深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术

本发明涉及储层增产改造领域，具体而言，涉及深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术。

背景技术：

1、深层页岩具有储层埋深大、水平应力差高以及非均质性强等特点，发育有大量复杂分布的宏观天然裂缝带。通过水力压裂进行储层改造时，在强射孔集中应力、高施工泵注压力以及天然裂缝带剪切滑移作用下，水力裂缝极易向天然裂缝扩展，造成压窜等问题。水平井在压窜相邻井后，受压窜井的产气量会大幅下降。实际开采和物理模拟都表明，深层页岩在现场可操作的泵注条件下难以形成复杂缝网。并且由于深层页岩闭合应力高，裂缝剪切滑移自支撑导流能力难以满足流体流动，迫切需要提高支撑裂缝长度。

2、现有针对深层页岩水平井压裂后水力裂缝向天然裂缝扩展形成压窜等问题的解决办法，常采用双控等措施降低压窜程度，但实施双控后，气井总体产气量下降，一定程度上制约深层页岩气的商业化开采，需要从多方面对开采技术进行改进优化。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明创造性提供深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术，考虑缝间强干扰作用导致水力裂缝簇延伸不均、簇起裂不一致等因素，通过对水平井流体压力和滑移量预测模型的构建，并进一步建立复杂缝网模型优化裂缝复杂程度和延伸程度，针对不同储层的天然裂缝分布，采用优化措施对缝内暂堵，降低缝间串通的几率。针对水平井不同段采用差异化给液增加缝长和面积，通过改进压裂液携砂能力、优化支撑剂组合粒径，实现支撑剂远距离输送，从而提升页岩储层的增产改造效果。

2、本申请公开了深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术，其特征在于，包括以下步骤：

3、s1、断层/裂缝带三维精细雕刻；

4、s2、地应力大小和方向计算；

5、s3、断层/裂缝带的激活风险预测；

6、s4、优化射孔数目；

7、s5、兼顾储层改造程度与防压窜防套变的差异化簇间距设计；

8、s6、超前缝内暂堵；

9、s7、组合密度球+暂堵剂复合架桥缝口暂堵；

10、s8、差异化设计用液强度；

11、s9、提高携砂能力压裂液；

12、s10、组合支撑剂泵送，石英砂全替代陶粒。

13、进一步地，所述步骤s1断层/裂缝带三维精细雕刻，包括：

14、(1)对断层/裂缝带的三维几何特征进行表述，精细雕刻断层/裂缝带与井筒的三维空间关系，并描述其断层几何性质。

15、进一步地，所述步骤s2地应力大小和方向计算，包括：

16、(1)对比几种地震属性，结合给定的多级裂缝分布平面图，对断层/裂缝带激活风险进行合理预测，计算地应力大小及方向。

17、进一步地，所述步骤s3对断层/裂缝带的激活风险预测，包括：

18、(1)基于步骤s1对断层/裂缝带的三维几何特征及性质的刻画，得到精细的断层/裂缝带与井筒的三维空间关系，为激活风险和套变风险分析提供基础；

19、(2)通过步骤s2计算得出的地应力大小和方向，结合前述s1得到的精细刻画的三维几何关系，预测断层/裂缝带的激活风险和套变风险。

20、进一步地，所述步骤s4优化射孔数目，包括：

21、(1)建立了考虑复杂地应力分布、天然弱结构面、固井水泥环的影响水平井套管射孔压裂破裂压力计算模型，对射孔数目进行优化；

22、(2)优化射孔数目，确保每簇各翼起裂均匀，从而降低平台压窜和套变的程度。

23、进一步地，所述步骤s5兼顾储层改造程度与防压窜防套变的差异化簇间距设计，包括：

24、(1)针对天然裂缝影响下，不同主体段的簇间距进行优化设计，建立了页岩水平井段内多簇压裂复杂裂缝缝网扩展模型。

25、进一步地，所述步骤s6超前缝内暂堵，包括：

26、(1)根据屏蔽暂堵理论，采用暂堵球搭配暂堵剂的方法实现有效坐封，防止部分簇过度延伸；

27、(2)通过控制压裂液使用规模并配合粉末暂堵工艺降低压裂裂缝在天然裂缝中的扩展，实现降低压窜风险。

28、进一步地，所述步骤s7组合密度球+暂堵剂复合架桥缝口暂堵，包括：

29、(1)根据组合密度球+暂堵剂封堵孔眼模拟以及裂缝宽度计算公式判断应当采用的暂堵剂组合；

30、(2)按照近井与远近主缝、次级缝、微细缝全裂缝支撑的目标，组合优化组合支撑剂类型和粒径，在前中后期分别采用不同的粒径搭配，实现多级体积支撑。

31、进一步地，所述步骤s8差异化设计用液强度，包括：

32、(1)通过裂缝延伸模拟，科学优化用液强度，降低平台压窜和套变风险；

33、(2)根据主体段与压窜风险段的不同，采用差异化的压裂液使用强度，并根据压窜风险段裂缝是否合理细分用液强度，实现增加缝控体积并降低压窜套变程度的目的。

34、进一步地，所述步骤s9提高携砂能力压裂液，包括：

35、(1)通过携砂保留率的计算可以对压裂液支撑剂悬砂性能进行科学判断；

36、(2)通过采用提高携砂能力压裂液动态携砂作为高效减阻与携砂兼顾的压裂液体系，显著提升压裂液在动态和静态下的悬砂能力。

37、进一步地，所述步骤s10组合支撑剂泵送，石英砂全替代陶粒，包括：

38、(1)多组分组合支撑剂的泵送，按照近井与远近主缝、次级缝、微细缝全裂缝支撑的目标，优化组合支撑剂类型和粒径，在前中后期分别采用不同的粒径搭配，实现多级体积支撑，达到“体积压裂，体积支撑”。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

40、(1)通过提取裂缝的三维几何特征，对比多种地震属性算法，结合多级裂缝分布平面图，对裂缝带激活风险进行合理预判；

41、(2)创立三维断层/裂缝带地质工程一体化套变风险评估技术，一体化计算三维断层/裂缝带激活流体压力和滑移量，得到地应力大小及方向，对每个天然裂缝带能单独评估其对井筒产生的套变风险大小；

42、(3)本发明能对页岩储层的天然裂缝进行三维几何刻画，能对地应力的大小和方向进行预估，对水平井射孔起裂模拟和含天然裂缝的储层水平井压裂裂缝延伸方法进行改进；

43、(4)本发明对射孔数目进行了改进，加强缝内暂堵和用液差异化，组合密度球+暂堵剂进行复合调控压裂裂缝转向，优化裂缝分布；

44、(5)本发明采用提高携砂能力压裂液，使压裂液在动静态情况下携砂能力有效提升，并结合不同地层情况选择合适粒径支撑剂级配，实现对水平井压裂裂缝的扩展和缝网支撑面积的扩大。

技术特征：

1.深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术，其特征在于，所述步骤s1包括：

3.根据权利要求1所述的深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术，其特征在于，所述步骤s2包括：

4.根据权利要求1所述的深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术，其特征在于，所述步骤s3包括：

5.根据权利要求1所述的深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术，其特征在于，所述步骤s4包括：

6.根据权利要求1所述的深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术，其特征在于，所述步骤s5包括：

7.根据权利要求1所述的深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术，其特征在于，所述步骤s6包括：

8.根据权利要求1所述的深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术，其特征在于，所述步骤s7包括：

9.根据权利要求1所述的深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术，其特征在于，所述步骤s8包括：

10.根据权利要求1所述的深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术，其特征在于，所述步骤s9包括：

11.根据权利要求1所述的深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术，其特征在于，所述步骤s10包括：

技术总结
本发明属于非常规油气储层增产改造领域，具体涉及一种深层页岩气水平井防压窜防套变与全裂缝支撑压裂技术。该方法包括以下步骤：S1、断层/裂缝带三维精细雕刻；S2、地应力大小和方向计算；S3断层/裂缝带的激活风险和套变风险预测；S4、优化射孔数目；S5、兼顾储层改造程度与防压窜防套变的差异化簇间距设计；S6、超前缝内暂堵；S7、组合密度球+暂堵剂复合架桥缝口暂堵；S8、差异化设计用液强度；S9、提高携砂能力压裂液；S10、组合支撑剂泵送，石英砂全替代陶粒。本发明可实现在防压窜防套变的前提下，提升页岩储层支撑裂缝面积。

技术研发人员：易良平,甘露,杨兆中,李小刚,张昊天,潘树林,朱静怡
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/13