CN114427425A - 一种薄互层穿层压裂方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄互层穿层压裂方法及其应用，所述方法包括：(1)在前置液造缝阶段加入混合粒径支撑剂；(2)泵注小粒径支撑剂；(3)注入压裂液；(4)暂堵施工。本发明分析了目前含煤系多种岩性薄互层油气储层压裂技术的不足，提出了针对性技术，该技术以变黏度强抑制性压裂液体系优化技术、混合粒径支撑剂加入技术、缝端暂堵剂加入技术及支撑剂均匀铺置技术为核心，配合相应的施工技术取得了良好效果。本发明解决了含煤系多种岩性薄互层油气储层压裂时液体沿层面滤失大，无法有效压穿多岩性储层，支撑剂铺置不到位，支撑效果弱的问题。
Description
技术领域
本发明属于油气储层改造领域，尤其涉及薄互层穿层压裂，特别地，涉及一种含煤系多岩性薄互层穿层压裂方法，主要针对的是类似海陆过渡相或陆相页岩气等多岩性薄互层油气的压裂改造技术。
背景技术
水平井分段压裂技术是低孔特低渗油藏增产改造的重要技术手段，在厚油层压裂改造中被广泛应用。但面对厚度小、小层数多的砂泥岩薄互储层，它的改造效果一般，主要原因是压裂施工仅仅改造了水平段所在的单个小层，由于小层厚度小，地层能量弱，难以形成长期有效供液，导致产量低，递减快。
目前针对煤系多种岩性薄互层油气储层的压裂技术主要是提高压裂液黏度和(或)排量。对水平井多簇射孔而言，每簇射孔处裂缝能被分配的排量随着簇数的增加而等比例降低，仍难以避免压裂液沿不同岩性的小层界面延伸的可能性，尤其是遇到煤岩等软介质时，穿层压裂的可能性基本丧失。
为了实现同时改造多个小层，文献《水平井穿层压裂技术研究及应用》从水基压裂垂直缝遮挡原理出发，分析穿层压裂技术影响因素，优化压裂施工参数，在现场试验中取得了成功，实现了砂泥岩薄互储层水平井纵向改造多层，为砂泥岩薄互储层改造提供了技术手段。
中国专利201910265365.X公开了一种煤系复合储层压裂物理模拟试件制备方法，尤其适用于煤系气开发地质与岩石力学领域使用。首先采集大块新鲜煤样和不同岩性的小块岩样，对大块新鲜煤样的断面进行激光扫描并计算表面形貌的分数维值，对小块岩样开展X衍射分析和岩石力学检测，并根据检测结果利用砂子、水泥和粘土调配模拟出不同的配方，确定煤系复合储层岩石组合类型、不同岩性岩层厚度，模具制备含煤多岩性岩石组合立方体试件，在立方体试件的同一侧面，于煤样和不同岩性自制岩样的中心部位分别钻取井眼，并在其内固结钢质注液管以模拟井眼，利用密封材料对含煤多岩性岩石组合立方体进行外部浇筑，制备成标准尺寸的煤系复合储层物理模拟压裂试件。其步骤简单，使用方便，制备的试件更贴近实际。
在文献《薄互层分层压裂界限试验研究》中提到，大庆西部低渗透油田油层多为薄互层,油层不但厚度较薄而且层与层之间的夹层也较薄,给分层压裂改造带来了一定的难度,进行隔层遮挡作用的判断及缝高的控制显得更为重要,也是压裂选井选层、层段划分及优化设计的难点和关键。笔者在研究裂缝延伸高度的影响因素的基础上,分析了薄夹层遮挡作用,对隔层的分层界限进行了试验研究,提出了一套新的压裂层段划分方法。现场试验32口井,打破了以往夹层厚度小于4m不能分层压裂的界限,从而拓宽了压裂选井选层的范围,对提高低渗透薄互层压裂效果具有重要意义。
文献《水平井压裂技术在高89块薄互层特低渗透油藏开发中的应用》中提到，水平井压裂技术已经成为低渗透油田开发非常有效的开采技术,但对薄互层特低渗透油藏开发的适应性研究相对较少。以高89块典型薄互层特低渗透油藏为例，通过对水平井裂缝特点和裂缝条数优化设计，水平井参数和油藏水平井-直井井网合理选择等的研究,结合油藏实际效果分析，论证了水平井压裂技术在薄互层特低渗透油藏开发的应用效果和前景。
中国专利CN109386271A提供了一种水平井穿层压裂方法，其穿层主压裂施工包括第一压裂阶段、第二压裂阶段和第三压裂阶段，以及任选的第四压裂阶段；其中，第二压裂阶段和第三压裂阶段采用粒径均一的支撑剂，且优选为超低密度的支撑剂；第三压裂阶段使用的支撑剂的平均粒径大于第一压裂阶段和第二压裂阶段的支撑剂的平均粒径。根据该专利提供的压裂方法可实现多个砂层间的泥岩遮挡层的压穿，以及支撑剂顺利通过泥岩的窄缝宽处运移进水平井井筒上下的砂岩目的层并有效铺置，从而有效解决垂直裂缝纵向穿层问题，实现纵向穿层压裂，实现最大范围的泄油泄气体积。
但是，现有技术中针对含煤系多岩性薄互层的穿层压裂技术涉及还是较少。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种薄互层穿层压裂方法，(尤其是针对含煤系多种岩性薄互层油气储层的压裂技术)，以解决压裂液沿不同岩性的小层界面延伸及穿透含煤系多种岩性薄互层压裂失效的问题。
本发明一方面在于提供一种薄互层穿层压裂方法，具体如下：
1)一种薄互层穿层压裂方法，包括：(1)在前置液造缝阶段加入混合粒径支撑剂；(2)泵注小粒径支撑剂；(3)注入压裂液；(4)暂堵施工。
2)根据上述1)所述的穿层压裂方法，其中，在步骤(1)中，所述混合粒径支撑剂为180-210目支撑剂与140-180目支撑剂的混合，优选地，180-210目支撑剂与140-180目支撑剂的重量比为(1～3):1。
3)根据上述1)所述的穿层压裂方法，其中，在步骤(1)中，采用连续式加砂的方式注入所述混合粒径支撑剂，并不断提高砂比；优选地，砂比为14％以上。
4)根据上述1)所述的穿层压裂方法，其中，在步骤(2)中，所述小粒径支撑剂为180-210目支撑剂，优选地，以长段塞式注入180-210目支撑剂，更优选地，所述长段塞式注入的砂液比选自16％至20％。
5)根据上述1)所述的穿层压裂方法，其中，在步骤(4)中，注入暂堵剂进行缝端暂堵施工，优选地，所述暂堵剂的粒径为40～60目，密度为1.01～1.5g/cm3。
6)根据上述5)所述的穿层压裂方法，其中，
所述暂堵剂在储层温度下的溶解度为80％以上，优选90％以上；和/或
所述暂堵剂的溶解时间为10～50min，优选为20～40min。
7)根据上述1～6之一所述的穿层压裂方法，其中，在步骤(4)之后进行以下步骤：
步骤(5)：采用长段塞式注入70-140目支撑剂；
步骤(6)：重复步骤(1)～(5)多次，优选2～5次；
步骤(7)：结束施工并完成顶替。
8)根据上述7)所述的穿层压裂方法，其中，步骤(5)注入的支撑剂占总支撑剂用量的40％以上，优选50％以上；优选地，步骤(5)进行1～4次，优选2～3次。
9)根据上述8)所述的穿层压裂方法，其中，在步骤(1)之前进行以下步骤：
步骤1-1、不同岩性小层关键参数评价；
步骤1-2、利用步骤1-1得到的参数进行压裂液体系优化；
步骤1-3、利用压裂设计软件模拟裂缝缝宽；
步骤1-4、裂缝参数及施工参数优化；
步骤1-5、下桥塞及射孔联作作业。
10)根据上述9)所述的穿层压裂方法，其中，在步骤1-2中，利用储层纵向上存在的多种岩性小层的岩心进行压裂液的配伍性及膨胀性实验，选取适合泥岩的压裂液配方，然后再分别与其它岩性小层岩心做配伍性实验，最终选取与所有小层配伍性及膨胀性都适宜的压裂液配方，作为最终的压裂液配方。
11)根据上述9)所述的穿层压裂方法，其中，在步骤1-3中，最小的裂缝宽度为70-140目支撑剂平均粒径的3倍以上。
本发明另一方面在于提供一种本发明第一方面所述薄互层穿层压裂方法在含煤系多岩性薄互层穿层压裂中的应用。
在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。在下文中，各个技术方案之间原则上可以相互组合而得到新的技术方案，这也应被视为在本文中具体公开。
附图说明
图1示出本发明所述穿层压裂方法的流程示意图。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本发明的目的之一在于提供一种薄互层穿层压裂方法，包括：(1)在前置液造缝阶段加入混合粒径支撑剂；(2)泵注小粒径支撑剂；(3)注入压裂液；(4)暂堵施工。
在一种优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述混合粒径支撑剂为180-210目支撑剂与140-180目支撑剂的混合。
在进一步优选的实施方式中，180-210目支撑剂与140-180目支撑剂的重量比为(1～3):1，优选2:1。
其中，为增加封堵水平方向开启的裂缝的封堵效率，注入混合粒径支撑剂，具体地，混合粒径支撑剂的渗流能力低，利于减小液体通过，利于形成封堵效果。
在一种优选的实施方式中，在步骤(1)中，采用连续式加砂的方式注入所述混合粒径支撑剂。
在进一步优选的实施方式中，在步骤(1)中，进行所述连续式加砂时不断提高砂比。
在进一步优选的实施实施方式中，在步骤(1)中，砂比为14％以上，例如依次为14％～16％～20％。
在一种优选的实施方式中，在步骤(2)中，所述小粒径支撑剂为180-210目支撑剂或其他根据具体压裂方案给出的支撑剂。
在进一步优选的实施方式中，在步骤(2)中，以长段塞式注入180-210目支撑剂。
在更进一步优选的实施方式中，在步骤(2)中，所述长段塞式注入的砂液比选自16％至20％，优选18％。
在一种优选的实施方式中，在步骤(4)中，注入暂堵剂进行缝端暂堵施工。
在进一步优选的实施方式中，所述暂堵剂的粒径为40～60目，密度为1.01～1.5g/cm3，例如1.3g/cm3。
在更进一步优选的实施方式中，所述暂堵剂在储层温度下的溶解度为80％以上，优选90％以上；所述暂堵剂的溶解时间为10～50min，优选为20～40min，例如30min。
在一种优选的实施方式中，在步骤(4)中观察施工压力变化，在相同施工条件下压力比前期相邻的泵注压力提高一个台阶(约5％及以上)。
(压力提高的绝对值根据具体施工情况判断)，说明暂堵成功。
在一种优选的实施方式中，在步骤(4)之后进行以下步骤：
步骤(5)：采用长段塞式注入70-140目支撑剂；
步骤(6)：重复步骤(1)～(5)多次，优选2～5次，例如3次；
步骤(7)：结束施工并完成顶替。
在一种优选的实施方式中，步骤(5)注入的支撑剂占总支撑剂用量的40％以上，优选50％以上。
在进一步优选的实施方式中，步骤(5)进行1～4次，优选2～3次。
在本发明中，为让主压裂的支撑剂能最大限度地在所有岩性小层的裂缝内都有运移及铺置，前置液后可注入70-140目支撑剂，占比可在50％以上，采用长段塞模式。
本发明分析了目前含煤系多种岩性薄互层油气储层压裂技术的不足，提出了针对性技术，该技术以变黏度强抑制性压裂液体系优化技术、混合粒径支撑剂加入技术、缝端暂堵剂加入技术及支撑剂均匀铺置技术为核心，配合相应的施工技术取得了良好效果。
在一种优选的实施方式中，在步骤(1)之前进行以下步骤：
步骤1-1、不同岩性小层关键参数评价；
步骤1-2、利用步骤1-1得到的参数进行压裂液体系优化；
步骤1-3、利用压裂设计软件模拟裂缝缝宽；
步骤1-4、裂缝参数及施工参数优化；
步骤1-5、下桥塞及射孔联作作业。
在步骤1-1中，取导眼井不同岩性小层的岩心，然后分别进行岩性及敏感性矿物、物性、岩石力学及地应力等参数的测试分析。高角度天然裂缝也结合成像测井资料及岩心铸体薄片及进行综合分析。尤其是不同岩性界面处，适当增加取心的密度。
在步骤1-2中，利用储层纵向上存在的多种岩性小层的岩心进行压裂液的配伍性及膨胀性等实验，选取适合泥岩的压裂液配方，然后再分别与其它岩性小层岩心做配伍性实验，最终选取与所有小层配伍性(包括与地下流体配伍)及膨胀性都适宜的压裂液配方，作为最终的压裂液配方。
优选地，考虑到压裂液的黏度根据纵向上穿层压裂的需要，在不同的施工阶段，可能需要不同黏度的压裂液，这个需要根据具体压裂方案优化的结果来决定，一口井一个具体方案，一般分为前置液阶段，加砂阶段。
可据此调整压裂液稠化剂的浓度，根据设计需要，得出不同黏度的强抑制性压裂液配方体系。
在一种优选的实施方式中，在步骤1-3中，最小的裂缝宽度为70-140目支撑剂平均粒径的3倍以上。
其中，利用压裂设计软件模拟裂缝缝宽，根据支撑剂粒径与缝宽的匹配关系进行支撑剂的优选，为确保安全施工，上述最小的裂缝宽度应是预计采用的70-140目支撑剂平均粒径的3倍以上。
本发明目的之二在于提供本发明目的之一所述薄互层穿层压裂方法在含煤系多岩性薄互层穿层压裂中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明解决了含煤系多种岩性薄互层油气储层压裂时液体沿层面滤失大，无法有效压穿多岩性储层，支撑剂铺置不到位，支撑效果弱的问题。
下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在以下具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，由此而形成的技术方案属于本说明书原始公开内容的一部分，同时也落入本发明的保护范围。
实施例与对比例中采用的原料，如果没有特别限定，那么均是现有技术公开的，例如可直接购买获得或者根据现有技术公开的制备方法制得。
【实施例】
本发明在东北地区某多岩性薄互层气井得到应用。首先根据该井的导眼井岩心实验优选出粘度在9～12cp、防膨率在85％以上的滑溜水及粘度在60～70cp、防膨率在85％以上的胶液为主要压裂液体。配制了溶解时间在28min，溶解率为93％，密度为1.3g/cm3的暂堵剂。
(1)裂缝参数及施工参数优化。
(2)下桥塞及射孔联作作业。
(3)压裂液携带180-210目及140-180目混合支撑剂施工：泵注粘度为60～70cp的胶液100m3，排量为14m3/min，混合支撑剂砂液比为14％～16％～20％(约每泵注30m3液体提升一个砂液比)。
(4)以长段塞注入180-210目小粒径支撑剂。
采用粘度为9～12cp的滑溜水进行连续泵注，排量为16m3/min，砂液比为18％，泵注液量为120m3。
(5)注入不加支撑剂及暂堵剂的纯压裂液。
采用粘度为9～12cp的滑溜水进行泵注，排量为16m3/min，泵注液量为60m3。
(6)第一次暂堵剂注入施工，注入期间注意施工压力变化。
利用9～12cp的滑溜水，以16m3/min的排量注入暂堵剂(10％的体积浓度)，泵注液量为200m3。
(7)采用长段塞式注入70-140目支撑剂。
利用9～12cp的滑溜水，以16m3/min的排量，泵注80m3携砂液。
+30m3顶替液(不含支撑剂的滑溜水)，按这种方式(80m3携砂液+30m3顶替液)泵注3次。
(8)重复步骤(3)-步骤(7)两次。
(9)结束施工并完成顶替。
步骤(8)施工结束后，泵注9～12cp的滑溜水(不含支撑剂)，以16m3/min的排量泵注60m3完成顶替。
压后反演表明压裂实际缝高达到28米左右，而多岩性的薄互层优质储层厚度为28.3米，说明该发明技术实现了高效穿层压裂。压后测试产量达到3万方/天，高于采用常规方法压裂的同类型井约30％～40％。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种薄互层穿层压裂方法，包括：(1)在前置液造缝阶段加入混合粒径支撑剂；(2)泵注小粒径支撑剂；(3)注入压裂液；(4)暂堵施工。
2.根据权利要求1所述的穿层压裂方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述混合粒径支撑剂为180-210目支撑剂与140-180目支撑剂的混合，优选地，180-210目支撑剂与140-180目支撑剂的重量比为(1～3):1。
3.根据权利要求1所述的穿层压裂方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用连续式加砂的方式注入所述混合粒径支撑剂，并不断提高砂比；优选地，砂比为14％以上。
4.根据权利要求1所述的穿层压裂方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述小粒径支撑剂为180-210目支撑剂，优选地，以长段塞式注入180-210目支撑剂，更优选地，所述长段塞式注入的砂液比选自16％至20％。
5.根据权利要求1所述的穿层压裂方法，其特征在于，在步骤(4)中，注入暂堵剂进行缝端暂堵施工，优选地，所述暂堵剂的粒径为40～60目，密度为1.01～1.5g/cm3。
6.根据权利要求5所述的穿层压裂方法，其特征在于，
所述暂堵剂在储层温度下的溶解度为80％以上，优选90％以上；和/或
所述暂堵剂的溶解时间为10～50min，优选为20～40min。
7.根据权利要求1～6之一所述的穿层压裂方法，其特征在于，在步骤(4)之后进行以下步骤：
步骤(5)：采用长段塞式注入70-140目支撑剂；
步骤(6)：重复步骤(1)～(5)多次，优选2～5次；
步骤(7)：结束施工并完成顶替。
8.根据权利要求7所述的穿层压裂方法，其特征在于，步骤(5)注入的支撑剂占总支撑剂用量的40％以上，优选50％以上；优选地，步骤(5)进行1～4次，优选2～3次。
9.根据权利要求8所述的穿层压裂方法，其特征在于，在步骤(1)之前进行以下步骤：
步骤1-1、不同岩性小层关键参数评价；
步骤1-2、利用步骤1-1得到的参数进行压裂液体系优化；
步骤1-3、利用压裂设计软件模拟裂缝缝宽；
步骤1-4、裂缝参数及施工参数优化；
步骤1-5、下桥塞及射孔联作作业。
10.根据权利要求9所述的穿层压裂方法，其特征在于，在步骤1-2中，利用储层纵向上存在的多种岩性小层的岩心进行压裂液的配伍性及膨胀性实验，选取适合泥岩的压裂液配方，然后再分别与其它岩性小层岩心做配伍性实验，最终选取与所有小层配伍性及膨胀性都适宜的压裂液配方，作为最终的压裂液配方。
11.根据权利要求9所述的穿层压裂方法，其特征在于，在步骤1-3中，最小的裂缝宽度为70-140目支撑剂平均粒径的3倍以上。
12.权利要求1～11之一所述薄互层穿层压裂方法在含煤系多岩性薄互层穿层压裂中的应用。
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