CN111720102A - 一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术，包括：S1.对储层进行油藏地质综合研究，确定油气富集的层段作为重点改造段，不平均分段；S2.对油气富集重点改造段进行压裂，压裂开多条裂缝，对物性较差或很差的层段少压裂或不压裂；S3.每条裂缝自动选择油气储集区；S4.段内缝口暂堵造多条缝，实现密集切割；S5.缝间干扰形成复杂网络裂缝；S6.缝内暂堵开启微裂缝和造新分支缝。本发明工艺在无需下入机械封隔设备的情况下，通过精细暂堵转层的方式，实现分层压裂。同时，该工艺可以通过缝内暂堵有效提升净压力，缝内形成分支缝，有效提高单井纵向剖面动用程度，提高单井产量。

Description

一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术
技术领域
本发明涉及油藏开发技术领域，具体涉及一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术。
背景技术
在针对有多套储层油气井的压裂时，一般采用机械封隔的方式实现分层压裂，但是在实际应用中，传统的机械封隔可能会存在如下问题：
1.储层天然裂缝不发育，常规压裂人工主裂缝以相对单一的平面缝为主，对储层动用程度有限；
2.射孔小层多、跨度大、层间差异大，单一机械封隔器分层改造程度不充分；
3.分层设计受产层分布、射孔和隔层条件制约、管柱结构复杂，压裂施工和作业控制风险较大；
4.为保证打滑套，过顶效应难于克服。
发明内容
本发明的目的在于提出一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术，在无需下入机械封隔设备的情况下，通过精细暂堵转层的方式，实现分层压裂。同时，该工艺可以通过缝内暂堵有效提升净压力，缝内形成分支缝，有效提高单井纵向剖面动用程度，提高单井产量。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术，包括：
S1.对储层进行油藏地质综合研究，确定油气富集的层段作为重点改造段，不平均分段；
S2.对油气富集重点改造段进行压裂，压裂开多条裂缝，对物性较差或很差的层段少压裂或不压裂；
S3.每条裂缝自动选择油气储集区；
S4.段内缝口暂堵造多条缝，实现密集切割；
S5.缝间干扰形成复杂网络裂缝；
S6.缝内暂堵开启微裂缝和造新分支缝；
在上述暂堵压裂过程中缝口暂堵采用缝口暂堵剂，缝内暂堵采用缝内暂堵剂，缝间干扰采用缝间暂堵剂。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述油藏地质综合研究包括钻井地质、地层测试、油藏地球物理、地层对比、地下构造、油气储层、流体分布、压力温度、储量估算。
作为本发明的进一步改进，所述储量估算公式为：
N＝Vrpρos/Boi＝A1h1φ(1-ΔLc)ρos/Boi
式中：A1为缝洞带面积，m2；h1为缝洞带厚度，m；Φ为孔隙度；ρos为地面原油密度，kg/m3；Boi为原油体积系数，ΔLc为岩块尺度，m；
1)岩块尺度ΔLc的计算方法如下：
ΔLc＝100/nh
式中：ΔLc为岩块尺度，m；nh为溶洞的密度，个/m；
2)孔隙度Φ的计算方法如下：
Φ＝Vp/Vt×100％
Vt＝Vp+Vs
式中：Vp为孔隙体积，m3；Vs为骨架体积，m3；Vt为岩石体积， m3；Φ为总孔隙度，％。
作为本发明的进一步改进，所述油气富集的层段的压力在 0.95-1.25倍正常大气压、温度在120-150℃，温度梯度在3-5℃/100m，孔隙度10-50％，渗透率在0.002-9×10-3μm2，含油饱和度大于 0.45，储量大于105t。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述物性较差或很差的层段为有机碳含量＜2.5％、游离和吸附气量＜2.5m3/t、岩石脆性＜ 40，孔隙度＜3.5。
作为本发明的进一步改进，所述缝口暂堵剂粒径在5-8mm之间，承压强度现场测试大于70MPa，可完全水溶。
作为本发明的进一步改进，所述缝内暂堵剂粒径在20-100目之间，承压强度大于50MPa，可完全水溶。
作为本发明的进一步改进，所述缝间暂堵剂由以下原料制备而成：膨胀聚乙烯醇3-10份、过氧化钠2-7份、碳酸氢钠1-5份、硼酸钠2-5 份、缓释微胶囊破胶剂1-3份、磺化栲胶25-35份、蒙脱石粉10-15 份和异丙醇15-30份。所述膨胀聚乙烯醇由以下原料制备而成：聚醋酸乙烯酯树脂10-20份、羧甲基纤维素钠5-12份、乙醇20-40份、NaOH 0.5-2.5份、乙酸0.5-1.5份、氯化钡1-3份。
进一步地，所述缓释微胶囊破胶剂的内含物为过硫酸铵。
作为本发明的进一步改进，所述膨胀聚乙烯醇由以下方法制备而成：
S1.将聚醋酸乙烯酯树脂、乙醇混合，搅拌转速为 300-500r/min，放置于45-50℃的电热恒温干燥箱中，待聚醋酸乙烯酯树脂全部溶解后，缓慢加入NaOH的乙醇溶液，保温反应2-5h后，加入乙酸的乙醇溶液，搅拌均匀后，缓慢加入一半的羧甲基纤维素钠的水溶液，升温至50-60℃，保温反应1-3h，出现冻胶时，加速搅拌打碎冻胶，将剩余的羧甲基纤维素钠的水溶液加入，继续反应1-3h，反应结束，取出后剪碎，烘干至恒重，烘干温度为100-105℃，得到干燥粉末；
S2.将氯化钡溶于乙醇溶液中，将步骤S1制得的粉末加入氯化钡乙醇水溶液中，置于50-60℃恒温搅拌反应1-3h，搅拌转速为 300-500r/min，过滤，烘干至恒重，烘干温度为100-105℃，得到膨胀聚乙烯醇。
进一步地，所述羧甲基纤维素钠的水溶液中羧甲基纤维素钠的质量分数为15.5-17.5wt％。
进一步地，所述氯化钡乙醇水溶液中氯化钡的质量分数为5-10％，所述乙醇的质量分数为70-75％。
该缝间暂堵剂以聚醋酸乙烯酯树脂醇解得到聚乙烯醇，其中，乙醇为溶剂，NaOH为助催化剂，一方面促进聚醋酸乙烯酯树脂醇解，另一方面降低水的反应的影响，待醇解反应结束后，加入乙酸溶液，酸化聚乙烯醇，与羧甲基纤维素钠进行接枝共聚反应，得到羧甲基纤维素钠改性的聚乙烯醇，进一步以氯化钡改性，合成了膨胀型的聚乙烯醇暂堵剂，其中，钡离子为交联点，通过其携带的正电与羧甲基纤维素支链携带的负电吸引，从而形成了形成三维网络结构；羧甲基纤维素支链在实际使用过程中会缓慢降解，同时可以提高暂堵剂的强度；该复合暂堵剂在使用中既可迅速产生暂堵作用，而且持续地具有暂堵作用，当羧甲基纤维素支链部分慢慢降解后仍可持续封堵，解决了水平井快速缝堵和长效暂堵之间的矛盾。
作为本发明的进一步改进，所述缝口暂堵剂、缝内暂堵剂或缝间暂堵剂的添加有两种方式：
1)在高压管汇上设置旁通进行预置，施工过程中加入；
2)使用改装压裂泵头后的压裂车，在混砂车上的掺和罐中加入。
本发明具有如下有益效果：
1.本发明在实现水平多缝密切割薄互层的基础上，可显著解决多裂缝进液、铺砂分配不均的问题，提高裂缝整体导流能力；
2.可以对多套薄储层进行分层压裂；
3.对机械封隔器无法下入的井(套变井等)进行分层改造；
4.施工简单，无需增加其他设备/工具；
5.可以有效提高单井纵向剖面动用程度，提高单井产量。
本发明工艺在无需下入机械封隔设备的情况下，通过精细暂堵转层的方式，实现分层压裂。同时，该工艺可以通过缝内暂堵有效提升净压力，缝内形成分支缝，有效提高单井纵向剖面动用程度，提高单井产量。
本发明工艺在老井重复压裂、水平井段内暂堵多裂缝压裂、直井选层/同层暂堵压裂、克服高水平两向应力差、解决套管变形无法机械分段等方面应用效果显著，可大幅度提升单次压裂改造体积和改造效率、减少分段工具数量，降低风险，最终大幅提高压裂经济效益。该技术自发明以来创造经济价值累积超过30亿元，经济效益和社会效益显著。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明制得的水平井分段压裂暂堵剂220小时内的降解曲线；
图2为本发明实施例中缝口暂堵剂照片；
图3为本发明实施例中缝内暂堵剂照片；
图4为本发明典型案例1中延页2-1井第一级压裂施工曲线；
图5为本发明典型案例1中长29-2井第一级压裂施工曲线；
图6为本发明典型案例1中长29-2井测井解释图；
图7为本发明典型案例2中经过本发明精细暂堵体积压裂工艺技术改造前后油液产量对比图；
图8为本发明典型案例3中经过本发明精细暂堵体积压裂工艺技术改造前后产量前后对比图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1缝间暂堵剂的制备
原料组成(重量份)：膨胀聚乙烯醇3份、过氧化钠2份、碳酸氢钠1份、硼酸钠2份、缓释微胶囊破胶剂(内含物为过硫酸铵)1 份、磺化栲胶25份、蒙脱石粉10份和异丙醇15份。
膨胀聚乙烯醇由以下原料制备而成：聚醋酸乙烯酯树脂10份、羧甲基纤维素钠5份、乙醇20份、NaOH 0.5份、乙酸0.5份、氯化钡1份。
膨胀聚乙烯醇由以下方法制备而成：
S1.将聚醋酸乙烯酯树脂、乙醇混合，搅拌转速为300r/min，放置于45-50℃的电热恒温干燥箱中，待聚醋酸乙烯酯树脂全部溶解后，缓慢加入5wt％的NaOH的乙醇溶液，保温反应2h后，加入12wt％的乙酸的乙醇溶液，搅拌均匀后，缓慢加入一半的羧甲基纤维素钠的水溶液(羧甲基纤维素钠的质量分数为15.5wt％)，升温至50℃，保温反应1h，出现冻胶时，加速搅拌打碎冻胶，将剩余的羧甲基纤维素钠的水溶液加入，继续反应1h，反应结束，取出后剪碎，烘干至恒重，烘干温度为100℃，得到干燥粉末；
S2.将氯化钡溶于乙醇溶液中，将步骤S1制得的粉末加入氯化钡乙醇水溶液中(氯化钡的质量分数为5％，所述乙醇的质量分数为 70％)，置于50℃恒温搅拌反应1h，搅拌转速为300r/min，，过滤，烘干至恒重，烘干温度为100℃，得到膨胀聚乙烯醇。
缝间暂堵剂的制备方法，包括以下步骤：在搅拌器搅拌条件下，按上述重量份缓慢加入过氧化钠、缓释微胶囊破胶剂(内含物为过硫酸铵)、碳酸氢钠、硼酸钠、磺化栲胶、蒙脱石粉和异丙醇，充分搅拌后，加热至35℃，继续加入膨胀聚乙烯醇，继续充分搅拌，得到缝间暂堵剂。
实施例2缝间暂堵剂的制备
原料组成(重量份)：膨胀聚乙烯醇10份、过氧化钠7份、碳酸氢钠5份、硼酸钠5份、缓释微胶囊破胶剂(内含物为过硫酸铵)3 份、磺化栲胶35份、蒙脱石粉15份和异丙醇30份。
膨胀聚乙烯醇由以下原料制备而成：聚醋酸乙烯酯树脂20份、羧甲基纤维素钠12份、乙醇40份、NaOH 2.5份、乙酸1.5份、氯化钡3份。
膨胀聚乙烯醇由以下方法制备而成：
S1.将聚醋酸乙烯酯树脂、乙醇混合，搅拌转速为500r/min，放置于50℃的电热恒温干燥箱中，待聚醋酸乙烯酯树脂全部溶解后，缓慢加入5wt％的NaOH的乙醇溶液，保温反应5h后，加入12wt％的乙酸的乙醇溶液，搅拌均匀后，缓慢加入一半的羧甲基纤维素钠的水溶液(羧甲基纤维素钠的质量分数为17.5wt％)，升温至60℃，保温反应3h，出现冻胶时，加速搅拌打碎冻胶，将剩余的羧甲基纤维素钠的水溶液加入，继续反应3h，反应结束，取出后剪碎，烘干至恒重，烘干温度为105℃，得到干燥粉末；
S2.将氯化钡溶于乙醇溶液中，将步骤S1制得的粉末加入氯化钡乙醇水溶液中(氯化钡的质量分数为10％，所述乙醇的质量分数为 75％)，置于60℃恒温搅拌反应3h，搅拌转速为500r/min，，过滤，烘干至恒重，烘干温度为105℃，得到膨胀聚乙烯醇。
缝间暂堵剂的制备方法，包括以下步骤：在搅拌器搅拌条件下，按上述重量份缓慢加入过氧化钠、缓释微胶囊破胶剂(内含物为过硫酸铵)、碳酸氢钠、硼酸钠、磺化栲胶、蒙脱石粉和异丙醇，充分搅拌后，加热至40℃，继续加入膨胀聚乙烯醇，继续充分搅拌，得到缝间暂堵剂。
实施例3缝间暂堵剂的制备
原料组成(重量份)：膨胀聚乙烯醇7份、过氧化钠5份、碳酸氢钠3份、硼酸钠4份、缓释微胶囊破胶剂(内含物为过硫酸铵)2 份、磺化栲胶30份、蒙脱石粉12份和异丙醇22份。
膨胀聚乙烯醇由以下原料制备而成：聚醋酸乙烯酯树脂15份、羧甲基纤维素钠10份、乙醇30份、NaOH1.5份、乙酸1份、氯化钡 2份。
膨胀聚乙烯醇由以下方法制备而成：
S1.将聚醋酸乙烯酯树脂、乙醇混合，搅拌转速为400r/min，放置于45-50℃的电热恒温干燥箱中，待聚醋酸乙烯酯树脂全部溶解后，缓慢加入5wt％的NaOH的乙醇溶液，保温反应4h后，加入12wt％的乙酸的乙醇溶液，搅拌均匀后，缓慢加入一半的羧甲基纤维素钠的水溶液(羧甲基纤维素钠的质量分数为16.5wt％)，升温至55℃，保温反应2h，出现冻胶时，加速搅拌打碎冻胶，将剩余的羧甲基纤维素钠的水溶液加入，继续反应2h，反应结束，取出后剪碎，烘干至恒重，烘干温度为102℃，得到干燥粉末；
S2.将氯化钡溶于乙醇溶液中，将步骤S1制得的粉末加入氯化钡乙醇水溶液中(氯化钡的质量分数为7％，所述乙醇的质量分数为 72％)，置于55℃恒温搅拌反应2h，搅拌转速为400r/min，，过滤，烘干至恒重，烘干温度为102℃，得到膨胀聚乙烯醇。
缝间暂堵剂的制备方法，包括以下步骤：在搅拌器搅拌条件下，按上述重量份缓慢加入过氧化钠、缓释微胶囊破胶剂(内含物为过硫酸铵)、碳酸氢钠、硼酸钠、磺化栲胶、蒙脱石粉和异丙醇，充分搅拌后，加热至45℃，继续加入膨胀聚乙烯醇，继续充分搅拌，得到缝间暂堵剂。
对比例1
与实施例3相比，未添加氯化钡，其他条件均不改变。
原料组成(重量份)：膨胀聚乙烯醇7份、过氧化钠5份、碳酸氢钠3份、硼酸钠4份、缓释微胶囊破胶剂(内含物为过硫酸铵)2 份、磺化栲胶30份、蒙脱石粉12份和异丙醇22份。
膨胀聚乙烯醇由以下原料制备而成：聚醋酸乙烯酯树脂15份、羧甲基纤维素钠12份、乙醇30份、NaOH 1.5份、乙酸1份。
膨胀聚乙烯醇由以下方法制备而成：
S1.将聚醋酸乙烯酯树脂、乙醇混合，搅拌转速为400r/min，放置于45-50℃的电热恒温干燥箱中，待聚醋酸乙烯酯树脂全部溶解后，缓慢加入5wt％的NaOH的乙醇溶液，保温反应4h后，加入12wt％的乙酸的乙醇溶液，搅拌均匀后，缓慢加入一半的羧甲基纤维素钠的水溶液(羧甲基纤维素钠的质量分数为16.5wt％)，升温至55℃，保温反应2h，出现冻胶时，加速搅拌打碎冻胶，将剩余的羧甲基纤维素钠的水溶液加入，继续反应2h，反应结束，取出后剪碎，烘干至恒重，烘干温度为102℃，得到干燥粉末；
S2.将步骤S1制得的粉末加入乙醇水溶液中(所述乙醇的质量分数为72％)，置于55℃恒温搅拌反应2h，搅拌转速为400r/min，，过滤，烘干至恒重，烘干温度为102℃，得到膨胀聚乙烯醇。
缝间暂堵剂的制备方法，包括以下步骤：在搅拌器搅拌条件下，按上述重量份缓慢加入过氧化钠、缓释微胶囊破胶剂(内含物为过硫酸铵)、碳酸氢钠、硼酸钠、磺化栲胶、蒙脱石粉和异丙醇，充分搅拌后，加热至45℃，继续加入膨胀聚乙烯醇，继续充分搅拌，得到缝间暂堵剂。
对比例2
与实施例3相比，未添加羧甲基纤维素钠，其他条件均不改变。
原料组成(重量份)：膨胀聚乙烯醇7份、过氧化钠5份、碳酸氢钠3份、硼酸钠4份、缓释微胶囊破胶剂(内含物为过硫酸铵)2 份、磺化栲胶30份、蒙脱石粉12份和异丙醇22份。
膨胀聚乙烯醇由以下原料制备而成：聚醋酸乙烯酯树脂15份、乙醇30份、NaOH 1.5份、乙酸1份、氯化钡12份。
膨胀聚乙烯醇由以下方法制备而成：
S1.将聚醋酸乙烯酯树脂、乙醇混合，搅拌转速为400r/min，放置于45-50℃的电热恒温干燥箱中，待聚醋酸乙烯酯树脂全部溶解后，缓慢加入5wt％的NaOH的乙醇溶液，保温反应4h后，加入12wt％的乙酸的乙醇溶液，搅拌均匀后，升温至55℃，保温反应2h，出现冻胶时，加速搅拌打碎冻胶，继续反应2h，反应结束，取出后剪碎，烘干至恒重，烘干温度为102℃，得到干燥粉末；
S2.将氯化钡溶于乙醇溶液中，将步骤S1制得的粉末加入氯化钡乙醇水溶液中(氯化钡的质量分数为7％，所述乙醇的质量分数为 72％)，置于55℃恒温搅拌反应2h，搅拌转速为400r/min，，过滤，烘干至恒重，烘干温度为102℃，得到膨胀聚乙烯醇。
缝间暂堵剂的制备方法，包括以下步骤：在搅拌器搅拌条件下，按上述重量份缓慢加入过氧化钠、缓释微胶囊破胶剂(内含物为过硫酸铵)、碳酸氢钠、硼酸钠、磺化栲胶、蒙脱石粉和异丙醇，充分搅拌后，加热至45℃，继续加入膨胀聚乙烯醇，继续充分搅拌，得到缝间暂堵剂。
测试例1
将本发明实施例1-3和对比例1-2以及市售缝间暂堵剂(购于长城钻探压裂公司)进行溶解度和溶解时间测试，结果见表1。
溶解时间测试方法：取滑溜水200mL置于净烧杯，加入10g 暂堵材料搅拌使其分散均匀并用保鲜膜密封好，将烧杯置于加热至 120℃的恒温干燥箱中加热，记录暂堵剂完全溶解的时间。
溶解度测试：在室温(25℃)下，将暂堵剂加入100g水中，搅拌溶解，记录加入暂堵剂的最大重量。
表1
Figure BDA0002526920230000121
由表1可知，本发明实施例1-3制得的缝间暂堵剂在120℃滑溜水中溶解时间在2h，溶解度为97-98g，颗粒溶解完全后滑溜水澄清透明，无悬浮物及固体残渣，明显优于对比例1-2和市售产品。水溶性是评价暂堵剂性能的一型重要指标，页岩气的渗透率极低，孔喉更小，水溶性差的暂堵剂对储层造成不可逆的伤害，导致压裂改造后达不到预期产能。
对比例1制备缝间暂堵剂中的膨胀聚乙烯醇时，未添加氯化钡，溶解性能下降不明显；对比例2制备缝间暂堵剂中的膨胀聚乙烯醇时，未添加羧甲基纤维素钠，溶解性显著下降。羧甲基纤维素钠作为膨胀聚乙烯醇中主要的改性原料，制得的膨胀聚乙烯醇不仅具有良好的膨胀性能，同时具有良好的降解、溶解性能，从而改善了暂堵剂的性能。
测试例2
将100g实施例3和对比例1、2制得的水平井分段压裂暂堵剂放入90℃下的自来水中，待溶解7h后发现不能继续溶解，开始观察220 小时，降解曲线见图2。
由图1可知，本发明制得的缝间暂堵剂在200小时内可以全部降解完全。
对比例1制备缝间暂堵剂中的膨胀聚乙烯醇时，未添加氯化钡，其降解效果较差，在220小时后仍还有接近35g的暂堵剂未被降解，但其降解率高于对比例1，其在220小时内降解了52g。对比例2制备缝间暂堵剂中的膨胀聚乙烯醇时，未添加羧甲基纤维素钠，其溶解度下降，在220小时后仍然有接近31g的暂堵剂未被降解，其在220 小时内降解了49g，显示比本发明制得的暂堵剂的降解性能差。钡离子在碳酸氢根离子的存在下易生成碳酸钡沉淀从而使得膨胀聚乙烯醇结构发生改变而缓慢降解，因此，未加入氯化钡的对比例1其降解效果显著下降。羧甲基纤维素支链在过氧根离子的存在下可以缓慢降解，因此，未加入羧甲基纤维素钠改性的对比例2其降解效率同样减慢。
实施例4替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术
S1.对储层进行油藏地质综合研究，确定油气富集的层段作为重点改造段，不平均分段；
油藏地质综合研究包括钻井地质、地层测试、油藏地球物理、地层对比、地下构造、油气储层、流体分布、压力温度、储量估算；
储量估算公式为：
N＝Vrpρos/Boi＝A1h1φ(1-ΔLc)ρos/Boi
式中：A1为缝洞带面积，m2；h1为缝洞带厚度，m；Φ为孔隙度；ρos为地面原油密度，kg/m3；Boi为原油体积系数，ΔLc为岩块尺度， m；
1)岩块尺度ΔLc的计算方法如下：
ΔLc＝100/nh
式中：ΔLc为岩块尺度，m；nh为溶洞的密度，个/m；
2)孔隙度Φ的计算方法如下：
Φ＝Vp/Vt×100％
Vt＝Vp+Vs
式中：Vp为孔隙体积，m3；Vs为骨架体积，m3；Vt为岩石体积， m3；Φ为总孔隙度，％。
油气富集的层段的压力在0.95-1.25倍正常大气压、温度在 120-150℃，温度梯度在3-5℃/100m，孔隙度10-50％，渗透率在 0.002-9×10-3μm2，含油饱和度大于0.45，储量大于105t。
S2.对油气富集重点改造段进行压裂，压裂开多条裂缝，对物性较差或很差的层段少压裂或不压裂；
物性较差或很差的层段为有机碳含量＜2.5％、游离和吸附气量＜2.5m3/t、岩石脆性＜40，孔隙度＜3.5。
S3.每条裂缝自动选择油气储集区；
S4.段内缝口暂堵造多条缝，实现密集切割；
S5.缝间干扰形成复杂网络裂缝；
S6.缝内暂堵开启微裂缝和造新分支缝；
在上述暂堵压裂过程中缝口暂堵采用缝口暂堵剂，缝内暂堵采用缝内暂堵剂，缝间干扰采用实施例5制备的缝间暂堵剂。
1.缝口暂堵剂(参见图2)
(1)粒径：5-8mm(根据设计，可以调整)；
(2)承压强度：实验室条件下测试大于40MPa，现场测试大于 70MPa；
(3)封堵效果好：在地层裂缝口聚集快速形成滤饼，封堵率高；
(4)溶解性：可完全溶解，不造成新的伤害；
(5)利于返排：内含表面活性剂，有利于助排；
(6)时间可控：通过应用量剂大小、成分组成、颗粒大小、控制封堵时间；
(7)安全环保：无毒、无挥发性、不可燃，无刺激性味道；
2.缝内暂堵剂(参见图3)
(1)粒径：20-100目(0.15-0.825mm，可根据需求调整)；
(2)承压强度：大于50MPa；
(3)溶解性：可完全溶解，不造成新的伤害。
典型案例1：
1、基本情况
延页2-1、长29-2井主要目的层包括本溪组本1、本2、山1，涵盖3-4个小层，综合解释均为含气层。
表2射孔数据表
Figure BDA0002526920230000161
2、压裂分层方案
S1.对储层进行油藏地质综合研究，确定油气富集的层段作为重点改造段，不平均分段；
S2.对油气富集重点改造段进行压裂，压裂开多条裂缝，对物性较差或很差的层段少压裂或不压裂；
S3.每条裂缝自动选择油气储集区；
S4.段内缝口暂堵造多条缝，实现密集切割；
S5.缝间干扰形成复杂网络裂缝；
S6.缝内暂堵开启微裂缝和造新分支缝。
在上述暂堵压裂过程中缝口暂堵采用缝口暂堵剂，缝内暂堵采用缝内暂堵剂，缝间干扰采用本发明实施例5制备的缝间暂堵剂。
A.缝口暂堵剂(参见图2)
1)粒径：5-8mm(根据设计，可以调整)；
2)承压强度：实验室条件下测试大于40MPa，现场测试大于70MPa；
3)封堵效果好：在地层裂缝口聚集快速形成滤饼，封堵率高；
4)溶解性：可完全溶解，不造成新的伤害；
5)利于返排：内含表面活性剂，有利于助排；
6)时间可控：通过应用量剂大小、成分组成、颗粒大小、控制封堵时间；
7)安全环保：无毒、无挥发性、不可燃，无刺激性味道；
B.缝内暂堵剂(参见图3)
1)粒径：20-100目(0.15-0.825mm，可根据需求调整)；
2)承压强度：大于50MPa；
3)溶解性：可完全溶解，不造成新的伤害。
(1)延页2-1井
压裂层段包括山1、本2共3个小层，其中山1、本2层间跨度大，采取机械封隔器结合暂堵压裂分层压裂方式，山1、本2层间加入机械封隔器，本2两小层采取暂堵分层，2个小层采用缝内暂堵剂造裂缝，1个小层采用本发明实施例5制备的缝间暂堵剂造复杂裂缝。
(2)长29-2井
压裂层段包括本1、本2共4个小层，采用3-1/2″P110压裂管柱，不下入机械封隔器，对4个小层采取暂堵压裂分层压裂，提高纵向上改造程度，小层内加入本发明实施例5制备的缝间暂堵剂提高裂缝复杂程度。
3、现场施工
参见附图4，延页2-1井：2019年11月17日完成对该井压裂施工，施工油压28.5-59.3MPa，排量1.0-2.8m3/min，累计液量615.3m3，加砂48.0m3，施工中加入四次暂堵剂，包括一次缝口暂堵、二次缝内暂堵和一次缝间干扰(采用本发明实施例5制备的缝间暂堵剂)，投放量依次为180Kg，150Kg，160Kg，120Kg，投入一次本发明实施例5 制备的缝间暂堵剂压力分别上升3.1MPa，投入二次缝内暂堵剂压力上升1.1MPa和2.2MPa，投入缝口暂堵剂压力上升4.0MPa。
参见附图5、6，长29-2井：2019年11月28日完成对该井压裂施工：施工油压27.3-60.5MPa，排量1.1-4.8m3/min，累计液量 1150.0m3，加砂83.0m3，施工中加入六次暂堵剂，包括两次缝口暂堵、三次缝内暂堵和一次缝间干扰(采用本发明实施例5制备的缝间暂堵剂)，投放量依次为180Kg、160Kg、150Kg、160Kg、150Kg、 160Kg，投入三次缝内暂堵后压力上升1.6MPa、1.7MPa、1.9MPa，投入本发明实施例5制备的缝间暂堵剂，压力上升3.0MPa，投入缝口暂堵剂压力上升2.0MPa、10.0MPa。
4、压后效果
延页2-1、长29-2两口井压后进行排液，均见到较好的试气效果，相比同井台邻井压后试气效果更为明显，目前2口井已结束试气，待正常生产后进一步观察效果。
(1)延页2-1井压后试气
本井压后3mm油嘴放喷，至11月23日累计排液214.2m3，返排率29.4％，后探砂面初步判断产层砂埋，更换小油管后冲砂，气举。
2019年12月21日，放喷排液，油压5.2MPa，套压13.2MPa，焰高2-7m。
(2)长29-2井压后试气
本井压后放喷排液第二天，油压2.6MPa，套压6.2MPa，累计排液310方，点火火焰3-4m，橘红色，放喷一周后油压3.0MPa，套压 6.0MPa，火焰5-6m；
2012年1月12日，敞放排液，油压12.4MPa，套压12.4MPa，累计排液594.4方，返排率49％，火焰6-8m，橘红色。1月13日关井。
典型案例2：
参见附图7，新疆油田首次实施裸眼水平井重复压裂，应用本技术，重复压裂改造体积比初次压裂增加2.5倍，压后产量达20吨/天 (压前无产量)。
典型案例3：
参见附图8，在塔里木某高温深井(完钻井深6500m，目的层温度143℃)，
实施暂堵多级酸压，压后产量达37万方/天。
应用统计：
表3
Figure BDA0002526920230000191
Figure BDA0002526920230000201
由表3可知，将本发明替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术分别应用在准噶尔盆地、塔里木油田、吐鲁番盆地、四川盆地、松辽盆地和松辽盆地，增产原油0.4-52.5万吨，总计69.3万吨，增产天然气0.07-1.44亿方，总计19.57亿方，具有显著的经济效益。
与现有技术相比，本发明制备的缝间暂堵剂以聚醋酸乙烯酯树脂醇解得到聚乙烯醇，其中，乙醇为溶剂，NaOH为助催化剂，一方面促进聚醋酸乙烯酯树脂醇解，另一方面降低水的反应的影响，待醇解反应结束后，加入乙酸溶液，酸化聚乙烯醇，与羧甲基纤维素钠进行接枝共聚反应，得到羧甲基纤维素钠改性的聚乙烯醇，进一步以氯化钡改性，合成了膨胀型的聚乙烯醇暂堵剂，其中，钡离子为交联点，通过其携带的正电与羧甲基纤维素支链携带的负电吸引，从而形成了形成三维网络结构；羧甲基纤维素支链在实际使用过程中会缓慢降解，同时可以提高暂堵剂的强度；该复合暂堵剂在使用中既可迅速产生暂堵作用，而且持续地具有暂堵作用，当羧甲基纤维素支链部分慢慢降解后仍可持续封堵，解决了水平井快速缝堵和长效暂堵之间的矛盾。
本发明在实现水平多缝密切割薄互层的基础上，可显著解决多裂缝进液、铺砂分配不均的问题，提高裂缝整体导流能力；可以对多套薄储层进行分层压裂；对机械封隔器无法下入的井(套变井等)进行分层改造；施工简单，无需增加其他设备/工具；可以有效提高单井纵向剖面动用程度，提高单井产量。
本发明工艺在无需下入机械封隔设备的情况下，通过精细暂堵转层的方式，实现分层压裂。同时，该工艺可以通过缝内暂堵有效提升净压力，缝内形成分支缝，有效提高单井纵向剖面动用程度，提高单井产量。
本发明工艺在老井重复压裂、水平井段内暂堵多裂缝压裂、直井选层/同层暂堵压裂、克服高水平两向应力差、解决套管变形无法机械分段等方面应用效果显著，可大幅度提升单次压裂改造体积和改造效率、减少分段工具数量，降低风险，最终大幅提高压裂经济效益。该技术自发明以来创造经济价值累积超过30亿元，经济效益和社会效益显著。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，包括：
S1.对储层进行油藏地质综合研究，确定油气富集的层段作为重点改造段，不平均分段；
S2.对油气富集重点改造段进行压裂，压裂开多条裂缝，对物性较差或很差的层段少压裂或不压裂；
S3.每条裂缝自动选择油气储集区；
S4.段内缝口暂堵造多条缝，实现密集切割；
S5.缝间干扰形成复杂网络裂缝；
S6.缝内暂堵开启微裂缝和造新分支缝；
在上述暂堵压裂过程中缝口暂堵采用缝口暂堵剂，缝内暂堵采用缝内暂堵剂，缝间干扰采用缝间暂堵剂。
2.根据权利要求1所述一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，步骤S1中所述油藏地质综合研究包括钻井地质、地层测试、油藏地球物理、地层对比、地下构造、油气储层、流体分布、压力温度、储量估算。
3.根据权利要求2所述一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，所述储量估算公式为：
N＝Vrpρos/Boi＝A1h1φ(1-ΔLc)ρos/Boi
式中：A1为缝洞带面积，m2；h1为缝洞带厚度，m；Φ为孔隙度；ρos为地面原油密度，kg/m3；Boi为原油体积系数，ΔLc为岩块尺度，m；
1)岩块尺度ΔLc的计算方法如下：
ΔLc＝100/nh
式中：ΔLc为岩块尺度，m；nh为溶洞的密度，个/m；
2)孔隙度Φ的计算方法如下：
Φ＝Vp/Vt×100％
Vt＝Vp+Vs
式中：Vp为孔隙体积，m3；Vs为骨架体积，m3；Vt为岩石体积，m3；Φ为总孔隙度，％。
4.根据权利要求2所述一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，所述油气富集的层段的压力在0.95-1.25倍正常大气压、温度在120-150℃，温度梯度在3-5℃/100m，孔隙度10-50％，渗透率在0.002-9×10-3μm2，含油饱和度大于0.45，储量大于105t。
5.根据权利要求1所述一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，步骤S2中所述物性较差或很差的层段为有机碳含量＜2.5％、游离和吸附气量＜2.5m3/t、岩石脆性＜40，孔隙度＜3.5。
6.根据权利要求1所述一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，所述缝口暂堵剂粒径在5-8mm之间，承压强度现场测试大于70MPa，可完全水溶。
7.根据权利要求1所述一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，所述缝内暂堵剂粒径在20-100目之间，承压强度大于50MPa，可完全水溶。
8.根据权利要求1所述一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，所述缝间暂堵剂由以下原料制备而成：膨胀聚乙烯醇3-10份、过氧化钠2-7份、碳酸氢钠1-5份、硼酸钠2-5份、缓释微胶囊破胶剂1-3份、磺化栲胶25-35份、蒙脱石粉10-15份和异丙醇15-30份。所述膨胀聚乙烯醇由以下原料制备而成：聚醋酸乙烯酯树脂10-20份、羧甲基纤维素钠5-12份、乙醇20-40份、NaOH 0.5-2.5份、乙酸0.5-1.5份、氯化钡1-3份。
9.根据权利要求6所述一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，所述膨胀聚乙烯醇由以下方法制备而成：
S1.将聚醋酸乙烯酯树脂、乙醇混合，搅拌转速为300-500r/min，放置于45-50℃的电热恒温干燥箱中，待聚醋酸乙烯酯树脂全部溶解后，缓慢加入NaOH的乙醇溶液，保温反应2-5h后，加入乙酸的乙醇溶液，搅拌均匀后，缓慢加入一半的羧甲基纤维素钠的水溶液，升温至50-60℃，保温反应1-3h，出现冻胶时，加速搅拌打碎冻胶，将剩余的羧甲基纤维素钠的水溶液加入，继续反应1-3h，反应结束，取出后剪碎，烘干至恒重，烘干温度为100-105℃，得到干燥粉末；
S2.将氯化钡溶于乙醇溶液中，将步骤S1制得的粉末加入氯化钡乙醇水溶液中，置于50-60℃恒温搅拌反应1-3h，搅拌转速为300-500r/min，过滤，烘干至恒重，烘干温度为100-105℃，得到膨胀聚乙烯醇。
10.根据权利要求1所述一种替代机械封隔的精细暂堵体积压裂工艺技术，其特征在于，所述缝口暂堵剂、缝内暂堵剂或缝间暂堵剂的添加有两种方式：
1)在高压管汇上设置旁通进行预置，施工过程中加入；
2)使用改装压裂泵头后的压裂车，在混砂车上的掺和罐中加入。
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