一种蚓孔式支撑剂团铺置方法及应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及蚓孔式支撑剂团铺置方法，包括步骤如下：将水溶性颗粒、普通支撑剂、玻璃纤维和压裂液在在混砂车中混合均匀，制得混砂液，压裂开始时，将前置液泵入地层，使地层形成一定宽度和长度的裂缝；将混砂液采用脉冲加砂方式以2-8m3/min的排量泵入地层，支撑已经形成的裂缝几何形状。本发明利用水溶性颗粒强度高、水溶特性、随温度变化特性，作为压裂用支撑剂注入地层裂缝：地层在水溶性支撑剂未溶解前被压实，与所述支撑剂团、所述普通支撑剂形成不均匀分布；水溶性颗粒溶解后随油(气)水排出储层，由于水溶性颗粒的缺失而形成的孔隙与支撑剂团间的缝隙构成了油气流动的具有超高导流能力的通道。
【专利说明】一种蚓孔式支撑剂团铺置方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蚓孔式支撑剂团铺置方法及应用，属于油气田开发研宄的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]我国低渗透、特低渗透、非常规(如煤层气、页岩油气、致密砂岩油气)油气藏分布广泛，拥有较大的开发潜力。早期因开采难度大而未被全面开发，目前随着世界范围内能源需求之间的矛盾日益尖锐，低渗、特低渗、非常规储层越来越成为能源的主体。但由于其低孔、超低渗等特征，油、气在储层基质中的渗流阻力极大，一般低产甚至无自然产能，从而难以实现经济开发价值。低渗透、特低渗透油气藏的这些特征使得常规的压裂增产改造技术不再适用，必须探索研宄新型的压裂改造工艺，改变支撑剂在缝内的铺置形态，增加油气渗流通道、减小渗流阻力以实现低渗油气藏的经济有效开采。因此在水力压裂中，支撑剂在裂缝中的铺置对作业的成功与否起着至关重要的作用。
[0003]目前国内压裂现场，多数情况下选择单一规格的支撑剂完成整条裂缝的充填，这种常规铺置形态与原始储层相比，理论上渗透率通常可提高百倍至千倍，但支撑剂间紧密的排列方式导致渗流通道极易被压裂液破胶残渣、支撑剂破碎颗粒等堵塞，同时裂缝内部由于支撑剂的嵌入等造成污染，使裂缝的导流能力大大降低，压后试井测得的裂缝渗透率常常只能达到实验室的十分之一，甚至百分之一。针对该情况，现场提出相应的改进方案:将不同粒径的支撑剂按一定的比例分段注入裂缝中，通常采用裂缝前段铺置小粒径支撑剂，中部铺置中等粒径支撑剂，缝口位置铺置大粒径的分段铺置方式。实验证明当不同粒径支撑剂组合时，既能提高支撑剂的抗压能力，又能保证较高的导流能力，但现场实际操作时难于确保支撑剂能够实现按粒径分段铺置，往往是大小混合在一起，因此该方法提高裂缝导流能力的作用有限。
[0004]近两年来，国内研制出一种通道压裂技术。中国专利文献CN103306659A(申请号:201310279118.8)公开了一种实现超高导流能力的压裂工艺，该技术与常规压裂的区别是改变了裂缝内的支撑剂的铺置形态，把常规均匀铺置变为非均匀的分散铺置，人工裂缝由众多像桥墩一样的“支柱”支撑，支柱与支柱之间形成畅通的“通道”，众多“通道”形成网络，从而实现大裂缝内包含众多小裂缝的形态，极大地提高了油气渗流能力，所以被形象的称之为“高速通道”压裂工艺。但该方法在现场实施较为困难时，对施工参数如施工排量、加砂程序、压裂液粘度的要求较高，一旦参数设置不合理，就达不到理想的效果；其次难于控制支撑剂非均匀分散铺置，缝内易出现大面积缺少支撑剂充填，更难于形成“支柱”，导致裂缝闭合，影响了压裂的效果；再者基于长期生产，裂缝在地层应力的作用下不断闭合，容易导致支撑剂“支柱”压实变形(结构如图1所示)，从而大大降低裂缝导流能力。
[0005]针对已有技术的不足，中国专利文献CN102865061A(申请号:201210407602.X)提出一种支撑剂的蜂窝式铺置方式，利用蜂窝式孔隙来提高裂缝的渗透率和导流能力，同时又可保证裂缝始终处于被支撑状态，保持张开，同时有助于压裂液的压后返排及压碎支撑剂颗粒的有效返排，很大程度上保证了裂缝高导流能力的长期有效性。但该方法中提出的油溶性支撑剂仅适用于油井且油流丰富的油井，对于气井无任何作用，由此极大地限制了其适用范围；此外油溶性支撑剂的颗粒和密度均大于普通支撑剂，这一特点引起了施工过程中携砂液的携砂困难。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供一种蚓孔式支撑剂团铺置方法，综合应用通道压裂技术、纤维材料及水溶性材料形成多条错综复杂的束状孔道作为油气流动的主要通道，从而有效提高油气井中压裂裂缝的渗透率和导流能力；纤维材料的使用有助于提高压裂液的携砂作用，支撑剂更易进入深部地层，保证了裂缝始终处于被支撑张开状态；此外，束状通道有助于压裂液的压后返排以及压碎支撑剂颗粒的有效返排，很大程度上降低了压裂液对油气藏的污染程度。
[0007]术语说明:
[0008]1.普通支撑剂:为压裂支撑剂，是一种陶瓷颗粒产品，具有很高的压裂强度，主要用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量，属环保产品。此产品利用优质铝矾土等多种原材料，用陶瓷烧结而成，是天然石英砂、玻璃球、金属球等中低强度支撑剂的替代品，对增产石油天然气有良好效果。石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出。用陶粒支撑材料随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。
[0009]2.前置液:在水力压裂过程中的作用是破裂地层并形成一定几何尺寸的裂缝以备后面的携砂液进入。在温度较高的地层里，它还可以起一定的降温作用。有时为了提高前置液的工作效率，在一部分前置液中加细砂或粉陶(粒径100目，砂比5-10%左右)以堵塞地层中的裂隙，减少液体的滤失。胍胶基液、氯化钾溶液、酸液常用作前置液。
[0010]3.水溶性支撑剂:为压裂用支撑剂，是一种具有很高的压裂强度的水溶性颗粒，在特定的温度范围内，遇水后能够完全溶解成澄明溶液，无焦肩等杂质，主要用于油气田井下压裂支撑，以增加石油天然气的产量，属环保产品。此产品工艺制作过程一般可分为:提取、精制、制粒、干燥、整粒、质量检查及包装等步骤，现场将其与常规压裂支撑剂适量混合打入地层，在地层温度未恢复之前，两种支撑剂共同支撑裂缝使其不因地层应力释放而闭合，油气从裂缝形成的通道中汇集而出；一旦地层温度恢复至水溶性支撑剂的溶点，水溶性支撑剂迅速溶解并随油(气)水流出，同时形成较大的空隙使油气畅通，增加产量。
[0011]4.纤维:目前纤维材料广泛用于油气生产的多个方向，如纤维防砂工艺和通道压裂工艺。纤维均匀分散压裂液中，利用其自身低密度的特性，可很好地起到携砂、固砂、稳砂的作用。
[0012]本发明的技术方案如下:
[0013]一种蚓孔式支撑剂团铺置方法，包括步骤如下:
[0014](I)制备混砂液，将水溶性颗粒、普通支撑剂、纤维和压裂液在混砂车中混合均匀，制得混砂液，所述的水溶性颗粒根据地层原始温度选择具有对应溶点的水溶性颗粒，当地层温度为40?90°C时，选择熔点20?120°的水溶性颗粒；
[0015]水溶性颗粒支撑剂总体积的5%?30%，所述支撑剂总体积是指水溶性颗粒和普通支撑剂的体积之和；
[0016]普通支撑剂占支撑剂总体积的70 %?95 % ;
[0017]纤维的加入量为每立方米的支撑剂总体积中加入纤维的质量为0.5?30kg ；
[0018]砂比为5%?90%，所述砂比为支撑剂总体积与压裂液体积的比值；
[0019](2)压裂开始时，向地层泵入前置液，使地层形成一定宽度和长度的裂缝；
[0020](3)将步骤⑴制得的混砂液泵入地层，以支撑步骤(2)形成的裂缝几何形状。
[0021]本发明优选的，所述的水溶性颗粒原料包括骨胶、磺化沥青和胍胶，骨胶:磺化沥青:胍胶的重量比为(3-9): (1-6): (1-5)，制备方法如下:将水加热至70?80°C，保持温度加入骨胶，搅拌，使骨胶完全溶解；待温度降至40?50°C后，加入磺化沥青，搅拌均匀；再加入胍胶强力搅拌均匀，制得混合物料，将混合物料制得厚度1-4_饼状，自然干燥后；粉碎过筛，制得水溶性颗粒。本发明的水溶性支撑剂溶解速度快，成本低，不污染储层。
[0022]本发明的骨胶:磺化沥青:胍胶不同的重量比可以制备出不同熔点的水溶性颗粒，以满足不同储层温度的溶点。
[0023]本发明优选的，所述水溶性颗粒的粒径为0.4?0.9mm，普通支撑剂的粒径优选的与水溶性颗粒的粒径相同。
[0024]本发明优选的，所述的纤维长度为5mm?20mm，密度0.7?3g/cm3，单丝直径15?20 μπι，熔点> 350°C，碱含量< 0.8。本发明的纤维分散性好，结合泵入方式可以使部分支撑剂在裂缝成团，产生超高导流能力，未成团的分散的支撑剂颗粒围绕在支撑剂团周围可有效地减小因地应力释放而引起的支撑剂团压实、变形作用。
[0025]本发明优选的，步骤(3)中，混砂液采用脉冲泵入的方式，以2-8m3/min的排量泵入地层，所述脉冲周期为1s?300s。
[0026]上述蚓孔式支撑剂团铺置方法在开采原油中的应用如下:
[0027]水溶性支撑剂与普通支撑剂制成混砂液的形式同时进入地层，在裂缝内，支撑地层形成裂缝，且在缝内受力均衡；压裂施工结束后，随着生产工作的进行，储层温度逐渐恢复，储层温度恢复至水溶性支撑剂的溶点，水溶性支撑剂迅速溶于水中，并随油或气水流出，水溶性支撑剂的缺失而形成的较多、较大的孔隙，孔隙与通道压裂形成的通道共同连成多条纵横交错的束状导流路径。
[0028]有益效果
[0029]1、本发明结合了通道压裂与蜂窝式支撑剂铺置的优点，同时相应地克服了其存在的缺点，将水溶性支撑剂、普通支撑剂、纤维及混砂液，以独特的泵入方式注入地层裂缝；
[0030]2、水溶性支撑剂的特性随温度变化，在特定的温度范围内完全溶于水，并随油(气)水排出地层，所以本发明适用范围广，可适用于所有油气储层；
[0031]3、水溶性支撑剂溶解后随油(气)水排出，由于水溶性颗粒的缺失而形成较多、较大的孔隙，由于地层已经压实，所以这些孔隙将不会被填满，从而使得裂缝内的孔隙度大大提高，裂缝导流能力也将增加数5倍一 10倍。
[0032]4、本发明中采用通道压裂技术，加有纤维的压裂液、独特的泵注程序使部分支撑剂在裂缝成团，产生超高导流能力，比常规裂缝导流能力高I一3个数量级；
[0033]5、本发明对支撑剂团的分散性没有特别要求，未成团的分散的支撑剂颗粒围绕在支撑剂团周围可有效地减小因地应力释放而引起的支撑剂团压实、变形作用。
[0034]6、由于裂缝内支撑剂的孔隙较大，在生产过程当中一些压碎支撑剂颗粒，以及破胶不彻底的压裂液残渣也会通过这些束状通道逐渐排出地层，有利于减少储层污染并可进一步提尚裂缝导流能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1现有通道压裂支撑剂柱经使用一段时间后压实变形结构示意图。
[0036]图2为当混砂液注入裂缝、地层压实之后，裂缝的局部主视剖面图。
[0037]从图2中可以看到混砂液是均匀铺置在裂缝当中，当裂缝闭合时，水溶性颗粒以及普通支撑剂共同支撑裂缝，结构稳固，且均匀受力；
[0038]图3为随着生产活动的进行，储层温度恢复到所述的水溶性支撑剂的溶点，水溶性颗粒完全溶解并且随着油(气)水排出地层后的裂缝局部主视剖面图。
[0039]从图3中可以看到，当水溶性支撑剂被溶解之后，由于环绕其周围的普通支撑剂已经被压实，溶解后的孔隙不被充填，缝内整体形成多条错综复杂的束状通道。
[0040]图4为水溶性颗粒完全溶解并且随着油(气)水排出地层后的裂缝后形成束状导流路径局部主视剖面图。
[0041]在图2-4中，1、地层；2、支撑剂团；3、普通支撑剂；4、水溶性支撑剂；5、束状导流路径。
【具体实施方式】
[0042]下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。
[0043]原料来源
[0044]实施例中使用的玻璃纤维购自江苏盐城纤维制品有限公司。
[0045]压裂液采用胍胶压裂液，胍胶压裂液为现场配制，压裂液的基液:0.40%胍胶、0.3%防膨剂、0.5%发泡剂、0.5%助排剂、0.1 %杀菌剂和清水；交联液:有机硼交联剂；交联比:100:0.7O
[0046]普通支撑剂购买自山东胜利方圆陶业公司。
[0047]实施例1
[0048]一种蚓孔式支撑剂团铺置方法，包括步骤如下:
[0049](I)制备混砂液，将水溶性颗粒、普通支撑剂、玻璃纤维和压裂液在在混砂车中混合均匀，制得混砂液，所述的水溶性颗粒根据地层原始温度选择具有对应溶点的水溶性颗粒，水溶性颗粒原料包括骨胶、磺化沥青和胍胶，骨胶:磺化沥青:胍胶的重量比为4:1: 1，制备方法如下:将水加热至80°C，保持温度加入骨胶，搅拌，使骨胶完全溶解；待温度降至50°C后，加入磺化沥青，搅拌均匀；再加入胍胶强力搅拌均匀，制得混合物料，将混合物料制得厚度1-4_饼状，自然干燥后；粉碎过筛，制得水溶性颗粒。
[0050]所述水溶性颗粒支撑剂总体积的25 %，所述支撑剂总体积是指水溶性颗粒和普通支撑剂的体积之和；
[0051 ] 普通支撑剂占支撑剂总体积的75 % ；
[0052]纤维的加入量为每立方米的支撑剂总体积中加入纤维的质量为1kg ；
[0053]砂比为5%，所述砂比为支撑剂总体积与压裂液体积的比值；
[0054](2)压裂开始时，向地层泵入前置液，使地层形成一定宽度和长度的裂缝；
[0055](3)将步骤⑴制得的混砂液的泵入方式采用脉冲加入方式，以2-8m3/min的排量泵入地层，所述脉冲周期为1s?300s，以支撑步骤(2)形成的裂缝几何形状。
[0056]本发明优选的，所述水溶性颗粒的粒径为0.5mm，普通支撑剂的粒径优选的与水溶性颗粒的粒径相同。
[0057]实施例2
[0058]如实施例1所述的蚓孔式支撑剂团铺置方法，不同之处在于，
[0059]步骤⑴中，骨胶:磺化沥青:胍胶的重量比为7: 4: 3，制备方法如下:将水加热至75°C，保持温度加入骨胶，搅拌，使骨胶完全溶解；待温度降至45°C后，加入磺化沥青，搅拌均匀；再加入胍胶强力搅拌均匀，制得混合物料，将混合物料制得厚度1-4_饼状，自然干燥后；粉碎过筛，制得水溶性颗粒。
[0060]所述水溶性颗粒支撑剂总体积的15%，所述支撑剂总体积是指水溶性颗粒和普通支撑剂的体积之和；
[0061 ] 普通支撑剂占支撑剂总体积的85 % ；
[0062]纤维的加入量为每立方米的支撑剂总体积中加入纤维的质量为1kg ；
[0063]砂比为20%，所述砂比为支撑剂总体积与压裂液体积的比值；
[0064]所述水溶性颗粒的粒径为0.4-0.9mm，普通支撑剂的粒径优选的与水溶性颗粒的粒径相同。
[0065]实施例3
[0066]如实施例1所述的蚓孔式支撑剂团铺置方法在油气开采中的应用如下:
[0067]水溶性支撑剂与普通支撑剂制成混砂液的形式同时进入地层，如图2-图4所示，在裂缝内，多数普通支撑剂3与少量的水溶性支撑剂4在采用脉冲加砂方式的作用下，聚集形成支撑剂团1，其余的普通支撑剂3与特殊的水溶性支撑剂4随机分散于裂缝的各个区域，注入地层中的所有支撑剂以图1形式不均匀分布于缝内；当裂缝闭合之后，地层压实2，裂缝内部受力均衡，所述水溶性颗粒和普通支撑剂共同支撑一条具有一定宽度一定长度的裂缝；如图2所示。
[0068]当压裂施工结束之后，地层温度随生产活动的不断进行而回升，但储层温度恢复至水溶性颗粒的溶点后，水溶性颗粒4全部溶解，随油(气)水流出(如图3所示)；由于水溶性颗粒4的缺失形成较多、较大的孔隙，这些孔隙与支撑剂“支柱”间的缝隙连同后，即形成多条纵横交错的束状流动通道5，形象地称之为“蚓孔”;如图4所示。
【权利要求】
1.一种蚓孔式支撑剂团铺置方法，包括步骤如下: (1)制备混砂液，将水溶性颗粒、普通支撑剂、纤维和压裂液在在混砂车中混合均匀，制得混砂液，所述的水溶性颗粒根据地层原始温度选择具有对应溶点的水溶性颗粒，当地层温度为40?90°C时，选择熔点20?120°的水溶性颗粒； 所述水溶性颗粒支撑剂总体积的5%?30%，所述支撑剂总体积是指水溶性颗粒和普通支撑剂的体积之和； 普通支撑剂占支撑剂总体积的70%?95% ; 纤维的加入量为每立方米的支撑剂总体积中加入纤维的质量为0.5?30kg ； 砂比为5%?90%，所述砂比为支撑剂总体积与压裂液体积的比值； (2)压裂开始时，向地层泵入前置液，使地层形成一定宽度和长度的裂缝； (3)将步骤(I)制得的混砂液泵入地层，以支撑步骤(2)形成的裂缝几何形状。
2.根据权利要求1所述的蚓孔式支撑剂团铺置方法，其特征在于，所述的水溶性颗粒原料包括骨胶、磺化沥青和胍胶，骨胶:磺化沥青:胍胶的重量比为(3-9): (1-6): (1-5)，制备方法如下:将水加热至70?80°C，保持温度加入骨胶，搅拌，使骨胶完全溶解；待温度降至40?50°C后，加入磺化沥青，搅拌均匀；再加入胍胶强力搅拌均匀，制得混合物料，将混合物料制得厚度l_4mm饼状，自然干燥后；粉碎过筛，制得水溶性颗粒。
3.根据权利要求1所述的蚓孔式支撑剂团铺置方法，其特征在于，所述水溶性颗粒的粒径为0.4?0.9mm，普通支撑剂的粒径优选的与水溶性颗粒的粒径相同。
4.根据权利要求1所述的蚓孔式支撑剂团铺置方法，其特征在于，所述的纤维长度为5mm?20mm，密度0.7?3g/cm3，单丝直径15?2(^111，熔点> 350°C，碱含量< 0.8。
5.根据权利要求1所述的蚓孔式支撑剂团铺置方法，其特征在于，步骤(3)中，混砂液的泵入方式采用脉冲方式以2-8m3/min的排量泵入地层，所述脉冲周期为1s?300s。
6.权利要求要求I所述的蚓孔式支撑剂团铺置方法在开采原油中的应用如下: 水溶性支撑剂与普通支撑剂制成混砂液的形式同时进入地层，在裂缝内，支撑地层形成裂缝，且在缝内受力均衡；压裂施工结束后，随着生产工作的进行，储层温度逐渐恢复，储层温度恢复至水溶性支撑剂的溶点，水溶性支撑剂迅速溶于水中，并随油或气水流出，水溶性支撑剂的缺失而形成的较多、较大的孔隙，孔隙与通道压裂形成的通道共同连成多条纵横交错的束状导流路径。
【文档编号】E21B43/267GK104453829SQ201410549071
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】温庆志, 刘欣佳, 战永平, 高金剑, 刘华, 段晓飞, 王淑婷, 王峰 申请人:中国石油大学(华东)