專利名稱：一種重復(fù)壓裂堵劑的流變性測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重復(fù)壓裂堵劑的流變性測試方法。
背景技術(shù)：
低滲透油藏，在我國是一般指滲透率介于10-50X10-3 μ m2之間的油層所構(gòu)成的油藏。隨著勘探和開發(fā)程度的不斷加深，我國低滲透率油藏在總探明儲量和已動(dòng)用儲量中所占的比例越來越高，在保持和推動(dòng)石油工業(yè)發(fā)展中所發(fā)揮的作用越來越大。如以中國石油天然氣集團(tuán)公司為例，至2001年底，探明石油地質(zhì)儲量145X108t，其中低滲透儲量44X108t,占30%;動(dòng)用石油地質(zhì)儲量110X108t，其中低滲透儲量21X108t，占19%;剩余探明未動(dòng)用石油地質(zhì)儲量35X108t，其中低滲透儲量22X108t，占62%。近期當(dāng)年探明的儲量中，低滲透儲量所占的比例更大，高達(dá)65% 70%。如何動(dòng)用好和開發(fā)好低滲透油田儲量，對我國石油工業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展和保證我國石油安全具有十分重要的意義。低滲透油藏由于儲層物性差，油井產(chǎn)量低，而且由于孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滲流狀態(tài)異常，導(dǎo)致其油田開發(fā)特征與中高滲透油藏有很大的不同，甚至發(fā)生質(zhì)的變化。低滲透油田開發(fā)具有如下基本特征(I)油井自然產(chǎn)能低，壓裂改造后才具有工業(yè)開采價(jià)值；(2)滲流規(guī)律不遵循達(dá)西定律，具有啟動(dòng)壓力梯度；

(3)天然能量小，壓力、產(chǎn)量下降快，一次采收率低；(4)注水井吸水能力低，啟動(dòng)壓力和注水壓力上升快；(5)油井見水后產(chǎn)液指數(shù)急劇下降，穩(wěn)產(chǎn)難度很大。水力壓裂技術(shù)作為油氣井增產(chǎn)、水井增注的主要措施已廣泛應(yīng)用在低滲透油氣田的開發(fā)中，為油氣田的穩(wěn)產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。通過水力壓裂改善了井底附近的滲流條件，溝通油氣儲集區(qū)和改變油氣流動(dòng)方式，提高了油氣井產(chǎn)能。國內(nèi)低滲油氣田的產(chǎn)量和通過水力壓裂改造獲得的產(chǎn)量都在逐年迅速增加。經(jīng)過水力壓裂后的油、氣、水井，由于受當(dāng)時(shí)壓裂工藝、材料、設(shè)備工具的限制，規(guī)模欠小，材料選用不當(dāng)，設(shè)備功率有限等原因會導(dǎo)致水力裂縫導(dǎo)流能力大幅降低而逐漸失去作用；有些則因井層選擇不當(dāng)或作業(yè)方面原因也未能有效，同時(shí)經(jīng)過長期開發(fā)，主要油氣田已進(jìn)入中、高含水期的開發(fā)階段，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的難度越來越大；對這類油氣井，為了獲得高產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的開采效益，需要進(jìn)行重復(fù)壓裂。1987年美國能源部在多井實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行改變應(yīng)力的壓裂實(shí)驗(yàn)，首先證明了地應(yīng)力場受到鄰井裂縫影響。Dowell公司根據(jù)實(shí)驗(yàn)和模擬地應(yīng)力研究認(rèn)為，地層中存在支撐裂縫將改變井眼附近應(yīng)力分布，使重復(fù)壓裂的起裂方位垂直于初次裂縫，離開井眼一定范圍后再轉(zhuǎn)向到平行于初次裂縫方位延伸。Chen & Minner等研究認(rèn)為孔隙壓力變化導(dǎo)致新裂縫近似垂直于前次裂縫或與前次裂縫成一銳角。Chevron石油技術(shù)公司在美國Lost Hill油田的測試表明，重復(fù)壓裂裂縫方位與初次裂縫方向偏移30° ;Unocal公司在Van油田的重復(fù)壓裂測試證實(shí)了重復(fù)壓裂裂縫可能與前次裂縫方位偏離60°。這些實(shí)驗(yàn)與研究有力的推動(dòng)了重復(fù)壓裂技術(shù)的發(fā)展，取得了極其顯著的經(jīng)濟(jì)效益。例如，美國最早開發(fā)的油田之一Rangely油田，許多井重復(fù)壓裂達(dá)4次,成功率達(dá)70_80%;美國阿拉斯加Kuparuk River油田的385 口生產(chǎn)井中重復(fù)壓裂185 口，壓后采油指數(shù)平均提高了兩倍。近年來國內(nèi)大慶、勝利、長慶、大港、吉林等油田也進(jìn)行了大量的重復(fù)壓裂作業(yè)，并從理論和實(shí)踐上作了一定的探索，取得了一些經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)識。從1995年開始，西南石油大學(xué)先后與遼河油田、長慶油田、新疆油田和勝利油田開展了重復(fù)壓裂技術(shù)研究，且與長慶油田、新疆油田合作中展開了高含水期堵老縫壓新縫的改向重復(fù)壓裂試驗(yàn)，取得了很好的增產(chǎn)效果，開辟了重復(fù)壓裂研究的新方向。堵壓一體化技術(shù)的過程是先用堵劑長效封堵或暫時(shí)封堵老裂縫，然后用水力壓裂工藝在地層其它方位壓開新裂縫，以達(dá)到重新改造儲層，提高油層采收率的目的。堵劑封堵裂縫后，后續(xù)壓裂液必然對其有擠壓和穿透作用，因此要求重復(fù)壓裂堵劑具有比常規(guī)堵劑更高的性能。重復(fù)壓裂堵劑工作液進(jìn)入老裂縫后形成凝膠，在后續(xù)壓裂液作用下，堵劑將受到壓裂液的擠壓和穿透作用，因此重復(fù)壓裂堵劑的性能要滿足兩個(gè)方面的要求一是堵劑-裂縫壁面之間的強(qiáng)粘附性，阻止壓裂液往初次人工裂縫穿透；二是堵劑自身具有高強(qiáng)度，可抵抗壓裂液的擠壓。總之堵劑不僅具有高的強(qiáng)度和粘附性，而且要有一定的應(yīng)力形變能力。這就要求堵劑的突破壓力要高于受到的擠壓力。重復(fù)壓裂裂縫轉(zhuǎn)向機(jī)理的出現(xiàn)是復(fù)壓技術(shù)的重大進(jìn)展，大致經(jīng)過了三個(gè)階段(1)20世紀(jì)90年代前期，首先是重復(fù)壓裂裂縫方位發(fā)生轉(zhuǎn)向的認(rèn)識，在現(xiàn)場得到了驗(yàn)證Chevron石油技術(shù)公司在美國LostHill油田，利用傾斜儀測量重復(fù)壓裂裂縫方位，然后與第一次壓裂裂縫方位相比較，結(jié)果167井次的重復(fù)壓裂平均裂縫方位為N25° E，而100多井次的初次壓裂裂縫方位為N55° E，二者相差30°，由此說明重復(fù)壓裂形成的裂縫方位不同于初次壓裂裂縫方位；而且重復(fù)壓裂裂縫轉(zhuǎn)向的機(jī)理也得到了進(jìn)一步發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到生產(chǎn)過程儲層孔隙壓力變化最終會改變儲層的應(yīng)力狀態(tài)。由于儲層各方向壓力衰減不均衡，在含垂直裂縫儲層中形成橢圓形衰減區(qū)，其縱向裂縫軸比垂向裂縫軸要長得多，平行于人工裂縫的水平總應(yīng)力的下降就比垂直(最小)應(yīng)力分量要大，這是應(yīng)力重定向的關(guān)鍵。如果產(chǎn)生的應(yīng)力變化足夠大，足以抵消初始水平偏應(yīng)力的影響，那么最小水平應(yīng)力的方向就會局部旋轉(zhuǎn)90°，在這種情形下，重復(fù)壓裂裂縫應(yīng)該垂直于原始裂縫生長，但重復(fù)壓裂重定向取決于許多因素，包括原始偏應(yīng)力、原生裂縫長度、儲層的滲透率以及產(chǎn)量變化情況，所以實(shí)際的裂縫重定向也不一定垂直于原裂縫。(2)20世紀(jì)90年代后期，認(rèn)識到轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂會有效溝通儲層富含剩余油區(qū)而極大地提高產(chǎn)量和可采儲量，刺激了國內(nèi)外學(xué)者對轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂的研究。因?yàn)橹貜?fù)壓裂裂縫延伸方式依然取決于儲層應(yīng)力狀態(tài)，不以人們主觀意志為轉(zhuǎn)移而受客觀應(yīng)力條件控制。其間，國外提出了可模擬多井(包括油井和水井)和變產(chǎn)量條件下就地應(yīng)力場的變化模型。研究結(jié)果表明，就地應(yīng)力場的變化主要取決于距油水井的距離、整個(gè)油氣田投入開發(fā)的時(shí)間、注采井別、原始水平主應(yīng)力差、滲透率的各向異性和產(chǎn)注量等。并進(jìn)一步開展重復(fù)壓裂選井選層技術(shù)，人們期望綜合應(yīng)用專家經(jīng)驗(yàn)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊邏輯等技術(shù)，開發(fā)出重復(fù)壓裂選井選層的模型，以找出那些有可能轉(zhuǎn)向的油層來實(shí)施重復(fù)壓裂。(3)進(jìn)入21世紀(jì)后，轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，西南石油大學(xué)一些專家學(xué)者提出了一種強(qiáng)迫裂縫轉(zhuǎn)向的新技術(shù)，即堵老裂縫壓新裂縫重復(fù)壓裂技術(shù)。經(jīng)過一段時(shí)間的開采，油田的低滲透層已處于高含水期，原有裂縫控制的原油已接近全部采出，裂縫成了水的主要通道，但某些井在現(xiàn)有采出條件下尚控制有一定的剩余可采儲量。這時(shí)如果采取延伸原有裂縫的常規(guī)重復(fù)壓裂肯定不會有好的效果，最好的辦法是將原有裂縫堵死，重新壓裂，在與原有裂縫呈一定角度方向上造新縫，這樣既可堵水，又可增加采油量。即研究一種高強(qiáng)度的裂縫堵劑封堵原有裂縫，當(dāng)堵劑泵入井內(nèi)后有選擇性地進(jìn)入并封堵原有裂縫，但不能滲入地層孔隙而堵塞巖石孔隙，同時(shí)在井筒周圍能夠有效地封堵射孔孔眼；然后采用定向射孔技術(shù)重新射孔以保證在不同于原有裂縫的方位(最佳方位是垂直于原有裂縫的方位)重新定向射孔而促使裂縫轉(zhuǎn)向，即形成新的裂縫，從而采出最小主應(yīng)力方向或接近最小主應(yīng)力方向泄油面積的油氣，實(shí)現(xiàn)控水增油。重復(fù)壓裂是指對已經(jīng)采取過一次或幾次壓裂施工措施的井層再實(shí)施壓裂改造。早在20世紀(jì)50年代，國外就已經(jīng)進(jìn)行了重復(fù)壓裂，經(jīng)過50多年的發(fā)展，在重復(fù)壓裂前儲層重評估、選井選層新技術(shù)、壓裂液、壓裂井動(dòng)態(tài)預(yù)測、重復(fù)壓裂裂縫轉(zhuǎn)向機(jī)理、重復(fù)壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)研究、裂縫診斷與效果評價(jià)等方面均得到快速發(fā)展，不但成為油氣藏的增產(chǎn)增注手段，也成為經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)低滲、特低滲透儲層的關(guān)鍵技術(shù)。重復(fù)壓裂堵劑的流變參數(shù)是堵老縫作業(yè)的方案設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬重要的輸入?yún)?shù)。如果設(shè)計(jì)的堵劑在施工作業(yè)時(shí)，由于擠注壓力過高造成設(shè)備不能正常運(yùn)行，又或堵劑在注入過程中在井筒、管線、裂縫受到高速剪切，導(dǎo)致堵劑性能大大降低都會造成施工失敗。因此，充分考察利用堵劑的流變性和抗剪切性，合理優(yōu)化堵劑現(xiàn)場注入工藝所起的作用亦是很重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種重復(fù)壓裂堵劑的流變性測試方法，該測試方法能快速測定出重復(fù)壓裂堵劑的流變性，且測試結(jié)果準(zhǔn)確，測試成本低，為重復(fù)壓裂堵劑的生產(chǎn)和使用提供了數(shù)據(jù)支持。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種重復(fù)壓裂堵劑的流變性測試方法，包括以下步驟(a)首先，制備重復(fù)壓裂堵劑樣品備用；(b)然后，將制備好的重復(fù)壓裂堵劑樣品放入粘度計(jì)中；(c)接著，采用流變儀在號轉(zhuǎn)子下測定樣品的流變性數(shù)據(jù)；(d)通過測得數(shù)據(jù)分析出重復(fù)壓裂堵劑的流變性。所述步驟(b)中，粘度計(jì)為Brookfield旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。所述步驟(C)中，流變儀為Brookfield DV-1II流變儀。所述步驟(C)中，轉(zhuǎn)子為CPE-40號轉(zhuǎn)子。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是能快速測定出重復(fù)壓裂堵劑的流變性，且測試結(jié)果準(zhǔn)確，測試成本低，為重復(fù)壓裂堵劑的生產(chǎn)和使用提供了數(shù)據(jù)支持。


圖1為重復(fù)壓裂堵劑的流變性示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例本發(fā)明涉及的一種重復(fù)壓裂堵劑的流變性測試方法，其具體步驟如下(a)首先，制備重復(fù)壓裂堵劑樣品備用；(b)然后，將制備好的重復(fù)壓裂堵劑樣品放入粘度計(jì)中；(C)接著，采用流變儀在號轉(zhuǎn)子下測定樣品的流變性數(shù)據(jù)；(d)通過測得數(shù)據(jù)分析出重復(fù)壓裂堵劑的流變性。所述步驟(b)中，粘度計(jì)為Brookfield旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。所述步驟(C)中，流 變儀為Brookfield DV-1II流變儀。所述步驟(C)中，轉(zhuǎn)子為CPE-40號轉(zhuǎn)子。通過上述方法測得的結(jié)果如下表和圖1所示
權(quán)利要求
1.一種重復(fù)壓裂堵劑的流變性測試方法，其特征在于，包括以下步驟 (a)首先，制備重復(fù)壓裂堵劑樣品備用； (b)然后，將制備好的重復(fù)壓裂堵劑樣品放入粘度計(jì)中； (C)接著，采用流變儀在號轉(zhuǎn)子下測定樣品的流變性數(shù)據(jù)； (d)通過測得數(shù)據(jù)分析出重復(fù)壓裂堵劑的流變性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重復(fù)壓裂堵劑的流變性測試方法，其特征在于，所述步驟(b)中，粘度計(jì)為Brookfield旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重復(fù)壓裂堵劑的流變性測試方法，其特征在于，所述步驟(c)中，流變儀為Brookfield DV-1II流變儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重復(fù)壓裂堵劑的流變性測試方法，其特征在于，所述步 驟(c)中，轉(zhuǎn)子為CPE-40號轉(zhuǎn)子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種重復(fù)壓裂堵劑的流變性測試方法，包括(a)首先，制備重復(fù)壓裂堵劑樣品備用；(b)然后，將制備好的重復(fù)壓裂堵劑樣品放入粘度計(jì)中；(c)接著，采用流變儀在號轉(zhuǎn)子下測定樣品的流變性數(shù)據(jù)；(d)通過測得數(shù)據(jù)分析出重復(fù)壓裂堵劑的流變性。本發(fā)明能快速測定出重復(fù)壓裂堵劑的流變性，且測試結(jié)果準(zhǔn)確，測試成本低，為重復(fù)壓裂堵劑的生產(chǎn)和使用提供了數(shù)據(jù)支持。
文檔編號G01N11/00GK103048232SQ201110326160
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者羅濤 申請人:羅濤