專利名稱：一種低滲儲層的體積改造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣開采生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低滲儲層的體積改造工藝。
背景技術(shù)：
煤層、頁巖和致密砂巖等低滲儲層蘊(yùn)含著豐富的非常規(guī)油氣資源，儲層改造技術(shù)是實(shí)現(xiàn)商業(yè)產(chǎn)能的關(guān)鍵。但傳統(tǒng)的水力壓裂當(dāng)裂縫延伸凈壓力大于兩個水平主應(yīng)力的差值與巖石的抗張強(qiáng)度之和時，容易產(chǎn)生分叉縫，多個分叉縫會形成“縫網(wǎng)”系統(tǒng)，以主裂縫為“縫網(wǎng)”系統(tǒng)的主干、分叉縫可能在距離主縫延伸一定長度后又恢復(fù)到原來的裂縫方位，最終形成以主裂縫為主干的單一方向裂縫，而垂直于裂縫壁面方向儲層未得到改造，滲透性依然較差，不足以提供有效的垂向滲透能力，導(dǎo)致壓裂產(chǎn)量低或者壓裂后產(chǎn)量遞減快等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種為滲透性好、壓裂產(chǎn)量高、壓裂后產(chǎn)量遞減慢的低滲儲層的體積改造工藝。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種低滲儲層的體積改造工藝，依次包括以下步驟
(1)、選擇煤層、頁巖或者致密砂巖或其他低滲儲層；
(2)、直井在射孔后采用投球限流水力壓裂方式；水平井在射孔后采用分段多簇射孔水力壓裂方式；采用這兩種壓裂方式在泵注過程中均要進(jìn)行變排量、變支撐劑、變壓裂液、變砂比。所述水力壓裂采用活性水或滑溜水為壓裂液，支撐劑采用堅果殼或者超低密度陶粒，支撐劑粒徑為70 100目、60 80目、20 40目以及16 20目；施工排量依據(jù)低滲儲層的類型而定，采用變排量泵注入，煤層排量為(TlO m3/min，頁巖氣和致密砂巖排量為(Γ15 m3/min ;采用變砂比段塞式施工，每個段塞的泵注程序首先采用低排量(Γ3 m3/min或者(Γ7m3/min,低砂比0 5%，然后再采用高排量5 10 m3/min或者9 15 m3/min,高砂比9 15%，確保支撐劑在裂縫中形成房柱式支撐。所述支撐劑的密度為O. 8 1. 2 g/cm3。所述水力壓裂采用胍膠或清潔壓裂液作為壓裂液，在儲層溫度低于30 C時，選擇液氮或自生氮、二氧化氯作為輔助料；支撐劑選擇天然石英砂或者陶粒，粒徑為7(Γ100目、6(Γ80目、2(Γ40目以及16 20目；施工排量依據(jù)低滲儲層的類型而定，活性水采用變排量泵注入，排量(Γ15 m3/min;胍膠或清潔壓裂液采用常排量施工，排量不低于5 m3/min ;壓裂液的泵注程序是二氧化氯一活性水一自生氮或液氮一活性水一二氧化氯一活性水一胍膠或清潔壓裂液一二氧化氯一活性水；采用變砂比或段塞式施工，壓裂液中的砂比不低于30%，在裂縫中形成房柱式支撐。所述在直井中進(jìn)行2飛次段塞式加砂壓裂循環(huán)作業(yè)后，進(jìn)行投球限流，然后繼續(xù)2飛次段塞式加砂壓裂；在水平井中每一段進(jìn)行5飛次段塞式加砂壓裂循環(huán)作業(yè)。所述分段多簇射孔水力壓裂中每簇長度O. 5^0. 8 m，簇間距2(T40 m，孔密16 20孑L /m0采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明在泵注過程中采用變排量、變支撐劑、變壓裂液、變砂t匕，即采用四變壓裂的方式，目的是在壓裂過程中形成地應(yīng)力場的擾動，促使多級、多類型裂縫的形成。變排量施工可以形成徑向引張裂縫、周緣引張裂縫、剪切裂縫和轉(zhuǎn)向裂縫等四種類型，這些裂縫主次不同、級別差異、相互切割，構(gòu)成了一個裂縫體系。同時還可以實(shí)現(xiàn)裂縫的壁面位移和自我支撐。變砂比和變支撐劑實(shí)現(xiàn)段塞式加砂，使得支撐劑在裂縫內(nèi)部呈不均勻的鋪置，形成房柱式支撐，提高了裂縫的支撐寬度和導(dǎo)流能力，降低了支撐劑嵌入對滲透率的影響。多種壓裂液配合不但保證高砂比泵入不脫砂，還可以促使壓裂液的及時破膠和返排，避免了儲層傷害。
直井投球限流或者水平井分段多簇壓裂措施是為了對儲層實(shí)現(xiàn)均勻改造；段塞式加砂提高了裂縫的導(dǎo)流能力；多次循環(huán)壓裂擾動地應(yīng)力，形成了多級和多方向的裂縫；二氧化氯可以在煤層溫度下實(shí)現(xiàn)胍膠或者清潔壓裂液的破膠；自生氮或液氮增加地層能量，加速返排。本發(fā)明所采用的體積改造工藝是通過四變壓裂對儲層實(shí)施改造，可在形成的主裂縫側(cè)向強(qiáng)制形成次級裂縫，并在次級裂縫上繼續(xù)分支形成二級至多級裂縫，從而形成了一個主裂縫與次級裂縫交織的網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)，將低滲儲層打碎，實(shí)現(xiàn)對儲層三維空間的全面改造，使得流體從任意方向到裂縫的滲流距離最短，極大的提高儲層的整體滲透率，提高產(chǎn)量和最終采收率。這種通過四變壓裂形成多級多類網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)的技術(shù)稱為體積改造工藝。自生氮是一種有含氮的鹽類和激活劑配置而成的液體，注入儲層后可產(chǎn)生大量熱量和氮?dú)?，其主要作用是增加地層能量，提高溫度，輔助破膠和返排。段塞式加砂與房柱式支撐在排量、壓裂液和支撐劑粒徑滿足安全施工的前提下，支撐劑的加入采取分階段集中泵入，而不是逐漸增加的傳統(tǒng)方式。這種加砂方式稱段塞式加砂。由此造成支撐劑非均勻鋪置，這種支撐方式稱房柱式支撐。本發(fā)明主要針對頁巖氣、煤層氣和致密砂巖氣等低滲儲層；在水力壓裂過程中采用變排量、變砂比、變支撐劑和變壓裂液等“四變”措施，同時在直井壓裂時可以采用投球限流，或者水平井采用分段多簇射孔壓裂工藝，在儲層中形成網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)。本發(fā)明可以在儲層中產(chǎn)生多種類型和不同級別的裂縫，實(shí)現(xiàn)體積改造效果，避免傳統(tǒng)水力壓裂產(chǎn)生單一裂縫無法達(dá)到商業(yè)產(chǎn)能或者后期產(chǎn)量遞減過快的弊端，為低滲儲層的油氣資源開發(fā)提供技術(shù)支撐。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一本發(fā)明的一種低滲儲層的體積改造工藝，依次包括以下步驟，
(1)、選擇煤層、頁巖或者致密砂巖或其他低滲儲層；
(2)、直井在射孔后采用投球限流水力壓裂方式；水平井在射孔后采用分段多簇射孔水力壓裂方式，每簇長度O. 5、· 8 m，簇間距2(T40 m，孔密16 20孔/m ;采用這兩種壓裂方式在泵注過程中均要進(jìn)行變排量、變支撐劑、變壓裂液、變砂比。
水力壓裂采用活性水或滑溜水為壓裂液，支撐劑先采用堅果殼或者超低密度陶粒，支撐劑粒徑為70 100目、60 80目、20 40目以及16 20目；施工排量依據(jù)低滲儲層的類型而定，采用變排量泵注入，煤層排量為(TlO m3/min，頁巖氣和致密砂巖排量為(Γ15 m3/min ;采用變砂比段塞式施工，每個段塞的泵注程序首先采用低排量(Γ3 m3/min (煤層)或者(Γ7 m3/min (頁巖或者致密砂巖)，低砂比(Γ5%，然后再采用高排量5 10 m3/min (煤層)或者擴(kuò)15 m3/min (頁巖或者致密砂巖)，高砂比擴(kuò)15%，確保支撐劑在裂縫中形成房柱式支撐。(3)、支撐劑的密度為 O. 8 I. 2 g/cm3。優(yōu)選 O. 8 g/cm3。在直井中進(jìn)行2飛次段塞式加砂壓裂循環(huán)作業(yè)后，進(jìn)行投球限流，然后繼續(xù)2飛次段塞式加砂壓裂；在水平井中每一段進(jìn)行5飛次段塞式加砂壓裂循環(huán)作業(yè)。實(shí)施例二 與實(shí)施例一的不同之處在于，步驟(2)中水力壓裂采用胍膠或清潔壓 裂液作為壓裂液，在儲層溫度低于30 C時，選擇液氮或自生氮、二氧化氯作為輔助料;支撐劑選擇天然石英砂或者陶粒，粒徑為7(Γ100目、6(Γ80目、2(Γ40目以及16 20目；施工排量依據(jù)低滲儲層的類型而定，活性水采用變排量泵注入，排量(Γ15 m3/min ;胍膠或清潔壓裂液采用常排量施工，排量不低于5 m3/min ;壓裂液的泵注程序是二氧化氯一活性水一自生氮或液氮一活性水一二氧化氯一活性水一胍膠或清潔壓裂液一二氧化氯一活性水；采用變砂比或段塞式施工，壓裂液中的砂比不低于30%，在裂縫中形成房柱式支撐。
權(quán)利要求
1.一種低滲儲層的體積改造工藝，其特征在于依次包括以下步驟， (1)、選擇煤層、頁巖或者致密砂巖或其他低滲儲層； (2)、直井在射孔后采用投球限流水力壓裂方式；水平井在射孔后采用分段多簇射孔水力壓裂方式；采用這兩種壓裂方式在泵注過程中均要進(jìn)行變排量、變支撐劑、變壓裂液、變砂比。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低滲儲層的體積改造工藝，其特征在于所述水力壓裂采用活性水或滑溜水為壓裂液，支撐劑采用堅果殼或者超低密度陶粒，支撐劑粒徑為70^100目、60 80目、20 40目以及16 20目；施工排量依據(jù)低滲儲層的類型而定，采用變排量泵注入，煤層排量為(TlO m3/min，頁巖氣和致密砂巖排量為(Γ15 m3/min ;采用變砂比段塞式施工，每個段塞的泵注程序首先采用低排量(Γ3 m3/min或者(Γ7 m3/min，低砂比0 5%，然后再采用高排量5 10 m3/min或者擴(kuò)15 m3/min，高砂比擴(kuò)15%，確保支撐劑在裂縫中形成房柱式支撐。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低滲儲層的體積改造工藝，其特征在于所述支撐劑的密度為O. 8 I. 2 g/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低滲儲層的體積改造工藝，其特征在于所述水力壓裂采用胍膠或清潔壓裂液作為壓裂液，在儲層溫度低于30 C時，選擇液氮或自生氮、二氧化氯作為輔助料；支撐劑選擇天然石英砂或者陶粒，粒徑為7(Γ100目、6(Γ80目、2(Γ40目以及16 20目；施工排量依據(jù)低滲儲層的類型而定，活性水采用變排量泵注入，排量(Γ15 m3/min ;胍膠或清潔壓裂液采用常排量施工，排量不低于5 m3/min ;壓裂液的泵注程序是二氧化氯一活性水一自生氮或液氮一活性水一二氧化氯一活性水一胍膠或清潔壓裂液一二氧化氯一活性水；采用變砂比或段塞式施工，壓裂液中的砂比不低于30%，在裂縫中形成房柱式支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4中任一項(xiàng)所述的一種低滲儲層的體積改造工藝，其特征在于所述在直井中進(jìn)行2飛次段塞式加砂壓裂循環(huán)作業(yè)后，進(jìn)行投球限流，然后繼續(xù)2飛次段塞式加砂壓裂；在水平井中每一段進(jìn)行5飛次段塞式加砂壓裂循環(huán)作業(yè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低滲儲層的體積改造工藝，其特征在于所述分段多簇射孔水力壓裂中每簇長度O. 5^0. 8 m，簇間距2(T40 m，孔密16 20孔/m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低滲儲層的體積改造工藝，依次包括以下步驟，(1)、選擇煤層、頁巖或者致密砂巖或其他低滲儲層；(2)、直井在射孔后采用投球限流水力壓裂方式；水平井在射孔后采用分段多簇射孔水力壓裂方式；采用這兩種壓裂方式在泵注過程中均要進(jìn)行變排量、變支撐劑、變壓裂液、變砂比。本發(fā)明在水力壓裂過程中采用變排量、變砂比、變支撐劑和變壓裂液等“四變”措施，同時在直井壓裂時可以采用投球限流，或者水平井采用分段多簇射孔壓裂工藝，在儲層中形成網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)體積改造效果，避免傳統(tǒng)水力壓裂產(chǎn)生單一裂縫無法達(dá)到商業(yè)產(chǎn)能或者后期產(chǎn)量遞減過快的弊端，為低滲儲層的油氣資源開發(fā)提供技術(shù)支撐。
文檔編號E21B43/26GK102913221SQ20121043558
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者蘇現(xiàn)波, 郭紅玉, 藺海曉, 倪小明, 劉曉, 韓穎, 張雙斌, 宋金星, 夏大平, 林曉英 申請人:河南理工大學(xué)