CN111946319A - 压裂改造的加砂方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种压裂改造的加砂方法，包括：通过井筒向储层泵注前置液形成裂缝；向所述裂缝中交替泵注组合携砂液段塞和液体段塞，直至向所述裂缝中泵注的砂量达到设定量，所述组合携砂液段塞包括逐段向所述裂缝中注入的至少两段子段塞，加砂顺利的情况下后注入的所述子段塞的砂浓度不小于先注入的所述子段塞的砂浓度；向所述井筒中泵注顶替液，完成压裂加砂。本公开能避免连续式加砂可能导致的砂堵或施工失败风险和段塞式加砂中液体段塞过多造成的储层伤害，保证压裂改造的效果。

Description

压裂改造的加砂方法
技术领域
本公开涉及压裂改造技术领域，特别涉及一种压裂改造的加砂方法。
背景技术
压裂改造技术是储层改造的重要手段。基于地面高压泵组将压裂液泵入井中，当井底压力大于井壁附近地应力及储层岩石抗张强度时，储层起裂产生裂缝。在储层产生裂缝后，向裂缝中泵入携砂液以填充到裂缝中并使裂缝延伸，在井底形成具有高导流能力的填砂裂缝，增大渗透率，达到增产的目的。
相关技术中通常采用连续式或者段塞式加砂的方式向储层裂缝中注砂。连续式加砂中砂浓度台阶一直提高，容易造成地层砂堵从而导致施工失败。段塞式加砂是将一段加砂段塞、一段液体段塞连续多次交替注入储层裂缝的加砂模式。然而，随着注入段塞的数量逐步增加，段塞式加砂会向储层中泵注多个液体段塞，进而导致注入储层中的液体过多，对储层造成伤害，并影响压裂改造的效果。
发明内容
本公开实施例提供了一种压裂改造的加砂方法，能避免连续式加砂可能导致的砂堵或施工失败风险和段塞式加砂中液体段塞过多造成的储层伤害，保证压裂改造的效果。所述技术方案如下：
本公开实施例提供了一种压裂改造的加砂方法，所述加砂方法包括：通过井筒向储层泵注前置液形成裂缝；向所述裂缝中交替泵注组合携砂液段塞和液体段塞，直至向所述裂缝中泵注的砂量达到设定量，所述组合携砂液段塞包括逐段向所述裂缝中注入的至少两段子段塞，后注入的所述子段塞的砂浓度不小于先注入的所述子段塞的砂浓度；向所述井筒中泵注顶替液，完成压裂加砂。
在本公开实施例的一种实现方式中，在向所述裂缝中泵注组合携砂液段塞时，根据井口压力变化量和前一段所述子段塞的砂浓度和体积确定后注入的所述子段塞的砂浓度和体积。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述根据井口压力变化量和前一段所述子段塞的砂浓度和体积确定后注入的所述子段塞的砂浓度和体积，包括：若前一段所述子段塞泵注后，井口压力变化量处于第一限压范围内，则确定下一段泵注的所述子段塞为增砂子段塞，所述增砂子段塞的砂浓度高于前一段所述子段塞的砂浓度，所述增砂子段塞的体积等于前一段所述子段塞的体积；若前一段所述子段塞泵注后，井口压力变化量处于第二限压范围内，则确定下一段泵注的所述子段塞为平衡子段塞，所述平衡子段塞的砂浓度等于前一段所述子段塞的砂浓度，所述平衡子段塞的体积等于前一段所述子段塞的体积，所述第二限压范围的下限值高于所述第一限压范围的上限值。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述根据井口压力变化量和前一段所述子段塞的砂浓度和体积确定后注入的所述子段塞的砂浓度和体积，还包括：若前一段所述子段塞泵注后，井口压力变化量处于第三限压范围内，则确定下一段泵注的所述子段塞为减砂子段塞，所述减砂子段塞的砂浓度低于前一段所述子段塞的砂浓度，所述减砂子段塞持续泵注直至所述井口压力停止上升，所述第三限压范围的下限值高于所述第二限压范围的上限值。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述第一限压范围为0≤△p＜0.2P；所述第二限压范围为0.2P≤△p＜0.4P；所述第三限压范围为△p≥0.4P；△p为所述井口压力变化量，P为井口限压与每次泵注所述子段塞开始进入地层时井口压力的差值。
在本公开实施例的另一种实现方式中，不同所述组合携砂液段塞中，前一个所述组合携砂液段塞的所述增砂子段塞的砂浓度增幅不高于后一个所述组合携砂液段塞的所述增砂子段塞的砂浓度增幅，所述砂浓度增幅为同一组合携砂液段塞中，砂浓度递增的连续两段所述子段塞的砂浓度的差值。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述向所述裂缝中泵注组合携砂液段塞，包括：若注入的前一个所述组合携砂液段塞中的各段所述子段塞的砂浓度逐段增加，则确定下一个所述组合携砂液段塞的第一段所述子段塞的砂浓度高于前一个所述组合携砂液段塞中最后一段所述子段塞的砂浓度；若注入的前一个所述组合携砂液段塞中存在连续泵注的两段所述子段塞的砂浓度相同，则确定下一个所述组合携砂液段塞的第一段所述子段塞的砂浓度等于前一个所述组合携砂液段塞中最后一段所述子段塞的砂浓度。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述向所述裂缝中交替泵注组合携砂液段塞和液体段塞，包括：若注入的前一个所述组合携砂液段塞中的各段所述子段塞的砂浓度逐段增加，则向所述裂缝中泵注第一体积量的所述液体段塞；若注入的前一个所述组合携砂液段塞中存在连续泵注的两段所述子段塞的砂浓度相同，则向所述裂缝中泵注第二体积量的所述液体段塞，所述第二体积量高于所述第一体积量。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述第一体积量为井筒容积的1至1.5倍，所述第二体积量为井筒容积的2至3倍。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述通过井筒向储层泵注前置液形成裂缝，包括：按照设定排量向所述井筒中泵注设定体积的前置液，所述设定排量满足如下关系式：D＝(0.23～0.28)N，其中，D为所述设定排量，N为井下射孔孔眼数量；所述设定体积满足如下关系式：V＝(5～10)V筒，其中，V为所述设定体积，V筒为井筒容积。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本公开实施例提供压裂改造的加砂方法，先向储层中泵注前置液，使前置液压开地层造缝，待完成造缝后，则向裂缝中泵注组合携砂液段塞。其中，该组合携砂液段塞包括逐段注入的多段子段塞，由于同一组合携砂液段塞中，后注入的子段塞的砂浓度不低于先注入的子段塞的砂浓度。这样，在组合携砂液段塞中，后注入的子段塞的砂浓度会存在逐步增大的趋势。因而注入相同砂量所需要的携砂液量更少、液体携砂效率更高、更加节省携砂液体。也即本公开实施例中，各个组合携砂液段塞中逐段注入的子段塞所需要的携砂液量会逐渐降低，或者携砂液量不变的情况下可向裂缝中注入更多砂子。这样在后续步骤中，向裂缝中交替泵注组合携砂液段塞和液体段塞，也能有效降低各个组合携砂液段塞向裂缝中泵注的液体量，从而提高携砂液效率，或者在携砂液量不变的情况下可向裂缝中注入更多砂子，以更加节省携砂液体。最后，向井筒中泵注顶替液，完成压裂加砂。
相较于相关技术中液体段塞和携砂段塞交替注入的段塞式加砂方法，本公开实施例采用的组合携砂液段塞加砂的方式，能有效降低注入储层中的液体量，防止对储层造成伤害，保证压裂改造的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种压裂改造的加砂方法的流程图；
图2是本公开实施例提供的另一种压裂改造的加砂方法的流程图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
图1是本公开实施例提供的一种压裂改造的加砂方法的流程图。如图1所示，该压裂改造的加砂方法包括：
步骤101：通过井筒向储层泵注前置液形成裂缝。
步骤102：向裂缝中交替泵注组合携砂液段塞和液体段塞，直至向裂缝中泵注的砂量达到设定量。
其中，组合携砂液段塞包括逐段向裂缝中注入的至少两段子段塞，后注入的子段塞的砂浓度不小于先注入的子段塞的砂浓度。
步骤103：向井筒中泵注顶替液，完成压裂加砂。
本公开实施例提供压裂改造的加砂方法，先向储层中泵注前置液，使前置液压开地层造缝，待完成造缝后，则向裂缝中泵注组合携砂液段塞。其中，该组合携砂液段塞包括逐段注入的多段子段塞，由于同一组合携砂液段塞中，后注入的子段塞的砂浓度不低于先注入的子段塞的砂浓度。这样，在组合携砂液段塞中，后注入的子段塞的砂浓度会存在逐步增大的趋势。因而注入相同砂量所需要的携砂液量更少、液体携砂效率更高、更加节省携砂液体。也即本公开实施例中，各个组合携砂液段塞中逐段注入的子段塞所需要的携砂液量会逐渐降低，或者携砂液量不变的情况下可向裂缝中注入更多砂子。这样在后续步骤中，向裂缝中交替泵注组合携砂液段塞和液体段塞，也能有效降低各个组合携砂液段塞向裂缝中泵注的液体量，从而提高携砂液效率，或者在携砂液量不变的情况下可向裂缝中注入更多砂子，以更加节省携砂液体。最后，向井筒中泵注顶替液，完成压裂加砂。
相较于相关技术中液体段塞和携砂段塞交替注入的段塞式加砂方法，本公开实施例采用的组合携砂液段塞加砂的方式，能有效降低注入储层中的液体量，防止对储层造成伤害，保证压裂改造的效果。
图2是本公开实施例提供的另一种压裂改造的加砂方法的流程图。如图2所示，该压裂改造的加砂方法包括：
步骤201：按照设定排量通过井筒向地层中泵注设定体积的前置液。
其中，前置液的作用是破裂储层，使储层形成一定几何尺寸的裂缝以备后续步骤中的携砂段塞进入。前置液可以是滑溜水或交联液等多种液体。
步骤201中在向井筒中泵注前置液时，可以采用高压泵注设备，以设定排量向井筒中泵注设定体积的前置液。
在压裂改造前，会通过射孔的方式，在井筒的筒壁上形成多个孔眼。这样在压裂施工时，就可以利用筒壁上的孔眼，使得泵注至井筒内的前置液可以通过孔眼顺利进入地层压开裂缝，也可使后续携砂液可通过孔眼顺利输送至裂缝中。
本公开实施例中，通过井筒泵注入地层中的前置液的量可以是井筒容积的5至10倍，即设定体积V＝(5～10)V筒，V筒为井筒容积。
并且，井筒上孔眼的数量要与前置液和后续携砂液的排量相匹配，保证每个射孔孔眼的单孔进液量在0.23～0.28m3/min之间，形成一定的缝内净压力以便裂缝顺利开启和延伸。即设定排量D＝(0.23～0.28)N，N为井下射孔孔眼数量。
步骤202：向裂缝中交替泵注组合携砂液段塞和液体段塞，直至向裂缝中泵注的砂量达到设定量。
其中，组合携砂液段塞包括逐段向裂缝中注入的至少两段子段塞，后注入的子段塞的砂浓度不小于先注入的子段塞的砂浓度。
步骤202中泵注的组合携砂液段塞具有多段子段塞，且各段子段塞都是逐步向裂缝中泵注的，并且，注入过程中后注入的子段塞的砂浓度会逐步提高。这样在泵注的各段子段塞的体积一定的情况下，后注入的子段塞注入裂缝中的液体就更少，以实现满足注砂量的情况下，还能尽量少地注入液体，保证压裂改造效果。
可选地，在向裂缝中泵注组合携砂液段塞时，根据井口压力变化量和前一段子段塞的砂浓度和体积确定后注入的子段塞的砂浓度和体积。
本公开实施例中，向裂缝中泵注组合携砂液段塞的过程可以包括以下三步。
步骤202a：向裂缝中泵注子段塞。
步骤202b：根据井口压力变化量和前一段子段塞的砂浓度和体积确定后注入的子段塞的砂浓度和体积。
步骤202b中根据井口压力变化量确定子段塞的砂浓度和体积，可以包括以下三种判定情况。
第一种，若前一段子段塞泵注后，井口压力变化量处于第一限压范围内，则确定下一段泵注的子段塞为增砂子段塞，增砂子段塞的砂浓度高于前一段子段塞的砂浓度，增砂子段塞的体积等于前一段子段塞的体积。
其中，第一限压范围可以是0≤△p＜0.2P，△p为井口压力变化量，P为井口限压与每次泵注所述子段塞开始进入地层时井口压力的差值。
在第一种判定情况中，泵注一段子段塞后，井口压力发生了变化，通常为升压。当井口压力变化量△p，即井口压力上升幅度位于第一限位范围(低于0.2P)，可以认为井口压力变化较低，因而下一段可以泵注砂浓度更高的子段塞，也即下一段可以泵注增砂子段塞。在泵注的各个子段塞的体积相同的情况下，以使得下一段泵注的子段塞能携带更多的砂砾进入裂缝，以减少注入储层的液体量。
第二种，若前一段子段塞泵注后，井口压力变化量处于第二限压范围内，则确定下一段泵注的子段塞为平衡子段塞，平衡子段塞的砂浓度等于前一段子段塞的砂浓度，平衡子段塞的体积等于前一段子段塞的体积，第二限压范围的下限值高于第一限压范围的上限值。
其中，第二限压范围可以是0.2P≤△p＜0.4P。
在第二种判定情况中，泵注一段子段塞后，井口压力发生了变化，通常为升压。当井口压力变化量△p，即井口压力上升幅度位于第二限位范围(0.2P至0.4P)，可以认为井口压力变化较大，因而下一段泵注的子段塞的砂浓度应与前一段泵注的子段塞的砂浓度一致，也即下一段可以泵注平衡子段塞。在泵注的各个子段塞的体积相同的情况下，通过泵注平衡子段塞以使得下一段泵注的子段塞能携带的砂砾和液体量和前一段保持一致，以稳定井口压力变化。
第三种，若前一段子段塞泵注后，井口压力变化量处于第三限压范围内，则确定下一段泵注的子段塞为减砂子段塞，减砂子段塞的砂浓度低于前一段子段塞的砂浓度，减砂子段塞持续泵注直至井口压力停止上升，第三限压范围的下限值高于第二限压范围的上限值。
其中，第三限压范围可以是△p≥0.4P。
在第三种判定情况中，泵注一段子段塞后，井口压力发生了变化，通常为升压。当井口压力变化量△p，即井口压力上升幅度位于第三限位范围(高于0.4P)，可以认为井口压力变化过大，因而下一段泵注的子段塞的砂浓度需要迅速降低至一定值，也即下一段可以泵注减砂子段塞，以尽快制止井口压力的上升，使井口压力趋于稳定，以便于后续进一步泵注子段塞。在第三种情况下，泵注的减砂子段塞的体积不定，可以持续向井筒内泵注减砂子段塞，直至井口压力停止上升。
步骤202c：向裂缝中逐段泵注根据井口压力变化量确定的子段塞，直至泵注的子段塞的数量达到设定数量。
上述步骤202a至步骤202c可以是交替泵注的多个组合携砂液段塞中任意一个组合携砂液段塞的泵注过程，以下结合第一个泵注组合携砂液段塞为例进行说明。
在泵注第一个组合携砂液段塞时，步骤202a可以包括：向裂缝中泵注砂浓度为40Kg/m3至90Kg/m3的一段子段塞，且该段子段塞的携砂液体积可以是井筒容积的1.5倍。
本公开实施例中，通常泵注的第一个组合携砂液段塞使井口压力变化的幅度不会过大，因而泵注第一个组合携砂液段塞时，步骤202b可以包括两种情况。
第一种，若砂浓度为40Kg/m3至90Kg/m3的子段塞泵注后，井口压力变化量△p＜0.2P，则确定下一段泵注的子段塞为增砂子段塞，即下一段泵注的子段塞的砂浓度可以提高30Kg/m3至40Kg/m3，且两段子段塞的体积也可以相同。
例如，上一段泵注的子段塞的砂浓度为50Kg/m3，那么下一段泵注的子段塞的砂浓度可以是50Kg/m3+30Kg/m3＝80Kg/m3。且下一段泵注的子段塞的携砂液体积可以和上一段泵注的子段塞的携砂液体积相同，实现以相同携砂液体积携带更多砂子进入地层，虽然该子段塞的携砂液体积并没有减少，但相同体积的子段塞携带了更多砂子进入地层，最终实现某一固定加砂量所需的携砂液体总量减少了。
第二种，若砂浓度为40Kg/m3至90Kg/m3的子段塞泵注后，井口压力变化量△p处于0.2P至0.4P内，则确定下一段泵注的子段塞为平衡子段塞，即下一段泵注的子段塞的砂浓度可以与前一段泵注的子段塞的砂浓度一致，且两段子段塞的体积也可以相同。
例如，上一段泵注的子段塞的砂浓度为50Kg/m3，那么下一段泵注的子段塞的砂浓度仍然可以是50Kg/m3。且下一段泵注的子段塞的体积可以和上一段泵注的子段塞的体积相同，以稳定井口的压力。
在泵注第一个组合携砂液段塞时，步骤202c可以包括：根据井口压力变化量，确定下一个泵注的子段塞的砂浓度和体积，持续向裂缝中泵注设定数量的子段塞。
其中，每个组合携砂液段塞均可以包括2至5个子段塞，也即设定数量可以是2至5。因此，可以设定第一个组合携砂液段塞的子段塞数量，例如，3个。当向裂缝中泵注完成3个子段塞后，完成第一个组合携砂液段塞的泵注。
本公开实施例中，向裂缝中泵注完一个组合携砂液段塞后，可以包括步骤202d。
步骤202d：向裂缝中泵注液体段塞。
其中，液体段塞可以是滑溜水或交联液等多种液体，液体中不携带砂砾即可。
步骤202d中可以根据以下两种情况确定泵注的液体段塞的体积。
第一种，若注入的前一个组合携砂液段塞中的各段子段塞的砂浓度逐段增加，则向裂缝中泵注第一体积量的液体段塞。
其中，第一体积量为井筒容积的1至1.5倍，即第一体积量V1＝(1～1.5)V筒，V筒为井筒容积。
在第一种情况下，由于前一个组合携砂液段塞中各个子段塞的砂浓度都是逐段递增的，即该种前提下表明不容易出现砂堵的问题，因而，在泵注液体段塞时，可以向裂缝中泵注体积更少的液体堵塞，从而进一步减少注入储层中的液体的体积，避免对储层造成伤害，提高加砂压裂效果。
第二种，若注入的前一个组合携砂液段塞中存在连续泵注的两段子段塞的砂浓度相同，则向裂缝中泵注第二体积量的液体段塞，第二体积量高于第一体积量。
其中，连续泵注的两段子段塞是指组合携砂液段塞中先后被泵注至裂缝中的两段子段塞。
示例性地，若前一个组合携砂液段塞中包括连续泵注的3段子段塞。其中，第一段子段塞的砂浓度为A，第二段子段塞的砂浓度为A+B，第三段子段塞的砂浓度仍为A+B。因而可以确定出前一个组合携砂液段塞中持续泵注的各段子段塞的砂浓度不是逐段递增的，且第二段子段塞和第三段子段塞的砂浓度是相同的。也即是该组合携砂液段塞中存在先后被泵注至裂缝中的第二段子段塞和第三段子段塞的砂浓度是相同的，此时则向裂缝中泵注第二体积量的液体段塞。
其中，第二体积量为井筒容积的2至3倍，即第二体积量V2＝(2～3)V筒。
在第二种情况下，由于前一个组合携砂液段塞中存在连续泵注的两个子段塞的砂浓度相同，因此，前一组组合携砂液段塞中存在子段塞泵注完后，井口压力变化较大的情况，即井口压力较高，此时容易出现砂堵的问题。因而，在完成前一组组合携砂液段塞的泵注后，可以向裂缝中泵注较多的液体段塞，以稀释裂缝中携砂液的砂浓度，以便于后续泵注组合携砂液段塞时，不容易出现砂堵的问题，使加砂过程能顺利进行。
在本公开实施例中，每泵注完一个组合携砂液段塞后，继续再泵注一个液体段塞，即组合携砂液段塞和液体段塞交替泵注。
以下结合后续泵注的几个组合携砂液段塞为例进行说明。
在泵注完第一个组合携砂液段塞且泵注完第一个液体段塞后，需要泵注第二个组合携砂液段塞时，需要先确定第二个组合携砂液段塞的第一段子段塞的砂浓度和体积。
其中，在确定第二个组合携砂液段塞的第一段子段塞的砂浓度和体积，可以包括以下两种判定情况。
第一种，若注入的前一个组合携砂液段塞中的各段子段塞的砂浓度逐段增加，则确定下一个组合携砂液段塞的第一段子段塞的砂浓度高于前一个组合携砂液段塞中最后一段子段塞的砂浓度。
其中，若第一组合携砂液段塞中各段子段塞的砂浓度递增，此时在第一个组合携砂液段塞中的最后一段子段塞的砂浓度的基础上增加50Kg/m3至60Kg/m3，以得到第二个组合携砂液段塞中第一段子段塞的砂浓度。
例如，第一个组合携砂液段塞中的最后一段子段塞的砂浓度为200Kg/m3，那么第二个组合携砂液段塞中第一段子段塞的砂浓度可以是250Kg/m3。
且第二个组合携砂液段塞中各段子段塞的体积可以与第一个组合携砂液段塞中各段子段塞的体积相同。例如，第二个组合携砂液段塞中各段子段塞的体积均可以是井筒容积的1.5倍。
第二种，若注入的前一个组合携砂液段塞中存在连续泵注的两段子段塞的砂浓度相同，则确定下一个组合携砂液段塞的第一段子段塞的砂浓度等于前一个组合携砂液段塞中最后一段子段塞的砂浓度。
其中，由于前一个组合携砂液段塞中存在连续泵注的两段子段塞的砂浓度相同，因此，前一组组合携砂液段塞中存在子段塞泵注完后，井口压力变化较大的情况，即井口压力较高，此时容易出现砂堵的问题。此时，再泵注第一组合携砂液段塞时，不易增大子段塞的砂浓度，即确定下一个组合携砂液段塞的第一段子段塞的砂浓度等于前一个组合携砂液段塞中最后一段子段塞的砂浓度。
例如，第一个组合携砂液段塞中的最后一段子段塞的砂浓度为200Kg/m3，那么第二个组合携砂液段塞中第一段子段塞的砂浓度也可以是200Kg/m3。
且第二个组合携砂液段塞中各段子段塞的体积可以与第一个组合携砂液段塞中各段子段塞的体积相同。例如，第二个组合携砂液段塞中各段子段塞的体积均可以是井筒容积的1.5倍。
结合前文可知，每个组合携砂液段塞中，若后一段子段塞的砂浓度比前一段子段塞的砂浓度高，则后一段段子段塞的砂浓度和前一段子段塞的砂浓度的差值是不变的。也即是，在同一个组合携砂液段塞中，增砂子段塞的砂浓度增幅恒定，其中，砂浓度增幅为同一组合携砂液段塞中，砂浓度递增的连续两段子段塞的砂浓度的差值。
由于本公开实施例中，采用组合携砂液段塞进行加砂的目的是为了逐步提高注入裂缝中携砂液的砂浓度。因而，后注入的组合携砂液段塞中，若下一段需要泵注的子段塞的砂浓度可以提高，则可以增大下一段子段塞的砂浓度的增幅，以逐步增大注入裂缝中携砂液的砂浓度。
也即是，不同组合携砂液段塞中，前一个组合携砂液段塞的增砂子段塞的砂浓度增幅不高于后一个组合携砂液段塞的增砂子段塞的砂浓度增幅。
在泵注第二个组合携砂液段塞的第二段子段塞时，可以包括三种情况。
第一种，若砂浓度为250Kg/m3的子段塞泵注后，井口压力变化量△p＜0.2P，则确定下一段泵注的子段塞为增砂子段塞，即下一段泵注的子段塞的砂浓度可以提高40Kg/m3至50Kg/m3，即第二个组合携砂液段塞中增砂子段塞的砂浓度增幅高于第一个组合携砂液段塞中增砂子段塞的砂浓度增幅。
例如，上一段泵注的子段塞的砂浓度为250Kg/m3，那么下一段泵注的子段塞的砂浓度可以是250Kg/m3+40Kg/m3＝290Kg/m3。且下一段泵注的子段塞的体积可以和上一段泵注的子段塞的体积相同，以提高注入裂缝中的砂量且减少液体量。
第二种，若砂浓度为250Kg/m3的子段塞泵注后，井口压力变化量△p处于0.2P至0.4P内，则确定下一段泵注的子段塞为平衡子段塞，即下一段泵注的子段塞的砂浓度可以与前一段泵注的子段塞的砂浓度一致，且两段子段塞的携砂液体积也可以相同。
例如，上一段泵注的子段塞的砂浓度为250Kg/m3，那么下一段泵注的子段塞的砂浓度仍然可以是250Kg/m3。且下一段泵注的子段塞的携砂液体积可以和上一段泵注的子段塞的携砂液体积相同，以稳定井口的压力。
第三种，若砂浓度为250Kg/m3的子段塞泵注后，井口压力变化量△p＞0.4P，则确定下一段泵注的子段塞为减砂子段塞，即减砂子段塞的砂浓度低于前一段子段塞的砂浓度，减砂子段塞持续泵注直至井口压力停止上升。
例如，上一段泵注的子段塞的砂浓度为250Kg/m3，那么下一段泵注的子段塞的砂浓度降低至少200Kg/m3，并持续泵注直至井口压力停止上升，以稳定井口的压力。
其中，第二个组合携砂液段塞中，各段子段塞的砂浓度和体积均可以采用上述三种情况判断。且第二组合携砂液段塞均可以包括2至5个子段塞，因此，可以设定第二个组合携砂液段塞的子段塞数量，例如，3个。当向裂缝中泵注完成3个子段塞后，完成第二个组合携砂液段塞的泵注。
本公开实施例中，在泵注第三个组合携砂液段塞时，可以与泵注第二个组合携砂液段塞的流程一致。
区别在于，第三个组合携砂液段塞的第一段子段塞的砂浓度若相较于第二个组合携砂液段塞需要提高，第三个组合携砂液段塞的第一段子段塞的砂浓度增幅可以是70Kg/m3至80Kg/m3。也即，后续组合携砂液段塞的第一段子段塞的砂浓度若要提高，当前组合携砂液段塞的第一段子段塞的砂浓度的增幅是要大于前一个组合携砂液段塞的。
并且，第三个组合携砂液段塞的增砂子段塞的砂浓度增幅可以是50Kg/m3至60Kg/m3。而第三个组合携砂液段塞的子段塞为减砂子段塞时，该子段塞的砂浓度可以降低至少400Kg/m3。
需要说明的是，后续各个组合携砂液段塞的泵注过程可以与前述各个组合携砂液段塞的泵注流程一致，本公开实施例不做赘述。
步骤203：向井筒中泵注顶替液，完成压裂加砂。
其中，向井筒中泵注顶替液的目的是把井筒中的砂子顶替进裂缝里面，以使泵注的砂子均能起到支撑裂缝的作用，使裂缝延伸，以形成具有高导流能力的填砂裂缝，增大渗透率，从而实现增产的目的。
以下结合具体实例对压裂改造的加砂流程进行说明。如表1所示，该加砂流程包括三个组合携砂液段塞和两个液体段塞。
表1
Figure BDA0002641973460000131
第一步，利用地面高压泵注设备，以13m3/min的排量(井下射孔孔眼数目52孔)向井筒泵注120m3(6个井筒容积，井筒容积为20m3)的前置液，压开储层造缝。
第二步，泵注第一个组合携砂液段塞，该组合携砂液段塞由4个子段塞组成。第一个子段塞起始的砂浓度为60kg/m3，第二个子段塞的砂浓度为100kg/m3，两个子段塞的砂浓度幅度为40kg/m3，以此类推第三个子段塞的砂浓度为140kg/m3，第四个子段塞的砂浓度为180kg/m3。
第三步，泵注第一个液体段塞，泵注量为20m3，等于一个井筒的量。
第四步，泵注第二个组合携砂液段塞，该组合携砂液段塞由4个子段塞组成。第一个子段塞起始的砂浓度相比第一个组合携砂液段塞的最后一个子段塞的砂浓度提高60kg/m3，第一个子段塞的起始的砂浓度为240kg/m3。每个子段塞的砂浓度幅度为40kg/m3，则第二个子段塞的砂浓度为280kg/m3，第三个320kg/m3，第四个子段塞的砂浓度为360kg/m3。
第五步，泵注第二个液体段塞，泵注量为20m3，等于一个井筒的量。
第六步，泵注第三个组合携砂液段塞，该组合携砂液段塞由3个子段塞组成。第一个子段塞起始的砂浓度相比第一个组合携砂液段塞的最后一个子段塞的砂浓度提高80kg/m3，第一个子段塞的起始的砂浓度为440kg/m3。每个子段塞的砂浓度幅度为60kg/m3，则第二个子段塞的砂浓度为500kg/m3，第三个为560kg/m3。
第七步，累计完成180t加砂量，泵注顶替液，完成整个压裂施工任务。
本公开实施例提供的加砂方法，可以有效降低加砂风险，目前试验3口井，成功率均为100％。相比传统段塞式加砂方式，在总加砂量相同的情况下降低了携砂液体使用量，从而降低了储层伤害和压裂液返排时间。
以上，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开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，均仍属于本公开技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种压裂改造的加砂方法，其特征在于，所述加砂方法包括：
通过井筒向储层泵注前置液形成裂缝；
向所述裂缝中交替泵注组合携砂液段塞和液体段塞，直至向所述裂缝中泵注的砂量达到设定量，所述组合携砂液段塞包括逐段向所述裂缝中注入的至少两段子段塞，后注入的所述子段塞的砂浓度不小于先注入的所述子段塞的砂浓度；
向所述井筒中泵注顶替液，完成压裂加砂。
2.根据权利要求1所述的加砂方法，其特征在于，在向所述裂缝中泵注组合携砂液段塞时，根据井口压力变化量和前一段所述子段塞的砂浓度和体积确定后注入的所述子段塞的砂浓度和体积。
3.根据权利要求2所述的加砂方法，其特征在于，所述根据井口压力变化量和前一段所述子段塞的砂浓度和体积确定后注入的所述子段塞的砂浓度和体积，包括：
若前一段所述子段塞泵注后，井口压力变化量处于第一限压范围内，则确定下一段泵注的所述子段塞为增砂子段塞，所述增砂子段塞的砂浓度高于前一段所述子段塞的砂浓度，所述增砂子段塞的体积等于前一段所述子段塞的体积；
若前一段所述子段塞泵注后，井口压力变化量处于第二限压范围内，则确定下一段泵注的所述子段塞为平衡子段塞，所述平衡子段塞的砂浓度等于前一段所述子段塞的砂浓度，所述平衡子段塞的体积等于前一段所述子段塞的体积，所述第二限压范围的下限值高于所述第一限压范围的上限值。
4.根据权利要求3所述的加砂方法，其特征在于，所述根据井口压力变化量和前一段所述子段塞的砂浓度和体积确定后注入的所述子段塞的砂浓度和体积，还包括：
若前一段所述子段塞泵注后，井口压力变化量处于第三限压范围内，则确定下一段泵注的所述子段塞为减砂子段塞，所述减砂子段塞的砂浓度低于前一段所述子段塞的砂浓度，所述减砂子段塞持续泵注直至所述井口压力停止上升，所述第三限压范围的下限值高于所述第二限压范围的上限值。
5.根据权利要求4所述的加砂方法，其特征在于，所述第一限压范围为0≤△p＜0.2P；所述第二限压范围为0.2P≤△p＜0.4P；所述第三限压范围为△p≥0.4P；△p为所述井口压力变化量，P为井口限压与每次泵注所述子段塞开始进入地层时井口压力的差值。
6.根据权利要求3所述的加砂方法，其特征在于，不同所述组合携砂液段塞中，前一个所述组合携砂液段塞的所述增砂子段塞的砂浓度增幅不高于后一个所述组合携砂液段塞的所述增砂子段塞的砂浓度增幅，所述砂浓度增幅为同一组合携砂液段塞中，砂浓度递增的连续两段所述子段塞的砂浓度的差值。
7.根据权利要求1至6任一项所述的加砂方法，其特征在于，所述向所述裂缝中泵注组合携砂液段塞，包括：
若注入的前一个所述组合携砂液段塞中的各段所述子段塞的砂浓度逐段增加，则确定下一个所述组合携砂液段塞的第一段所述子段塞的砂浓度高于前一个所述组合携砂液段塞中最后一段所述子段塞的砂浓度；
若注入的前一个所述组合携砂液段塞中存在连续泵注的两段所述子段塞的砂浓度相同，则确定下一个所述组合携砂液段塞的第一段所述子段塞的砂浓度等于前一个所述组合携砂液段塞中最后一段所述子段塞的砂浓度。
8.根据权利要求1至6任一项所述的加砂方法，其特征在于，所述向所述裂缝中交替泵注组合携砂液段塞和液体段塞，包括：
若注入的前一个所述组合携砂液段塞中的各段所述子段塞的砂浓度逐段增加，则向所述裂缝中泵注第一体积量的所述液体段塞；
若注入的前一个所述组合携砂液段塞中存在连续泵注的两段所述子段塞的砂浓度相同，则向所述裂缝中泵注第二体积量的所述液体段塞，所述第二体积量高于所述第一体积量。
9.根据权利要求8所述的加砂方法，其特征在于，所述第一体积量为井筒容积的1至1.5倍，所述第二体积量为井筒容积的2至3倍。
10.根据权利要求1至6任一项所述的加砂方法，其特征在于，所述通过井筒向储层泵注前置液形成裂缝，包括：
按照设定排量向所述井筒中泵注设定体积的前置液，所述设定排量满足如下关系式：
D＝(0.23～0.28)N
其中，D为所述设定排量，N为井下射孔孔眼数量；
所述设定体积满足如下关系式：
V＝(5～10)V筒
其中，V为所述设定体积，V筒为井筒容积。
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