專利名稱：低滲透氣井CO₂重復(fù)壓裂工藝技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，是低滲低產(chǎn)氣井重復(fù)壓裂改造工藝，特別是低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
低滲透氣藏氣井壓裂完井生產(chǎn)一段時(shí)間后，裂縫導(dǎo)流能力逐漸下降，往往需要重新進(jìn)行壓裂。國(guó)外早在I960年就開(kāi)始進(jìn)行重復(fù)壓裂研究，目前已形成了一系列核心技術(shù)，也取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)內(nèi)從1990年開(kāi)始進(jìn)行重復(fù)壓裂研究，大慶、勝利、長(zhǎng)慶、大港、吉林等油田都進(jìn)行了大量的重復(fù)壓裂作業(yè)，并從理論和實(shí)踐上做了一定的探索，但主要是針對(duì)油井，對(duì)于低滲氣井重復(fù)壓裂工藝技術(shù)相關(guān)攻關(guān)還不完善，無(wú)效的重復(fù)壓裂仍多有存在，導(dǎo)致重復(fù)壓裂的效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂工藝技術(shù)，將CO2泡沫壓裂技術(shù)和低傷害清潔壓裂液技術(shù)成功引入低產(chǎn)氣井的重復(fù)壓裂改造中，不僅提高了壓裂液的返排率和低產(chǎn)氣井的產(chǎn)能，同時(shí)為低滲氣井的重復(fù)增產(chǎn)改造措施提供一種新的思路。本發(fā)明的技術(shù)方案是低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂工藝技術(shù)，它是對(duì)已投產(chǎn)井進(jìn)行二次的壓裂施工，它包括壓裂前分析優(yōu)化和壓裂施工兩個(gè)部分，其特征是壓裂前分析優(yōu)化包括壓裂失效分析、壓裂材料優(yōu)選和施工參數(shù)優(yōu)化，其具體工藝技術(shù)按照如下步驟實(shí)施
步驟1，壓裂失效分析；對(duì)索要施工的井進(jìn)行壓裂失效分析，確定是否具備重復(fù)壓裂的可能性，若分析結(jié)果符合要求，則繼續(xù)進(jìn)行；
步驟2，壓裂材料的優(yōu)選，即壓裂液和支撐劑的優(yōu)選；壓裂液為泡沫混合壓裂液，即采用清潔壓裂液作為液態(tài)CO2壓裂液的基液，液態(tài)CO2壓裂液的質(zhì)量比例為60%至85% ;支撐劑為10/20目或20/40目的組合支撐陶粒；
步驟3，施工參數(shù)的優(yōu)化；首先確定壓裂裂縫長(zhǎng)度，壓裂裂縫長(zhǎng)度由壓裂規(guī)模、注液量和加砂量這些可控因素來(lái)控制，最優(yōu)的壓裂裂縫長(zhǎng)度為100米至150米；然后根據(jù)壓裂裂縫長(zhǎng)度確定優(yōu)化的施工排量和砂液比，施工排量的上限由壓裂裂縫長(zhǎng)度確定，施工排量的下限由地層的最大吸液量確定，砂液比和壓裂液用量通過(guò)裂縫延伸模擬確定，同時(shí)加砂程序采用逐漸增加的方式；
步驟4，重復(fù)壓裂施工；采用CO2泵注車將液體CO2經(jīng)過(guò)地面三通與清潔壓裂液混合注入井內(nèi)，利用泡沫混合壓裂液進(jìn)行加砂壓裂施工。所述的清潔壓裂液是APV清潔壓裂液。所述的支撐劑的選擇依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6302-1997《壓裂支撐劑充填層短期導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)推薦方法》，10/20目或20/40目的組合支撐陶粒，其比例為I: I或2: I。所述的砂液比為30%至35%。所述的步驟4重復(fù)壓裂施工分為前置液階段、攜砂液階段和頂替階段；前置液階段采用相同粒徑支撐劑段塞Im3打磨裂縫壁面，攜砂液階段采用恒定內(nèi)相組合技術(shù)，頂替階段采用降排量技術(shù)。所述的步驟4重復(fù)壓裂施工中，液體CO2是由若干并聯(lián)的CO2罐車并聯(lián)，然后依次與CO2管匯車、CO2泵車、旋塞和單流閥串聯(lián)，最終導(dǎo)入井口 ；清潔壓裂液是由若干并聯(lián)的瓜膠罐車導(dǎo)入混砂車，同時(shí)清水罐車、砂罐車和交聯(lián)劑罐也與混砂車導(dǎo)通，混砂車內(nèi)部的混合液經(jīng)過(guò)若干并聯(lián)的壓裂泵車導(dǎo)入井口 ；井口還與帶有水罐的平衡車導(dǎo)通。本發(fā)明的特點(diǎn)是通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層分析，利用CO2泡沫壓裂技術(shù)和低傷害清潔壓裂液對(duì)低產(chǎn)氣井進(jìn)行改造試驗(yàn)，有效的提高了壓裂液的返排率和低產(chǎn)氣井的產(chǎn)能，同時(shí)有效地降低對(duì)儲(chǔ)層的傷害。


下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明
圖I是不同支撐劑短期導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果 圖2是壓裂支撐裂縫長(zhǎng)度的優(yōu)化模擬 圖3是重復(fù)壓裂裂縫剖面 圖4是壓裂裂縫加砂強(qiáng)度和平均砂液比的優(yōu)化模擬 圖5是低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂工藝技術(shù)的施工流程 圖6是重復(fù)壓裂施工曲線圖。
具體實(shí)施例方式以對(duì)XXX井山2段的重復(fù)壓裂改造為例。低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂工藝技術(shù)，它是對(duì)已投產(chǎn)井進(jìn)行二次的壓裂施工，它包括壓裂前分析優(yōu)化和壓裂施工兩個(gè)部分，壓裂前分析優(yōu)化包括壓裂失效分析、壓裂材料優(yōu)選和施工參數(shù)優(yōu)化。低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂工藝技術(shù)按照如下步驟實(shí)施
步驟1，對(duì)索要施工的井進(jìn)行壓裂失效分析，確定是否具備重復(fù)壓裂的可能性，分析結(jié)果顯示XXX井山2段可以進(jìn)行重復(fù)壓裂。步驟2，壓裂材料的優(yōu)選，分為壓裂液和支撐劑的優(yōu)選。(I)壓裂液的優(yōu)選
CO2泡沫具有流變性能好、攜砂性能強(qiáng)、返排快、對(duì)地層傷害小的特點(diǎn)，適合于低壓、低滲、水敏性儲(chǔ)層的壓裂改造。常規(guī)CO2水力壓裂工藝是采用羥丙基瓜膠液做為基液，由于常規(guī)有機(jī)硼交聯(lián)羥丙基瓜膠水基壓裂液體系HPG-C對(duì)低壓低產(chǎn)氣藏適應(yīng)性差，返排率低，對(duì)儲(chǔ)層傷害較大。這里采用無(wú)殘?jiān)腁PV清潔壓裂液代替羥丙基瓜膠液，即采用清潔壓裂液做為液態(tài)CO2壓裂液的基液，液態(tài)CO2壓裂液的質(zhì)量比例為60%至85%。由于泡沫混合液的濾失小、造縫能力強(qiáng)、裂縫穿透深度大，增加了裂縫的長(zhǎng)度，增大了改造半徑，提高了裂縫閉合后的導(dǎo)流能力；另外由于入井液量少，對(duì)地層的二次污染減少，從而達(dá)到了增能的目的；其次清潔壓裂液主要由陰離子表面活性劑組成，能夠有效降低毛細(xì)管阻力，提高返排率，巖心傷害 試驗(yàn)表明平均傷害率僅為24. 2%，對(duì)儲(chǔ)層的傷害較低。
(2)支撐劑的優(yōu)選
支撐劑的性能是影響支撐裂縫導(dǎo)流能力的重要因素之一。支撐劑短期導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)主要依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6302-1997《壓裂支撐劑充填層短期導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)推薦方法》。如圖I所示，對(duì)比評(píng)價(jià)不同粒徑陶粒和復(fù)合支撐劑的短期導(dǎo)流能力，支撐劑粒徑對(duì)裂縫導(dǎo)流能力有很大的影響，支撐劑粒徑越大，短期導(dǎo)流能力越好。對(duì)于復(fù)合組合支撐齊U，大粒徑所占比例越高，短期導(dǎo)流能力越好。評(píng)價(jià)結(jié)果還表明，10 / 20目和20 / 40目的組合支撐陶粒，其導(dǎo)流能力明顯高于20 / 30目、20 / 40目等單一陶粒的導(dǎo)流能力。對(duì)于10 / 20目和20 / 40目的組合支撐陶粒，隨著10 / 20目陶粒所占比例的下降，導(dǎo)流能力下降；在下降幅度方面，10 / 20目與20 / 40目陶粒所占比例為1:1與2:1的導(dǎo)流能力差異較小，尤其是在閉合壓力大于45 MPa后，二者的導(dǎo)流能力接近。 因此在壓裂施工工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)中，為使支撐劑輸送得更遠(yuǎn)，擴(kuò)大壓裂有效半徑，使用低密度、小顆粒支撐劑，同時(shí)為改善壓裂氣井近井地帶的導(dǎo)流能力而采取尾部追加較大顆粒的支撐劑。這里采用10/20目組合支撐陶粒，其比例為1:1。步驟3，施工參數(shù)的優(yōu)化；首先確定壓裂裂縫長(zhǎng)度，然后根據(jù)壓裂裂縫長(zhǎng)度確定優(yōu)化的施工排量和砂液比。(I)確定裂縫長(zhǎng)度裂縫長(zhǎng)度是評(píng)價(jià)壓裂裂縫幾何形態(tài)重要參數(shù)之一，對(duì)低滲、特低滲儲(chǔ)層，該參數(shù)顯得更為重要，裂縫長(zhǎng)度由壓裂規(guī)模、注液量和加砂量這些可控因素來(lái)控制。如圖2所示，根據(jù)對(duì)儲(chǔ)層的基本物性、巖性的評(píng)價(jià)參數(shù)和壓裂材料的性質(zhì)參數(shù)，對(duì)不同滲透率情況下改變支撐裂縫長(zhǎng)度的情況進(jìn)行了模擬計(jì)算。從圖中可見(jiàn)，在滲透率較低時(shí)，壓后的累積產(chǎn)量隨支撐裂縫的長(zhǎng)度變化較為明顯，當(dāng)滲透率較高時(shí)，進(jìn)一步增加支撐裂縫的長(zhǎng)度，累積產(chǎn)量的變化變緩，增加幅度變小，總的產(chǎn)量增加有限。也就是滲透率越高，優(yōu)化的支撐裂縫長(zhǎng)度越短，滲透率越低，優(yōu)化的支撐裂縫長(zhǎng)度越長(zhǎng)。因此根據(jù)上述模擬計(jì)算結(jié)果，優(yōu)化的支撐裂縫有效長(zhǎng)度在100 - 150m較好。(2)確定裂縫長(zhǎng)度后，對(duì)施工排量和砂液比的優(yōu)化通過(guò)對(duì)施工排量與裂縫長(zhǎng)度關(guān)系的研究后，確定施工排量的上限，通過(guò)地層的最大吸液量，確定施工排量的下限，同時(shí)考慮摩阻和地面施工設(shè)備最終確定合理的施工排量參數(shù)。如圖3所示，加砂的比例關(guān)系到形成最終支撐裂縫帶的形狀，直接反映了壓裂支撐裂縫中的砂體情況和裂縫的導(dǎo)流能力。壓裂過(guò)程中的砂液比過(guò)低，必然導(dǎo)致加砂強(qiáng)度低，支撐裂縫的支撐能力低下，在長(zhǎng)期生產(chǎn)過(guò)程中受到生產(chǎn)影響或巖石中孔隙壓力變化，支撐裂縫的導(dǎo)流能力容易喪失，失去高滲流特性，直接影響日產(chǎn)。另外加砂強(qiáng)度和砂液比低，不容易形成好的砂梯剖面，在儲(chǔ)層流體滲流時(shí)不同裂縫長(zhǎng)度段對(duì)裂縫的導(dǎo)流能力大小要求不匹配，也就是說(shuō)，從井筒到裂縫深處的導(dǎo)流能力應(yīng)該越來(lái)越小，形成所謂的“楔形”，才符合人工裂縫儲(chǔ)層流體的滲流規(guī)律。因此，形成這樣的支撐帶需要采用逐漸增加的加砂程序，而最終的砂液比和壓裂液用量通過(guò)裂縫延伸模擬確定。如圖4所示，本次模擬計(jì)算了不同的砂液比情況下的支撐劑在裂縫中的支撐強(qiáng)度。從圖中可見(jiàn)，要保證4. 5 - 5. Okg/m2的鋪置濃度，裂縫中的加砂強(qiáng)度應(yīng)為2. O — 3. Om3/m，所對(duì)應(yīng)的平均砂液比應(yīng)在30 - 35%左右。這樣通過(guò)優(yōu)化計(jì)算以后，就把加砂強(qiáng)度、平均砂液比、支撐劑的鋪置濃度和裂縫的導(dǎo)流能力等參數(shù)綜合考慮在一起了。因此，該模擬計(jì)算結(jié)果顯示，優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)把平均砂液比調(diào)整到30 - 35%左右，就有可能使得壓裂支撐裂縫具有一定的支撐劑加砂強(qiáng)度和鋪置濃度和較高的裂縫導(dǎo)流能力，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)支撐裂縫導(dǎo)流能力這一關(guān)鍵參數(shù)的要求。步驟4，重復(fù)壓裂施工。如圖5所示，重復(fù)壓裂施工中，液體CO2是由若干并聯(lián)的CO2罐車并聯(lián)，然后依次與CO2管匯車、CO2泵車、旋塞和單流閥串聯(lián)，最終導(dǎo)入井口 ；清潔壓裂液是由若干并聯(lián)的瓜膠罐車導(dǎo)入混砂車，同時(shí)清水罐車、砂罐車和交聯(lián)劑罐也與混砂車導(dǎo)通，混砂車內(nèi)部的混合液經(jīng)過(guò)若干并聯(lián)的壓裂泵車導(dǎo)入井口 ；井口還與帶有水罐的平衡車導(dǎo)通。
重復(fù)壓裂施工分為前置液階段、攜砂液階段和頂替階段；前置液階段采用相同粒徑支撐劑段塞Im3打磨裂縫壁面，攜砂液階段采用恒定內(nèi)相組合技術(shù)，頂替階段采用降排量技術(shù)。如圖6所示，前置液階段采用同粒徑支撐劑段塞Im3打磨裂縫壁面，保證主裂縫起裂和延伸，順利完成加砂施工。前置液期提高CO2注入排量，加砂期間降低CO2注入排量，初期以2. O mVrnin的CO2注入施工壓力較高，為了保證施工的順利進(jìn)行，該階段后期實(shí)際CO2排量較設(shè)計(jì)偏低，為I. 8m3/min。整個(gè)攜砂液階段恒定內(nèi)相組合技術(shù)，CO2排量I. 8-1. 6m3/min左右，基液排量I. 2-1. 95m3/min。當(dāng)提高砂濃度至262kg/m3，施工壓力呈上升明顯，現(xiàn)場(chǎng)采取瞬時(shí)停砂的方法，待施工壓力下降后，繼續(xù)加砂，砂濃240 kg/m3，該階段后期施工壓力上升明顯，現(xiàn)場(chǎng)再次停砂施工。施工壓力下降后迅速提高砂比至277 kg/m3，該階段施工壓力變化較平穩(wěn)；繼續(xù)提高砂比至384. Okg/m3，施工壓力有下降趨勢(shì)，預(yù)計(jì)地層裂縫得到繼續(xù)延伸。該井破裂壓力不明顯，前置液階段平均施工壓力41. 98MPa，攜砂液階段平均施工壓力53. 59MPa，整個(gè)施工過(guò)程壓力、排量基本穩(wěn)定，設(shè)計(jì)加砂12m3，加砂實(shí)際加砂12m3，規(guī)模適度，施工排量適度，壓裂施工順利，加砂達(dá)到設(shè)計(jì)要求。重復(fù)壓裂施工時(shí)，CO2泵注車將液體CO2經(jīng)過(guò)地面三通與清潔壓裂液混合注入井內(nèi)，利用泡沫混合壓裂液進(jìn)行加砂壓裂施工。重復(fù)壓裂時(shí)壓裂液沿著初次的裂縫流動(dòng)，此時(shí)初次壓裂時(shí)裂縫閉合引起支撐劑破碎、嵌入及下部沉淀的支撐劑影響，將限制或阻止在地層作用下已轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏旱腃O2氣體向下部傳遞，迫使水力裂縫向?qū)挾燃伴L(zhǎng)度方向擴(kuò)展，使支撐劑幾乎全部有效地鋪墊在氣層中，力爭(zhēng)在進(jìn)入地層液體最少的基礎(chǔ)上延伸裂縫長(zhǎng)度、增大改造半徑，提高裂縫導(dǎo)流能力。
權(quán)利要求
1.低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂エ藝技木，它是對(duì)已投產(chǎn)井進(jìn)行二次的壓裂施工，它包括壓裂前分析優(yōu)化和壓裂施工兩個(gè)部分，其特征是壓裂前分析優(yōu)化包括壓裂失效分析、壓裂材料優(yōu)選和施工參數(shù)優(yōu)化，其具體エ藝技術(shù)按照如下步驟實(shí)施 步驟1，壓裂失效分析；對(duì)索要施工的井進(jìn)行壓裂失效分析，確定是否具備重復(fù)壓裂的可能性，若分析結(jié)果符合要求，則繼續(xù)進(jìn)行； 步驟2，壓裂材料的優(yōu)選，即壓裂液和支撐劑的優(yōu)選；壓裂液為泡沫混合壓裂液，即采用清潔壓裂液作為液態(tài)CO2壓裂液的基液，液態(tài)CO2壓裂液的質(zhì)量比例為60%至85% ;支撐劑為10/20目或20/40目的組合支撐陶粒； 步驟3，施工參數(shù)的優(yōu)化；首先確定壓裂裂縫長(zhǎng)度，壓裂裂縫長(zhǎng)度由壓裂規(guī)模、注液量和加砂量這些可控因素來(lái)控制，最優(yōu)的壓裂裂縫長(zhǎng)度為100米至150米；然后根據(jù)壓裂裂縫長(zhǎng)度確定優(yōu)化的施工排量和砂液比，施工排量的上限由壓裂裂縫長(zhǎng)度確定，施工排量的下限由地層的最大吸液量確定，砂液比和壓裂液用量通過(guò)裂縫延伸模擬確定，同時(shí)加砂程序采用逐漸增加的方式； 步驟4，重復(fù)壓裂施工；采用CO2泵注車將液體CO2經(jīng)過(guò)地面三通與清潔壓裂液混合注入井內(nèi)，利用泡沫混合壓裂液進(jìn)行加砂壓裂施工。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂エ藝技術(shù)，其特征是所述的清潔壓裂液是APV清潔壓裂液。
3.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂エ藝技術(shù)，其特征是所述的支撐劑的選擇依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6302-1997《壓裂支撐劑充填層短期導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)推薦方法》，10/20目或20/40目的組合支撐陶粒，其比例為1:1或2: I。
4.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂エ藝技術(shù)，其特征是所述的砂液比為30%至35%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂エ藝技術(shù)，其特征是所述的步驟4重復(fù)壓裂施工分為前置液階段、攜砂液階段和頂替階段；前置液階段采用相同粒徑支撐劑段塞Im3打磨裂縫壁面，攜砂液階段采用恒定內(nèi)相組合技術(shù)，頂替階段采用降排量技木。
6.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂エ藝技術(shù)，其特征是所述的步驟4重復(fù)壓裂施工中，液體CO2是由若干并聯(lián)的CO2罐車并聯(lián)，然后依次與CO2管匯車、CO2泵車、旋塞和單流閥串聯(lián)，最終導(dǎo)入井口 ；清潔壓裂液是由若干并聯(lián)的瓜膠罐車導(dǎo)入混砂車，同時(shí)清水罐車、砂罐車和交聯(lián)劑罐也與混砂車導(dǎo)通，混砂車內(nèi)部的混合液經(jīng)過(guò)若干并聯(lián)的壓裂泵車導(dǎo)入井口 ；井口還與帶有水罐的平衡車導(dǎo)通。
全文摘要
本發(fā)明屬于石油開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，是低滲低產(chǎn)氣井重復(fù)壓裂改造工藝，特別是低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂工藝技術(shù)。它是對(duì)已投產(chǎn)井進(jìn)行二次的壓裂施工，它包括壓裂前分析優(yōu)化和壓裂施工兩個(gè)部分，其特征是壓裂前分析優(yōu)化包括壓裂失效分析、壓裂材料優(yōu)選和施工參數(shù)優(yōu)化，其具體工藝技術(shù)按照壓裂失效分析、壓裂材料優(yōu)選、施工參數(shù)優(yōu)化和重復(fù)壓裂施工四個(gè)步驟實(shí)施。這種低滲透氣井CO2重復(fù)壓裂工藝技術(shù)通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層分析，利用CO2泡沫壓裂技術(shù)和低傷害清潔壓裂液對(duì)低產(chǎn)氣井進(jìn)行改造試驗(yàn)，有效的提高了壓裂液的返排率和低產(chǎn)氣井的產(chǎn)能，同時(shí)有效地降低對(duì)儲(chǔ)層的傷害。
文檔編號(hào)E21B43/267GK102817604SQ20121030958
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者池曉明, 楊燕, 張冕, 劉歡, 郭艷萍, 宋孝丹, 袁冬蕊, 高紅平, 徐俊芳, 李杉杉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司