4009.0m，排量 6.0m3/min，加砂30m3，平均砂比20.3％；停泵38min，待裂缝闭合；预配并注入暂堵液1.5m3，其中含颗粒暂堵剂和纤维用量各150kg，胍胶液1.3m3,，排量1.5m3/min，暂堵剂到位后井口升压2.2MPa；
第二级排量6.0m3/min，加砂30m3，工压增长12.0MPa，且破裂压力明显，暂堵有效。
通过上述方法纤维和暂堵剂的选择、组合比例、加量具有依据和针对性，现场压裂和暂堵流程连接、倒换操作简单，停泵使裂缝闭合后暂堵成功率高。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但本发明并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作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种预配式暂堵转向压裂方法，其特征是：包括以下步骤
步骤一：进行暂堵剂暂堵能力室内评价，在暂堵能力室内评价的基础上择优选择暂堵能力强的暂堵剂，确定纤维和暂堵剂加入量的比例；
步骤二:在步骤一的基础上，根据步骤一中确定的纤维和暂堵剂加入量的比例，分别计算纤维和暂堵剂的用量；
步骤三：连接暂堵转向压裂系统的压裂管线，进行现场暂堵压裂施工；
步骤四：倒压裂流程，通过压裂车将储液罐内的压裂液泵入井口进行第一段压裂；
步骤五：停泵，关井监测井口压力变化，根据步骤二中所计算出的纤维和暂堵剂的用量，进行混合成纤维和暂堵剂的混合物，然后将纤维和暂堵剂的混合物与从储液罐中进入压裂车内的压裂液进行预配暂堵液；
步骤六：第一段压裂的旧裂缝闭合后，倒暂堵流程，通过压裂车以低于新裂缝开启的临界排量泵注暂堵液；
步骤七：提升压裂车泵注压裂液的排量，通过压裂车内的压裂液进行第二级压裂；
步骤八：重复步骤五、步骤六、步骤七，完成其他段的压裂施工；
步骤九：完成压裂施工后，关井测压降、控制放喷。
2.根据权利要求1所述的一种预配式暂堵转向压裂方法，其特征是：所述的步骤三中暂堵转向压裂系统包括多个储液罐、一台混砂车、一台纤维分散装置和多个压裂车组成，多个储液罐的出口端与混砂车的入口端连通，混砂车的出口端与多个压裂车入口端连通，多个压裂车出口端均与井口连通，加入装置的出口端与靠近井口一侧的压裂车上水口用低压管线连通，所述多个压裂车的入口端均连接有上水闸门，多个压裂车的出口端均连接有旋塞阀。
3.根据权利要求2所述的一种预配式暂堵转向压裂方法，其特征是：所述的压裂车为带球式液力端的压裂泵车，所述的低压管线采用承压大于纤维分散装置的输出压力的管线。
4.根据权利要求3所述的一种预配式暂堵转向压裂方法，其特征是：所述的低压管线采用口径为4英寸，承压大于1.0MPa的管线。
5.根据权利要求1所述的一种预配式暂堵转向压裂方法，其特征是：所述的步骤三中计算所选出纤维和暂堵剂的用量为：
暂堵剂的用量＝封堵射孔炮眼的量+封堵近井带双翼裂缝的量；
封堵射孔炮眼的量根据射孔孔眼半径和射孔枪穿透深度计算，计算公式为：
Q1＝πr2lρ
Q为暂堵剂用量，kg；r为射孔孔眼半径，cm；l为射孔枪穿透深度，cm；ρ为暂堵剂密度，g/cm3；
封堵近井带双翼裂缝的量根据压裂模拟的裂缝高度、裂缝宽度计算，计算公式为：
Q2＝2lhdρ
l为单翼裂缝封堵长度；h为裂缝高度；d为裂缝宽度，ρ为暂堵剂密度，g/cm3；
根据步骤一中优选纤维和暂堵剂加入量的比例，已知暂堵剂的用量计算出纤维的用量。
6.根据权利要求2所述的一种预配式暂堵转向压裂方法，其特征是：所述的步骤四中倒压裂流程为关闭纤维分散装置与压裂车之间连通管线上的上水闸门，打开混砂车和与纤维分散装置连通的压裂车所连通管线上的上水闸门，进行第一级压裂，此时其他压裂车出口端的旋塞阀全部关闭。
7.根据权利要求1所述的一种预配式暂堵转向压裂方法，其特征是：所述的步骤五中在利用压裂分析软件进行数值模拟监测井口压力变化，分析裂缝闭合时间，同时停泵过程中把纤维、暂堵剂按照步骤一中确定的纤维和暂堵剂的比例将纤维和暂堵剂加入纤维分散装置中，搅拌混合均匀配置成纤维和暂堵剂的混合物，然后打开纤维分散装置与压裂车之间的上水闸门，将配置成纤维和暂堵剂的混合物与压裂车内的压裂液配置成暂堵液，所述的压裂分析软件为FracPro或StimPlan；所述的步骤五中暂堵液由纤维、暂堵剂颗粒、压裂液混合而成。
8.根据权利要求1所述的一种预配式暂堵转向压裂方法，其特征是：所述的步骤一中择优选择暂堵能力强的暂堵剂为选出满足储层封堵能力、储层温度的暂堵剂，暂堵剂性能为：(1)暂堵剂的封堵能力应大于储层两级破裂压力差值；
(2)第二段压裂泵注期间，暂堵剂在地层中的降解率小于10％；
(3)压裂完成以后，暂堵剂在地层中的降解率2天内大于90％；
确定的纤维和暂堵剂加入量的比例为纤维和暂堵剂的混合物的室内实验暂堵压力要大于两级破裂压力的差值。
9.根据权利要求2所述的一种预配式暂堵转向压裂方法，其特征是：所述的倒暂堵流程为关闭混砂车与所有压裂车之间的上水闸门，打开纤维分散装置与压裂车之间的上水闸门，用以低于新裂缝开启的临界排量压裂车泵注预配暂堵液，暂堵液全部泵入井筒后，倒回步骤四中的压裂流程，将井筒内的暂堵液全部推进地层。
10.根据权利要求9所述的一种预配式暂堵转向压裂方法，其特征是：所述在压裂车泵注暂堵液的过程中泵注暂堵液排量要小于裂缝重新开启排量。
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