一種水平井泥巖穿層壓裂方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水平井泥巖穿層壓裂方法。該方法在主壓裂中采取以下措施：（1）快速起動(dòng)壓裂液輸送裝置；（2）大排量注入壓裂液；（3）大量注入前置液擴(kuò)縫；（4）小粒徑支撐劑；（5）階梯式遞增的低砂比。本發(fā)明方法成功解決了通過(guò)泥巖穿層壓裂溝通上下儲(chǔ)層的目的，確保了在砂泥巖互層的水平井中壓裂施工的成功，更大程度地改造了上下砂巖油氣層，大大提高了施工成功率和有效動(dòng)用儲(chǔ)量，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明方法設(shè)計(jì)合理、施工工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、壓裂施工成功率高、施工效果明顯，在砂泥巖互層的水平井壓裂中，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種水平井泥巖穿層壓裂方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油田采油工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種水平井壓裂過(guò)程中穿透泥巖隔層溝通到砂巖儲(chǔ)層提高壓后效果的有效方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鉆井技術(shù)及井下工具的不斷發(fā)展，水平井分段壓裂技術(shù)已成為開(kāi)發(fā)低滲透油氣田的主導(dǎo)技術(shù)。水平井分段壓裂不僅要確保每段壓裂施工的成功，關(guān)鍵要通過(guò)多段的壓裂提高單井產(chǎn)量，從而提高開(kāi)發(fā)效果，否則水平井開(kāi)發(fā)就無(wú)經(jīng)濟(jì)效益可言。
[0003]由于區(qū)域沉積的復(fù)雜變化，某些區(qū)塊橫向上和垂向上非均質(zhì)性強(qiáng)，垂向上發(fā)育多個(gè)油層，油層間有一定厚度的泥巖夾層，夾層厚度幾米到幾十米不等，對(duì)于這些復(fù)雜斷塊油藏，由于地質(zhì)情況復(fù)雜，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度大，特別是在穿越斷層級(jí)破碎帶后儲(chǔ)層預(yù)測(cè)偏差大，導(dǎo)致儲(chǔ)層鉆遇率低。水平井鉆遇過(guò)程中可能鉆遇到大段泥巖，欲壓裂改造這種鉆遇大段泥巖水平井，最大難度在于壓裂段數(shù)和壓裂位置的選擇以及施工砂堵的風(fēng)險(xiǎn)，放棄泥巖段選段壓裂將意味著大大減少壓裂段數(shù)，壓裂段數(shù)的減少將顯著影響壓后產(chǎn)量效果，但在泥巖段壓裂又面臨著極大的施工風(fēng)險(xiǎn)。如果對(duì)于泥巖隔層厚度小的儲(chǔ)層采取特殊的技術(shù)措施，通過(guò)在泥巖段壓裂而溝通到距此不遠(yuǎn)的砂巖儲(chǔ)層，將會(huì)大大提高壓裂效果和儲(chǔ)層動(dòng)用，降低對(duì)水平井軌跡精度的要求。一般而言，應(yīng)避免在泥巖段壓裂，以往進(jìn)行的泥巖壓裂嘗試也反映出這種壓裂方式早期砂堵的風(fēng)險(xiǎn)性，例如，大慶油田南227-平287井射孔段泥巖隔層厚度5.1m (上部2.1m,下部3.0m),上部砂巖層厚1.2m,下部砂巖2.0m,壓裂砂剛進(jìn)地層即砂堵，以施工失敗而告終，此后未再進(jìn)行該類試驗(yàn)。
[0004]CN1869398公開(kāi)了一種水平井壓裂方法，在施工的全井段均勻射孔條件下，采用現(xiàn)場(chǎng)分析診斷及暫堵劑技術(shù)，分多次施工階段實(shí)現(xiàn)多條人工裂縫的目的。該發(fā)明雖然在水平井或普通油井的長(zhǎng)井段壓裂施工中，保證了壓裂施工效果，并可明顯提高了井身完善程度和全井段的動(dòng)用程度，但是該發(fā)明不能解決鉆遇到大段泥巖時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，同時(shí)此方法僅限于套管完井的水平井段。
[0005]例如，針對(duì)水平井鉆遇泥巖需要壓裂溝通上下砂巖儲(chǔ)層時(shí)，當(dāng)不了解此種情況下壓裂裂縫起裂及延伸的特性，通常情況下需要進(jìn)行階梯排量小型測(cè)試壓裂(探井壓裂通常使用的方法)，以獲取地層裂縫的延伸壓力、閉合壓力、濾失特性情況等，通過(guò)此方法壓裂工程師可以得到對(duì)該地層壓裂的整體參數(shù)了解。然而，由于泥巖地層應(yīng)力高、塑性強(qiáng)、破裂壓力高、形成的裂縫寬度窄、砂泥巖層間特性差異大等特點(diǎn)，當(dāng)前置液比小、排量小時(shí)，就不能形成有效寬度的裂縫，造成過(guò)液不過(guò)砂的情況，在縫口容易造成砂堵，導(dǎo)致施工失敗?？梢?jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中，還沒(méi)有一種有效的解決水平井泥巖穿層壓裂的有效方法。
[0006]因此，目前存在的問(wèn)題是需要研究開(kāi)發(fā)一種水平井壓裂過(guò)程中穿透泥巖隔層的有效方法，以確保壓裂施工成功和砂巖油氣儲(chǔ)層的動(dòng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水平井泥巖穿層壓裂方法，該方法采用主壓裂快速大排量造縫，大量注入前置液擴(kuò)縫，小粒徑支撐劑支撐裂縫、階梯式遞增的低砂比等工藝技術(shù)進(jìn)行水平井泥巖穿層壓裂。
[0008]該方法在砂泥巖互層的油氣儲(chǔ)層中，降低了水平井壓裂時(shí)砂堵等施工風(fēng)險(xiǎn)，確保了穿透泥巖隔層，更大程度地改造上下砂巖儲(chǔ)層。該方法是一種解決水平井泥巖穿層壓裂溝通砂巖儲(chǔ)層提高壓裂效果與儲(chǔ)層動(dòng)用的有效方法。
[0009]為此，本發(fā)明提供了一種水平井泥巖穿層壓裂方法，其包括:
[0010]步驟A，造縫:向井筒內(nèi)注入壓裂液并憋壓，使地層起裂；
[0011]步驟B，擴(kuò)縫:向在步驟A中產(chǎn)生的縫隙中繼續(xù)注入前置液進(jìn)行擴(kuò)縫；
[0012]步驟C，充填裂縫:向步驟B中得到的裂縫中注入攜砂液。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，在步驟A中，所述壓裂液在啟動(dòng)壓裂液輸送裝置后15s內(nèi)達(dá)到4.0?
4.5m3/min 的排量。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在步驟B中，所述前置液的注入量為壓裂液總注入量的 45% (ν/ν)ο
[0015]根據(jù)本發(fā)明，在步驟B中，還包括在所述前置液中分別加入5% (v/v)和7% (v/v)的支撐劑。所述支撐劑的粒度在40?70目之間。
[0016]在上述步驟B中，所述前置液采用壓裂液輸送裝置加入。
[0017]根據(jù)本發(fā)明方法，在步驟C中，在所述攜砂液中包含有支撐劑。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述攜砂液中支撐劑的砂比呈階梯式遞增。在該過(guò)程中，攜砂液的排量穩(wěn)定。
[0019]根據(jù)本發(fā)明,所述砂比在8% (v/v)?18% (v/v)范圍內(nèi)呈階梯式遞增。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)時(shí)方式中，所述支撐劑的粒度在40?70目之間。
[0021 ] 本發(fā)明中，所述支撐劑包括但不限于石英砂、陶粒等。優(yōu)選所述支撐劑為陶粒。
[0022]在上述步驟C中，所述攜砂液采用壓裂液輸送裝置注入。
[0023]本發(fā)明中，所述壓裂液輸送裝置為帶有泵的壓裂車組。
[0024]在本發(fā)明步驟A中，快速起啟動(dòng)壓裂液輸送裝置，例如泵，使得壓裂液的施工排量在短時(shí)間，例如15s內(nèi)達(dá)到4.0?4.5m3/min的設(shè)計(jì)排量，在井筒內(nèi)憋壓，致使地層快速起裂。
[0025]壓裂液的大排量施工可以形成具有一定寬度的有效裂縫，同時(shí)穿透泥巖層，縱向上充分溝通并改造砂巖儲(chǔ)層。
[0026]在本發(fā)明步驟B中，針對(duì)水平井鉆遇泥巖，通過(guò)壓裂穿透泥巖溝通砂巖時(shí)，采用大量注入前置液進(jìn)行擴(kuò)縫，使得裂縫在長(zhǎng)度、高度上充分延伸，為支撐劑的鋪置提供條件，并擴(kuò)大裂縫的泄油面積。
[0027]同時(shí)，在步驟B的前置液中加入5% (v/v)和7% (v/v)的陶粒，例如，粒度在40?70目之間的陶粒，可以起到段塞打磨裂縫壁面的作用。
[0028]在本發(fā)明步驟C中，向步驟B中得到的裂縫中注入攜砂液，尤其是注入，例如，包含有作為支撐劑的粒度在40?70目之間的陶粒的攜砂液，可以有效避免高應(yīng)力泥巖層裂縫寬度窄導(dǎo)致的砂堵。同時(shí)，采用低砂比施工，并且以砂比在8% (v/v)?18% (v/v)范圍內(nèi)呈階梯式遞增的方式加入攜砂液，這樣可以避免追求高砂比施工，可以有效地避免砂堵的發(fā)生。[0029]本發(fā)明中所用術(shù)語(yǔ)“砂比”亦稱為混砂比或加砂比，是指攜砂液中支撐劑的堆積體積與凈液體積的百分比，以％ (v/v)的方式表示。
[0030]本發(fā)明中，低砂比一詞，是通常指砂比低于20% (v/v)。
[0031]本發(fā)明中所用術(shù)語(yǔ)“施工排量”一詞，是指實(shí)際施工過(guò)程中，壓裂液的實(shí)際排量。
[0032]本發(fā)明中所用術(shù)語(yǔ)“設(shè)計(jì)排量”一詞，是指泵注程序設(shè)計(jì)中的壓裂液排量。
[0033]本發(fā)明方法主要應(yīng)用于水平井壓裂時(shí)，存在砂泥巖互層或需要溝通上下砂巖儲(chǔ)層時(shí)的壓裂，也可用在類似儲(chǔ)隔層壓裂的直井中。
[0034]應(yīng)用本發(fā)明的方法，在東北十屋油田2 口水平井3個(gè)井段泥巖穿層壓裂獲得100%成功，使單井增加了 I?2個(gè)壓裂段，裂縫監(jiān)測(cè)顯示壓裂溝通了砂巖儲(chǔ)層，壓后取得較好效果，單井壓后日產(chǎn)油達(dá)到15?25t/d，為水平井壓裂位置的選擇和提高垂向動(dòng)用程度提供了新的技術(shù)方法。
[0035]總體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明在主壓裂中采取以下措施:(I)快速起動(dòng)壓裂車組；(2)大排量注入壓裂液；(3)大量注入前置液擴(kuò)縫；(4)小粒徑支撐劑；(5)階梯式遞增的低砂比?？焖倨饎?dòng)壓裂液輸送裝置與大排量注入壓裂液相結(jié)合，使得壓裂液的施工排量在短時(shí)間達(dá)到
4.0?4.5m3/min的排量，在井筒內(nèi)憋壓，致使地層快速起裂。大量注入前置液擴(kuò)縫、小粒徑支撐劑與階梯式遞增的低砂比相結(jié)合，可以避免追求高砂比施工，并可以有效地避免砂堵的發(fā)生。
[0036]本發(fā)明方法成功解決了通過(guò)泥巖穿層壓裂溝通上下儲(chǔ)層的目的，確保了在砂泥巖互層的水平井中壓裂施工的成功，更大程度地改造了上下砂巖油氣層，大大提高了施工成功率和有效動(dòng)用儲(chǔ)量，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明方法設(shè)計(jì)合理、施工工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、壓裂施工成功率高、施工效果明顯，在砂泥巖互層的水平井壓裂中，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037]下面結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0038]圖1是實(shí)施例1的泵注程序圖。
[0039]圖1中的坐標(biāo)軸的含義如下:y軸施工排量(m3/min);次y軸砂濃度(kg/m3) /砂比(％)。
[0040]圖2是實(shí)施例1的裂縫穿過(guò)泥巖圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，這些實(shí)施例和附圖僅起說(shuō)明性作用，并不局限于本發(fā)明的應(yīng)用范圍。各實(shí)施例中的材料均為工業(yè)品。
[0042]實(shí)施例
[0043]實(shí)施例1:
[0044]本實(shí)施例的水平井泥巖穿層壓裂方法:針對(duì)未知地層壓裂特征時(shí)，首先采用階梯測(cè)試壓裂技術(shù)分析泥巖裂縫延伸特性，了解延伸壓力、閉合壓力以及地層對(duì)液體的濾失特性。針對(duì)主加砂壓裂施工，則采取以下技術(shù)措施，其泵注程序如圖1所示。
[0045]在壓裂起始階段，快速啟動(dòng)壓裂車組，在15s內(nèi)施工注入壓裂液排量達(dá)到4.0m3/min，在井筒內(nèi)憋壓，致使地層快速起裂。
[0046]在前置液階段,注入前置液進(jìn)行擴(kuò)縫,前置液的注入量為壓裂液總注入量的45%(v/v)，由此使得裂縫在長(zhǎng)度、高度上充分延伸，為支撐劑的鋪置提供條件，并擴(kuò)大裂縫的泄油面積。同時(shí)，在前置液階段，通過(guò)向前置液中分別加入5% (v/v)和7% (v/v)的粒度在40?70目之間的陶粒段塞打磨裂縫壁面。
[0047]在攜砂液階段，以砂比為8%?10%?12%?14%?16%?18% (v/v)的階梯式遞增的方式，向上述階段得到的裂縫中注入包含有作為支撐劑的粒度在40?70目之間的陶粒的攜砂液，以避免高應(yīng)力泥巖層裂縫寬度窄導(dǎo)致的砂堵，總加砂量為20m3。
[0048]現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施水平井3個(gè)段的壓裂施工，獲得成功，實(shí)現(xiàn)了泥巖穿層壓裂，單井壓后日產(chǎn)油達(dá)到15?25t/d，取得了顯著的增油效果，其裂縫穿過(guò)泥巖圖見(jiàn)圖2。
[0049]實(shí)施例2:
[0050]針對(duì)主加砂壓裂施工，采取以下技術(shù)措施:
[0051]在壓裂起始階段，快速啟動(dòng)壓裂車組，在12s內(nèi)施工注入壓裂液排量達(dá)到4.5m3/min，在井筒內(nèi)憋壓，致使地層快速起裂。
[0052]在前置液階段，注入前置液進(jìn)行擴(kuò)縫，前置液的注入量為壓裂液總注入量的45%(v/v)，由此使得裂縫在長(zhǎng)度、高度上充分延伸，為支撐劑的鋪置提供條件，并擴(kuò)大裂縫的泄油面積。同時(shí)，在前置液階段，通過(guò)向前置液中分別加入5% (v/v)和7% (v/v)的粒度在40?70目之間的陶粒段塞打磨裂縫壁面。
[0053]在攜砂液階段，以砂比為8%?10%?12%?14%?16%?18% (v/v)的階梯式遞增的方式，向上述階段得到的裂縫中注入包含有作為支撐劑的粒度在40?70目之間的陶粒的攜砂液，以避免高應(yīng)力泥巖層裂縫寬度窄導(dǎo)致的砂堵，總加砂量為30m3。
[0054]現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施水平井2個(gè)段的壓裂施工，獲得成功，實(shí)現(xiàn)了泥巖穿層壓裂，單井壓后日產(chǎn)油達(dá)到20?28t/d，增油效果顯著。
[0055]對(duì)比例:
[0056]某水平井進(jìn)行主壓裂施工。
[0057]在壓裂起始階段，在泵注25s時(shí)施工注入排量3.0mVmin,在井筒內(nèi)憋壓，致使地層起裂。
[0058]在前置液階段，注入前置液進(jìn)行擴(kuò)縫，前置液的注入量為壓裂液總注入量的40%(v/v)，由此使得裂縫在長(zhǎng)度、高度上繼續(xù)延伸，為支撐劑的鋪置提供條件，并擴(kuò)大裂縫的泄油面積。同時(shí)，在前置液階段，通過(guò)向前置液中加入5% (v/v)的陶粒段塞打磨裂縫壁面。
[0059]在攜砂液階段，采用20?40目支撐劑，當(dāng)砂比在15%時(shí)，發(fā)生砂堵，總加砂量7m3。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施水平井I個(gè)段的壓裂施工，壓后日產(chǎn)油1.5t/d，增油效果差。
[0060]上述結(jié)果說(shuō)明，快速起動(dòng)壓裂車組與大排量注入壓裂液相結(jié)合，使得壓裂液的施工排量在短時(shí)間達(dá)到很大，在井筒內(nèi)憋壓，致使地層快速起裂。大量注入前置液擴(kuò)縫、小粒徑支撐劑與階梯式遞增的低砂比相結(jié)合，可以避免追求高砂比施工，并可以有效地避免砂堵的發(fā)生?？梢钥闯觯捎帽景l(fā)明方法，施工效果明顯，更大程度地改造了上下砂巖油氣層，確保了在砂泥巖互層的水平井中壓裂施工的成功。
[0061 ] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水平井泥巖穿層壓裂方法，其包括: 步驟A，造縫:向井筒內(nèi)注入壓裂液并憋壓，使地層起裂； 步驟B，擴(kuò)縫:向在步驟A中產(chǎn)生的縫隙中繼續(xù)注入前置液進(jìn)行擴(kuò)縫； 步驟C，充填裂縫:向步驟B中得到的裂縫中注入攜砂液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在步驟A中，所述壓裂液在啟動(dòng)壓裂液輸送裝置后15s內(nèi)達(dá)到4.0~4.5m3/min的排量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:在步驟B中，所述前置液的注入量為壓裂液總注入量的45% (v/v)0
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:在步驟B中，還包括在所述前置液中分別加入5% (v/v)和7% (v/v)的支撐劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:所述支撐劑的粒度在40~70目之間。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:在步驟C中，在所述攜砂液中包含有支撐劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求 6所述的方法，其特征在于:所述攜砂液中支撐劑的砂比呈階梯式遞+?>曰ο
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于:所述砂比在8%(v/v)~18% (v/v)范圍內(nèi)呈階梯式遞增。
9.根據(jù)6~8中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:所述支撐劑的粒度在40~70目之間。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:所述支撐劑為陶粒。
【文檔編號(hào)】E21B43/267GK103967470SQ201310030490
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月25日
【發(fā)明者】秦鈺銘, 陳作, 王寶峰, 徐勝?gòu)?qiáng), 吳春方, 劉世華, 劉建坤 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院