CN113565486A - 酸压裂缝壁面的暂覆颗粒及其暂覆酸压方法 - Google Patents

酸压裂缝壁面的暂覆颗粒及其暂覆酸压方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供酸压裂缝壁面的暂覆颗粒及其暂覆酸压方法，暂覆颗粒为表层、中层和内核的三层微球结构，表层疏水在常温下不融化，当温度达到设定值时融化，以使中层材料裸露出来，表层质量占暂覆颗粒总质量的5‑10％，中层为凝胶颗粒或吸水膨胀性树脂，中层在吸水后体积膨胀，中层质量占暂覆颗粒总质量的60‑70％，内核采用包衣化处理的破胶剂，破胶剂采用氧化还原体系，以使中层破胶，内核包衣在设定温度下融化，释放出破胶剂，内核质量占暂覆颗粒总质量的20‑35％。该暂覆酸压颗粒可提高酸蚀裂缝导流能力、提高裂缝长度、延长酸压有效期、降低储层污染、减少作业成本。

Description

酸压裂缝壁面的暂覆颗粒及其暂覆酸压方法
技术领域
本发明涉及储层改造技术领域，更具体地说涉及一种酸压裂缝壁面暂覆颗粒及其暂覆酸压方法。
背景技术
碳酸盐岩油气藏在世界油气田的分布中占有重要的地位，碳酸盐岩储层的油、气储量分别占世界油、气总储量的48％和28％，油、气产量分别约占世界油、气总产量的60％和30％。碳酸盐岩储层岩性变化差异大、岩石结构及成因特征复杂，此外还具有埋藏深、储层温度高、非均质性强等特点，往往需要实施储层改造后才能形成工业油气流。
针对碳酸盐岩储层，常用酸压技术进行储层改造，目前已形成的酸压技术包括常规酸压技术、深度酸压技术、多级交替注入酸压技术等，这些技术均是在高于地层破裂压力的情况下将盐酸类酸基压裂液注入至碳酸盐岩储层，高压酸液会在储层中形成裂缝并对裂缝进行溶蚀，最终形成具有一定导流能力的酸蚀裂缝。但是此类酸压方法的主要缺陷是酸岩反应速度快、酸蚀裂缝壁面较均匀、酸压裂缝导流能力低、酸压有效期短、酸液在近井地带浪费严重，最终导致酸压效果不理想。
中国专利CN105257272A公开了一种碳酸盐岩储层高导流能力酸压方法，其主要特征是将酸液溶蚀裂缝的酸压工艺和加砂充填裂缝的水力压裂工艺结合应用。该方法有利于解决酸液难以有效溶蚀裂缝远端的问题，但该方法是在酸压施工的后期注入高粘度携砂液，支撑剂会将非均匀酸蚀裂缝封堵，在一定程度上导致酸蚀裂缝导流能力的降低，此外携砂液所使用的高粘度液体存在残渣污染储层的风险。
中国专利CN201710170058.4公开了一种裂缝型碳酸盐岩储层暂堵转向和裂缝支撑一体化改造方法，其主要特征是在前置液阶段向地层中泵注缝内复合暂堵体系、在主酸压阶段使用的酸液具有变粘性能、最后注入携砂液，该方法可在碳酸盐岩储层中形成较为复杂的裂缝网络。但该方法需要注入携砂液，仍会存在酸蚀裂缝导流能力降低、储层污染严重、施工复杂等问题。
因此，提供一种施工便捷、裂缝导流能力高、酸压有效期长、储层污染低、经济性能高等特点的酸压工艺技术成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，现有的酸压方法主要缺陷：酸岩反应速度快、酸蚀裂缝壁面较均匀、酸压裂缝导流能力低、酸压有效期短、酸液在近井地带浪费严重，最终导致酸压效果不理想，提供了一种酸压裂缝壁面的暂覆颗粒及其暂覆酸压方法，该暂覆酸压方法可提高酸蚀裂缝导流能力、提高裂缝长度、延长酸压有效期、降低储层污染、减少作业成本。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
酸压裂缝壁面的暂覆颗粒，暂覆颗粒为表层、中层和内核的三层微球结构，表层疏水在常温下不融化，当温度达到设定值时融化，以使中层材料裸露出来，表层质量占暂覆颗粒总质量的5-10％，中层为凝胶颗粒或吸水膨胀性树脂，中层在吸水后体积膨胀，中层质量占暂覆颗粒总质量的60-70％，内核采用包衣化处理的破胶剂，破胶剂采用氧化还原体系，以使中层破胶，内核包衣在设定温度下融化，释放出破胶剂，内核质量占暂覆颗粒总质量的20-35％。
暂覆颗粒的表层采用石蜡材料。
暂覆颗粒的中层采用丙烯酰胺阳离子单体共聚形成的凝胶颗粒或者吸水膨胀性树脂，中层破胶后为液态，其粘度为3-10mPa·s，中层膨胀率为20-30倍。
暂覆颗粒的内核包衣采用石蜡材料，破胶剂采用过硫酸铵或者NaNO3。
所述暂覆颗粒在其吸水膨胀前，密度为1.0-1.05g/cm3。
所述暂覆颗粒的内核在温度大于100℃时，包衣融化，破胶剂有效化学成分开始释放，与所述暂覆颗粒的中层相接触，并使得暂覆颗粒的中层破胶。
酸压裂缝壁面的暂覆酸压方法，按照下述步骤进行：
步骤1，采用非酸性线性胶以2.5-4.0m3/min的排量泵注造缝，并起到降低储层温度的作用；
步骤2，采用非酸性线性胶携带暂覆颗粒，以2.5-4.0m3/min的排量将其泵注入步骤1所述储层，继续扩大储层裂缝规模并使得暂覆颗粒均匀分散在储层裂缝中，在100℃下暂覆颗粒吸水膨胀，覆盖压裂形成的裂缝壁面，其中，Vk＝2*Lf*Hf*Xk，其中，Vk为暂覆颗粒的用量，单位为L，Lf为裂缝长度，单位为m，Hf为裂缝宽度，单位为m，Xk为系数，Xk的取值范围为0.01-0.02；
步骤3，采用稠化酸体系，以1-2.5m3/min的排量将其泵入步骤2所述储层，暂覆颗粒吸水膨胀后覆盖储层的裂缝壁面，将酸液与被覆盖的裂缝壁面隔绝，酸液与未覆盖的裂缝壁面反应、形成沟槽；
步骤4，以0.8-1m3/min的排量向步骤3所述的储层注入顶替液，将井筒中酸液挤入地层；
步骤5，开井返排，控制返排速度≤1m3/min，暂覆颗粒内核的破胶剂在100-115℃和大于30MPa裂缝闭合压力的共同作用下，释放出破胶剂有效化学成分，使得暂覆颗粒中层破胶，并被返排流体携带出储层。
在步骤1和步骤2中，采用0.2％瓜胶+2％KCl+1％助排剂+0.1％杀菌剂与水混合后得到非酸性线性胶。
在步骤3中，采用20％HCl+0.4％胶凝剂+2％高温缓蚀剂+1％铁稳剂+1％助排剂+1％防膨剂与水混合后得到稠化酸，其中，20％HCl是通过向上述混合体系中加入HCl水溶液以使最终得到的稠化酸中HCl的含量为20％。
在步骤4中，顶替液采用1％KCl的水溶液。
暂覆颗粒在吸水膨胀后其直径为酸压形成裂缝开度的1.5-2.0倍。
本发明的有益效果为：本发明提供的酸压裂缝壁面暂覆颗粒，其多层结构有利于保证药剂性能，其可在酸压中暂时覆盖裂缝壁面，阻隔酸液与裂缝壁面覆盖处的反应，且自带破胶剂，在施工后可充分破胶，降低了储层伤害；本发明提供的酸压裂缝壁面暂覆颗粒，可采用当前常用的化学药剂进行生产，其成本低廉、制作工艺简单、施工安全性高；本发明提供的暂覆酸压方法，充分利用了所述酸压裂缝壁面暂覆颗粒的暂时覆盖能力，使得酸液仅与未覆盖的裂缝壁面反应，减少了酸液在近井地带的浪费，且在酸压施工后停泵时裂缝壁面形成的凸面相对应，凸面互相对应的结构可提供较强的支撑作用，且避免了凹面与凸面互相接触所引起的导流能力下降的问题，暂覆酸压施工方法具有酸蚀裂缝导流能力高、酸液作用距离远、裂缝有效长度长、有效作用期长、施工便捷等优点。
附图说明
图1为暂覆酸压裂缝溶蚀效果横切面示意图；
图2为暂覆酸压裂缝溶蚀效果纵向切面示意图；
图中：1为酸压裂缝壁面暂覆颗粒，2为储层，4为酸液溶蚀凹面，5为裂缝凸面。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一
针对某直井的碳酸盐岩储层段，储层深度为4030.1-4045.7m，地层温度为114.7℃、储层压力为33.1MPa、裂缝闭合压力为80.5MPa，储层为裂缝不发育的灰岩储层，目的层岩心溶蚀率超过95％，储层孔隙度10.2％、渗透率14.7mD，该井在长期生产后由于近井地带沥青质析出等堵塞导致产能大幅下降，需要酸压以形成高效导流通道。针对目的储层，形成导流能力强、有效期长的裂缝是此井酸压的目标。选取适用于目标储层的裂缝壁面暂覆颗粒，进行暂覆酸压的施工方法为：
(1)摆放并连接施工车辆和酸压相关设备，包括液罐、液氮泵车、混砂车、压裂泵车、仪表车以及高低压管汇等；
(2)配制酸压用液，包括80m3非酸性线性胶，100m3稠化酸，20m3顶替液；
(3)试压，关闭井口阀门，按照施工设计要求对施工设备和管线试压，保持试压要求的压力10～20min且不刺不漏为试压合格；
(4)泵入前置液，以4m3/min的排量将50m3非酸性线性胶注入地层，用以在储层中形成裂缝并降低储层温度；
(5)泵入酸压裂缝壁面的暂覆颗粒，以4m3/min的排量将30m3非酸性线性胶注入地层，采用混砂车将50L酸压裂缝壁面的暂覆颗粒与非酸性线性胶均匀混合并一起泵入地层，采用的酸压裂缝壁面的暂覆颗粒的直径为3mm，可使裂缝规模继续扩大并使酸压裂缝壁面的暂覆颗粒均匀分散在裂缝中，在温度的作用下酸压裂缝壁面的暂覆颗粒吸水膨胀，覆盖压裂形成的裂缝壁面，其中，酸压裂缝壁面的暂覆颗粒为表层、中层和内核的三层微球结构，表层采用石蜡材料，表层质量占暂覆颗粒总质量的5％，中层采用丙烯酰胺阳离子单体共聚形成的凝胶颗粒或者吸水膨胀性树脂，中层质量占暂覆颗粒总质量的60％，内核采用包衣化处理的破胶剂，包衣采用石蜡材料，破胶剂采用过硫酸铵或者NaNO3，内核质量占暂覆颗粒总质量的35％，暂覆颗粒的中层破胶后为液态，其粘度为3mPa·s，暂覆颗粒在其吸水膨胀前，密度为1.0g/cm3，暂覆颗粒的中层膨胀率为20倍；
(6)采用1m3/min的排量将30m3稠化酸注入地层，在此排量下从井筒内泵入至裂缝中的液量与从裂缝中漏失至地层中的液量一致，由步骤(4)、(5)形成的裂缝处于平衡状态，从而使得步骤(5)中泵入的裂缝壁面暂覆颗粒吸水膨胀并以点状的形式覆盖部分裂缝壁面，将裂缝壁面覆盖后可使得储层岩石与泵入储层的液体相隔绝；
(7)采用2.5m3/min的排量将70m3稠化酸注入地层使得酸液与未被暂覆颗粒覆盖的裂缝壁面处充分反应，且采用的排量选取适中，可使得支撑在裂缝中膨胀后的暂覆颗粒可稳定的保持在原位置、不会运移；
(8)采用1m3/min的排量将20m3顶替液泵入，使得井筒中酸液被充分泵入地层；
(9)开井返排，控制返排速度≤1m3/min，所述酸压裂缝壁面暂覆颗粒内核的胶囊型破胶剂在地层温度114.7℃和裂缝闭合压力挤压的共同作用下，释放出破胶剂有效化学成分，其使得酸压裂缝壁面暂覆颗粒中层破胶，并被返排流体携带出储层。
实施例二
在实施例一的基础之上，本发明在酸压施工的初始阶段进行沥青质解堵，本发明提供的暂覆酸压矿场施工方法包括以下步骤：
(1)摆放并连接施工车辆和酸压相关设备，包括液罐、液氮泵车、混砂车、压裂泵车、仪表车以及高低压管汇等；
(2)配制沥青质解堵及酸压用液，包括20m3沥青质解除剂，80m3非酸性线性胶，100m3稠化酸，20m3顶替液；
(3)试压，关闭井口阀门，按照施工设计要求对施工设备和管线试压，保持试压要求的压力10～20min且不刺不漏为试压合格；
(4)泵入沥青质解除剂，以0.5m3/min的排量将20m3沥青质解除剂注入井筒，然后焖井5小时；
(5)泵入前置液，以4m3/min的排量将50m3非酸性线性胶注入地层，用以在储层中形成裂缝并降低储层温度；
(6)泵入酸压裂缝壁面的暂覆颗粒，以4m3/min的排量将30m3非酸性线性胶注入地层，采用混砂车将50L酸压裂缝壁面的暂覆颗粒与非酸性线性胶均匀混合并一起泵入地层，采用的酸压裂缝壁面的暂覆颗粒直径为3mm，可使裂缝规模继续扩大并使酸压裂缝壁面的暂覆颗粒均匀分散在裂缝中，在温度的作用下酸压裂缝壁面的暂覆颗粒吸水膨胀，覆盖压裂形成的裂缝壁面，其中，酸压裂缝壁面的暂覆颗粒为表层、中层和内核的三层微球结构，表层采用石蜡材料，表层质量占暂覆颗粒总质量的10％，中层采用丙烯酰胺阳离子单体共聚形成的凝胶颗粒或者吸水膨胀性树脂，中层质量占暂覆颗粒总质量的70％，内核采用包衣化处理的破胶剂，包衣采用石蜡材料，破胶剂采用过硫酸铵或者NaNO3，内核质量占暂覆颗粒总质量的20％，暂覆颗粒的中层破胶后为液态，其粘度为10mPa·s，暂覆颗粒在其吸水膨胀前，密度为1.05g/cm3，暂覆颗粒的中层膨胀率为30倍；
(7)采用1m3/min的排量将30m3稠化酸注入地层，在此排量下从井筒内泵入至裂缝中的液量与从裂缝中漏失至地层中的液量一致，由步骤(5)、(6)形成的裂缝处于平衡状态，从而使得步骤(6)中泵入的裂缝壁面暂覆颗粒吸水膨胀并以点状的形式覆盖部分裂缝壁面，将裂缝壁面覆盖后可使得储层岩石与泵入储层的液体相隔绝；
(8)采用2.5m3/min的排量将70m3稠化酸注入地层使得酸液与未被暂覆颗粒覆盖的裂缝壁面处充分反应，且采用的排量选取适中，可使得支撑在裂缝中膨胀后的暂覆颗粒可稳定的保持在原位置、不会运移；
(9)采用1m3/min的排量将20m3顶替液泵入，使得井筒中酸液被充分泵入地层；
(10)开井返排，控制返排速度≤1m3/min，所述酸压裂缝壁面暂覆颗粒内核的胶囊型破胶剂在地层温度114.7℃和裂缝闭合压力挤压的共同作用下，释放出破胶剂有效化学成分，其使得酸压裂缝壁面暂覆颗粒中层破胶，并被返排流体携带出储层。
实施例三
针对某水平井的碳酸盐岩储层段，水平井水平段长度为600m，水平井水平段采用套管完井，储层垂直深度为4030.1-4045.7m，地层温度为114.7℃、储层压力为33.1MPa、裂缝闭合压力为80.5MPa，储层为裂缝不发育的灰岩储层，目的层岩心溶蚀率超过95％，储层孔隙度10.2％、渗透率14.7mD，该井在长期生产后由于近井地带沥青质析出等堵塞导致产能大幅下降，需要酸压以形成高效导流通道。针对目的储层，形成导流能力强、有效期长的裂缝是此井酸压的目标。选取适用于目标储层的裂缝壁面暂覆颗粒，进行水力喷射分段暂覆酸压，施工方法为：
(1)摆放并连接施工车辆和酸压相关设备，包括液罐、液氮泵车、混砂车、压裂泵车、喷枪、仪表车以及高低压管汇等；
(2)配制酸压用液，单段水力喷射暂覆酸压所使用的工作液包括120m3非酸性线性胶，100m3稠化酸，20m3顶替液；
(3)将喷枪下入至目标位置，喷枪下部携带底部封隔器；
(4)试压，关闭井口阀门，按照施工设计要求对施工设备和管线试压，保持试压要求的压力10～20min且不刺不漏为试压合格；
(5)以2.5m3/min的排量进行水力喷砂射孔，工作液为40m3非酸性线性胶，砂比为6％；
(6)泵入前置液，以4m3/min的排量将50m3非酸性线性胶注入地层，用以在储层中形成裂缝并降低储层温度；
(7)泵入酸压裂缝壁面的暂覆颗粒，以4m3/min的排量将30m3非酸性线性胶注入地层，采用混砂车将50L酸压裂缝壁面的暂覆颗粒与非酸性线性胶均匀混合并一起泵入地层，采用的酸压裂缝壁面的暂覆颗粒的直径为3mm，可使裂缝规模继续扩大并使酸压裂缝壁面的暂覆颗粒均匀分散在裂缝中，在温度的作用下酸压裂缝壁面的暂覆颗粒吸水膨胀，覆盖压裂形成的裂缝壁面，其中，酸压裂缝壁面的暂覆颗粒为表层、中层和内核的三层微球结构，表层采用石蜡材料，表层质量占暂覆颗粒总质量的8％，中层采用丙烯酰胺阳离子单体共聚形成的凝胶颗粒或者吸水膨胀性树脂，中层质量占暂覆颗粒总质量的62％，内核采用包衣化处理的破胶剂，包衣采用石蜡材料，破胶剂采用过硫酸铵或者NaNO3，内核质量占暂覆颗粒总质量的30％，暂覆颗粒的中层破胶后为液态，其粘度为8mPa·s，暂覆颗粒在其吸水膨胀前，密度为1.03g/cm3，暂覆颗粒的中层膨胀率为25倍；
(8)采用1m3/min的排量将30m3稠化酸注入地层，在此排量下从井筒内泵入至裂缝中的液量与从裂缝中漏失至地层中的液量一致，由步骤(6)、(7)形成的裂缝处于平衡状态，从而使得步骤(7)中泵入的裂缝壁面暂覆颗粒吸水膨胀并以点状的形式覆盖部分裂缝壁面，将裂缝壁面覆盖后可使得储层岩石与泵入储层的液体相隔绝；
(9)采用2.5m3/min的排量将70m3稠化酸注入地层使得酸液与未被暂覆颗粒覆盖的裂缝壁面处充分反应，且采用的排量选取适中，可使得支撑在裂缝中膨胀后的暂覆颗粒可稳定的保持在原位置、不会运移；
(10)采用1m3/min的排量将20m3顶替液泵入，使得井筒中酸液被充分泵入地层；
(11)上提喷枪至目标点，重复步骤(4)-(10)，对目标点进行水力喷射分段分段暂覆酸压；
(12)开井返排，控制返排速度≤1m3/min，所述酸压裂缝壁面暂覆颗粒内核的胶囊型破胶剂在地层温度114.7℃和裂缝闭合压力挤压的共同作用下，释放出破胶剂有效化学成分，其使得酸压裂缝壁面暂覆颗粒中层破胶，并被返排流体携带出储层。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.酸压裂缝壁面的暂覆颗粒，其特征在于：暂覆颗粒为表层、中层和内核的三层微球结构，表层疏水在常温下不融化，当温度达到设定值时融化，以使中层材料裸露出来，表层质量占暂覆颗粒总质量的5-10％，中层为凝胶颗粒或吸水膨胀性树脂，中层在吸水后体积膨胀，中层质量占暂覆颗粒总质量的60-70％，内核采用包衣化处理的破胶剂，破胶剂采用氧化还原体系，以使中层破胶，内核包衣在设定温度下融化，释放出破胶剂，内核质量占暂覆颗粒总质量的20-35％。
2.根据权利要求1所述的酸压裂缝壁面的暂覆颗粒，其特征在于：暂覆颗粒的表层采用石蜡材料。
3.根据权利要求1所述的酸压裂缝壁面的暂覆颗粒，其特征在于：暂覆颗粒的中层采用丙烯酰胺阳离子单体共聚形成的凝胶颗粒或者吸水膨胀性树脂，中层破胶后为液态，其粘度为3-10mPa·s，中层膨胀率为20-30倍。
4.根据权利要求1所述的酸压裂缝壁面的暂覆颗粒，其特征在于：暂覆颗粒的内核包衣采用石蜡材料，破胶剂采用过硫酸铵或者NaNO3。
5.根据权利要求1-4任一所述的酸压裂缝壁面的暂覆颗粒，其特征在于：所述暂覆颗粒在其吸水膨胀前，密度为1.0-1.05g/cm3。
6.根据权利要求1-4任一所述的酸压裂缝壁面的暂覆颗粒，其特征在于：所述暂覆颗粒的内核在温度大于100℃时，包衣融化。
7.酸压裂缝壁面的暂覆酸压方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
步骤1，采用非酸性线性胶以2.5-4.0m3/min的排量泵注造缝，并起到降低储层温度的作用；
步骤2，采用非酸性线性胶携带暂覆颗粒，以2.5-4.0m3/min的排量将其泵注入步骤1所述储层，继续扩大储层裂缝规模并使得暂覆颗粒均匀分散在储层裂缝中，在100℃下暂覆颗粒吸水膨胀，覆盖压裂形成的裂缝壁面，其中，Vk＝2*Lf*Hf*Xk，其中，Vk为暂覆颗粒的用量，单位为L，Lf为裂缝长度，单位为m，Hf为裂缝宽度，单位为m，Xk为系数，Xk的取值范围为0.01-0.02；
步骤3，采用稠化酸体系，以1-2.5m3/min的排量将其泵入步骤2所述储层，暂覆颗粒吸水膨胀后覆盖储层的裂缝壁面，将酸液与被覆盖的裂缝壁面隔绝，酸液与未覆盖的裂缝壁面反应、形成沟槽；
步骤4，以0.8-1m3/min的排量向步骤3所述的储层注入顶替液，将井筒中酸液挤入地层；
步骤5，开井返排，控制返排速度≤1m3/min，暂覆颗粒内核的破胶剂在100-115℃和大于30MPa裂缝闭合压力的共同作用下，释放出破胶剂有效化学成分，使得暂覆颗粒中层破胶，并被返排流体携带出储层。
8.根据权利要求7所述的酸压裂缝壁面的暂覆酸压方法，其特征在于：在步骤1和步骤2中，采用0.2％瓜胶+2％KCl+1％助排剂+0.1％杀菌剂与水混合后得到非酸性线性胶。
9.根据权利要求7所述的酸压裂缝壁面的暂覆酸压方法，其特征在于：在步骤3中，采用20％HCl+0.4％胶凝剂+2％高温缓蚀剂+1％铁稳剂+1％助排剂+1％防膨剂与水混合后得到稠化酸。
10.根据权利要求7所述的酸压裂缝壁面的暂覆酸压方法，其特征在于：暂覆颗粒在吸水膨胀后其直径为酸压形成裂缝开度的1.5-2.0倍。
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