CN113530515A - 一种超声波辅助生热剂激励相变压裂液稠油层增产的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声波辅助生热剂激励相变压裂液稠油层增产的工艺方法，包括以下步骤：首先确定压裂位置进行射孔；再配制相变压裂液和生热剂以备用；随后注入前置压裂液，将油气储层压开形成水力裂缝；再注入含第一生热剂的相变压裂液填充水力裂缝；待相变压裂液注入完毕后，向稠油油藏注入第二生热剂在压开的水力裂缝中混合反应，释放热量；接着下入大功率超声波系统工作；随后将顶替液注入水力裂缝中，防止相变压裂液回流井筒；待顶替液注完后，关闭超声波供电电源，并上提大功率超声波系统；焖井一段时间，令相变压裂液完全相变；开井，泄压，完成压裂液返排。本方法加快了生热剂的反应速率，同时利用超声波产生大量微裂缝，提高油气产能。
Description
技术领域
本发明属于稠油油藏压裂技术领域，尤其涉及一种超声波辅助生热剂激励相变压裂液稠油层增产的工艺方法。
背景技术
稠油油藏具有低渗透油藏的物性差、储层非均质性严重等特性，又具有稠油的高黏度、流动性差等特点，且稠油中的胶质与沥青质含量高，轻质馏分少，容易堵塞，而且稠油的黏度对温度非常敏感，温度降低，黏度急剧升高。在水力压裂过程中，压裂液的温度较低导致稠油油藏温度降低，稠油黏度升高，稠油流动性变差，开采难度加大。
针对稠油油藏的特点，前人提出利用自生热压裂液来提高储层温度，自生热压裂液是在常规水基压裂液的基础上，添加一定量的亚硝酸钠、氯化铵、盐酸以及缓蚀剂。亚硝酸钠和氨化铵是生热剂，当它们在催化剂盐酸存在的条件下混合时，会发生化学放热反应，释放出大量热量，从而使压裂液温度升高。
超声波振动是一种频率高于20kHz的振动，在油气储层传播的过程中，由于物质的声吸收特性，超声能量射入物质后，部分超声能量将转化为热能，并使物质温度升高。并且功率超声在液体介质中会产生空化作用，局部压力增高，同时伴有强烈的冲击波和微射流，可对储层进行快速、大量的造缝，进而为裂缝的扩展提供良好的形成条件。
自支撑相变压裂技术，即：向储层注入由相变流体和非相变流体组成的相变压裂液体系，在地层温度的刺激下，相变流体发生相变，由液体变为固体的相变压裂液颗粒从而支撑水力裂缝，而非相变流体占据的空间在其返排后则成为油气高速流动的通道；然而相变压裂液的相变条件主要受压力、温度等控制，而仅仅依靠储层内的温度条件很难使相变压裂液达到很好的相变效果，因此采用超声波来激励相变压裂液有效控制相变过程，达到防堵、增产的效果。
以上技术虽然有很多益处，但是还存在以下问题：(1)稠油压裂增产时在近井地带易产生冷损伤，注入低温压裂液可能降低稠油黏度，引发近井处发生污染。(2)传统相变压裂液的相变条件难以精确控制，相变条件苛刻且主要受到地温条件控制。(3)相变压裂液体系中生热剂的反应效率较低，且生热剂的浓度难以确定。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种超声波辅助生热剂激励相变压裂液稠油层增产的工艺方法，该工艺方法有利于稠油油藏裂缝复杂缝网的构建，大幅度降低稠油黏度，增大稠油油藏导流能力，还可以有效控制相变压裂液的相变条件，达到防堵、增产的目的。
使用所述的利用超声波激励相变压裂液增产的工艺方法，包括以下步骤：
(1)综合利用测井、地球化学、和地球物理等资料，计算油气储层油气含量，确定压裂位置。
(2)采用钻头钻取垂直井段上部井眼，下入表层套管，注入水泥浆进行固井，随后用大尺寸钻头钻取垂直井段下部井眼，钻穿盖层后打开油气储层，下入隔温技术套管，注水泥浆进行固井，并在压裂部位顶部设置环空封隔器，然后继续向下钻进，至钻头位于油气储层底部上部1-3m处停止，下入隔温油管，并注入水泥浆固井，同时在井底下封隔器。
(3)在稠油产层下部，下入井下斜向器和造斜导向器，钻取下部水平井眼，并结合地质导向和随钻资料，确定水平段的倾角和钻进距离。
(4)钻完水平段后进行压裂设备安装工作，将压裂管柱推送到预定范围内的水平井中，利用射孔枪对稠油产层进行定向射孔，获得合理分布的大尺寸射孔孔眼；
(5)配制相变压裂液和生热剂以备用。
(6)利用高压注水装置向储层注入非相变体系，将储层压开形成水力裂缝。
(7)将含有第一生热剂的相变压裂液注入稠油产层中，填充水力裂缝。
(8)待相变压裂液注入完毕后，向稠油产层注入第二生热剂。
(9)随后下入大功率超声波系统到压裂区域，打开地面超声波供电电源，利用大功率超声波发生器产生大功率的脉冲电信号，经电缆和超声波作业专用马笼头传输到井下超声波换能器，该换能器可实现电声信号的转换，产生的大功率超声波作用于相变压裂液使得整个区域温度升高，此时液体发生相变转换为固体支撑剂。
(10)将顶替液注入稠油油藏中，防止非相变体系和相变压裂液回流井筒。
(11)待顶替液铺展水力裂缝后，关闭超声波供电电源，并上提大功率超声波系统，直至移出井口，同时密封井口焖井一段时间，令相变压裂液在高温下完全相变，完成对水力裂缝的前缘支撑。
(12)开井，泄压，让注入相变压裂液和顶替液返排，压裂液返排后让出的空间作为油气流动通道。
作为优选，第(2)步中，所述垂直井段井眼尺寸为φ508mm～1066.8mm。
作为优选，第(2)步中，所述水泥浆为高导热系数的水泥浆，所述油管和封隔器则需要具有隔热功能。
作为优选，第(3)步中，所述水平段的倾角小于6°、钻进距离为200～800m。
作为优选，第(5)步中，所述相变压裂液为超分子化合物，包括相变体系30％-50％，非相变体系50％-70％。
作为优选，第(5)步中，所述生热剂包括质量百分比浓度为3％-8％的第一生热剂和第二生热剂；所述第一生热剂为亚硝酸钠；所述第二生热剂包括氯化铵、盐酸和甲酸。
作为优选，第(5)步中，所述非相变体系为胍胶压裂液。
作为优选，第(10)步中，所述顶替液为质量百分比浓度为0.1％-0.3％的胍胶水溶液。
利用超声波辅助生热剂激励相变压裂液稠油层增产主要有以下几点优势：(1)解决了注入冷流体对稠油储层的伤害，提高了形成压裂裂缝的导流能力。(2)相变压裂液在液体泵注过程中，只有流体，没有固体支撑剂，两种流体非混溶、不混相，流动过程中各自占据独立流通通道，避免了磨损和砂堵问题。(3)利用超声波技术不仅可以有效控制相变压裂液的相变条件，还可以使得岩石骨架发生变形并可以形成微裂缝，控制造裂方向，提高油气产能。(4)超声波的空化作用和热效应原理，加快了生热剂的反应速率，减少生热剂的用量。(5)储层定位和作用一体化超声波装置有效提高作业效率，减少作业时间。
附图说明：
图1超声波辅助生热剂激励相变压裂液稠油层增产示意图
其中，1、超声波供电源，2、大功率超声波发生器，3、高压注水装置，4、井口，5、表层套管，6、隔温技术套管，7、固井水泥环，8、隔温油管，9、环空封隔器，10、压裂管柱，11、电缆，12、封隔器，13、马笼头，14、井下超声波换能器，15、射孔，16、生热剂，17、相变压裂液，18、封隔器，19、盖层，20、稠油产层。
具体实施方式：
以下结合附图和具体实施例对本发明进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种超声波激励相变压裂液增产的工艺方法，包括以下步骤：
(1)综合利用测井、地球化学、和地球物理等资料，计算稠油产层20油气含量，确定压裂位置。
(2)在盖层19地面区域，采用大尺寸钻头钻取垂直井段上部井眼，下入表层套管5，注入水泥浆进行固井，然后用大尺寸钻头钻取垂直井段下部井眼，钻穿盖层后打开稠油产层20，下入隔温技术套管6，注水泥浆进行固井，形成固井水泥环7，并在压裂部位顶部设置环空封隔器9，然后继续向下钻进，至钻头位于油气储层底部上部1-3m处停止，下入隔温油管8，并注水泥浆固井，同时在井底下封隔器12。
(3)在稠油产层20下部，下入井下斜向器和造斜导向器，钻取下部水平井眼，并利用地质导向钻具控制水平井眼倾角小于6°，水平段钻进距离为200～800m，下入套管固井，并在井底下入封隔器18。
(4)钻完水平段后进行压裂设备安装工作，将压裂管柱10推送到预定范围内的水平井中，利用射孔枪对稠油产层20进行定向射孔，获得合理分布的大尺寸射孔孔眼15。
(5)配制相变压裂液17和生热剂16以备用。所述相变压裂液体系包括相变体系30％-50％，非相变体系50％-70％。其中，所述相变体系为超分子化合物，以质量百分比计，其原料组成包括超分子构筑单元10％-40％，超分子功能单元20％-40％，表面活性剂为0.5％-2％，无机盐为0％-5％，助溶剂为0％-2％，氧化剂为0.5％-2％，其余为溶剂。其中，所述超分子构筑单元包括三聚氰胺类物质。所述超分子功能单元包括乙酸乙烯酯、丙烯腈或其混合物；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；所述无机盐为磷酸钠；所述助溶剂为聚乙二醇；所述氧化剂为双氧水、过硫酸铵或重铬酸钠等；所属溶剂为甲苯或对二甲苯。所述非相变体系为胍胶压裂液。所述生热剂16包括质量百分比浓度为3％-8％的一生热剂和第二生热剂，所述第一生热剂为亚硝酸钠；所述第二生热剂包括氯化铵、盐酸和甲酸。
(6)利用高压注水装置3以高于油气储层岩石破裂压力的注入压力向储层注入非相变体系，非相变体系将储层压开形成水力裂缝，为后续相变压裂液1和生热剂的进入提供渗流通道。
(7)将含有第一生热剂的相变压裂液17注入稠油产层20中，填充水力裂缝。随着地层温度的升高，相变压裂液17的黏度逐渐增高，从液态逐渐变为固态，形成更复杂的裂缝网络结构，实现对裂缝的支撑，但相变时间一般较长。
(8)相变压裂液17注入完毕后，向稠油产层20注入第二生热剂。第一生热剂和第二生热剂混合时，会发生化学放热反应，释放出大量的热量，从而使压裂液温度升高，加快相变压裂液相变速率，降低稠油黏度，提高稠油油藏的导流能力。
(9)随后下入大功率超声波系统到压裂区域，打开地面超声波供电电源1，利用大功率超声波发生器2产生大功率的脉冲电信号，经电缆11和超声波作业专用马笼头13传输到井下超声波换能器14，该换能器可实现电声信号的转换，产生的大功率超声波作用于相变压裂液17，超声波在相变压裂液中产生空化作用和热效应，局部压力增高，同时伴有强烈的冲击波和微射流，使得之前水力压裂的裂缝得到进一步扩展，而且超声波可以促进第一生热剂和第二生热剂反应效率，减少生热剂的用量，释放出更多的热量，且超声空化作用产生的局部高温使得相变压裂液温度升高，缩短相变时间，降低稠油黏度，提高稠油流通能力，增大油气产能。井下超声波换能器14超声频率为20～60kHz，超声功率为150～300W。
(10)将顶替液注入稠油产层20中，防止非相变体系和相变压裂液17回流井筒，所述顶替液为质量百分比浓度为0.1％-0.3％的胍胶水溶液。
(11)待顶替液铺展水力裂缝后，关闭超声波供电电源1，并上提大功率超声波系统，直至移出井口，同时密封井口焖井一段时间，令相变压裂液在高温下完全相变，完成对水力裂缝的前缘支撑。
(12)开井，泄压，让注入的相变压裂液17和顶替液返排，压裂液返排后让出的空间作为油气流动通道。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种超声波辅助生热剂激励相变压裂液稠油层增产的工艺方法，其特征在于：具体工艺步骤如下所示：
(1)综合利用测井、地球化学、和地球物理等资料，计算油气储层油气含量，确定压裂位置。
(2)采用钻头钻取垂直井段上部井眼，下入表层套管，注入水泥浆进行固井，随后用大尺寸钻头钻取垂直井段下部井眼，钻穿盖层后打开油气储层，下入隔温技术套管，注水泥浆进行固井，并在压裂部位顶部设置环空封隔器，然后继续向下钻进，至钻头位于油气储层底部上部1-3m处停止，下入隔温油管，并注水泥浆固井，同时在井底下封隔器。
(3)在稠油产层下部，下入井下斜向器和造斜导向器，钻取下部水平井眼，并结合地质导向和随钻资料，确定水平段的倾角和钻进距离。
(4)钻完水平段后进行压裂设备安装工作，将压裂管柱推送到预定范围内的水平井中，利用射孔枪对稠油产层进行定向射孔，获得合理分布的大尺寸射孔孔眼；
(5)配制相变压裂液和生热剂以备用。
(6)利用高压注水装置向储层注入非相变体系，将储层压开形成水力裂缝。
(7)将含有第一生热剂的相变压裂液注入稠油产层中，填充水力裂缝。
(8)待含有第一生热剂的相变压裂液注入完毕后，向稠油产层注入第二生热剂。
(9)随后下入大功率超声波系统到压裂区域，打开地面超声波供电电源，利用大功率超声波发生器产生大功率的脉冲电信号，经电缆和超声波作业专用马笼头传输到井下超声波换能器，该换能器可实现电声信号的转换，产生的大功率超声波形成热作用于整个相变压裂液体系实现从液态向固态的转换，达到支撑裂缝的作用。
(10)将顶替液注入稠油油藏中，防止非相变体系和相变压裂液回流井筒。
(11)待顶替液铺展水力裂缝后，关闭超声波供电电源，并上提大功率超声波系统，直至移出井口，同时密封井口焖井一段时间，令相变压裂液在高温下完全相变，完成对水力裂缝的前缘支撑。
(12)开井，泄压，让注入的相变压裂液和顶替液返排，压裂液返排后让出的空间作为油气流动通道。
2.如权利要求1所述，一种超声波激励相变压裂液增产的工艺方法其特征在于：步骤(2)中，所述垂直井段井眼尺寸为φ508mm～1066.8mm，以利于大功率超声波系统的进入。
3.如权利要求1所述，一种超声波激励相变压裂液增产的工艺方法其特征在于：步骤(2)中，所述水泥浆为高导热系数的水泥浆，所述油管和封隔器则需要具有隔热功能，以防止相变压裂液在管道内发生相变。
4.如权利要求1所述，一种超声波激励相变压裂液增产的工艺方法其特征在于：步骤(3)中，所述水平段的倾角小于6°、钻进距离为200～800m。
5.如权利要求1所述，一种超声波激励相变压裂液增产的工艺方法其特征在于：步骤(5)中，所述相变压裂液为超分子化合物，包括相变体系30％-50％，非相变体系50％-70％。
6.如权利要求1所述，一种超声波激励相变压裂液增产的工艺方法其特征在于：步骤(5)中，所述生热剂包括质量百分比浓度为3％-8％的第一生热剂和第二生热剂；所述第一生热剂为亚硝酸钠；所述第二生热剂包括氯化铵、盐酸和甲酸。
7.如权利要求5所述，一种超声波激励相变压裂液增产的工艺方法其特征在于：所述非相变体系为胍胶压裂液。
8.如权利要求1所述，一种超声波激励相变压裂液增产的工艺方法其特征在于：步骤(10)中，所述顶替液为质量百分比浓度为0.1％-0.3％的胍胶水溶液。
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- 2021-07-14 CN CN202110795464.6A patent/CN113530515A/zh active Pending
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