本發(fā)明涉及油氣井增產(chǎn)改造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高碳酸鹽巖油氣井產(chǎn)能的多級暫堵深度網(wǎng)絡酸壓方法，用于老井重復改造和新井增產(chǎn)改造。

背景技術(shù)：

壓裂酸化是碳酸鹽巖油氣藏重要的增產(chǎn)技術(shù)之一。在多層、厚層或水平井長井段的油氣井中，由于各層段滲透率差別較大，常規(guī)多油(氣)層全井酸化壓裂只能對其中的某一薄弱層進行改造，因此需要分層進行改造，以保證改造滲透率低的層段。目前，使用的工藝包括封堵球分層酸壓、封隔器酸壓、暫時堵塞劑分層酸壓等。首先，封堵球分層僅適用于射孔完井；其次，機械封隔設備操作復雜、耐腐蝕要求高、成本高，而暫時堵塞劑分層可克服以上問題。

另外，在保證各層都被改造的同時也要做到高效改造各層。酸壓的增產(chǎn)效果與人工裂縫的長度和數(shù)量密切相關(guān)。由于碳酸鹽巖基質(zhì)滲透力低，因此在酸壓過程中應盡可能地利用高密度人工裂縫形成復雜的裂縫網(wǎng)絡，從而大幅度減小油氣滲流阻力和流向裂縫的滲流距離。為了獲得高密度的復雜裂縫，需要使用合適的裂縫縫內(nèi)化學暫堵劑使壓裂液在裂縫內(nèi)局部架橋，以形成高于裂縫破裂壓力的壓差值，使壓裂液進入高應力區(qū)或新裂縫層促使新縫的產(chǎn)生。目前常用的化學轉(zhuǎn)向方法包括：泡沫轉(zhuǎn)向、交聯(lián)聚合物轉(zhuǎn)向和粘彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向。上述化學轉(zhuǎn)向方法均存在一定的局限性：泡沫轉(zhuǎn)向不能用于油層，受溫度影響大，在滲透率極高的儲層中存在高滲漏現(xiàn)象，泡沫的有效性很小，且需要地面含氮設備；交聯(lián)聚合物轉(zhuǎn)向技術(shù)對地層損害較大，徹底破膠也存在困難；粘彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向成本高昂。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有油氣井分層酸化壓裂存在的耐腐蝕要求高、機械封隔操作復雜及化學暫堵劑轉(zhuǎn)向受限等問題，本發(fā)明提供了一種多級暫堵深度網(wǎng)絡酸壓方法，包括：使用縫內(nèi)暫堵材料液在人工裂縫內(nèi)形成橋堵，迫使人工裂縫形成多條分支裂縫，并使用主體酸刻蝕裂縫；使用縫口暫堵材料液在人工裂縫縫口形成橋堵，迫使裂縫在井壁新的位置起裂，實現(xiàn)層間轉(zhuǎn)向。

所述方法具體包括：

向地層注入前置酸、壓裂液和主體酸，形成人工裂縫；

向地層注入縫內(nèi)暫堵材料液，在人工裂縫內(nèi)形成橋堵，迫使人工裂縫形成多條分支裂縫；

向地層注入閉合酸和縫口暫堵材料液，在人工裂縫縫口形成橋堵，迫使裂縫在井壁新的層位起裂，實現(xiàn)層間轉(zhuǎn)向。

所述前置酸和閉合酸均由10％～20％濃度的鹽酸與緩蝕劑、降阻劑、膠凝劑混合組成。

所述主體酸包括以鹽酸為主要成分的膠凝酸、地面交聯(lián)酸、溫控變粘酸、泡沫酸和乳化酸中的一種或幾種的組合。

所述壓裂液為弱酸條件下交聯(lián)的超支化壓裂液。

所述縫內(nèi)暫堵材料液由縫內(nèi)暫堵劑和弱酸混合組成；其中，所述縫內(nèi)暫堵劑的濃度為3％～15％；所述縫內(nèi)暫堵劑的性能指標為：粒徑為0.125～1mm，耐溫范圍為120～180℃，完全降解時間為3～5h。

所述縫內(nèi)暫堵材料液的排量為：

$Q_2=\frac{{10}^{-6}{Q}_1{A}_2}{A_1}$

其中：Q₂－縫內(nèi)暫堵材料液的排量，m³/min；A₂－施工管柱內(nèi)徑截面積，m²；Q₁－縫內(nèi)暫堵材料液室內(nèi)實驗注入流量，mL/min；A₁－室內(nèi)實驗管線內(nèi)徑截面積，m²；

所述縫內(nèi)暫堵劑用量為：

M₁＝Q₂t₁N₁(1+η₁)

其中：M₁－縫內(nèi)暫堵劑用量，kg；Q₂－縫內(nèi)暫堵材料液的排量，m³/min；t₁－室內(nèi)實驗注入時間，min；N₁－縫內(nèi)暫堵劑濃度，g/L；η₁－縫內(nèi)暫堵劑損耗率，％。

所述縫口暫堵材料液由縫口暫堵劑和弱酸混合組成；其中，所述縫口暫堵劑的濃度為3％～15％；所述縫口暫堵劑的性能指標為：粒徑為0.125～3mm，耐溫范圍為120～180℃，完全降解時間為4～8h。

所述縫口暫堵材料液的排量為：

$Q_4=\frac{{10}^{-6}{Q}_3{A}_2}{A_1}$

其中：Q₄－縫口暫堵材料液的排量，m³/min；A₂－施工管柱內(nèi)徑截面積，m²；Q₃－縫口暫堵材料液室內(nèi)實驗注入流量，mL/min；A₁－室內(nèi)實驗管線內(nèi)徑截面積，m²；

所述縫口暫堵劑用量為：

M₂＝Q₄t₂N₂(1+η₂)

其中：M₂－縫口暫堵劑用量，kg；Q₄－縫口暫堵材料液的排量，m³/min；N₂－縫口暫堵劑濃度，g/L；t₂－室內(nèi)實驗注入時間，min；η₂－縫口暫堵劑損耗率，％。

所述向地層注入縫口暫堵材料液的步驟具體包括：利用低濃度的縫口暫堵材料液在縫口處形成橋堵，包括利用1～3mm的暫堵材料架橋，利用0.125～1mm的暫堵材料降低架橋部位的滲透率，隨著橋堵的形成縫內(nèi)壓力升高，裂縫會逐漸張開，寬度變大；提高縫口暫堵劑材料液濃度來完成縫口的封堵，從而獲得足夠的壓力去壓開低滲層。

本發(fā)明提供的多級暫堵深度網(wǎng)絡酸壓方法，具有工藝簡單、操作方便等優(yōu)點，能夠通過液力自尋與人為調(diào)控相結(jié)合的原理，使碳酸鹽巖中多層、厚層或水平井長井段不同滲透率帶形成復雜裂縫網(wǎng)絡，增大溝通油氣區(qū)幾率，減小油氣滲流阻力，提高單井產(chǎn)量，使碳酸鹽巖儲層得到高效、經(jīng)濟地開發(fā)。本發(fā)明提供的多級暫堵深度網(wǎng)絡酸壓方法，既可用于直井增產(chǎn)改造施工，也可用于水平井、斜井等的增產(chǎn)改造施工。

附圖說明

圖1是本實施例多級暫堵深度網(wǎng)絡酸壓方法的直井壓裂管柱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實施例多級暫堵深度網(wǎng)絡酸壓方法的人工縫網(wǎng)示意圖；

圖3是本實施例多級暫堵深度網(wǎng)絡酸壓方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步描述。

參見圖3，本發(fā)明實施例提供的多級暫堵深度網(wǎng)絡酸壓方法，包括如下步驟：

步驟S1：根據(jù)儲層特征屬性，設定前置酸的用量和排量，并向地層注入前置酸，以用于提高儲層吸液能力。

儲層特征屬性主要包括儲層厚度和孔滲特征等。根據(jù)儲層厚度和孔滲特征等來設定前置酸的用量和排量。注入前置酸的目的是疏通近井地帶儲層，解除污染促進地層吸液，相當于一次簡單的基質(zhì)酸化，故按常規(guī)基質(zhì)酸化解堵半徑R＝1.2m，各儲層厚度為h_i(i＝1、2、3、4、5)米，儲層平均孔隙度為φ_i(i＝1、2、3、4、5)，對應滲透率K₁>K₂>K₃>K₄>K₅，故各儲層前置酸用量V_前＝πR²h_iφ_i，其中i＝1、2、3、4、5，各階段的注酸量按儲層滲透率由高到低對應厚度計算注入。根據(jù)最小阻力原理，酸液會按滲透率由高到低依次進入各層段。前置酸的排量(即，前置酸輸送泵的排量)在施工壓力低于地層破裂壓力的前提下盡可能的提高排量。前置酸的排量通過定壓邊界油層穩(wěn)態(tài)流公式反向計算：

$Q_i=\frac{781.92K_i{h}_i(P_f-{\stackrel{\‾}{P}}_r)}{\mathrm{\μ}(\ln \frac{r_e}{r_w}-\frac{1}{2}+S)}$

其中：Q_i－前置酸排量，m³/min；K_i－儲層滲透率，mD；h_i－儲層有效厚度，m；P_f－各層位最小破裂壓力，MPa；－井區(qū)平均儲層壓力，MPa；μ－前置酸粘度，mPa·s；r_e－油氣井泄流半徑，m；r_w－井眼半徑，m；S－表皮系數(shù)(與完井方式、井壁污染等有關(guān)，由壓力恢復曲線解釋獲得)。

在前置酸的用量和排量確定后，通過前置酸輸送泵向地層注入前置酸。前置酸由10％～20％濃度的鹽酸與緩蝕劑、降阻劑、膠凝劑混合組成。

步驟S2：向地層注入壓裂液，對儲層進行憋壓，形成人工裂縫。

壓裂液的排量根據(jù)儲層特征屬性和鄰井生產(chǎn)動態(tài)特征結(jié)合三維壓裂模擬設計系統(tǒng)Meyer來確定。首先計算不同排量下的井口壓力，確定井口壓力低于井口限壓獲得排量范圍，再利用壓裂軟件計算不同排量和壓裂液用量情況下的半縫長、縫高、上縫高、下縫高、平均縫寬。然后根據(jù)井區(qū)水層、天然裂縫、斷層發(fā)育情況來確定是否需要控縫高，并根據(jù)控縫高需要的不同來優(yōu)化壓裂液的排量：①若不需要控縫高，則在井口承壓范圍內(nèi)盡量提高壓裂液的排量；壓裂液的排量越大，相同體積壓裂液所造縫越長，即得到相同長度縫所需壓裂液用量最??；②若井區(qū)水體發(fā)育或相鄰層位隔層較薄，則在確定頂?shù)捉缦薜那疤嵯?，模擬不同排量下的裂縫高度延伸情況，確保裂縫不會溝通下部水體或穿層，得到壓裂液排量范圍。最后進行優(yōu)選，確定壓裂液的排量和用量及其對應的最優(yōu)半縫長、縫高、上縫高、下縫高、平均縫寬。在具體應用中，壓裂施工管柱結(jié)構(gòu)如圖1所示；所用壓裂液為弱酸條件下交聯(lián)的超支化壓裂液，其在弱酸條件下可保持交聯(lián)，減少了施工過程中泵注隔離液的需要，節(jié)約了成本，簡化了施工泵序。

步驟S3：向地層注入主體酸，以用于清除人工裂縫或已溝通天然裂縫內(nèi)的巖石或污染物，刻蝕裂縫壁面，提高裂縫的穩(wěn)定性和導流能力。

主體酸的用量利用Meyer軟件模擬計算并優(yōu)化得到。首先以酸液用量和排量為自變量，酸蝕縫長與導流能力為目標函數(shù)，通過軟件計算不同酸液用量和排量下的酸蝕縫長，從而選取滿足現(xiàn)場施工條件下能得到的最優(yōu)酸蝕縫長和導流能力所對應的酸液用量和排量。在具體應用中，主體酸包括以鹽酸為主要成分的膠凝酸、地面交聯(lián)酸、溫控變粘酸、泡沫酸和乳化酸中的一種或幾種的組合。

步驟S4：向地層注入縫內(nèi)暫堵材料液，縫內(nèi)暫堵劑在人工裂縫內(nèi)狹窄處形成橋堵，迫使人工裂縫在平面上形成多條分支裂縫。

縫內(nèi)暫堵材料液的用量和排量是利用人工剖縫巖心通過室內(nèi)實驗模擬不同暫堵劑濃度在不同排量下封堵壓力梯度隨著注入時間的變化關(guān)系來確定，其中：巖心鉆取直徑為25mm，長度為30～80mm。

實驗條件：閉合壓力P_閉、實驗溫度T均為目標區(qū)塊實際地層參數(shù)，裂縫寬度W₁為步驟S2中模擬得到的平均縫寬。通過配制不同濃度的暫堵材料液，將其在不同排量下持續(xù)地注入人工剖縫巖心內(nèi)，測試入口壓力梯度、封堵率(表征巖心封堵前后的滲透率變化)隨注入時間的變化關(guān)系。根據(jù)現(xiàn)場所需的封堵壓力梯度和封堵率選取對應實驗條件下的暫堵材料液濃度N₁(單位為g/L)，合適的注入排量Q₁(單位為mL/min)，注入時間t₁(單位為min)，則根據(jù)運動相似準則原理，現(xiàn)場實際施工條件下的縫內(nèi)暫堵材料液的排量為：

$Q_2=\frac{{10}^{-6}{Q}_1{A}_2}{A_1}---\left(1\right)$

式(1)中：Q₂－縫內(nèi)暫堵材料液的排量，m³/min；A₂－施工管柱內(nèi)徑截面積，m²；Q₁－縫內(nèi)暫堵材料液室內(nèi)實驗注入流量，mL/min；A₁－室內(nèi)實驗管線內(nèi)徑截面積，m²。

縫內(nèi)暫堵劑用量為：

M₁＝Q₂t₁N₁(1+η₁) (2)

式(2)中：M₁－縫內(nèi)暫堵劑用量，kg；Q₂－縫內(nèi)暫堵材料液的排量，m³/min；t₁－室內(nèi)實驗注入時間，min；N₁－縫內(nèi)暫堵劑濃度，g/L；η₁－縫內(nèi)暫堵劑損耗率，％(縫內(nèi)暫堵劑由于尺寸較小，在實際地層中會進入其他天然裂縫或井筒滯留造成損耗，一般取70～90％)。

在具體應用中，縫內(nèi)暫堵材料液輸送泵以所得排量向地層注入縫內(nèi)暫堵材料液，縫內(nèi)暫堵劑在人工裂縫內(nèi)狹窄處形成橋堵，迫使人工裂縫在平面上形成多條分支裂縫或激發(fā)潛在天然裂縫，如圖2所示?？p內(nèi)暫堵材料液由縫內(nèi)暫堵劑和弱酸(例如：甲酸等有機酸)混合組成；其中，縫內(nèi)暫堵劑的濃度為3％～15％；縫內(nèi)暫堵劑的性能指標為：粒徑為0.125～1mm，耐溫范圍為120～180℃，完全降解時間為3～5h。在具體應用中，可以根據(jù)儲層條件和實際需要重復實施步驟S2至S4多次，進而形成復雜縫網(wǎng)。

步驟S5：向地層注入閉合酸，進一步刻蝕裂縫壁面，加深壁面非均勻溝槽，穩(wěn)定裂縫導流能力，提升已有人工裂縫的滲透性。

閉合酸用量需要結(jié)合現(xiàn)場地層情況及鄰井施工效果來確定，通常閉合酸的用量為主體酸用量的20％～40％左右。閉合酸注入排量在滿足注入壓力低于裂縫閉合壓力的條件下，將排量控制在1.0～3.0m³/min即可。在具體應用中，閉合酸輸送泵以1.0～3.0m³/min的排量向地層注入20～150m³的閉合酸。閉合酸由10％～20％濃度的鹽酸與緩蝕劑、降阻劑、膠凝劑等混合組成。

步驟S6：向地層注入縫口暫堵材料液，縫口暫堵劑在人工裂縫縫口形成橋堵，在井筒內(nèi)憋壓，提升井底壓力，迫使裂縫在井壁新的層位起裂，對物性相對較差層位進行改造。

縫口暫堵材料液在縫口堵的距離越長，所能憋的壓力也越大，故施工過程中可采用縫口暫堵劑材料液變濃度注入，具體為：先利用低濃度的縫口暫堵材料液在縫口處形成橋堵，包括利用1～3mm的暫堵材料架橋，利用0.125～1mm的暫堵材料降低架橋部位的滲透率，隨著橋堵的形成縫內(nèi)壓力升高，裂縫會逐漸張開，寬度變大；然后提高縫口暫堵劑材料液濃度來完成縫口的封堵，從而獲得足夠的壓力去壓開低滲層?？p口暫堵材料液的用量和排量是利用人工剖縫巖心，通過室內(nèi)實驗模擬不同縫口暫堵劑濃度在不同排量下封堵壓力梯度隨著注入時間的變化關(guān)系來確定，其中：巖心鉆取直徑為25mm，長度為30～80mm。

實驗條件：閉合壓力P_閉、實驗溫度T均為目標區(qū)塊實際地層參數(shù)，裂縫寬度W₂為步驟S2中模擬得到的平均縫寬。通過配制不同濃度的縫口暫堵材料液，將其在不同排量下持續(xù)地注入人工剖縫巖心內(nèi)，測試入口壓力梯度隨注入時間的變化關(guān)系。根據(jù)現(xiàn)場施工所需的壓力梯度選取對應實驗條件下的縫口暫堵材料液濃度N₂(單位為g/L)，合適的注入排量Q₃(單位為mL/min)，注入時間t₂(單位為min)，則根據(jù)運動相似準則原理，現(xiàn)場實際施工條件下的縫口暫堵材料液的排量為：

$Q_4=\frac{{10}^{-6}{Q}_3{A}_2}{A_1}---\left(3\right)$

式(3)中：Q₄－縫口暫堵材料液的排量，m³/min；A₂－施工管柱內(nèi)徑截面積，m²；Q₃－縫口暫堵材料液室內(nèi)實驗注入流量，mL/min；A₁－室內(nèi)實驗管線內(nèi)徑截面積，m²。

縫口暫堵劑用量為：

M₂＝Q₄t₂N₂(1+η₂) (4)

式(4)中：M₂－縫口暫堵劑用量，kg；Q₄－縫口暫堵材料液的排量，m³/min；N₂－縫口暫堵劑濃度，g/L；t₂－室內(nèi)實驗注入時間，min；η₂－縫口暫堵劑損耗率，％(縫口暫堵劑相比于縫內(nèi)暫堵劑尺寸大，進入天然裂縫的幾率更小故損耗率更小，一般取50～70％)。

在具體應用中，縫口暫堵材料液輸送泵以所得排量向地層注入縫口暫堵材料液，縫口暫堵劑在人工裂縫縫口形成橋堵，在井筒內(nèi)憋壓，提升井底壓力，迫使裂縫在井壁新的層位起裂?？p口暫堵材料液由縫口暫堵劑和弱酸(例如：甲酸等有機酸)混合組成；其中，縫口暫堵劑的濃度為3％～15％；縫口暫堵劑的性能指標為：粒徑為0.125～3mm，耐溫范圍為120～180℃，完全降解時間為4～8h。在具體應用中，重復實施步驟S1至S5多次，實現(xiàn)對不同儲層的酸壓施工。

步驟S7：在對所有儲層進行酸液注入后，向地層井筒中注入頂替液，將酸液推入地層深部，疏通已有裂縫，停泵反應后放噴求產(chǎn)。

頂替液的用量等于或略小于井筒容積，排量等于注酸排量。在具體應用中，頂替液(由清水和防膨劑混合而成)將酸液推入地層深部，不僅可以疏通已有裂縫，而且還可以避免井筒積酸腐蝕井筒。

本發(fā)明實施例的縫內(nèi)暫堵劑和縫口暫堵劑均可在地層條件下自然完全降解，無需加入任何破膠劑，可確保人工縫網(wǎng)內(nèi)部的滲透性。根據(jù)儲層條件和現(xiàn)場需要，施工時可重復上述步驟、多次加入暫堵材料液，形成多次封堵，增大縫內(nèi)壓力獲得更多數(shù)量的分支裂縫，從而形成高滲透性的人工縫網(wǎng)。

本發(fā)明實施例的多級暫堵深度網(wǎng)絡酸壓方法，通過縫內(nèi)暫堵材料液在人工裂縫內(nèi)實現(xiàn)橋堵，提高了縫內(nèi)凈壓力，從而迫使人工裂縫在平面上形成多條分支裂縫或溝通天然裂縫，結(jié)合主體酸和閉合酸使人工裂縫保持導流能力，重復多次形成裂縫網(wǎng)絡，而后通過縫口暫堵材料液在縫口實現(xiàn)封堵，提升井底壓力，促使裂縫在新的層位起裂，從而實現(xiàn)不同滲透層的均勻深度改造。

本發(fā)明實施例的多級暫堵深度網(wǎng)絡酸壓方法，具有工藝簡單、操作方便等優(yōu)點，能夠通過液力自尋與人為調(diào)控相結(jié)合的原理，使碳酸鹽巖中多層、厚層或水平井長井段不同滲透率帶形成復雜裂縫網(wǎng)絡，增大溝通油氣區(qū)幾率，減小油氣滲流阻力，提高單井產(chǎn)量，使碳酸鹽巖儲層得到高效、經(jīng)濟地開發(fā)。本發(fā)明實施例的多級暫堵深度網(wǎng)絡酸壓方法，既可用于直井增產(chǎn)改造施工，也可用于水平井、斜井等的增產(chǎn)改造施工。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。