CN114382455A - 一种页岩气水平井重复压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气水平井重复压裂方法，涉及重复压裂技术领域，其技术方案要点是：包括以下步骤：S1、制备重复压裂套管，在重复压裂层段的两端均设置有封隔器；S2、将重复压裂套管下入井筒内；S3、进行封堵，循环输送暂堵液，以将初次压裂实施暂堵并在暂堵后将封隔器封堵，完成重复压裂井筒的重建；S4、实施重复压裂，对重复压裂层段进行重复压裂，以产生新裂缝。本发明能够提高对初次射孔孔眼的封堵的密封性，并且利用重复压裂套管重建页岩气生产井筒，提高压裂成功率，并且各段重复压裂的裂缝单独处理，提高重复压裂改造的有效性及精准性，更加精确的预测压裂液流向，控制裂缝的扩展，最大程度提高储层改造体积。
Description
技术领域
本发明涉及页岩气水平井压裂技术领域，更具体地说，它涉及一种页岩气水平井重复压裂方法。
背景技术
页岩气是指附存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，页岩气的采集通常利用水平井进行压裂来挖掘页岩储层内的页岩气，由于第一次压裂一定时间后，裂缝闭合，导流能力逐级下降，导致产量降低，就需要进行重复压裂，以恢复或者提高产能。传统的页岩气的重复压裂方法基本采用暂堵重复压裂技术，如授权公告号或申请公开号为CN110761763B、CN110924918A、CN112302605A等专利技术都是通过对原有的裂缝注入液体或者固体暂堵剂或暂堵球来对原有的裂缝进行封堵后，再通过泵注压裂液对新射孔段或未起裂的射孔段进行重复压裂，极大增加改造体积、明显改善施工效果，从而获得最大的经济效益。又如申请公开号为CN109973067A的专利公开了通过封堵颗粒对裂缝进行物理封堵，再注入水泥由可钻封堵材料将水泥顶替到裂缝内，实现井筒的再造，进而进行重复压裂施工。以上的重复压裂技术，在投加暂堵球或暂堵剂时，由于暂堵球或暂堵剂在液体中的跟随性较差，可能导致封堵不住进液通道，从而导致进液通道过度改造，部分裂缝过度延伸的现象，而其他区域却得不到有效改造，导致再造的井筒对原有的裂缝的封堵性较差，从而使得进行重复压裂时，泵送的压裂液流向不受控，地面无法准确获知压裂层段，也就是说，由于封堵性不足，导致对新的重复压裂层段无法准确控制，从而造成压裂施工的盲目性，也难以最大化对储层进行重复改造。
因此，需要研发一种既能准确对页岩储层实施重复压裂，避免丢段的重复压裂技术。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种页岩气水平井重复压裂方法，能够提高对初次射孔孔眼的封堵的密封性，并且利用重复压裂套管重建页岩气生产井筒，以提高压裂成功率，并且各段重复压裂的裂缝单独处理，提高重复压裂改造的有效性及精准性，更加精确的预测压裂液流向，控制裂缝的扩展，具有提高重复压裂精度的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种页岩气水平井重复压裂方法，包括以下步骤：
S1、制备重复压裂套管，根据各个初次射孔压裂的位置将重复压裂套管位于相邻两个初次射孔裂缝之间的部分设定为重复压裂层段，并在重复压裂层段的两端均设置有封隔器，以将初次裂缝进行射孔的孔眼与重复压裂层段隔开；
S2、将重复压裂套管下入井筒内，并使得各个封隔器对应至能够将初次压裂的裂缝孔眼与重复压裂层段进行封隔的位置处；
S3、进行封堵，向重复压裂套管与井筒之间的间隔内循环输送暂堵液，以将初次压裂的裂缝孔眼实施暂堵，并在暂堵后将封隔器进行封堵，以将初次裂缝的孔眼与重复压裂层段进行封隔，完成水平井重复压裂井筒的重建；
S4、实施重复压裂，对重复压裂层段进行重复压裂，以产生新裂缝。
进一步设置：步骤S1中的封隔器配置为可溶膨胀式大通径封隔器，能够在溶液的浸泡下反应使其体积膨胀。
进一步设置：所述可溶膨胀式大通径封隔器包括若干个溶胀橡胶密封单元以及溶胀金属密封单元；所述溶胀金属密封单元配置于相邻两个溶胀橡胶密封单元之间。
进一步设置：步骤S3中暂堵液对初次压裂的裂缝孔眼暂堵后，继续循环液体并静置至封隔器上的溶胀单元进行膨胀封堵。
进一步设置：步骤S3中暂堵液对初次压裂的裂缝孔眼暂堵后，继续循环的液体采用KCl盐水或NaOH溶液或者盐酸进行循环静置，且循环的液体体积为重复压裂井筒体积的1.0-1.2倍，以使得封隔器膨胀封隔后，重复压裂套管与初次压裂井筒之间形成环空间隙。
进一步设置：所述KCl盐水的浓度为5％-8％；所述NaOH溶液的浓度为1％；所述盐酸的浓度为1％。
进一步设置：所述暂堵液输送的排量为3-4m3/min，且初次裂缝孔眼暂堵后的循环液体的输送排量与暂堵液的输送排量一致。
进一步设置：步骤S4中的重复压裂过程为，将堵塞件坐封并丢手于两个封隔器封隔的层段之间，并向重复压裂套管内下入射孔枪至重复压裂层段，即可点火利用入射孔枪将重复压裂套管、初次压裂套管以及地层射开，实施重复压裂层段的压裂作业，以产生新裂缝。
进一步设置：所述堵塞件配置为可溶桥塞，使得在压裂全部结束后进行返排时，各个堵塞件自行溶解，进而将重复压裂套管形成全通径井筒。
进一步设置：步骤S4施工后，可根据重复压裂需求依次向对应数量的重复压裂层段进行压裂施工作业，并在全部压裂结束后进行返排，以将重复压裂套管形成全通径井筒。
通过采用上述技术方案，本发明相对现有技术相比，具有以下优点：
1、通过重复压裂套管配合封隔器下入井筒中，能够配合暂堵液封堵初次压裂的裂缝孔眼，并利用封隔器的胀封实现完全封隔，提高对初次射孔孔眼的封堵的密封性，以提高压裂成功率，具有提高重复压裂精度的效果；
2、通过重复压裂套管下入井筒中来重建重复压裂井筒，使得原有射孔段进行全部隔离封堵后，配合于封隔器进行胀封，再进行重复射孔压裂，其重复压裂层段更精确，液体流向更容易控制，提高重复压裂改造的有效性及精准性，更加精确的预测压裂液流向，控制裂缝的扩展；
3、通过配合于循环的液体将大通径封隔器胀封，不仅能够将重复压裂段与原有射孔段进行完全封隔，而且能够将重复压裂套管与初次压裂套管之间形成间隔，避免了重复压裂套管与初次压裂套管间的窄间隙环空固井难题，保障了各重复压裂层段间的可靠封隔，避免重复压裂时压窜；
4、通过采用可溶膨胀式大通径封隔器，能够在溶液的浸泡下反应使其体积膨胀，使其只需循环输送液体即可实现膨胀封堵，工艺简单，而且采用大通径封隔器，能够确保压裂施工过程中管柱最大通径的前提下，实现大排量压裂，极大的对储层进行重复压裂改造，提高重复改造的规模，提高压裂时的排量；
5、通过采用KCl盐水或NaOH溶液或者盐酸进行循环静置，使得封隔器能够快速膨胀封隔，并避免对初次压裂的裂缝孔眼暂堵形成影响，保证封堵后的密封性；同时，采用1-1.2倍的循环液体积循环，能够保证封隔器全面胀封，提高重复压裂套管与初次压裂套管之间的间距大小，以便于将重建的井筒形成大通径套管进行使用，改造更为充分；
6、通过在压裂完成后，使得各个堵塞件自行溶解，进而将重复压裂套管形成全通径井筒，能大大提高压裂时泵注流体通道面积，可根据页岩储层压裂需要实施大排量压裂作业，改造储层更充分；
7、通过该重复压裂过程，能够在进行重复压裂层段的重复压裂时，同步射开初次压裂层段位置的套管，进而在井筒全通径之后，能够实现初次压裂层段与重复压裂层段合采，大大提高单井产量与生产周期。
附图说明
图1为本发明中水平井初次压裂后的结构示意图；
图2为本发明中水平井下入重复压裂套管后进行重复压裂的结构示意图；
图3为本发明图2中A处的放大示意图；
图4为本发明中封隔器的结构示意图；
图5为本发明中封隔器胀封后的承压结构示意图。
图中：1、初次压裂套管；2、初次压裂裂缝；3、重复压裂套管；4、重复压裂层段；5、封隔器；51、溶胀橡胶密封单元；52、溶胀金属密封单元；6、堵塞件。
具体实施方式
参照图1至图5对页岩气水平井重复压裂方法做进一步说明。
实施例一：一种页岩气水平井重复压裂方法，能够有效指导页岩气水平井重复压裂施工，管柱结构可以配合实施该重复压裂工艺，在确保压裂施工过程中管柱最大通径的前提下，实现大排量压裂，极大的对储层进行重复压裂改善，最大化获得经济效益。如图1至图3所示，本实施例中的水平井为1HF井，井深5417m，水平段长1750m，初次压裂20段，套管规格为139.7mm，内通径为115.3mm，通过本发明所提供的工艺及管柱结构，实施了10段重复压裂，重复压裂套管3规格为101.6mm，内通径80.2mm，为无接箍套管，步骤如下：
S1、对已完成初次射孔压裂的水平井进行评估、分析底层能量、初次压裂施工参数、该井产量以及邻井开发情况等数据后，确定实施重复压裂；
S2、清理水平井下的初次压裂套管1，以将井筒内壁污物清理干净；清理过程通过连续油管带着套管刮削器等工具下入初次压裂套管1中，以对整个井筒进行通井、探塞、洗井作业，并在实施过程中，以清水为介质，排量1-1.5m3/min进行循环，彻底将井筒内壁污物刮拭干净，并循环出井；
S3、制备重复压裂套管3，根据各个初次射孔压裂的位置将重复压裂套管3位于相邻两个初次射孔裂缝之间的部分设定为重复压裂层段4，并在重复压裂层段4的两端均设置有封隔器5，以将初次裂缝进行射孔的孔眼与重复压裂层段隔开；其中，初次射孔压裂套管尺寸为5-1/2″，重复压裂套管3则可以采用3-1/2″无接箍套管，并且重复压裂套管3包括套管本体以及沿井底至井口依次安装于套管本体上的浮鞋、浮箍以及若干个封隔器5，以便于后续的入井作业；同时，封隔器5配置为可溶膨胀式封隔器5，套装于重复压裂套管3外，能够在溶液的浸泡下反应使其体积膨胀，以隔开初次射孔孔眼的位置；
S4、将制备好的重复压裂套管3下入初次压裂套管1内，并使得各个封隔器5对应至能够将初次压裂的裂缝孔眼与重复压裂层段进行封隔的位置处；
S5、进行封堵，向重复压裂套管3与初次压裂套管1之间的间隔内循环输送暂堵液，以利用暂堵液将初次压裂的裂缝孔眼实施暂堵，并在暂堵后将封隔器5进行封堵，以将初次裂缝的孔眼与重复压裂层段4进行封隔；其中，暂堵液输送的排量为3-4m3/min，其主要成分为可降解聚合物，以将各个初次射孔孔眼实施封堵，循环暂堵液的出口与入口保持一致，能够在井口压力稳定后，视为初次压裂射孔段均已暂堵完毕；暂堵完毕后，继续循环的液体采用KCl盐水或NaOH溶液或者盐酸进行循环静置，且循环的液体体积为井筒体积的1.0-1.2倍，以使得封隔器5膨胀封隔后，重复压裂套管3与初次压裂套管1之间形成环空间隙，其中采用KCl盐水时，其浓度为5％-8％；采用NaOH溶液时，其浓度为1％；采用盐酸时，其浓度为1％，并且输送排量与暂堵液的输送排量一致，能够保证封隔器5进行膨胀封隔，同时避免初次压裂射孔处的暂堵液腐蚀，保证封堵的密封性，实现彻底封堵，以便于在初次压裂套管1内通过重复压力套管重建井筒；
S6、实施重复压裂，对重复压裂层段4进行重复压裂，以将重复压裂套管3、初次压裂套管1以及底层射开形成新裂缝；具体的，重复压裂过程为，将堵塞件6坐封并丢手于第一个封隔器5的上方，使其位于两个封隔器5封隔的层段之间，并向重复压裂套管3内下入射孔枪至第一段重复压裂层段4，即可点火利用入射孔枪将重复压裂套管3、初次压裂套管1以及地层射开，实施重复压裂层段4的压裂作业，以产生新裂缝，完成第一段重复压裂层段4的压裂作业；之后将射孔枪从重复压裂套管3内起出，并投入可溶憋压球，坐入堵塞件6将第一段重复压裂层段4产生的新裂缝以下的井筒进行封堵，以便于进行下一段重复压裂层段4的压裂作业；
S7、按照步骤S6的方式，根据重复压裂需求依次向对应数量的重复压裂层段4进行压裂施工作业，且各个重复压裂层段4的压裂过程由井底向井口逐步进行；
S8、压裂结束后进行返排，堵塞件6配置为可溶桥塞，各个堵塞件6与可溶憋压球自行溶解，进而将重复压裂套管3形成全通径井筒。
如图4和图5所示，进一步的，封隔器5包括溶胀橡胶密封单元51以及溶胀金属密封单元52，其中，溶胀金属密封单元52配置于相邻两个溶胀橡胶密封单元51之间，本实施例中，溶胀橡胶密封单元51设有三个，溶胀金属密封单元52设有两个，由此在经过液体膨胀后，能够提供两种不同材料成分的密封封隔效果，进而提高重复压裂层段4与初次压裂孔眼之间的封堵密封性，使得在对重复压裂层段4进行重复压裂时，不会造成初次压裂裂缝2的进一步扩大，或者重复压裂裂缝的偏离，提高重复压裂的成功率，同时，促使各段的重复压裂层段4能够进行单独压裂施工处理，能够更精确控制压裂液的流向，控制裂缝的扩展方向。封隔器5采用大通径封隔器，方便配合重复压裂套管再造井筒，确保压裂施工过程中管柱大通径的前提下，实现大排量压裂，极大的对储层进行重复压裂改造，提高重复改造的规模，提高压裂时的排量。
本实施例针对页岩气水平井段常规暂堵重复压裂来说，其通过重复压裂套管3重建页岩气输送的井筒，对原有射孔段进行全部隔离封堵后，再进行射孔压裂，其重复压裂层段4更精确，液体流向更容易控制，提高控制精度。同时，重复压裂套管3下入初步压裂套管内，配合于循环的液体将大通径封隔器5胀封，不仅能够将重复压裂段与原有射孔段进行完全封隔，而且能够将重复压裂套管3与初次压裂套管1之间形成间隔，避免了重复压裂套管3与初次压裂套管1间的窄间隙环空固井难题，保障了各重复压裂层段4间的可靠封隔，避免重复压裂时压窜；另外，重建井筒采用的套管为全通径套管，能大大提高压裂时泵注流体通道面积，可根据页岩储层压裂需要实施大排量压裂作业，改造储层更充分。
实施例二：本实施例与实施例一的区别在于，在重复压裂套管3下入初次压裂套管1内后，进行重复压裂层段4的重复压裂时，同步射开初次压裂层段位置的套管，进而在井筒全通径之后，能够实现初次压裂层段与重复压裂层段4合采，大大提高单井产量与生产周期。
实施例三：本实施例与实施例一的区别在于，在步骤S5进行封堵后，采用浓度为6％的KCl盐水的液体进行循环输送，以给封隔器5进行膨胀封隔，其材料成本低，并且无毒性，能够提高封隔器5膨胀效果，并且避免影响可降解聚合物暂堵初次射孔孔眼的封堵效果，进而保证重复压裂层段4与初次射孔孔眼之间的分隔密封性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种页岩气水平井重复压裂方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备重复压裂套管，根据各个初次射孔压裂的位置将重复压裂套管位于相邻两个初次射孔裂缝之间的部分设定为重复压裂层段，并在重复压裂层段的两端均设置有封隔器，以将初次裂缝进行射孔的孔眼与重复压裂层段隔开；
S2、将重复压裂套管下入井筒内，并使得各个封隔器对应至能够将初次压裂的裂缝孔眼与重复压裂层段进行封隔的位置处；
S3、进行封堵，向重复压裂套管与井筒之间的间隔内循环输送暂堵液，以将初次压裂的裂缝孔眼实施暂堵，并在暂堵后将封隔器进行封堵，以将初次裂缝的孔眼与重复压裂层段进行封隔，完成水平井重复压裂井筒的重建；
S4、实施重复压裂，对重复压裂层段进行重复压裂，以产生新裂缝。
2.根据权利要求1所述的一种页岩气水平井重复压裂方法，其特征在于，步骤S1中的封隔器配置为可溶膨胀式大通径封隔器，能够在溶液的浸泡下反应使其体积膨胀。
3.根据权利要求2所述的一种页岩气水平井重复压裂方法，其特征在于，所述可溶膨胀式大通径封隔器包括若干个溶胀橡胶密封单元以及溶胀金属密封单元；所述溶胀金属密封单元配置于相邻两个溶胀橡胶密封单元之间。
4.根据权利要求2所述的一种页岩气水平井重复压裂方法，其特征在于，步骤S3中暂堵液对初次压裂的裂缝孔眼暂堵后，继续循环液体并静置至封隔器上的溶胀单元进行膨胀封堵。
5.根据权利要求4所述的一种页岩气水平井重复压裂方法，其特征在于，步骤S3中暂堵液对初次压裂的裂缝孔眼暂堵后，继续循环的液体采用KCl盐水或NaOH溶液或者盐酸进行循环静置，且循环的液体体积为重复压裂井筒体积的1.0-1.2倍，以使得封隔器膨胀封隔后，重复压裂套管与初次压裂井筒之间形成环空间隙。
6.根据权利要求5所述的一种页岩气水平井重复压裂方法，其特征在于，所述KCl盐水的浓度为5％-8％；所述NaOH溶液的浓度为1％；所述盐酸的浓度为1％。
7.根据权利要求1或4所述的一种页岩气水平井重复压裂方法，其特征在于，所述暂堵液输送的排量为3-4m3/min，且初次裂缝孔眼暂堵后的循环液体的输送排量与暂堵液的输送排量一致。
8.根据权利要求1所述的一种页岩气水平井重复压裂方法，其特征在于，步骤S4中的重复压裂过程为，将堵塞件坐封并丢手于两个封隔器封隔的层段之间，并向重复压裂套管内下入射孔枪至重复压裂层段，即可点火利用入射孔枪将重复压裂套管、初次压裂套管以及地层射开，实施重复压裂层段的压裂作业，以产生新裂缝。
9.根据权利要求8所述的一种页岩气水平井重复压裂方法，其特征在于，所述堵塞件配置为可溶桥塞，使得在压裂全部结束后进行返排时，各个堵塞件自行溶解，进而将重复压裂套管形成全通径井筒。
10.根据权利要求1所述的一种页岩气水平井重复压裂方法，其特征在于，步骤S4施工后，可根据重复压裂需求依次向对应数量的重复压裂层段进行压裂施工作业，并在全部压裂结束后进行返排，以将重复压裂套管形成全通径井筒。
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