增加页岩气井压裂改造缝网密度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及页岩储层增产改造领域，具体为增加页岩气井压裂改造缝网密度的方法。
【背景技术】
[0002]全球页岩气技术可采资源量达到187万亿立方米。其中，中国的页岩气技术可采资源量为36万亿立方米，排名世界第一。页岩气储层普遍具有特低孔、特低渗且存在吸附解吸等特点，页岩气有效开发与提高采收率的关键是尽可能降低页岩基块尺寸，提高气体传输能力，提高页岩气藏改造效率，而不仅仅是改造储层体积。多级分段压裂技术是实现页岩气有效勘探开发的关键。目前的常规多级分段压裂技术虽然能够大幅增加页岩的缝网密度，但是依然存在返排率低、缝网密度不足等问题，影响了页岩气井储层改造的效果。改进常规多级分段压裂技术，在页岩气井压裂过程中高效的形成裂缝网络是页岩气经济开发的前提和基础。
[0003]目前改造理念一一体积改造，主要在考虑储层地应力场、岩石力学参数及天然裂缝等因素基础上，通过分段多簇射孔，高排量、大液量、低粘液体，以及转向材料与技术等的应用，实现沟通天然裂缝、层理，并将储集体“打碎”，形成裂缝网络。
[0004]在目前改造理念指导下进行的压裂主要有以下不足:
[0005]一是未考虑化学作用。由于目前的改造理念主要在考虑储层地应力场、岩石力学参数及天然裂缝等因素基础上，通过分段多簇射孔，高排量、大液量、低粘液体，以及转向材料与技术等的应用，实现沟通天然裂缝层理，并将储集体“打碎”，形成裂缝网络，而忽略了压裂液低返排、长期滞留储层可能产生的有利化学作用。
[0006]二是改造形成的缝网密度较低。目前使用的压裂改造技术主要是形成主体裂缝，沟通天然裂缝层理，从而形成裂缝网络。对于改造体积内的页岩基块，没有进行进一步的切割破碎，使得缝网密度不足，制约了页岩气的高效开发。
[0007]三是滞留压裂液损害储层，返排压裂液污染环境。滞留压裂液在微裂缝或裂缝附近基块孔喉中形成高含水饱和度带，影响气体传输，损害气藏供气能力;返排液从地层深处采出且所含添加剂种类繁多，使得返排液同其它工业废水相比较而言，具有高含盐、高色度、高COD值的特点，因此存在处理难、处理费用高等问题。
[0008]如果压裂改造不能高效形成裂缝网络，增加裂缝密度，会影响页岩气井产能和采收率，制约页岩气的勘探开发。
【发明内容】
[0009]针对上述技术问题，本发明提供一种增加页岩气井压裂改造缝网密度的方法，为了解决现有压裂方法在以页岩气井为对象时所存在的未考虑压裂液积极作用、缝网密度不足和污染环境等不足。
[0010]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0011]增加页岩气井压裂改造缝网密度的方法，将氧化剂加入压裂液，利用滞留压裂液与页岩的力学-化学作用，氧化页岩中的有机质、黄铁矿，反应产生的热量、气体，增加页岩气井压裂改造缝网密度;具体包括以下过程:
[0012](I)测定目标区块页岩有机质类型和含量，测定黄铁矿、碳酸盐矿物的含量；
[0013](2)根据步骤(I)的测定结果，选择氧化剂；
[0014](3)根据步骤(I)的测定结果，配制重量百分比在3%_20%之间的含氧化剂压裂液；
[0015](4)通过压裂施工将含氧化剂压裂液注入储层；
[0016](5)焖井后返排压裂液。
[0017]氧化剂的类型包含但不限于过氧化氢、过氧乙酸、重铬酸钠、铬酸、硝酸、高锰酸钾、过硫酸铵。
[0018]所述的氧化剂能够氧化页岩中的有机质与黄铁矿，氧化产生的有机酸又可进一步溶蚀页岩的碳酸盐矿物，形成溶蚀孔缝。
[0019]利用含氧化剂压裂液与水力裂缝壁面的有机质与黄铁矿的化学反应，形成溶蚀孔缝，同时反应产生局部高温，形成热诱导裂缝。
[0020]含氧化剂压裂液在压裂作业和焖井过程中沿层理与微裂缝进入页岩基块，消耗层状有机质，形成溶蚀裂缝。
[0021]含氧化剂压裂液在压裂作业和焖井过程中沿层理与微裂缝进入页岩基块，释放热量和有机酸，产生热诱导裂缝与酸蚀孔缝，沟通并溶蚀分散有机质，增加改造深度。
[0022]含氧化剂压裂液在压裂作业和焖井过程中沿层理与微裂缝进入页岩基块，氧化溶蚀降低岩石强度，并产生气体，局部应力集中，产生裂缝并促使裂缝延伸；返排过程中反应产生的气体又可提高压裂液返排压差。
[0023]含氧化剂压裂液在压裂作业和焖井过程中可以消除压裂液内的有机质和部分污染物。
[0024]本发明提供的增加页岩气井压裂改造缝网密度的方法，利用了氧化剂可氧化页岩中的有机质、黄铁矿等反应产生的热量、气体形成高温高压以及反应产物中的有机酸可溶蚀碳酸盐矿物的特点，充分利用压裂作业能量与压裂液的作用，不仅要形成主体裂缝网络，即改造体积，而且要利用滞留压裂液与页岩的力学-化学作用进一步切割或“泡碎”改造体积内页岩基块，即改造效率或改造密度，进一步提高改造体积内气体传输速率，是一种高效形成裂缝网络的方法，对页岩气经济高效开发具有重要的意义。
[0025]与现有方法相比有如下优点:
[0026]—是与现有水力压裂产生协同效应。本方法通过利用滞留在压裂裂缝内的压裂液与页岩的化学反应，在裂缝壁面产生更多的微裂缝，进一步增加了缝网密度，提高了基块与裂缝之间的窜流系数。
[0027]二是增加压裂能量。氧化剂对页岩内有机质氧化，会产生气体，增加压裂的能量，使得人工裂缝延伸的距离增加，有更大的几率沟通更多的天然裂缝。
[0028]三是降低页岩强度。首先，在较高温度下，高压下的岩石容易发生脆性-延性的转变从而导致岩石强度的降低。双氧水等氧化剂与黄铁矿和有机质的氧化反应放出的热量能够大幅提高储层的温度，进而导致页岩强度的降低。其次，岩石强度一般随孔隙度的增大而减小，而该体系的反应产生有机酸及氧化性特点会使滞留压裂液溶蚀页岩中的碳酸盐矿物、黄铁矿及有机质，增大储层的孔隙度，从而降低其强度。岩石强度的降低可以增加压裂缝网密度。
[0029]四是产生裂缝。当热应力达到或超过岩石某处的强度极限(抗拉或抗张强度)时，则会在该处发生热破裂，产生裂缝。双氧水等氧化剂与黄铁矿和有机质的氧化反应放出的热量能够大幅提高储层的温度，页岩