CN112746833A - 低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法，提供一种应用于低渗透油藏改造的化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法，其采用配套的化学助剂与二氧化碳等混合泵注对地层进行改造，包括不返排酸与化学剂解堵、滑溜水与化学剂压裂和二氧化碳与化学剂转向压裂与混相几个步骤有序进行。本发明可以有效解决低渗透油藏储层敏感性强、储层渗透率低，能量不足、油井产量递减快和常规措施效果差和周期短等开发中存在的问题，实现对低渗储层渗流通道的疏通、原油流动性的改善和复杂网状立体裂缝体系的构建，储层的有效保护，单井产能和低渗透油藏的动用程度的大幅提高。
Description
技术领域
本发明属于油气开发领域，具体涉及一种应用于低渗透油藏增产的化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法。
背景技术
低渗透油气田在我国油气开发中有着重要的意义。我国低渗透油气资源分布具有含油气多、油气藏类型多、分布区域广的特点，在已探明的储量中，低渗透油藏储量的比例约占全国储量的2/3以上，开发潜力巨大。
我国近10年来所发现的石油天然气资源，每一年有4亿到5亿吨储量的增长，但70％左右都是低渗、特低渗油气藏，低渗透油气田已经成为油气开发建设的主战场。低渗透油气藏的主要特点就是渗透率极低，储层敏感性强，易受污染，污染后很难恢复，且这类油气藏弹性能量衰竭快、注水困难，油井产量递减快，很快就会进入低效开发阶段。
现有技术中对低渗透油气藏采用常规压裂增产作业，由于低渗透油气藏储层物性差、原油粘度较高、易发生水敏和盐敏等现象，易对地层造成污染，在工艺实施上也具有很大的局限性。为防止粘土矿物的膨胀，突破敏感性油藏开发中的制约，需要开展增产作业过程中的油藏保护技术的研究，亟需一种适合敏感性油藏的高效增产改造方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法，其适合敏感性油藏开发，可提高低渗透敏感性油藏的压裂产量，并可以减小储层敏感伤害。
本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法，包括以下步骤：
步骤(1)：化学剂现场配置：依据室内试验，根据单井的实际用量需求配置化学助剂溶液不返排酸、滑溜水和二氧化碳；
步骤(2)：地面流程试压：连接地面流程，泵注滑溜水进行地面流程试压，确保施工压力满足设备限压和地层压裂需求；
步骤(3)：泵注不返排酸与阳离子分散剂：不返排酸与阳离子分散剂按照体积比2:1的比例混合泵注，泵注过程控制压力，根据地层中粘土矿物含量，可适当调整阳离子分散剂比例；
步骤(4)：泵注滑溜水与降粘剂：滑溜水与降粘剂分散剂按照体积比2:1的比例混合泵注，泵注过程中依据限压情况提高注入排量；
步骤(5)：泵注二氧化碳地面流程循环冷却：从二氧化碳压裂泵车出口端接管线回至二氧化碳增压泵吸入端，以液态二氧化碳为介质对泵注二氧化碳的地面流程进行循环冷却，冷却结束后进入下一步骤；
步骤(6)：二氧化碳和混相剂泵注施工：二氧化碳和混相剂按照体积比大于2:1的比例、混合泵注模式进行施工，在施工过程中按照设计施工排量和压力执行，并监测压力变化情况，在施工过程中若出现超限压情况和设备故障，停止泵注进行整改；
步骤(7)：焖井、放喷测试：关井进行焖井，焖井时间依据室内试验的数值模拟结果确定，在焖井期间检测井口压力降落速率，当井口压力降落速率过大，压力降低量大于焖井初期井口压力30％时，提前终止焖井；待二氧化碳与原油充分作用后，根据停泵压力和井口压力情况择机开井放喷测试；
步骤(8)：优化生产制度、生产：根据步骤(7)中放喷测试的情况，选择合适油嘴进行生产，并根据适时套压、流压压力变化情况，调整生产制度，控制流量。
本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法，其中，所述步骤(5)中，泵注液态二氧化碳试压时，以20-30分钟为试压周期，周期内无刺漏且压力降落低于0.5MPa视为合格。
本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法，其中，所述步骤(7)中，焖井时间为7-15天。
本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法，其中，所示步骤泵注滑溜水的地面流程试压，以30分钟为试压周期，周期内压力降落低于0.5MPa视为合格。
本发明的有益效果：本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法，针对目标储层的岩性特征和流体特性，利用优化的不返排酸、滑溜水和二氧化碳分别或者混合以较大排量注入地层，降低入井液体对低渗透敏感性储层的伤害，减小对地层的污染；利用滑溜水作为刚性流体的特点，充填大的裂缝和孔隙空间，减小液体二氧化碳的滤失，并利用降粘剂对原油辅助降粘，增强原油的流动能力；二氧化碳和混相剂的混注，既丰富了压裂的裂缝体系，实现立体化的网状渗透空间，释放了原油的动用潜力，而混相剂的实用也有效降低二氧化碳与原油的混相压力，更容易实现混相驱油作用，提高低渗透油藏压裂改造效果。
下面结合附图对本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法的整体流程图；
图2为本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法中泵注二氧化碳的地面流程示意图；
图3为本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法在LZ油田低渗透油藏四口井上的产油量与本区块相同层位利用常规水力压裂方法的产油量的对比图表；
图4为本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法在LZ油田低渗透油藏四口井上的含水率与本区块相同层位利用常规水力压裂方法的含水率的对比图表；
图5为本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法在LH油田低渗透油藏两口井上的应用效果与邻井相同层位常规压裂的井的应用效果对比表。
具体实施方式
如图1所示，本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法，包括以下步骤：
(1)化学剂现场配置：依据室内试验，优化适合目标层的化学添加剂，根据单井的实际用量需求配置化学助剂溶液：不返排酸、滑溜水和二氧化碳，保证化学剂性能达到要求指标。
(2)地面流程试压：连接地面流程，泵注滑溜水并进行地面流程试压，确保施工压力满足设备限压和地层压裂需求。泵注滑溜水的地面流程试压，以30分钟为试压周期，周期内压力降落低于0.5MPa视为合格。
(3)泵注不返排酸与阳离子分散剂：不返排酸与阳离子分散剂按照体积比2:1的比例混合泵注，泵注过程控制压力，根据地层中粘土矿物含量，可适当调整阳离子分散剂比例。
(4)泵注滑溜水与降粘剂：滑溜水与降粘剂分散剂按照体积比2:1的比例混合泵注，泵注过程中依据限压情况，尽可能提高注入排量。
(5)泵注二氧化碳地面流程循环冷却：从二氧化碳压裂泵车出口端接管线回至二氧化碳增压泵吸入端(见图2)，以液态二氧化碳为介质对泵注二氧化碳的地面流程进行循环冷却，冷却结束后进入下一流程；泵注二氧化碳的地面流程试压必须以液态二氧化碳试压，以20-30分钟为试压周期，周期内无刺漏，压力降落低于0.5MPa视为合格。
(6)二氧化碳和混相剂泵注施工：二氧化碳和混相剂按照体积比大于2:1的比例，混合泵注模式进行施工，在施工过程中严格按照设计施工排量和压力执行，并监测压力变化情况，在施工过程中若出现超限压情况和设备故障，需停止泵注整改；
(7)焖井、放喷测试：关井进行焖井，焖井时间依据数值模拟结果，一般为10天左右，在焖井期间严格检测井口压力降落速率，若井口压力降落速率过大，降低量超过焖井时井口压力的30％，可提前终止焖井；待二氧化碳与原油充分作用后，根据停泵压力的大小和井口压力情况择机开井放喷测试。
(8)优化生产制度：根据放喷测试的情况，选择合适油嘴进行生产，并根据实时套压、流压等压力变化情况，及时调整生产制度，控制流量，减小对地层的二次伤害。
本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法在2018年在JD油田LZ区块低渗透油藏4口井的应用：
在2018年在JD油田LZ区块低渗透油藏L1井、G1井、L2井和L3井进行化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法实践应用，取得较好改造效果。4口井在压裂施工前都面临高含水、低能量，注水困难，油井产量递减快，采出程度低，开发形势较差等问题。本区块相同层位利用常规水力压裂方法改造效果差，增油不明显；作用周期极短，措施后有效周期平均不超过1个月。采用本发明方法对4口井进行压裂增产改造后，压裂前平均日产油1.07吨/天，平均含水率62.5％，压裂后1年时间内平均日产油5.79吨/天，措施后作用周期长，平均含水率15.7％。其中L1在化学剂与二氧化碳复合混相压裂改造后于2018年8月17日放喷，高峰期自喷产80吨油，不含水，稳定后产液8.07方，产油7.62方；G1井压后自喷高峰期10吨油左右。4口井压后产油情况和含水率对比如图3和图4所示。
本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法在LH油田LJ区块低渗砂岩油藏2口井上的应用：
LJ砂岩油藏属于典型的低渗欠压油藏，区块初期平均单井日产油15.6吨，目前平均单井日产油1.0吨左右，S1井初产11吨，目前间开生产，储层产能无法充分动用。由于储层敏感性强，长期弹性开采导致地层亏空，原油含量高等特点，常规水力压裂改造效果不明显。采用本发明方法对区块内S1井和S2井进行化学剂与二氧化碳复合混相改造，措施后开井返排生产，两口井初产日产液16.3立方米、产油11.2吨，6个月平均日产液10.2吨，平均日产油7.5吨，本发明措施后平均日产油是常规方法的8.3倍，改造后明显改善地层供液能力，有效提高了单井产量。2口井压后平均日产油和邻井相同层位常规压裂对比如图5所示。
本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法的有益效果如下：
第一，低渗储层物性差，近井地带易被污染堵塞，利用不返排酸来解除近井地层堵塞，疏通地层流体与井筒的通道，可降低压裂启动压力。
第二，针对地层粘土含量高导致储层伤害，加入阳离子分散剂，可以与粘土颗粒相结合，在溶蚀分散之后避免较小的颗粒在运移过程中重新堆积而堵塞通道，减少固相颗粒沉淀导致储层污染而影响后期排采效果。
第三，采用滑溜水复合分散型降粘剂以高排量注入地层，利用滑溜水刚性流体的特征进入已有原生微裂缝通道和大的储层孔隙空间，减小后续液态二氧化碳注入地层的滤失，避免产生指进现象，影响生产过程中的采油效率，另外，滑溜水进入储层的空间后，对地层具有保压作用。同时，分散型降粘剂可以减低界面张力，孔隙中的油膜会在降粘剂的作用下变为有利流动的细长型，有效提高了洗油效率，增强了原油的流动能力。
第四，二氧化碳注入装置循环冷却20分钟，清扫低压循环回路管线，避免管线中残留液相产生冰堵现象，试压30MPa不刺不漏，确保施工的安全性。
第五，采油液态二氧化碳与混相剂混合注入地层，利用超临界二氧化碳的强流动性和强破岩能力，制造复杂的裂缝网络，构建立体的渗透通道，沟通更多的储集空间；液态二氧化碳具有高气液膨胀比，可以有效补充地层能量，减缓在采油过程中压力的衰减。二氧化碳与原油混相后形成单一液相，可以有效地将地层原油驱替出来，二氧化碳复合混相剂后，不仅可以增加二氧化碳在原油中溶解度，提高原油的膨胀系数，增强对原油的驱动能力，而且可以减低原油与二氧化碳的混相压力，在混相驱动下，低渗储集空间中的原油更容易被置换出来，实现单井采收率的提高。
第六，施工完成后，考虑二氧化碳在原油中的分子扩散作用，需要关井7-15天，待二氧化碳与原油充分作用后，根据停泵压力的大小和井口压力情况择机开井放喷测试、投产，根据井口压力情况及时调整生产制度。在此期间，利用二氧化碳检测仪每隔2小时记录压力、温度和排放量，避免二氧化碳排放带来的安全事故。
总之，本发明采用相互独立的二氧化碳泵注和不返排酸与滑溜水泵注地面流程，针对地层的敏感特性，配合采用不同的化学助剂伴注，可以减小储层敏感伤害，可以大幅提高低渗透敏感性油藏增产效果，解决利用常规压裂措施效果不明显或措施有效期较短的问题，遏制低渗透油藏开发形势持续变差的局面。
本发明以对低渗透油藏的敏感机理的研究为基础，结合二氧化碳改善原油流动性、补充渗流驱动能量和返排彻底等特点，从分析岩石物性、流体性质及液岩反应关系入手，在传统常规压裂和二氧化碳改造技术基础之上，针对油藏特征配套使用针对不同堵塞物化学溶蚀剂，降低敏感性伤害。同时，利用二氧化碳的强破岩能力，在低渗储层制造形态复杂的立体网状渗流体系，实现对储集体大范围的沟通和地下油气的运移，从而有效解决低渗油藏开发中存在的诸多问题。本发明低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法中化学剂与二氧化碳复合混相压裂技术特别适合渗透率低、强水敏、能量不足，原油粘度较大的储层，可以有效地提高低渗透油藏压后产能，改善开发效果。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种低渗透油藏压裂改造的化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤(1)：化学剂现场配置：依据室内试验，根据单井的实际用量需求配置化学助剂溶液不返排酸、滑溜水和二氧化碳；
步骤(2)：地面流程试压：连接地面流程，泵注滑溜水进行地面流程试压，确保施工压力满足设备限压和地层压裂需求；
步骤(3)：泵注不返排酸与阳离子分散剂：不返排酸与阳离子分散剂按照体积比2:1的比例混合泵注，泵注过程控制压力，根据地层中粘土矿物含量，可适当调整阳离子分散剂比例；
步骤(4)：泵注滑溜水与降粘剂：滑溜水与降粘剂分散剂按照体积比2:1的比例混合泵注，泵注过程中依据限压情况提高注入排量；
步骤(5)：泵注二氧化碳地面流程循环冷却：从二氧化碳压裂泵车出口端接管线回至二氧化碳增压泵吸入端，以液态二氧化碳为介质对泵注二氧化碳的地面流程进行循环冷却，冷却结束后进入下一步骤；
步骤(6)：二氧化碳和混相剂泵注施工：二氧化碳和混相剂按照体积比大于2:1的比例、混合泵注模式进行施工，在施工过程中按照设计施工排量和压力执行，并监测压力变化情况，在施工过程中若出现超限压情况和设备故障，停止泵注进行整改；
步骤(7)：焖井、放喷测试：关井进行焖井，焖井时间依据室内试验的数值模拟结果确定，在焖井期间检测井口压力降落速率，当井口压力降落速率过大，压力降低量大于焖井初期井口压力30％时，提前终止焖井；待二氧化碳与原油充分作用后，根据停泵压力和井口压力情况择机开井放喷测试；
步骤(8)：优化生产制度、生产：根据步骤(7)中放喷测试的情况，选择合适油嘴进行生产，并根据适时套压、流压压力变化情况，调整生产制度，控制流量。
2.根据权利要求1所述的低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法，其特征在于：所述步骤(5)中，泵注液态二氧化碳试压时，以20-30分钟为试压周期，周期内无刺漏且压力降落低于0.5MPa视为合格。
3.根据权利要求1所述的低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法，其特征在于：所述步骤(7)中，焖井时间为7-15天。
4.根据权利要求1所述的低渗透油藏化学剂与二氧化碳复合混相压裂方法，其特征在于：所示步骤泵注滑溜水的地面流程试压，以30分钟为试压周期，周期内压力降落低于0.5MPa视为合格。
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