CN113356819A - 一种对储层进行改造的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种对储层进行改造的方法，包括：步骤一，进行地层准备以使得地层的滤失满足要求，步骤二，以低排量和低于破裂压力的注入压力向地层内注入液态二氧化碳的方式进行扩容操作，以在地层内形成微裂缝，步骤三，进行近井能量补充，步骤四，进行压裂作业，该方法在压裂作业前，先进行改善地层的作业，以在近井带附近形成新的应力场、开启微裂隙，在后期的压裂作业中，能形成大规模缝网。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发工程领域，具体涉及一种对储层进行改造的方法。
背景技术
在石油天然气开采技术领域，可以通过人为压裂的方式使地层产生裂缝，改善油气在地下的流动环境，使井产量增加，对改善井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况可起到重要的作用。但是，传统压裂方式已经无法适应油田勘探开发程度的不断加深。
由此，设计一种新的对储层进行改造的方法是亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种对储层进行改造的方法。该方法在压裂作业前，先进行改善地层的作业，以低排量的方式向地层中注入一定量的二氧化碳，以在近井带附近形成新的应力场、开启微裂隙，补充地层能量，且在后续的压裂施工中已形成的微裂缝网络可降低施工压力、有助于形成大规模缝网，提高储层的改造程度。
根据本发明，提出了一种对储层进行改造的方法，包括：
步骤一，进行地层准备以使得地层的滤失满足要求，
步骤二，以低排量和低于破裂压力的注入压力向地层内注入液态二氧化碳的方式进行扩容操作，以在地层内形成微裂缝，
步骤三，进行近井能量补充，
步骤四，进行压裂作业。
在一个实施例中，在步骤一中，以相同的排量分别向井筒内注入二氧化碳和清水，通过两次注入的压力差比清水的压力值是否超过设定值来判定是否满足滤失要求，如果两次注入的压力差比清水的压力值不超过30％，则满足滤失要求，相反地，如果两次注入的压力差比清水的压力值超过30％，则需要进行堵滤失操作以达到滤失要求。
在一个实施例中，在步骤一中，如需要则通过泵送10～60m3的暂堵剂以进行堵滤失操作，其中，暂堵剂包括质量为含量为9～11％的聚丙烯酰胺，其余为清水。
在一个实施例中，在步骤二中包括：
第一分步，以第一注入压力注入第一量的二氧化碳，
第二分步，依次提高注入压力直到与延伸压力相等，注入排量随着注入压力的增加而主动增加，
第三分步，依次提高注入压力，随着注入压力的增加，当注入压力下降至少一个等量值时，判定出现破裂迹象，并将出现破裂迹象时所采用的注入压力的上一阶梯级的注入压力所对应的排量定义为最大注入排量，
第四分步，以最大注入排量注入直至达到扩容界限。
在一个实施例中，在第一分步中，第一注入压力为Pi，Pi由Pi＝r*Pe计算，其中，r＝Pe/Pf，Pf破裂压力，Pe为延伸压力，
或/和在第一分步中，二氧化碳的注入的第一量为15～60m3。
在一个实施例中，在第三分步中，注入压力阶梯式等量增加，并且各次增加的等量值为延伸压力与破裂压力的差值的五分之一到十分之一，并且，相邻的阶梯注入之间所间隔的时长逐渐增加。
在一个实施例中，在第四分步中，在最大排量注入过程中，注入压力逐渐降低，记录注入压力的变化，以注入压力每降低一定百分比记录一个节点，当节点的时间间隔逐步减小时，处于扩容见效期，当节点的时间间隔逐步增大时，可判断为达到扩容界限。
在一个实施例中，在步骤三中，对于老井，所注入的量为弥补生产所造成的亏空，若在注入过程中压力涨幅超过10％则停止，
对于新井，所注入的量可以设计为100～200m3，若在注入过程中压力涨幅超过10％则停止。
在一个实施例中，在步骤四中，注入一次或者多次液态二氧化碳直到出现明显破裂迹象，其中，如果多次注入的情况中，注入速率依次提高。
在一个实施例中，在步骤四中，当出现破裂迹象后，再持续注入100～200m3液态二氧化碳。
与现有技术相比，本发明的优点在于，该方法中，在压裂作业前，通过向储层内注入液体二氧化碳的方式对地层进行改善，以在近井带形成新的应力场、开启微裂隙，从而达到补充近井地层能力的目的。同时、在后续的压裂施工中已形成的微裂缝网络可降低施工压力、有助于形成大规模缝网，构造复杂裂缝，提高储层的改造程度。另外，通过扩容操作，进行了地层改善并减小了部分储层物性的影响，如地应力差较大、天然裂缝不丰富等，扩大了后续压裂技术的适用范围。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
图1显示了根据本发明的一个实施例的方法的工艺流程图；
图2a显示了根据本发明的一个实施例的近井带的射孔周围的原始应力场；
图2b显示了根据本发明的一个实施例的近井带的的射孔周围的扩容后的地应力场；
图3显示了根据本发明的一个实施例的射孔作业后的地层示意图；
图4显示了根据本发明的一个实施例的扩容构造应力场的地层示意图；
图5显示了根据本发明的一个实施例的扩容构造微裂缝的地层示意图；
图6显示了根据本发明的一个实施例的产生主裂缝的地层示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步说明。
图1显示了根据本发明的方法的工艺流程图。该方法在于提供一种对储层进行改造的方法。具体地，如S1的步骤一，进行地层(在图3～6中，以图号2标示)准备以使得地层的滤失满足要求，为后续的注入二氧化碳操作提供准备，避免二氧化碳滤失。如S2的步骤二，在地层准备好的基础上，以低排量和低于破裂压力的注入压力向井筒(在图3～6中，以图号1标示)内注入液态二氧化碳的方式进行扩容操作，以在地层内的近井带形成新的应力场(如图2a、2b和4所示)，并开启微裂缝(如图5所示，并通过标号4表示)。如S3的步骤三，进行近井能量补充，进一步降低原油的粘度，进而提高开采效果。如S4的步骤四，进行压裂作业，以达到开采生产要求，如图6所示。
该方法中，在压裂作业前，先进行改善地层操作，通过低速注入的二氧化碳的方式，在地层内不产生大型主裂缝，同时利用二氧化碳特性提高近井带微裂隙内的静压力，有效开启微裂隙乃至破裂，形成微裂缝网络，完成压裂前对地层的预处理，从而，在后续的压裂作业时主裂缝的延伸过程中具备产生诸多分支裂缝的能力，达到体积压裂的效果。进而，本申请的方法使得原本不适用例如体积压裂的储层也可达到体积压裂的改造效果，提升体积压裂的效果。还有，该方法可有效提高压裂时的裂缝数量及泄油面积，进而提高储层的改造程度。再有，通过地层改善减小了部分储层物性的影响，如地应力差较大、天然裂缝不丰富等，扩大了体积压裂技术的适用范围。另外，通过近井带注入二氧化碳，可以补充地层能量，降低原油粘度，在形成微裂缝后又再一次的补充地层能量。
在进行扩容改造前，需要进行地层准备工作，以使得地层的滤失满足要求，避免在扩容改造过程中，所注入的二氧化碳泄露损失。
具体地，先要根据压降分析判断地层的滤失情况。比如，依次地，以相同排量，比如，0.5～1m3/min分别注入液态二氧化碳及清水，两次注入的压力的差值比上清水注入的压力值是否超过设定值来判定是否满足滤失要求。其中，当两者注入压力差值比清水的压力值超过30％时，判定液态二氧化碳在该地层的滤失。相反地，如果两次注入的压力差值比清水的压力值不超过30％，则该地层满足滤失要求。
而当判定存在滤失时，需要泵入一定量的液态类的暂堵材料，以降低地层滤失，使其达到要求。优选地，可以泵送10～60m3的暂堵材料，并且，该暂堵剂包括质量为含量为9～11％的聚丙烯酰胺，其余为清水。
根据本发明，在滤失判定完成或者暂堵后，向井筒内泵入液态二氧化碳10m3，并进行停泵测压降效率，并且，该测试过程需要持续至少半个小时。
扩容时，遵循低排量并以低于破裂压力的方式向地层中注入液体二氧化碳。此处需要说明的是，在本申请的步骤一之前，射孔操作已经完成并在地层内形成射孔，如图3所示(在图3，以图号3标示)，这是本领域技术人员所熟知的。扩容初期，二氧化碳的液体沿射孔孔眼进入地层空隙，并开始形成支撑。随着注入量的增大，扩容范围逐步增大，同时地层的孔隙压力逐渐增大，岩石骨架发生位移，岩体的有效应力发生改变，进而形成了新的应力场，如图2a、2和4所示。随着注入量的进一步增大，扩容范围内岩体或存在自体缺陷、或达到拉伸极限，逐渐产生了张性或剪性的微裂隙，如图5所示。由此，上述扩容达到了改善地层的目的。
更加具体地，首先，扩容初步注入时，注入压力限制为第一注入压力并注入一定的量。其中，第一注入压力可以为Pi，并由Pi＝r*Pe计算，其中，r＝Pe/Pf，Pf破裂压力，Pe为延伸压力。而注入的量可以优选为15～60m3，例如40m3。由于Pe小于Pf，则此时注入压力未达到延伸压力，更未接近破裂压力。这步操作使得二氧化碳沿着射孔孔眼进入到地层空隙，并开始形成支撑。
需要说明的是，公式中的Pf和Pe可以参照临井的数值，即若有临井同层的破裂压力Pf、延伸压力Pe数据，则可直接使用。但是，若缺少该数据，则需对在现场对该目的井进行小型压裂以获取参数Pf、Pe。比如，使用10～30m3液体进行小型压裂，先以不低于1m3/min的排量进行注入，如地层未破裂则进一步提高排量，直至地层破裂，此时记录破裂压力Pf。然后，保持破裂时的排量继续注入，记录延伸压力Pe。
然后，注入压力依次提高直至与延伸压力相等。例如，注入压力阶梯式增加，且等量增加。比如，根据不同的施工情况，每次增加1～2MPa。在此过程中，排量随着注入压力的提高而自然增加。
再然后，当注入压力增加到延伸压力后，将延伸压力与破裂压力的差值均匀分为5～10个阶梯，每隔一段时间(例如1个小时)提高注入压力一个阶梯。此过程，排量随压力的提高而增大。当注入压力逐渐接近破裂压力时，增加阶梯间隔时间增加，例如，改为每2小时提高注入压力一个阶梯。直至在某一阶梯的注入压力，出现破裂迹象(即压力的明显下落，比如压力下降的值不小于一个阶梯所对应的值)。再将注入压力降为上一阶梯数值，将此时所对应的注入排量规定为最大注入排量。上述的依次提高注入压力的注入方式，随着注入量的增大，扩容范围逐步增大，同时地层的孔隙压力逐渐增大，岩石骨架发生位移，岩体的有效应力发生改变，进而形成了新的应力场。
最后，采用最大排量进行注入操作，直至扩容结束。具体地，在最大排量注入的条件下，长期注入使得微裂隙开启。随着注入压力的逐渐降低，记录注入压力的变化，注入压力每降低x％记录为一个节点(例如，x可以取值1～2，若地层较致密，x取值减小，比如为0.1～0.5)。当节点的时间间隔逐步减小时，可以确定处于扩容见效期。而当节点的时间间隔逐步增大时，认为已达到扩容的界限，扩容的边际效益在迅速降低，此时可结束扩容。
在扩容操作前，场内应力场比较均匀，如图2a所示。而通过扩容操作，场内应力变化，如图2b和4所示，其中，由射孔3向远端方向上，应力场数值逐渐减小直至恢复原始地应力场。尤其是当水平井存在多个射孔点时，各射孔所构造的应力场互相连通形成范围更大的、连续的应力场，提高了扩容的有效作用范围。
在扩容结束后，还要持续注入液态二氧化碳以进行地层近井能量补充。其中，注入的量可以根据井况进行分类设计。例如，对于已投产过的井，该阶段注入量应弥补前期生产造成的地层亏空，加入在注入过程中出现压力涨幅超过10％则停止。对于新井，可持续注入100～200m3，若在注入过程中压力涨幅超过10％则停止。这种注入过程，补充了近井带地层能量，降低了原油的粘度。
在完成上部补充能量的操作后，也就是，注入过程中明显压力上涨(涨幅超过10％)或已完成设计注入量后，提升注入速率0.5m3/min，注入大约50m3液态二氧化碳。在该阶段注入过程或结束时，若没有出现明显的破裂显示(注入压力瞬时下落超过10％)，再一次将注入效率提高0.5m3/min后注入大约50m3液态二氧化碳，并通过重复性操作，直至出现明显破裂显示。通过上述操作，在地层中形成主裂缝(在图6中以图号5标示)，达到压裂的目的。
在出现明显破裂显示后，还要持续一定规模(100～200m3)的注入，用于保证裂缝进一步延伸，从而提高地层改造效果。
在注入完成后，也需要停泵测压降速率。并且，这次所得的压降速率值与前期的压降速率值进行对比，用于分析该方法的实施效果，为油气井施工积累经验。
以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种对储层进行改造的方法，其特征在于，包括：
步骤一，进行地层准备以使得地层的滤失满足要求，
步骤二，以低排量和低于破裂压力的注入压力向地层内注入液态二氧化碳的方式进行扩容操作，以在地层内形成微裂缝，
步骤三，进行近井能量补充，
步骤四，进行压裂作业。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤一中，以相同的排量分别向井筒内注入二氧化碳和清水，通过两次注入的压力差比清水的压力值是否超过设定值来判定是否满足滤失要求，如果两次注入的压力差比清水的压力值不超过30％，则满足滤失要求，相反地，如果两次注入的压力差比清水的压力值超过30％，则需要进行堵滤失操作以达到滤失要求。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤一中，如需要则通过泵送10～60m3的暂堵剂以进行堵滤失操作，其中，暂堵剂包括质量为含量为9～11％的聚丙烯酰胺，其余为清水。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤二中包括：
第一分步，以第一注入压力注入第一量的二氧化碳，
第二分步，依次提高注入压力直到与延伸压力相等，注入排量随着注入压力的增加而主动增加，
第三分步，依次提高注入压力，随着注入压力的增加，当注入压力下降至少一个等量值时，判定出现破裂迹象，并将出现破裂迹象时所采用的注入压力的上一阶梯级的注入压力所对应的排量定义为最大注入排量，
第四分步，以最大注入排量注入直至达到扩容界限。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在第一分步中，第一注入压力为Pi，Pi由Pi＝r*Pe计算，其中，r＝Pe/Pf，Pf破裂压力，Pe为延伸压力，
或/和在第一分步中，二氧化碳的注入的第一量为15～60m3。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在第三分步中，注入压力阶梯式等量增加，并且各次增加的等量值为延伸压力与破裂压力的差值的五分之一到十分之一，并且，相邻的阶梯注入之间所间隔的时长逐渐增加。
7.根据权利要求4到6中任一项所述的方法，其特征在于，在第四分步中，在最大排量注入过程中，注入压力逐渐降低，记录注入压力的变化，以注入压力每降低一定百分比记录一个节点，当节点的时间间隔逐步减小时，处于扩容见效期，当节点的时间间隔逐步增大时，可判断为达到扩容界限。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤三中，对于老井，所注入的量为弥补生产所造成的亏空，若在注入过程中压力涨幅超过10％则停止，
对于新井，所注入的量可以设计为100～200m3，若在注入过程中压力涨幅超过10％则停止。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤四中，注入一次或者多次液态二氧化碳直到出现明显破裂迹象，其中，如果多次注入的情况中，注入速率依次提高。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤四中，当出现破裂迹象后，再持续注入100～200m3液态二氧化碳。
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