本發(fā)明涉及石油天然氣增產技術領域，具體涉及可用于水平井重復壓裂的復合暫堵劑，以及一種水平井重復壓裂中的暫堵方法。

背景技術：

目前油田水平井重復壓裂用暫堵劑主要有水溶性顆粒暫堵劑和纖維型暫堵劑，除了在一些報道中顆粒暫堵劑與纖維型暫堵劑復合使用外，暫堵劑多為單一類型使用。

中國專利申請cn106150429a中提出一種頁巖氣多級壓裂用暫堵劑及應用。該申請實施例的暫堵劑中可溶性纖維形成高密度的空間網絡結構，有效地延長暫堵時間，達到代替橋塞的目的；封堵效果好，壓裂、酸化后自動解堵，對儲層無傷害。

中國專利申請cn105952430a中提出加入不同尺度暫堵劑實現(xiàn)近井筒和裂縫遠端二級橋堵，實現(xiàn)致密油藏低產水平井分段體積壓裂重復改造和能量補充。

中國專利申請cn105927197a中提出一種低滲透砂巖油藏老井暫堵體積壓裂重復改造的增產方法，通過纖維材料使暫堵劑和大粒徑支撐劑組合而不容易在裂縫中下沉。

中國專利申請cn105649593a中提出一種暫堵轉向工作液，包括可降解暫堵劑、可降解纖維、等密度支撐劑和低粘攜帶液。通過采用多尺度可降解暫堵劑提高封堵效率、降低縫間液體的漏失量。施工結束后，暫堵轉向工作液中的可降解暫堵劑和可降解纖維在井底溫度的作用下完全降解，支撐劑則保留了近井筒的導流能力。該暫堵轉向工作液適用于新井未壓開射孔簇改造和老井的重復壓裂改造，適用于水平井分段改造的各種工藝。

中國專利申請cn103725277a中提出一種纖維復合暫堵劑，在可溶性暫堵劑顆粒中加入了在一定條件下可溶解的纖維，纖維與暫堵劑顆粒按照一定的配比進行使用。由于可溶性纖維可以形成空間網絡結構，這種結構將暫堵劑顆粒牢固的束縛成一個有機的整體，從而極大的提高了暫堵層的強度。該發(fā)明的暫堵劑具有封堵效果好、壓裂、酸化后容易自動解堵、對儲層的傷害小的優(yōu)點，顯著提高了施工成功率。

中國專利申請cn106351634a中提出了一種套管水平井多段重復壓裂方法，該方法用于對包含多個段的水平井進行重復壓裂。該方法包括：根據(jù)每一段的破膠要求，確定與每一段相對應的暫堵膠塞；向所述水平井中下可拖動封堵管柱；采用與每一段相對應的暫堵膠塞，對每一段中先前壓裂施工后留下的老射孔孔眼依次進行封堵；對封堵后的水平井第一段進行重新定向射孔，并實施重復壓裂施工；依次對水平井第二段至第m段中的每一段進行以下操作：下射孔橋塞聯(lián)作管柱、坐封橋塞、重新定向射孔起出聯(lián)作管柱、以及實施重復壓裂施工，其中所述第一段是最遠離井口的一段，所述第m段是最靠近井口的一段；以及實施壓后鉆除全部橋塞，完成鉆除全部橋塞后暫堵膠塞破膠水化并返排出。

上述現(xiàn)有技術中多為使用單一的顆粒暫堵劑、不同尺寸大小的顆粒暫堵劑、液體膠塞、或者纖維與暫堵劑顆粒混合物來進行暫堵轉向，這種暫堵劑和暫堵方法一般只適用于直井等封堵時間比較短的情況。有效封堵時間一般都在2-12h。隨著時間的延長，暫堵劑會慢慢溶解或者降解，封堵強度逐漸減弱，甚至失效。

然而，對于水平井重復壓裂，由于水平井分段改造的需要，作業(yè)時間都很長，一般需要3-10天，而溶解或降解時間在2-12h的上述暫堵劑無法滿足水平井施工的要求。而且，如果出現(xiàn)施工不順利，可能需要更長的時間處理井下事故，這樣對暫堵劑封堵強度和封堵時間的要求就更高。而目前存在的情況是，長時間溶解的暫堵劑大多在一定溫度下和短時間內呈剛性，而短時間內無法軟化粘接形成具有承壓效果的低滲封堵層。因此，需針對水平井重復壓裂開發(fā)一種既長效又快速起效的暫堵劑及暫堵方法，這對于提高石油開發(fā)效率和采收率是急需的、具有重要意義的。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種水平井重復壓裂用暫堵劑以及使用該暫堵劑的水平井重復壓裂暫堵方法，在水平井重復壓裂中實現(xiàn)長效暫堵和快速暫堵功效。

根據(jù)本發(fā)明提供的用于水平井重復壓裂的復合暫堵劑，包括組分a和組分b，所述組分a選自聚酯聚合物中的至少一種，所述組分b選自丙烯酰胺類聚合物、聚甲基纖維和聚乙烯醇中的至少一種。

直井由于其自身長度相對較短且一般不需要對其進行多段壓裂，故而對暫堵劑的性能要求與水平井有所不同。水平井井深較長，通常需要分多段進行壓裂暫堵，故具有長效暫堵作用的暫堵劑對于水平井壓裂而言是有利的。但是，在壓裂施工中同時又需要暫堵劑起到快速暫堵的作用。而對于單獨的一種暫堵劑而言，長效暫堵和快速暫堵通常是相互矛盾的。本發(fā)明通過選擇兩種合適的組分組合起來使用，使得組合得到的復合暫堵劑既能夠產生快速暫堵的作用，又能夠發(fā)揮長效暫堵的功效。

根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式，所述組分a在60℃-150℃的水中在10小時內的降解率小于10％；和/或，所述組分a在60℃-150℃的水中在240小時后的降解率大于90％。優(yōu)選地，組分a在60℃-150℃的水中在10小時內的降解率小于10％，且在240小時后的降解率大于90％。在該優(yōu)選實施方式中，組分a滿足在60℃-150℃之間的某個溫度下的水中，在10小時內的降解率小于10％。即組分a在短時間內降解率低，降解速率慢，從而能夠在暫堵劑投料初期支撐暫堵體系，并且有助于攜帶組分b輸送到目標井段發(fā)揮暫堵作用。組分a還優(yōu)選地滿足組分a滿足在60℃-150℃之間的某個溫度下的水中，在240小時后的降解率大于90％，以便在壓裂施工過程中組分a逐漸地降解而發(fā)揮持續(xù)的暫堵作用，但又可在壓裂施工(幾天至十幾天)結束時差不多降解完畢，從而充分地發(fā)揮其暫堵作用。更優(yōu)選地，所述組分a在90℃的水中在10小時內的降解率小于10％，例如在4-8％之間；和/或，所述組分a在90℃的水中在240小時后的降解率大于90％，例如在92-98％之間。

由于組分a在常溫下甚至在高溫下降解速度很慢，在一定溫度下和短時間內呈剛性，即使通過粒徑組合也很難短時間形成致密封堵層。但是，組分a可在10小時內發(fā)生軟化(可觀察到組分a顆粒之間發(fā)生粘接)，因此在地層壓力作用下組分a可逐漸發(fā)生融合作用，形成致密封堵層，可以在水平井分段壓裂施工(幾天至十幾天)結束才降解完畢，因此可提供長效封堵作用。

根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式，所述組分b在60℃-150℃的水中在10小時內的降解率小于30％；和/或，所述組分b在60℃-150℃的水中，在150小時后的降解率大于90％。優(yōu)選地，組分b在60℃-150℃的水中在10小時內的降解率小于30％，且在150小時后的降解率大于90％。根據(jù)本發(fā)明，組分b的降解速率要大于組分a，以便與組分a的暫堵功能形成互補，且快速起到暫堵作用。更優(yōu)選地，所述組分b在90℃的水中在10小時內的降解率小于30％，例如在10％-20％之間；和/或，所述組分b在90℃的水中在150小時后的降解率大于90％，例如在92-98％之間。

根據(jù)本發(fā)明，組分b是遇水能夠快速發(fā)生膨脹的暫堵劑材料。在本發(fā)明中，優(yōu)選所述膨脹型暫堵劑在水中在5-10min內膨脹2-10倍，優(yōu)選3-6倍。組分b的快速膨脹確保其快速起到暫堵的作用。

根據(jù)本發(fā)明，所述組分a優(yōu)選自脂肪族聚酯聚合物中的至少一種，進一步優(yōu)選自聚丁二酸丁二醇酯、聚乙醇酸和聚乙丙交酯中的至少一種。這些材料在儲層環(huán)境中在一定時間內具有剛性，且可緩慢地降解，在應用中初期可起到支撐作用，而在壓裂施工中后期隨著降解的繼續(xù)，可持續(xù)起到暫堵作用。

根據(jù)本發(fā)明，適用于本發(fā)明的丙烯酰胺類聚合物包括聚丙烯酰胺、丙烯酸與丙烯酰胺的共聚物和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸與丙烯酰胺的共聚物等。所述組分b優(yōu)選自聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素、聚乙烯醇、丙烯酸與丙烯酰胺的共聚物、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸與丙烯酰胺的共聚物中的至少一種，優(yōu)選2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸與丙烯酰胺的共聚物。組分b在水中能夠快速膨脹，可至少部分水解，在壓裂施工使用中可在裂縫中開始膨脹，填充在組分a的骨架體系中，使復合暫堵劑迅速起到暫堵的作用。

根據(jù)本發(fā)明提供的復合暫堵劑，組分a為可緩慢溶解或降解的剛性暫堵劑組分，在暫堵中前期發(fā)揮剛性支撐劑作用，后期發(fā)揮協(xié)同暫堵作用。組分b為可快速膨脹的暫堵劑組分，可發(fā)揮快速起效暫堵的作用。兩種組分協(xié)同作用，共同維持油井裂縫的高效暫堵作用。

在本發(fā)明的一些實施方式中，本發(fā)明提供的復合暫堵劑由上述組分a和組分b組成。該實施方式的優(yōu)勢在于組成簡單，暫堵功效明顯，成本低。

根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式，所述組分a和組分b的重量比為(3-10)：1，優(yōu)選(4-8)：1。在該用量比例范圍內，剛性組分a在前期起到充足的支撐作用，而快速起效組分b則足以承擔初期的快速暫堵要求。

根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式，所述組分a與組分b的平均粒徑比為(1.5-5)：1，優(yōu)選(2-4)：1。在該比例范圍中，組分b可充分地填充到組分a的孔網中并進行富集，形成致密封堵層。快速暫堵組分b率先膨脹起來，填充在剛性組分a形成的骨架體系中，與組分a一起形成致密的暫堵層，使得初始暫堵作用起效快且強有力。隨著組分a的逐漸降解，組分a和組分b融合在一起，在壓裂施工過程中持續(xù)地提供暫堵作用。

根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式，所述組分a的粒徑大小為2-10目，優(yōu)選4-8目；所述組分b的粒徑大小為4-20目，優(yōu)選6-20目。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明提供的復合暫堵劑在60℃-150℃的水中在10小時內的降解率小于25％，且在200小時后的降解率大于90％；和/或，所述復合暫堵劑在60℃-150℃的水中的水不溶物含量為5wt％以下，以避免不溶物殘渣污染地層。

根據(jù)本發(fā)明，所述復合暫堵劑還可以包括少量的組分a降解調節(jié)劑，例如過硫酸銨，以便根據(jù)實際需要調節(jié)組分a的降解速率。其中，降解調節(jié)劑在使用時與組分a和組分b混合。

根據(jù)室內實驗，在儲層溫度下(60℃-150℃)，當使用單一的組分a時，即使進行大小粒徑的組合，都難以達到封堵效果，壓力無法憋起或者憋壓很小，之后迅速減小到零。這是由于剛性暫堵劑堆積在裂縫內時，顆粒之間有一定的縫隙，很難形成低滲致密層，壓裂液很容易穿透封堵層而起不到封堵效果。而快速可膨脹暫堵劑，由于存在對快速溶脹的需求，一般在地層溫度下都會快速溶解或降解，很難保證長時間的有效封堵。本發(fā)明通過選取如前所述的組分a和組分b進行組合，形成了一種組成簡單的，對于水平井重復壓裂而言暫堵效果優(yōu)異的復合暫堵劑。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種用于水平井重復壓裂的暫堵方法，包括將根據(jù)本發(fā)明提供的如上所述的復合暫堵劑應用于需要暫堵的水平井地層裂縫中。優(yōu)選地，所述復合暫堵劑的用量為使裂縫中形成的暫堵劑層的厚度(膨脹前)為12-25mm，優(yōu)選15-22mm。一般而言，使用該用量范圍的復合暫堵劑即可在使其在裂縫中起到良好的封堵作用而不造成材料的浪費。

根據(jù)本發(fā)明方法形成的暫堵層具有明顯提高的封堵強度，厚度在20mm左右、如17-21mm范圍，其封堵強度即可達到40mpa。可見，經過組分a和組分b的適當搭配使用，本發(fā)明不需要使用大量的暫堵劑，即可獲得較好的封堵效果。

本發(fā)明通過剛性暫堵劑組分a實現(xiàn)長效封堵和膨脹型顆粒暫堵劑組分b實現(xiàn)快速封堵的復配來實現(xiàn)水平井重復壓裂的快速且長效暫堵。其中，組分a起到骨架和承壓的作用，而組分b則由于膨脹作用使組分a充滿整個裂縫空間，從而實現(xiàn)了短時間內起到封堵作用和封堵強度的要求。而且，組分a是溶解時間長的物質，可根據(jù)水平井重復壓裂所需時間結合地層溫度調整(例如可適當加入溶解調節(jié)劑)溶解時間，當組分b溶解完后，組分a已經軟化，在壓力作用下擠壓融合，繼續(xù)保持封堵有效性，從而提高暫堵的長效性。

根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了根據(jù)本發(fā)明的如上所述復合暫堵方法在水平井分段壓裂以及復雜情況井改造中的應用。采用本發(fā)明的方法，在壓裂過程中，剛性暫堵劑組分a起到長時間保持封堵壓力作用，可膨脹暫堵劑組分b起到快速封堵的作用。

本發(fā)明通過選用組分a和組分b，并將其巧妙地搭配使用，使水平井重復壓裂過程中，在新壓開裂縫中快速形成封堵層并在較長時間內保證一定的封堵強度，以簡單的暫堵劑配方實現(xiàn)快速暫堵和長效暫堵的效果。通過兩種暫堵劑的適當配合使用，減少了原料的使用量，大大提高了暫堵劑的使用效率和重復壓裂成功率。

為了達到最佳暫堵效果，在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述復合暫堵劑在使用中，組分a和組分b先按一定的比例混合均勻后再注入地層裂縫中。

本發(fā)明通過選用適當?shù)慕M分a和組分b，將其組合起來形成復合暫堵劑。通過二者的協(xié)同作用，該復合暫堵劑在使用中既可迅速產生暫堵作用，而且持續(xù)地具有暫堵作用。在使用中，水平井裂縫中形成具備快速封堵和一定強度的封堵層，當組分a慢慢降解后仍可持續(xù)封堵，解決了水平井快速縫堵和長效暫堵之間的矛盾。本發(fā)明提供的復合暫堵劑既能保證暫堵劑短時間內封堵效果好，又能保證這種好的封堵效果長時間有效，直到整個水平井暫堵轉向重復壓裂施工完成，暫堵劑才最終完全降解或溶解。通過兩種暫堵劑組分的適當配合使用，提高了暫堵劑的使用效率和水平井重復壓裂成功率。

附圖說明

圖1顯示了實施例1中組分a顆粒粘接前(圖1a)和粘接后(圖1b)的圖像。

圖2顯示了實施例1中組分a在90℃水中的降解曲線圖。

圖3顯示了實施例1中復合暫堵劑a在模擬試驗中封堵壓力與時間的關系圖。

圖4顯示了對比例1中對比暫堵劑b在模擬試驗中封堵壓力與時間的關系圖。

圖5顯示了對比例2中對比暫堵劑c在模擬試驗中封堵壓力與時間的關系圖。

圖6顯示了實施例4中x井的重復壓裂施工曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖，通過具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明，但應理解，本發(fā)明的范圍并不限于此。

實施例1

以可溶性聚丁二酸丁二醇酯(安慶和興化工有限責任公司)為組分a，將其粉碎，篩分出4-8目的顆粒。組分a在90℃自來水中浸泡10h后，發(fā)生粘接作用，形狀如圖1。

以部分水解聚丙烯酰胺(北京希濤技術開發(fā)有限公司)為組分b，通過粉碎，篩分出10-20目的顆粒。

將組分a和組分b分別放入自來水中，8min內組分a幾乎不膨脹，而組分b膨脹約3.2倍。

將組分a和組分b以重量比4：1混合構成復合暫堵劑a。將復合暫堵劑a放入90℃下的自來水中，200小時后，溶解率達到96％以上，降解曲線見圖2。測定復合暫堵劑a在90℃下240h后水不溶物含量為4.5wt％。

采用巖心流動性試驗儀(江蘇華安科研儀器有限公司)，在模擬裂縫中填充暫堵劑，對暫堵劑進行性能評價。巖心模型為填砂管：直徑5cm，長度20cm。實驗溫度設置為90℃。用模擬地層鹽水以低于lcm³/min的流速驅替巖心、用天平收集排出液。填砂管下層為20-40目壓裂用蘭州石英砂，上層用125g復合暫堵劑a填滿，暫堵劑的厚度為約20mm，旋緊后裝入巖心流動實驗儀中，緩慢注入模擬地層鹽水，實驗結果如圖3所示。

通過上述模擬實驗可以看到，當組分a和組分b以質量比為4:1混合使用時，形成的復合暫堵劑a的封堵強度可達40mpa，在測試設備允許的情況下甚至可達45mpa，而且停止注入時，壓力保持不變。當溫度保持在90℃的情況下，壓力一直保持在40mpa長達100h，隨著與水接觸的暫堵劑不斷降解，壓力緩慢下降，直至零，說明此時液體可以完全通過，暫堵劑失效。

對比例1

與實施例1對應，省去組分b部分水解聚丙烯酰胺顆粒，而僅僅使用與復合暫堵劑a相同重量的可溶性聚丁二酸丁二醇酯作為剛性組分a，得到對比暫堵劑b。

在與實施例1中相同條件下測定對比暫堵劑b的封堵強度，測試過程的注入壓力隨時間變化圖如圖4所示。試驗中發(fā)現(xiàn)，對比暫堵劑b無法完全封堵模擬裂縫，會有液體滲出。

對比例2

與實施例1對應，省去聚丁二酸丁二醇酯作為組分a，而僅僅使用與復合暫堵劑a相同重量的部分水解聚丙烯酰胺作為膨脹型組分b，得到對比暫堵劑c。

在與實施例1中相同條件下測定對比暫堵劑c的封堵強度。試驗發(fā)現(xiàn)，對比暫堵劑c的壓力很小而且無法保持，如圖5所示。

實施例2

以可溶性聚乙醇酸(深圳市博立生物材料有限公司)為組分a，將其粉碎，篩分出4-8目的顆粒。組分a在90℃自來水中浸泡10h后，發(fā)生粘接作用。

以部分水解2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸與丙烯酰胺的共聚物(北京希濤技術開發(fā)有限公司)為組分b，通過粉碎，篩分出10-20目的顆粒。將組分a和組分b分別放入自來水中，10min內組分a幾乎不膨脹，而組分b膨脹約4.2倍。

將組分a和組分b以重量比5：1混合構成復合暫堵劑d。復合暫堵劑d放入100℃下的自來水中，200小時后，溶解率達到96％以上。測定復合暫堵劑d在90℃下240h后水不溶物含量為4.5wt％。采用巖心流動性試驗儀(江蘇華安科研儀器有限公司)，在模擬裂縫中填充暫堵劑，對暫堵劑進行性能評價。巖心模型為填砂管：直徑5cm，長度20cm。實驗溫度設置為90℃。用模擬地層鹽水以低于lcm³/min的流速驅替巖心、用天平收集排出液。填砂管下層為20-40目壓裂用蘭州石英砂，上層用120g復合暫堵劑d填滿，暫堵劑的厚度為約20mm，旋緊后裝入巖心流動實驗儀中，緩慢注入模擬地層鹽水。

模擬實驗結果顯示，當組分a和組分b以質量比為5:1混合使用時，形成的復合暫堵劑d的封堵強度可達40mpa，在測試設備允許的情況下甚至可達45mpa，而且停止注入時，壓力保持不變，壓力保持曲線類似于圖3。

實施例3

以可溶性聚乙丙交酯(深圳市博立生物材料有限公司)為組分a，將其粉碎，篩分出4-8目的顆粒。組分a在90℃自來水中浸泡10h后，發(fā)生粘接作用。

以部分水解丙烯酸與丙烯酰胺的共聚物(山東泰和水處理科技股份有限公司)為組分b，通過粉碎，篩分出10-20目的顆粒。將組分a和組分b分別放入自來水中，8min內組分a幾乎不膨脹，而組分b膨脹約3.6倍。

將組分a和組分b以重量比6：1混合構成復合暫堵劑e。復合暫堵劑e放入90℃下的自來水中，200小時后，溶解率達到96％以上。測定復合暫堵劑e在90℃下240h后水不溶物含量為4.5wt％。

采用巖心流動性試驗儀(江蘇華安科研儀器有限公司)，在模擬裂縫中填充暫堵劑，對暫堵劑進行性能評價。巖心模型為填砂管：直徑5cm，長度20cm。實驗溫度設置為90℃。用模擬地層鹽水以低于lcm³/min的流速驅替巖心、用天平收集排出液。填砂管下層為20-40目壓裂用蘭州石英砂，上層用140g復合暫堵劑e填滿，暫堵劑的厚度為約20mm，旋緊后裝入巖心流動實驗儀中，緩慢注入模擬地層鹽水。

模擬實驗結果顯示，當組分a和組分b以質量比為6:1混合使用時，復合暫堵劑的封堵強度可達40mpa，在測試設備允許的情況下甚至可達45mpa，而且停止注入時，壓力保持不變，84小時后壓力開始緩慢下降，壓力曲線類似于圖3。

實施例4

x井為某油田一口水平井，垂深1221m，水平段長508m，井溫55℃，巖性為巖屑砂巖，物性相對較好。本井設計7段暫堵分段壓裂施工，累計注入壓裂液1638m³，加入中密高強陶粒216m³。每段施工結束后，加入150公斤實施例1所述的復合暫堵劑a。暫堵劑到達井底后起壓明顯，每段壓力均可升高7-15mpa，壓力響應明顯，說明暫堵劑具有良好的快速封堵的性能，開啟了新的裂縫。整個施工過程為期3天，施工結束返排，有大量部分降解的殘渣排出，說明部分暫堵劑已開始降解，能夠保持封堵在3天以上。施工曲線如圖6所示。措施后初期日產油10t/d。根據(jù)本發(fā)明提供的長效暫堵劑在該井施工中得到成功應用。

雖然本發(fā)明已作了詳細描述，但對本領域技術人員來說，在本發(fā)明精神和范圍內的修改將是顯而易見的。此外，應當理解的是，本發(fā)明記載的各方面、不同具體實施方式的各部分、和列舉的各種特征可被組合或全部或部分互換。在上述的各個具體實施方式中，那些參考另一個具體實施方式的實施方式可適當?shù)嘏c其它實施方式組合，這是將由本領域技術人員所能理解的。此外，本領域技術人員將會理解，前面的描述僅是示例的方式，并不旨在限制本發(fā)明。