一种压裂方法与流程

1.本发明涉及油气田开发工程领域，具体涉及一种用于水平井的压裂方法。


背景技术：

2.体积压裂是指在水力压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，从而增加改造体积，提高初始产量和最终采收率。
3.体积压裂技术通常于水平井，以期获得对储层大规模改造的效果。如朱维耀(2018)所申请的专利“致密油水平井立体缝网簇网压裂优化方法(cn201811146295.8)”中，提供了一种基于渗流产能的缝网优化评价方法，进而优化压裂形式。蒋廷学(2017)所申请的专利“一种常压页岩气筛管完井水力喷射体积压裂方法(cn201710350835.1)”中，通过压前评估、喷砂射孔、低粘滑溜水造缝、高粘胶液携砂等施工工序形成常压页岩气筛管完井水力喷射体积压裂方法。曾斌(2018)所申请的专利“一种密切割高砂量暂堵的暂堵体积压裂工艺技术(cn201810120615.6)”中，在压裂过程中使用暂堵剂封堵优势裂缝，使液体进入前期未充分扩展的裂缝，提高了体积压裂的效果。
4.但是，体积压裂的成功施工对储层条件有着极为苛刻的要求，如脆性强、天然裂缝发育、地应力差小等，大多数储层难以达到体积压裂的施工标准。而现有技术中研究的是对现有工艺技术本身的改良优化，提高体积压裂的效果，均未涉及构造应力场以提高体积压裂在不同储层条件的适用性。由此，需要发明一种新的压裂方法以提高体积压裂在不同储层的适应性，进一步推广体积压裂技术的运用。


技术实现要素：

5.针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种用于水平井的压裂方法。该压裂方法在压裂作业前，先进行改善地层的作业，以在近井带附近形成新的应力场、开启微裂隙，使原本不适用体积压裂的储层也可达到体积压裂的改造效果，具有良好的实用性及推广价值。
6.根据本发明，提出了一种用于水平井的压裂方法，包括：
7.步骤一，在水平井的水平段进行射孔，
8.步骤二，改善近井带的应力梯度，并在地层中开启微裂缝，
9.步骤三，进行水力压裂作业，以产生主裂缝。
10.在一个实施例中，在步骤二中，通过低排量将工作液以低于破裂压力的注入压力注入地层，以进行水力扩容操作而开启微裂缝但不产生主裂缝。
11.在一个实施例中，在步骤二中包括：
12.第一分步，以第一注入压力注入第一量的工作液，
13.第二分步，依次提高注入压力直到与延伸压力相等，注入排量随着注入压力的增加而主动增加，
14.第三分步，依次提高注入压力，直至出现破裂迹象，并确定最大注入排量，
15.第四分步，以最大注入排量注入直至达到扩容界限。
16.在一个实施例中，在第一分步中，第一注入压力为p
i
，p
i
由p
i
＝r*p
e
计算，其中，r＝p
e
/p
f
，p
f
破裂压力，p
e
为延伸压力，
17.或/和在第一分步中，工作液的注入的第一量为15～60m3。
18.在一个实施例中，在第三分步中，注入压力阶梯式等量增加，并且各次增加的等量值为延伸压力与破裂压力的差值的五分之一到十分之一，并且，相邻的阶梯注入之间所间隔的时长逐渐增加。
19.在一个实施例中，在第三分步中，随着注入压力的增加，当注入压力下降至少一个等量值时，可判断为出现破裂迹象。
20.在一个实施例中，在第三分步中，以出现破裂迹象时所对应的注入压力的上一阶梯级的注入压力所对应的排量为最大注入排量。
21.在一个实施例中，在第四分步中，在最大排量注入过程中，注入压力逐渐降低，记录注入压力的变化，以注入压力每降低一定百分比记录一个节点，当节点的时间间隔逐步减小时，处于扩容见效期，当节点的时间间隔逐步增大时，可判断为达到扩容界限。
22.在一个实施例中，根据地层不同，节点之间所对应的百分数的差值不同，地层越致密节点之间所对应的百分数的差值越小。
23.在一个实施例中，工作液可以为清水或者被清水稀释8-12倍的滑溜水。
24.与现有技术相比，本发明的优点在于，该压裂方法中，在压裂作业前，对地层进行改善，以在近井带形成新的应力场、开启微裂隙，从而，在压裂作业时主裂缝的延伸过程中具备产生诸多分支裂缝的能力，进而使得原本不适用体积压裂的储层也可达到体积压裂的改造效果，达到体积压裂的效果。同时，该压裂方法可有效提高压裂时的裂缝数量及泄油面积，进而提高储层的改造程度。另外，通过地层改善减小了部分储层物性的影响，如地应力差较大、天然裂缝不丰富等，扩大了体积压裂技术的适用范围。
附图说明
25.下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
26.图1显示了根据本发明的一个实施例的压裂方法的工艺流程图；
27.图2a显示了根据本发明的一个实施例的近井带的射孔周围的原始应力场；
28.图2b显示了根据本发明的一个实施例的近井带的射孔周围的扩容后的地应力场；
29.图3显示了根据本发明的一个实施例的射孔作业后的地层示意图；
30.图4显示了根据本发明的一个实施例的水力扩容构造应力场的地层示意图；
31.图5显示了根据本发明的一个实施例的水力扩容构造微裂缝的地层示意图；
32.图6显示了根据本发明的一个实施例的产生主裂缝的地层示意图。
33.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本发明做进一步说明。
35.图1显示了根据本发明的压裂方法的工艺流程图。该压裂方法在于提供一种用于
水平井的压裂方法。具体地，如s1的步骤一，先在水平井段1进行射孔作业，以在水平井段1内形成延伸到地层2内的射孔3，如图3所示。如s2的步骤二，然后，进行改善地层操作，以在地层2内的近井带形成新的应力场(如图2a、2b和4所示)，并开启微裂缝4(如图5所示)。如s3的步骤三，最后在步骤二的基础上，进行水力压裂作业，从而形成主裂缝5，如图6所示。
36.该压裂方法在水力压裂作业前，先进行改善地层操作，在近井带形成新的应力场、开启已有的微裂隙，从而，在后续的压裂作业时主裂缝的延伸过程中具备产生诸多分支裂缝的能力，达到体积压裂的效果。进而，本技术的压裂方法使得原本不适用体积压裂的储层也可达到体积压裂的改造效果，提升体积压裂的效果。还有，该压裂方法可有效提高压裂时的裂缝数量及泄油面积，进而提高储层的改造程度。另外，通过地层改善减小了部分储层物性的影响，如地应力差较大、天然裂缝不丰富等，扩大了体积压裂技术的适用范围。
37.根据本发明，在射孔作业后，且压裂作用前，只需向目的井注入工作液以进行水力扩容改造。水力扩容时，遵循低排量并以低于破裂压力的方式向地层中注入工作液。扩容初期，工作液的液体沿射孔孔眼进入地层空隙，并开始形成支撑。随着注入量的增大，扩容范围逐步增大，同时地层的孔隙压力逐渐增大，岩石骨架发生位移，岩体的有效应力发生改变，进而形成了新的应力场。随着注入量的进一步增大，扩容范围内岩体或存在自体缺陷、或达到拉伸极限，逐渐产生了张性或剪性的微裂隙。由此，上述水力扩容达到了改善地层的目的。
38.更加具体地，首先，扩容初步注入时，注入压力限制为第一注入压力并注入一定的量。其中，第一注入压力可以为p
i
，并由p
i
＝r*p
e
计算，其中，r＝p
e
/p
f
，p
f
破裂压力，p
e
为延伸压力。而注入的量可以优选为15～60m3，例如40m3。由于p
e
小于p
f
，则此时注入压力未达到延伸压力，更未接近破裂压力。这步操作使得工作液沿着射孔孔眼进入到地层空隙，并开始形成支撑。
39.需要说明的是，公式中的p
f
和p
e
可以参照临井的数值，即若有临井同层的破裂压力p
f
、延伸压力p
e
数据，则可直接使用。但是，若缺少该数据，则需对在现场对该目的井进行小型压裂以获取参数p
f
、pe。比如，使用10～30m3液体进行小型压裂，先以不低于1m3/min的排量进行注入，如地层未破裂则进一步提高排量，直至地层破裂，此时记录破裂压力p
f
。然后，保持破裂时的排量继续注入，记录延伸压力p
e
。
40.然后，注入压力依次提高直至与延伸压力相等。例如，注入压力阶梯式增加，且等量增加。比如，根据不同的施工情况，每次增加1-2mpa。在此过程中，排量随着注入压力的提高而自然增加。
41.再然后，当注入压力增加到延伸压力后，将延伸压力与破裂压力的差值均匀分为5～10个阶梯，每隔一段时间(例如1个小时)提高注入压力一个阶梯。此过程，排量随压力的提高而增大。当注入压力逐渐接近破裂压力时，增加阶梯间隔时间增加，例如，改为每2小时提高注入压力一个阶梯。直至在某一阶梯的注入压力，出现破裂迹象(即压力的明显下落，比如压力下降的值不小于一个阶梯所对应的值)。再将注入压力降为上一阶梯数值，将此时所对应的注入排量规定为最大注入排量。上述的依次提高注入压力的注入方式，随着注入量的增大，扩容范围逐步增大，同时地层的孔隙压力逐渐增大，岩石骨架发生位移，岩体的有效应力发生改变，进而形成了新的应力场。
42.最后，采用最大排量进行注入操作，直至扩容结束。具体地，在最大排量注入的条
件下，长期注入使得微裂隙开启。随着注入压力的逐渐降低，记录注入压力的变化，注入压力每降低x％记录为一个节点(例如，x可以取值1-2，若地层较致密，x取值减小，比如为0.1～0.5)。当节点的时间间隔逐步减小时，可以确定处于扩容见效期。而当节点的时间间隔逐步增大时，认为已达到扩容的界限，扩容的边际效益在迅速降低，此时可结束扩容。
43.在扩容操作前，场内应力场比较均匀，如图2a所示。而通过扩容操作，场内应力变化，如图2b和4所示，其中，由射孔3向远端方向上，应力场数值逐渐减小直至恢复原始地应力场。尤其是当水平井存在多个射孔点时，各射孔所构造的应力场互相连通形成范围更大的、连续的应力场，提高了扩容的有效作用范围。
44.优选地，注入的工作液可以为清水或者被清水稀释的滑溜水。例如，滑溜水可以被清水稀释8-12倍，优选地，10倍。
45.该压裂方法中，在压裂操作前，便可以指派一辆压裂车前往井场进行扩容操作。由于扩容操作的注入排量低等因素，则对设备要求也低。水力扩容后期其他压裂设备可逐渐进场，在水力扩容结束时与压裂施工尽量形成无缝对接。压裂施工时，首先产生沿水平最大主应力方向的主裂缝，同时在水力扩容期间形成的微裂隙结合形成的新应力场利于打开多方向的复杂裂缝，复杂裂缝进一步扩展可沟通多条主裂缝，形成近似体积压裂的复杂多裂缝的储层改造效果。
46.需要说明的是，该压裂方法既可以应用于新井还可以应用于老井，但对于新井可直接进行水力扩容，对于已开发过的老井需先进行地层回注恢复地层能量。
47.以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。