一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明涉及一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒?，該方法包括步驟如下：(1)擺放并連接施工車輛及壓裂設(shè)備：依次連通壓裂液基液罐車、供液泵車、混砂車、壓裂泵車、泡沫發(fā)生裝置和井口，所述液氮車接入泡沫發(fā)生裝置；(2)試壓；(3)形成泡沫壓裂前置液；(4)形成泡沫攜砂壓裂液；(5)在井口壓力下，泡沫壓裂前置液和泡沫攜砂壓裂液的排量均為：1～10m3/min，所述泡沫壓裂前置液或泡沫攜砂壓裂液中泡沫質(zhì)量為50％～80％。本發(fā)明形成的泡沫壓裂液前置液及泡沫壓裂液攜砂液可以有效降低地層中的壓裂液的濾失量，提高壓裂效能，減小地層傷害，有利于提高油氣井壓裂的效果。
【專利說(shuō)明】一種油氣井壓裂用氮?dú)馀輿i地面形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒?，屬于油氣井開(kāi)采的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)內(nèi)常用的以天然植物膠、纖維素、合成聚合物等作為稠化劑的水基壓裂工藝存在破膠不完全、殘?jiān)扛叩热秉c(diǎn)，導(dǎo)致裂縫及支撐劑填充層被堵塞污染，滲透能力下降，不利于壓裂增產(chǎn)。泡沫壓裂液具有攜砂能力強(qiáng)、濾失量低、無(wú)殘?jiān)鼈Α⒎蹬帕扛叩葍?yōu)勢(shì)，適用于低滲透油氣藏的壓裂增產(chǎn)。
[0003]泡沫壓裂液地面形成工藝決定著泡沫壓裂液的質(zhì)量，直接影響著壓裂液的各項(xiàng)性能參數(shù)。目前國(guó)內(nèi)，在泡沫壓裂液的地面形成過(guò)程中通常采用氮?dú)夂蛿y砂壓裂液基液直接通入高壓三通混合，依靠流體紊流狀態(tài)時(shí)支撐劑的攪拌形成泡沫壓裂液。這種工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)是所形成的泡沫壓裂液氣泡粒徑粗大、均勻度低，尤其在形成不含支撐劑的泡沫前置液階段，很容易形成氣液段塞，成為氣體伴注的狀態(tài)，無(wú)法充分發(fā)揮出泡沫壓裂液濾失量低、造縫能力強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)在后續(xù)返排階段，也容易發(fā)成氣竄現(xiàn)象，無(wú)法將地層殘留的壓裂液基液充分返排出來(lái)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒?，該方法克服現(xiàn)有的泡沫壓裂液地面形成工藝無(wú)法安全、高效地產(chǎn)生均勻穩(wěn)定泡沫的不足。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒ǎ摲椒ǖ膶?shí)施過(guò)程應(yīng)用到壓裂工藝所需配備地面設(shè)備:液氮車、壓裂液基液罐車、供液泵車、混砂車、壓裂泵車、泡沫發(fā)生裝置；
[0007]該方法包括步驟如下:
[0008](I)擺放并連接施工車輛及壓裂設(shè)備:依次連通壓裂液基液罐車、供液泵車、混砂車、壓裂泵車、泡沫發(fā)生裝置和井口，所述液氮車接入泡沫發(fā)生裝置；
[0009](2)試壓:關(guān)閉井口閥門(mén)，采用油氣井壓裂設(shè)計(jì)的最高壓力值對(duì)步驟(I)中所述施工車輛及壓裂設(shè)備進(jìn)行憋壓，保持10?20min，所述施工車輛及壓裂設(shè)備不刺不漏即為試壓合格；
[0010](3)形成泡沫壓裂前置液:所述壓裂液基液罐車中的壓裂液基液通過(guò)供液泵車、混砂車之后，然后通過(guò)壓裂泵車加壓進(jìn)入泡沫發(fā)生裝置，其中，不通過(guò)混砂車向壓裂液基液加入支撐劑顆粒，之后與液氮車產(chǎn)生的高壓氮?dú)夤餐⑷肱菽l(fā)生裝置中混合形成無(wú)支撐劑顆粒的泡沫壓裂液前置液；
[0011](4)形成泡沫攜砂壓裂液:所述壓裂液基液罐車中的壓裂液基液通過(guò)供液泵車、混砂車之后，然后通過(guò)壓裂泵車加壓進(jìn)入泡沫發(fā)生裝置，其中，通過(guò)混砂車向壓裂液基液加入支撐劑顆粒，之后與液氮車產(chǎn)生的高壓氮?dú)夤餐⑷肱菽l(fā)生裝置中混合形成泡沫攜砂壓裂液；
[0012](5)在井口壓力下，泡沫壓裂前置液和泡沫攜砂壓裂液的排量均為:1~1m3/min，所述泡沫壓裂前置液或泡沫攜砂壓裂液中泡沫質(zhì)量為50%~80%，所述泡沫壓裂前置液的泡沫質(zhì)量是指泡沫壓裂前置液中氣體占泡沫壓裂前置液總體積的比值，所述泡沫攜砂壓裂液的泡沫質(zhì)量是指泡沫攜砂壓裂液中氣體占泡沫攜砂壓裂液總體積的比值。
[0013]在所述步驟(3)、(4)中，壓裂液基液按照現(xiàn)有技術(shù)，由清水、起泡劑、穩(wěn)泡劑及其他添加劑組成，起泡劑、穩(wěn)泡劑及各類添加劑需結(jié)合具體地層，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定配方比例。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述泡沫發(fā)生裝置包括分別與起泡液注入管和配氣管相連的混合管，在所述混合管后依次連接有震蕩管和泡沫壓裂液排出管；其中，所述的震蕩管內(nèi)壁軸向設(shè)置有多個(gè)同心環(huán)形凸起部。所述泡沫發(fā)生裝置耐壓≤lOOMPa，抗沖擊、抗磨損能力強(qiáng)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(4)中所述支撐劑顆粒為陶?；蚴⑸埃淞綖?br> 。0.15~1.2_。所述支撐劑顆粒的加入量的根據(jù)壓裂設(shè)計(jì)砂比通過(guò)混砂車實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)控。
[0016]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(4)中所述支撐劑顆粒為陶?；蚴⑸?，其粒徑為
。0.15 ~0.3mm。
[0017]根據(jù)本發(fā)明 優(yōu)選的，所述步驟(4)中所述支撐劑顆粒為陶?；蚴⑸埃淞綖?br> 。0.4 ~0.8mm。
[0018]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(4)中所述支撐劑顆粒為陶?；蚴⑸?，其粒徑為
。0.8 ~1.2mm。
[0019]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(4)中的壓裂液基液與帶有支撐劑的攜砂液泵注排量范圍均為0.5~5m3/min，液氮車產(chǎn)生的氮?dú)馀帕繛?0~7000Nm3/min。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:
[0021]本發(fā)明可以使形成的泡沫液達(dá)到設(shè)計(jì)最優(yōu)的泡沫質(zhì)量，可以在較大壓力范圍內(nèi)(O~10MPa)工作，并安全、高效的產(chǎn)生均勻穩(wěn)定的泡沫壓裂液，該工藝形成的泡沫壓裂液前置液及泡沫壓裂液攜砂液可以有效降低地層中的壓裂液的濾失量，提高壓裂效能，減小地層傷害，有利于提高油氣井壓裂的效果。
[0022]本發(fā)明的有益效果是，設(shè)計(jì)了泡沫前置液和和攜砂液的形成方法，在井口壓力不斷變化的情況下，可以通過(guò)調(diào)節(jié)氮?dú)馀帕繉?shí)時(shí)控制壓裂液的泡沫的氣液比例，使形成的泡沫達(dá)到設(shè)計(jì)最優(yōu)的泡沫質(zhì)量50%~80%，本發(fā)明中加入了泡沫發(fā)生裝置，耐壓能力強(qiáng)，可以在較大壓力范圍內(nèi)(O~10MPa)工作，同時(shí)其耐磨損能力強(qiáng)，可以使氣、液或氣、液、固三相在其內(nèi)部充分混合，進(jìn)而安全、高效的產(chǎn)生致密均勻的泡沫壓裂液，該工藝形成的泡沫壓裂液前置液及泡沫壓裂液攜砂液可以有效降低地層中的壓裂液的濾失量，提高壓裂效能，減小地層傷害。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒ㄊ┕ぞ畧?chǎng)布置示意圖；
[0024]圖2是泡沫發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]在圖2中，1.起泡液注入管，2.配氣管，3.混合管，4.震蕩管，5.泡沫壓裂液排出管，6.環(huán)形凸起部。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施案例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明，但不限于此。
[0027]以現(xiàn)場(chǎng)某煤層氣直井為例，其地層深度710~715m，層厚5m，煤層溫度30°C，滲透率< 0.01 X 1-3 μ m2，該井是新鉆直井，基本無(wú)產(chǎn)能，需要壓裂形成高效導(dǎo)流通道，煤層吸附性強(qiáng)，易污染，采用清潔的泡沫的壓裂液進(jìn)行壓裂，泡沫地面形成工藝如下:
[0028]壓裂液配方為:清水、質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度為1.0%陰離子起泡劑、質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度為2.0% KCl防膨劑、粒徑為0.4~0.8mm石英砂支撐劑和氮?dú)狻?br> [0029]實(shí)施例1、
[0030]一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒?，該方法的?shí)施過(guò)程應(yīng)用到壓裂工藝所需配備地面設(shè)備:液氮車、壓裂液基液罐車、供液泵車、混砂車、壓裂泵車、泡沫發(fā)生裝置；
[0031]該方法包括步驟如下:
[0032](I)擺放并連接施工車輛及壓裂設(shè)備:依次連通壓裂液基液罐車、供液泵車、混砂車、壓裂泵車、泡沫發(fā)生裝置和井口，所述液氮車接入泡沫發(fā)生裝置；
[0033](2)試壓:關(guān)閉井口閥門(mén)，采用油氣井壓裂設(shè) 計(jì)的最高壓力值對(duì)步驟⑴中所述施工車輛及壓裂設(shè)備進(jìn)行憋壓，保持10~20min，所述施工車輛及壓裂設(shè)備不刺不漏即為試壓合格；
[0034](3)形成泡沫壓裂前置液:所述壓裂液基液罐車中的壓裂液基液通過(guò)供液泵車、混砂車之后，然后通過(guò)壓裂泵車加壓進(jìn)入泡沫發(fā)生裝置，其中，不通過(guò)混砂車向壓裂液基液加入支撐劑顆粒，之后與液氮車產(chǎn)生的高壓氮?dú)夤餐⑷肱菽l(fā)生裝置中混合形成無(wú)支撐劑顆粒的泡沫壓裂液前置液；
[0035](4)形成泡沫攜砂壓裂液:所述壓裂液基液罐車中的壓裂液基液通過(guò)供液泵車、混砂車之后，然后通過(guò)壓裂泵車加壓進(jìn)入泡沫發(fā)生裝置，其中，通過(guò)混砂車向壓裂液基液加入支撐劑顆粒，之后與液氮車產(chǎn)生的高壓氮?dú)夤餐⑷肱菽l(fā)生裝置中混合形成泡沫攜砂壓裂液；
[0036](5)在井口壓力下，泡沫壓裂前置液和泡沫攜砂壓裂液的排量均為:1~1m3/min,所述泡沫壓裂前置液或泡沫攜砂壓裂液中泡沫質(zhì)量為50%~80%。
[0037]在所述步驟(3)、(4)中，壓裂液基液按照現(xiàn)有技術(shù)，由清水、起泡劑、穩(wěn)泡劑及其他添加劑組成，起泡劑、穩(wěn)泡劑及各類添加劑需結(jié)合具體地層，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定配方比例。
[0038]所述泡沫發(fā)生裝置包括分別與起泡液注入管I和配氣管2相連的混合管3，在所述混合管3后依次連接有震蕩管4和泡沫壓裂液排出管5 ;其中，所述的震蕩管4內(nèi)壁軸向設(shè)置有多個(gè)同心環(huán)形凸起部6。所述泡沫發(fā)生裝置耐壓≤lOOMPa，抗沖擊、抗磨損能力強(qiáng)。
[0039]實(shí)施例2、
[0040]如實(shí)施例1所述的一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒?，其區(qū)別在于，所述步驟(4)中所述支撐劑顆粒為陶?；蚴⑸埃淞綖?.15~0.3mm。
[0041]實(shí)施例3、
[0042]如實(shí)施例1所述的一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒?，其區(qū)別在于，所述步驟(4)中所述支撐劑顆粒為陶?；蚴⑸?，其粒徑為0.8~1.2mm。
[0043]實(shí)施例4、
[0044]如實(shí)施例1所述的一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒?，其區(qū)別在于，所述步驟(4)中的壓裂液基液與帶有支撐劑的攜砂液泵注排量范圍均為0.5~5m3/min，液氮車產(chǎn)生的氮?dú)馀帕繛?0~7000Nm3/min。
[0045]如實(shí)施例1-4所述的一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒?，試壓合格后，產(chǎn)生不同類型及流速泡沫段塞注入地層，泵注程序如下表1所示:
[0046]表1泵注程序表
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒ǎ摲椒ǖ膶?shí)施過(guò)程應(yīng)用到壓裂工藝所需配備地面設(shè)備:液氮車、壓裂液基液罐車、供液泵車、混砂車、壓裂泵車、泡沫發(fā)生裝置； 該方法包括步驟如下: (1)擺放并連接施工車輛及壓裂設(shè)備:依次連通壓裂液基液罐車、供液泵車、混砂車、壓裂泵車、泡沫發(fā)生裝置和井口，所述液氮車接入泡沫發(fā)生裝置； (2)試壓:關(guān)閉井口閥門(mén)，采用油氣井壓裂設(shè)計(jì)的最高壓力值對(duì)步驟(I)中所述施工車輛及壓裂設(shè)備進(jìn)行憋壓，保持10?20min，所述施工車輛及壓裂設(shè)備不刺不漏即為試壓合格； (3)形成泡沫壓裂前置液:所述壓裂液基液罐車中的壓裂液基液通過(guò)供液泵車、混砂車之后，然后通過(guò)壓裂泵車加壓進(jìn)入泡沫發(fā)生裝置，其中，不通過(guò)混砂車向壓裂液基液加入支撐劑顆粒，之后與液氮車產(chǎn)生的高壓氮?dú)夤餐⑷肱菽l(fā)生裝置中混合形成無(wú)支撐劑顆粒的泡沫壓裂液前置液； (4)形成泡沫攜砂壓裂液:所述壓裂液基液罐車中的壓裂液基液通過(guò)供液泵車、混砂車之后，然后通過(guò)壓裂泵車加壓進(jìn)入泡沫發(fā)生裝置，其中，通過(guò)混砂車向壓裂液基液加入支撐劑顆粒，之后與液氮車產(chǎn)生的高壓氮?dú)夤餐⑷肱菽l(fā)生裝置中混合形成泡沫攜砂壓裂液； (5)在井口壓力下，泡沫壓裂前置液和泡沫攜砂壓裂液的排量均為:1?10m3/min，所述泡沫壓裂前置液或泡沫攜砂壓裂液中泡沫質(zhì)量為50%?80%，所述泡沫壓裂前置液的泡沫質(zhì)量是指泡沫壓裂前置液中氣體占泡沫壓裂前置液總體積的比值，所述泡沫攜砂壓裂液的泡沫質(zhì)量是指泡沫攜砂壓裂液中氣體占泡沫攜砂壓裂液總體積的比值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒?，其特征在于，所述泡沫發(fā)生裝置包括分別與起泡液注入管和配氣管相連的混合管，在所述混合管后依次連接有震蕩管和泡沫壓裂液排出管；其中，所述的震蕩管內(nèi)壁軸向設(shè)置有多個(gè)同心環(huán)形凸起部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒ǎ涮卣髟谟?，所述步驟(4)中所述支撐劑顆粒為陶粒或石英砂，其粒徑為0.15?1.2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒?，其特征在于，所述步驟(4)中所述支撐劑顆粒為陶?；蚴⑸埃淞綖?.15?0.3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒?，其特征在于，所述步驟(4)中所述支撐劑顆粒為陶?；蚴⑸埃淞綖?.4?0.8mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒ǎ涮卣髟谟?，所述步驟(4)中所述支撐劑顆粒為陶?；蚴⑸?，其粒徑為0.8?1.2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油氣井壓裂用氮?dú)馀菽孛嫘纬煞椒?，其特征在于，所述步驟(4)中的壓裂液基液與帶有支撐劑的攜砂液泵注排量范圍均為0.5?5m3/min，液氮車產(chǎn)生的氮?dú)馀帕繛?0?7000Nm3/min。
【文檔編號(hào)】E21B43/267GK104033143SQ201410284577
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】李松巖, 李兆敏, 呂其超, 李賓飛, 王鵬, 俞冉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)