CN112012711A - 一种大斜度井压裂方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种大斜度井压裂优化方法，考虑裂缝与井网适配性的压裂参数优化设计边井、角井不同模式布缝，降低见水风险；其次利用油藏数值模拟方法，考虑缝间干扰优化合理裂缝间距，增强裂缝侧向扩展倾向，增大压裂复杂程度，进而提高裂缝改造体积；另外采用差异化的加砂泵注方法，实现长、短缝组合设计，提高大斜度井注采对应的裂缝匹配方法，实现提高储量纵向动用程度和提高单井采油速和度产量，为超低渗Ⅲ类和致密油藏开发开辟新方向。

Description

一种大斜度井压裂方法

技术领域

本发明涉及采油工程领域，特别涉及一种大斜度井压裂方法。

背景技术

近年来，随着开发的不断深入，低渗、超低渗和超低渗Ⅰ、Ⅱ类比例逐年降低，超低渗Ⅲ类、致密油比例逐年增大，低品位储量成为产建的主要对象。储层纵向上油层从整装连续叠置厚砂型向多夹层厚砂型、单层中厚砂型和多薄互层型转变；平面上从规模连续分布向局部连片转变，单一油层变化快，储层改造实现提产、降本难度加大。

目前水平井钻井与分段压裂成为提高超低渗Ⅲ类、致密储层单井产量的有效途径，但水平井只能动用单一小层，薄油层追踪困难，储量动用程度低，采油速度及最终采收率低；定向井开发分段压裂分压有效性难以控制，单井产量低。

综上所述，针对这种多薄层发育、隔夹层发育的厚油藏，亟需建立新的有效开发模式提高单井产量、改善开发效果。应用大斜度井+多段干扰压裂+精细分层注水开发，并建立一种大斜度井压裂优化设计方法，可提高储量动用程度，提高采油速度，为超低渗Ⅲ类和致密油藏开发开辟新方向。

发明内容

针对现有技术中多薄层发育和隔夹层发育的厚油藏开发难度大的问题，本发明提供一种大斜度井压裂优化方法，能够提高储量动用程度，提高采油速度。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种大斜度井压裂方法，包括以下步骤：

S1、在大斜度井试验区，根据注采驱替半径和菱形反九点井网，建立大斜度井裂缝布放模式；

S2、采用油藏数值模拟方法，结合油藏参数和岩石力学参数，确定大斜度井的裂缝间距；

S3、根据裂缝间距、测井参数、岩性参数和岩石力学参数，确定大斜度井射孔位置并进行射孔；

S4、进行压裂施工，根据布放模式和裂缝间距，长缝的改造段采用高粘压裂液作为前置液注入地层，短缝的改造段采用一定数量的低粘压裂液作为前置液注入地层；

S5、将压裂液携带支撑剂注入地层，然后采用压裂液基液顶替携砂液注入地层，完成压裂。

优选的，步骤1中大斜度井裂缝布放模式具体如下：

主向井的裂缝布放模式为哑铃形；侧向井的裂缝布放模式设计为纺锤形。

优选的，所述主向井斜井段长度为70～90m；侧向井斜井段长度为60～70m。

优选的，所述大斜度井部署区井距为400～450m，排距为80～120m，大斜度段长度为60～70m，菱形反九点井网的排距为120～150m。

优选的，步骤2中确定大斜度井的裂缝间距的方法具体如下：

根据三维天然裂缝建立数值模型，输入油藏参数和岩石力学参数，在水平两向应力差设定的条件下，分别模拟不同段间距条件下应力分布图；

选取应力分布图中应力集中带重合度最小区域对应的裂缝间距为最优的大斜度井的裂缝间距。

优选的，所述裂缝间距为15-25m。

优选的，步骤4中所述高粘压裂液包括水、稠化剂、交联剂和破胶剂；

所述低粘压裂液包括水和稠化剂。

优选的，步骤5中所述长缝注入过程中，支撑剂采用脉冲式加砂；

所述短缝注入过程中，前期采用基液和低砂比注入模式，后期采用高粘压裂液和高砂比注入模式。

优选的，所述脉冲式加砂采用携砂液和纯液体交替注入方法进行。

优选的，步骤5中顶替基液的体积等于施工管柱体积。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种大斜度井压裂优化方法，考虑裂缝与井网适配性的压裂参数优化设计边井、角井不同模式布缝，降低见水风险；其次利用油藏数值模拟方法，考虑缝间干扰优化合理裂缝间距，增强裂缝侧向扩展倾向，增大压裂复杂程度，进而提高裂缝改造体积；另外采用差异化的加砂泵注方法，实现长、短缝组合设计，提高大斜度井注采对应的裂缝匹配方法，实现提高储量动用程度和提高单井采油速度，为超低渗Ⅲ类和致密油藏开发开辟新方向。

附图说明

图1是本发明大斜度井布缝模式示意图。

图2是本发明渗流场分布特征图。

图3是本发明段间距对应力干扰的影响应力分布图。

图4是本发明大斜度井差异化加砂泵注井下微地震裂缝解释成果图。

图5是本发明基于人工裂缝扩展的数值计算方法的软件计算流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

一种大斜度井压裂优化方法，包括以下步骤：

S1，根据注采驱替半径和菱形反九点井网，在大斜度井区域建立大斜度井裂缝布放模式；

具体方法如下，根据低渗透油藏储层物性越低，启动压力梯度越高，对应的注采井间有效驱替半径越小的机理，建立不同渗透率、不同排距下累产油关系图版。

累产油关系图版中超低渗油藏合理布置井排距，大斜度井部署区井距为400～450m，排距为80～120m，考虑大斜度段长度为60～70m，菱形反九点井网的排距需增加大斜度段长度的一半，即为120～150m。

裂缝布放模式借鉴水平井开发经验，同时为了尽量增加斜井段的压裂改造段数，保证改造点间平面上存在一定的距离。主向井斜井段长度推荐为70～90m；侧向井考虑到见水风险，斜井段长度推荐为60～70m。根据渗流场分布特征，主向井为预防斜井段中部见水风险，裂缝布放模式设计为哑铃形；侧向井为预测斜井段端部见水风险，裂缝布放模式设计为纺锤形，具体参见图1和图2。

S2，利用人工裂缝扩展的数值模拟软件，建立人工裂缝扩展的数值计算方法，开展大斜度井缝间应力干扰机理及规律研究，优化形成大斜度井合理裂缝间距为15-25m；

人工裂缝扩展的数值计算方法具体如下，采用三维天然裂缝自动生成模型、中心型渗流计算模型、渗流-应力-破裂耦合计算模型等。经大量测试和验证比较，既可准确计算常规压裂的主缝扩展过程，又可计算非常规压裂的复杂缝网动态扩展过程，在精度和功能上比目前国际主流算法模型和软件均有优势，软件计算流程如图5所示。

参见图2，大斜度井缝间应力干扰指多条裂缝同时扩展，不同于定向井常规单缝压裂，裂缝内部注水压力对周围产生的干扰应力相互叠加，使裂缝间的应力场发生显著改变，导致裂缝的扩展偏离单缝压裂方向。也不同于水平井水力裂缝间应力干扰，大斜度井斜井段穿过各小层，受储层纵向层间应力差、层数等影响，水力裂缝纵向扩展会出现曲折、滑移等多种形态，人工裂缝纵向难以受控延伸，裂缝扩展较水平井影响因素更多。

通过采用数值模拟软件，对大斜度井缝内压力和远场地应力共同作用下裂缝周围的干扰应力进行研究，输入油藏参数和岩石力学参数，在水平两向应力差5MPa条件下，分别模拟段间距10m、20m、30m条件下应力分布图。当段间距过大的时候，裂缝前端的应力集中带重合的部分较少，缝间的干扰作用较弱；当段间距过小的时候，多裂缝的前端应力集中带会发生重合，相互之间的干扰严重，段间距越小，其应力干扰现象越严重。当模拟段间距为20m时，各裂缝之间相互影响较弱。该结果与井下微地震裂缝测试结果相符，如图3所示，裂缝带宽20-25m。

S3，根据优化段间距，结合测井资料、岩性资料、岩石力学资料(杨氏模量、泊松比)，以及固井质量、套管接箍位置，优选大斜度井合理射孔位置进行射孔；

S4，开始压裂施工，根据组合布缝模式，单井各段非均匀布缝，设计长缝的改造段采用一定数量的高粘压裂液作为前置液注入使地层起裂并造一定长度人工裂缝；设计短缝的改造段采用一定数量的低粘压裂液作为前置液注入；

具体地，步骤S4中高粘压裂液，主要配方为水+稠化剂+交联剂+破胶剂，主要目的是为了降低液体滤失，提高主缝有效缝长；低粘压裂液主要为基液，配方为水+稠化剂，主要目的是为了造主缝同时开启微裂缝，增加裂缝复杂程度；

压裂施工工艺一般采用长庆油田常用的水力喷砂压裂工艺，单簇射孔，多段压裂。

S5，采用压裂液携带支撑剂进入地层，在压裂施工过程中，造长缝泵注过程中，支撑剂是采用脉冲式加砂；造短缝泵注过程中，前期采用基液+10％-15％砂比注入，后期高粘液+15％-25％高砂比注入模式。

具体地，步骤S5中所采用的脉冲式加入主要是在加砂过程中不再采用连续性加砂，而是一段加入携砂液，一段纯液体，这样交替注入，目的是通过不断地段塞扫砂，增加支撑输送距离；

具体地，步骤S5中造短缝泵注过程中，前期注入基液低砂比加砂增加带宽，后期高粘液高砂比充填主缝，提高裂缝导流能力。

S6，使用压裂液基液顶替携砂液进入地层，其中，顶替基液的用量相当于施工管柱体积；

S7，关井30分钟、放喷和求产。

实施例1

参阅图4，采用本发明提供的一种大斜度井压裂优化方法，在试验区累计试验12口井，增产效果显著。X区6口井，投产初期平均单井日产油4.2t/d，含水28.4％，Y区10口井，平均单井日产油6.3t/d，含水30.1％，投产产量较同区相邻定向井提高3t/d。其中，A大斜度井开展差异化的加砂泵注方法试验，第一段采用前置液阶段高粘液造主缝，中间滑溜水低砂比加砂，后期高粘液高砂比充填主缝的加砂模式；第二段采用常规泵注模式。井下微地震测试结果表明，第一段有效支撑缝长、裂缝改造体积SRV高于第二段，表明本发明的大斜度井压裂优化方法与试油增产效果符合程度较高。

本发明建立的一种大斜度井压裂优化方法，其核心涵盖三个方面的内容：

1、考虑裂缝与井网适配性的压裂参数优化设计，即边纺锤形和哑铃形的组合布缝模式，降低见水风险。

建立菱形反九点井网条件下边井、角井不同布缝模式。大斜度井试验区应用菱形反九点井网形式，采用大斜度井斜井段穿过各小层，斜井段方位垂直与最大主应力方向。根据渗流场分布特征，主向井为预防斜井段中部见水风险，裂缝布放模式设计为哑铃形；侧向井为预测斜井段端部见水风险，裂缝布放模式设计为纺锤形(见图1)。通过油藏数值模拟方法表明，大斜度井边井纺锤形布缝、角井哑铃形布缝组合模式与常规定向井均一布缝模式相比，大斜度井累产量、采出程度高，同等生产时间条件下，见水时间和含水率降低。

2、利用油藏数值模拟方法，考虑缝间干扰优化合理裂缝间距，增强裂缝侧向扩展倾向，增大压裂复杂程度，进而提高裂缝改造体积；

根据动态地应力场及裂缝扩展模拟方法，优化合理段间距，结合测井、岩性和岩石力学参数，确定射孔位置；根据动态地应力场及裂缝扩展模拟研究表明，较小的段间距裂缝产生应力阴影，对裂缝扩展具有直接影响。裂缝间距小于10m时，井间裂缝窜通现象明显，影响施工安全和改造效果；当裂缝间距大于30m时，裂缝扩展及控制区域相对独立；当裂缝间距20m时，缝间干扰不明显，且裂缝侧向扩展倾向增强，形成的裂缝网络形态越复杂(见图2)，综合分析优化合理段间距15-25m。同时采用定点单簇、多段压裂工艺，优化该间距使各小层的射孔压裂改造点间具有一定的平面距离，更有利于各条压裂缝的有效开启及延伸，且在一定程度上避免了缝间干扰，更有利于各小层对产能的均匀贡献。

3、差异化的加砂泵注方法，实现长、短缝组合设计，即前置高粘液+脉冲加砂方式实现长缝，前置低粘液+中期低粘液低砂比+后期高粘液高砂比充填的加砂方式实现短缝，提高大斜度井注采对应的裂缝匹配方法。

根据组合布缝模式，优化差异化的加砂泵注方法。在压裂施工过程中，同等施工规模、施工排量下，为实现长缝、提高有效支撑缝长，采用前置液阶段高粘液造主缝降低液体滤失，中后期采用脉冲加砂方式增加支撑输送距离；为实现短缝提高裂缝复杂程度，采用前置液阶段低粘液造主缝同时开启微裂缝，中期基液低砂比加砂增加带宽，后期高粘液高砂比充填主缝的加砂模式，提高裂缝导流能力。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大斜度井压裂方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在大斜度井试验区，根据注采驱替半径和菱形反九点井网，建立大斜度井裂缝布放模式；

S2、采用油藏数值模拟方法，结合油藏参数和岩石力学参数，确定大斜度井的裂缝间距；

S3、根据裂缝间距、测井参数、岩性参数和岩石力学参数，确定大斜度井射孔位置并进行射孔；

S4、进行压裂施工，根据布放模式和裂缝间距，长缝的改造段采用高粘压裂液作为前置液注入地层，短缝的改造段采用一定数量的低粘压裂液作为前置液注入地层；

S5、将压裂液携带支撑剂注入地层，然后采用压裂液基液顶替携砂液注入地层，完成压裂。

2.根据权利要求1所述的一种大斜度井压裂方法，其特征在于，步骤1中大斜度井裂缝布放模式具体如下：

主向井的裂缝布放模式为哑铃形；侧向井的裂缝布放模式设计为纺锤形。

3.根据权利要求2所述的一种大斜度井压裂方法，其特征在于，所述主向井斜井段长度为70～90m；侧向井斜井段长度为60～70m。

4.根据权利要求1或3所述的一种大斜度井压裂方法，其特征在于，所述大斜度井部署区井距为400～450m，排距为80～120m，大斜度段长度为60～70m，菱形反九点井网的排距为120～150m。

5.根据权利要求1所述的一种大斜度井压裂方法，其特征在于，步骤2中确定大斜度井的裂缝间距的方法具体如下：

根据三维天然裂缝建立数值模型，输入油藏参数和岩石力学参数，在水平两向应力差设定的条件下，分别模拟不同段间距条件下应力分布图；

选取应力分布图中应力集中带重合度最小区域对应的裂缝间距为最优的大斜度井的裂缝间距。

6.根据权利要求1或5所述的一种大斜度井压裂方法，其特征在于，所述裂缝间距为15-25m。

7.根据权利要求1所述的一种大斜度井压裂方法，其特征在于，步骤4中所述高粘压裂液包括水、稠化剂、交联剂和破胶剂；

所述低粘压裂液包括水和稠化剂。

8.根据权利要求1所述的一种大斜度井压裂方法，其特征在于，步骤5中所述长缝注入过程中，支撑剂采用脉冲式加砂；

所述短缝注入过程中，前期采用基液和低砂比注入模式，后期采用高粘压裂液和高砂比注入模式。

9.根据权利要求8所述的一种大斜度井压裂方法，其特征在于，所述脉冲式加砂采用携砂液和纯液体交替注入方法进行。

10.根据权利要求1所述的一种大斜度井压裂方法，其特征在于，步骤5中顶替基液的体积等于施工管柱体积。

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