一种水平井穿层压裂方法技术

本发明专利技术提供了一种水平井穿层压裂方法，其穿层主压裂施工包括第一压裂阶段、第二压裂阶段和第三压裂阶段，以及任选的第四压裂阶段；其中，第二压裂阶段和第三压裂阶段采用粒径均一的支撑剂，且优选为超低密度的支撑剂；第三压裂阶段使用的支撑剂的平均粒径大于第一压裂阶段和第二压裂阶段的支撑剂的平均粒径。根据本发明专利技术提供的压裂方法可实现多个砂层间的泥岩遮挡层的压穿，以及支撑剂顺利通过泥岩的窄缝宽处运移进水平井井筒上下的砂岩目的层并有效铺置，从而有效解决垂直裂缝纵向穿层问题，实现纵向穿层压裂，实现最大范围的泄油泄气体积。

A Horizontal Well Interlayer Fracturing Method

The invention provides a horizontal well through-layer fracturing method, whose main fracturing operation includes the first fracturing stage, the second fracturing stage and the third fracturing stage, as well as the optional fourth fracturing stage, wherein the second fracturing stage and the third fracturing stage adopt uniform size proppant, and the optimal proppant is ultra-low density proppant; and the average proppant used in the third fracturing stage. The particle size is larger than the average particle size of proppant in the first and second fracturing stages. According to the fracturing method provided by the invention, the mudstone shield layer between multiple sand layers can be fractured, and the proppant can be smoothly transported into the target layer of sandstone above and below the horizontal wellbore through the narrow fracture width of mudstone and effectively laid, thus effectively solving the problem of vertical fracture through the layer, realizing vertical fracturing through the layer, and realizing the greatest range of oil and gas release accumulation.

【技术实现步骤摘要】
一种水平井穿层压裂方法
本专利技术属于油气井勘探开发
，具体涉及一种水平井穿层压裂方法。
技术介绍
目前，薄互层砂岩油气藏应用水平井分段压裂技术逐步普及。与单薄层压裂不同，由于薄互层属多层压裂范畴，其压裂作业必然要涉及到垂直裂缝纵向穿层。要有效实现纵向穿层压裂，除了首先要使水力造缝能够将多个砂层间的泥岩遮挡层压穿之外，支撑剂能否顺利通过泥岩的窄缝宽处运移进水平井筒上下的砂岩目的层并有效铺置(即“过液不过砂”)是个关键问题。矿场上经常发生“过液不过砂”的情况，换言之，只有水平井段位置的砂岩有支撑剂的有效铺置。因此，水平井穿层压裂涉及的问题没有从根本上得到有效的解决，故而有必要研究并提出一种新的水平井穿层压裂技术，以解决上述问题，实现有效的垂直裂缝纵向穿层压裂，进而实现泄油泄气体积范围的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种新的压裂工艺技术，尤其是针对薄互层油气藏的水平井穿层压裂方法，以解决水力裂缝不能将多个砂层间的泥岩遮挡层压穿，支撑剂不能顺利通过泥岩的窄缝宽处运移进水平井井筒上下的砂岩目的层并有效铺置的问题，从而有效解决垂直裂缝纵向穿层问题，实现纵向穿层压裂，实现最大范围的泄油泄气体积。根据本专利技术提供的水平井穿层压裂方法，包括穿层主压裂施工，所述穿层主压裂施工包括如下阶段：第一压裂阶段(前置液阶段)，向地层中以砂液比逐级递增的多级段塞注入携带第一支撑剂的第一压裂液；第二压裂阶段(携砂液阶段)，向地层中以多级段塞注入携带第二支撑剂的第二压裂液，其中，所述第二支撑剂粒径均匀；第三压裂阶段(携砂液阶段)，向地层中以多级段塞注入携带第三支撑剂的第三压裂液，其中，所述第三支撑剂粒径均匀；其中，所述第三支撑剂的平均粒径大于第一支撑剂的平均粒径和第二支撑剂的平均粒径。薄互层砂岩油气藏的压裂需要形成垂直裂缝，实现纵向穿层，并且需要支撑剂被运移至水平井筒上下的目的层中，在有效铺置下起到支撑裂缝和形成导流能力的作用。现有的压裂方法通常选择采用常规粒径及密度的支撑剂，且在每一压裂阶段采用同一粒径规格、且粒径分布不均(多种粒径尺寸混合而成)的支撑剂，常常发生过液不过砂的情况，最终支撑剂绝大部分仅在水平井筒所处的砂岩内提供裂缝导流能力。在本专利技术提供的压裂方法中，在穿层压裂初期，以小砂液比在压裂液中掺入常规的小粒径支撑剂，在设定的压裂液黏度、用量和排量等压裂施工参数下，压开垂直主裂缝和部分微裂缝。然后，以粒径较小且均匀分布的支撑剂注入地层中，支撑剂被运移进入水平井筒上下部的裂缝、尤其是微裂缝系统中，起到支撑作用。接着再以粒径较大且均匀分布的支撑剂在压裂液携带下进入裂缝中，进一步地支撑裂缝，结合前两个阶段的施工效果，在垂直裂缝体系中起到良好的导流作用。在各个阶段的施工设计和相互配合下，支撑剂顺利地通过泥岩的窄缝宽处运移进水平井筒上下的砂岩目的层并有效铺置，从而增大泄油泄气体积，提高导流能力。在本专利技术中，第二压裂阶段和第三压裂阶段采用了粒径均匀的支撑剂。应理解，本专利技术所述“粒径均匀”是指大部分颗粒具有单一粒径，例如80％以上的颗粒具有单一粒径，或者支撑剂的80重量％以上的颗粒具有单一的粒径。例如，粒径均匀的140目(106微米)的支撑剂，是指80％(颗粒数)以上的颗粒的粒径在106微米左右，例如在95-115微米的范围内。现有的颗粒粒径和粒径分布的检测方法和设备有多种，只要检测结果与上述对“粒径均匀”的限定条件相当，即属于“粒径均匀”。在本专利技术中，第二支撑剂中的至少80％，例如80-95％，优选90-95％的颗粒具有单一粒径；第三支撑剂中的至少80％，例如80-95％，优选90-95％的颗粒具有单一粒径。在本专利技术中，术语“单一粒径”是指粒径大小基本相同；例如，单一粒径在140目(106微米)，可理解为包括在95-115微米的范围内的粒径。本专利技术的专利技术人发现，在水平井穿层压裂中，改变目前的多种粒径支撑剂混杂应用的模式，例如应用70-140目、30-50目、20-40目支撑剂(每种支撑剂都是大小不均的粒径，按一定的比例分配混合而成)等，而采用粒径均匀的支撑剂，即使粒径小的支撑剂，也能提高相对较高的支撑强度。为此，专利技术人还设计试验来验证，发现通过对比等粒径分布支撑剂的支撑强度可知，当支撑剂的粒径减少1倍后，支撑剂堆的孔隙度不变，但支撑强度增加。换言之，小粒径的等粒径分布支撑剂能在保持裂缝导流能力的前提下，随粒径的降低，铺置层数增加，对裂缝的支撑强度反而增加。根据本专利技术的一些优选实施方案，所述第一压裂阶段包括2-4级、优选2-3级支撑剂注入段塞，砂液比以2-3％起步，以2-3％的砂液比增幅逐级递增。第一压裂阶段的砂液比最高优选为6-12％，优选6-9％。在一些优选实施例中，第一压裂阶段包括3级段塞，砂液比逐级分别为3％、6％、9％；如井较深(如大于5000m)，可适当降低上述砂液比至分别为2％、4％、6％等。优选地，每个段塞的液量可为半个至一个井筒的容积；且更优选地，早期的段塞量应低些，防止引发早期砂堵。优选地，在第一压裂阶段中，第一压裂液的排量和液量随着多级段塞逐级增大，以便更好地逐步打磨近井裂缝弯曲摩阻和纵向上泥岩处的窄缝宽处。根据本专利技术的一些优选实施方案，在所述第一压裂阶段中，在支撑剂段塞之间注入隔离液，每一级隔离液的注入体积为井筒体积的1.1-1.2倍。目的是可以留出足够的时间观察上个砂液比段进地层后的压力响应特征，如压力变化不明显(例如压力上升速度<0.2MPa/min)，可按照预定方案继续进行后续的施工；如压力上升速度大于0.5MPa/min，则应适当降低砂液比和/或相应的支撑剂用量。在本专利技术中适用的隔离液没有特殊要求，为本
常规隔离液。在第一压裂阶段中，以预定的施工参数压开水平井垂直裂缝后，低砂液比携砂液的注入的目的主要是打磨近井裂缝弯曲摩阻和纵向上的泥岩处的窄缝宽处，以便在后期的携砂液跟进中，能够最大化地将支撑剂运移至裂缝体系中。优选地，所述第一支撑剂的粒径为裂缝最窄缝宽的至少1/6，例如1/6至1/8。否则，支撑剂无法运移到水平井筒上下的砂岩目的层中去。一般而言，可以采用70/140目作为第一压裂阶段的支撑剂。根据本专利技术的一些优选实施方案，在所述第二压裂阶段中，砂液比以2-4％起步，逐级增加至25-32％。优选地，所述第二支撑剂的粒径为裂缝最窄缝宽的至少1/6，例如1/6至1/8，如都是140目或都是70目的。在本专利技术提供的方法中，考虑到施工中支撑剂穿越泥岩窄缝宽的风险性，第二压裂阶段的起步施工砂液比可小些，如2％-3％，后续可逐渐增加施工砂液比，但砂液比的增幅也应较常规的加砂程序要适当降低，如砂液比增幅可初步设计为3-5％。这种施工模式，也可在施工过程中不断打磨及扩大泥岩的窄缝宽处的宽度，便于最后的高砂液比施工。考虑到后续大粒径支撑剂的继续进入，此施工阶段的小粒径支撑剂的最高砂液比可设计为30％左右，例如28-32％。第二压裂阶段的主要作用是最大限度地将支撑剂运移至并支撑水平井筒上部和下部的砂岩裂缝，尤其是微裂缝系统中。根据本专利技术的一些优选实施方案，在所述第三压裂阶段中，砂液比以20-25％起步，逐级增加至50-60％。此阶段砂液比的增幅可适当增加到5％-10％，井越深(如>5000m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平井穿层压裂方法，包括穿层主压裂施工，所述穿层主压裂施工包括如下阶段：第一压裂阶段，向地层中以砂液比逐级递增的多级段塞注入携带第一支撑剂的第一压裂液；第二压裂阶段，向地层中以多级段塞注入携带第二支撑剂的第二压裂液，其中，所述第二支撑剂粒径均匀；第三压裂阶段，向地层中以多级段塞注入携带第三支撑剂的第三压裂液，其中，所述第三支撑剂粒径均匀；其中，所述第三支撑剂的平均粒径大于第一支撑剂的平均粒径和第二支撑剂的平均粒径。

【技术特征摘要】
1.一种水平井穿层压裂方法，包括穿层主压裂施工，所述穿层主压裂施工包括如下阶段：第一压裂阶段，向地层中以砂液比逐级递增的多级段塞注入携带第一支撑剂的第一压裂液；第二压裂阶段，向地层中以多级段塞注入携带第二支撑剂的第二压裂液，其中，所述第二支撑剂粒径均匀；第三压裂阶段，向地层中以多级段塞注入携带第三支撑剂的第三压裂液，其中，所述第三支撑剂粒径均匀；其中，所述第三支撑剂的平均粒径大于第一支撑剂的平均粒径和第二支撑剂的平均粒径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一压裂阶段包括2-4级支撑剂注入段塞，砂液比以2-3％起步，以2-3％的砂液比增幅逐级递增；优选所述第一支撑剂的粒径为裂缝最窄缝宽的1/6至1/8。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第一压裂阶段中，在支撑剂段塞之间注入隔离液，每一级隔离液的注入体积为井筒体积的1.1-1.2倍。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第二压裂阶段中，砂液比以2-4％起步，逐级增加至25-32％；和/或在所述第三压裂阶段中，砂液比以20-25％起步，逐级增加至50-60％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二支撑剂中的至少80％的颗粒具有单一粒径；和/或所述第三支撑剂中的至少80％的颗粒具有单一粒径。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二支撑剂和/或第三支撑剂的视密度在1.05-1.3g/cm3。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一压裂液、第二压裂液和第三压裂液的黏度依次增大；优选第一压裂液的黏度在1-10mPa.s，第二压裂液的黏度在30-50mPa.s，第三压裂...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋廷学，吴峙颖，刘建坤，王宝峰，吴春方，李奎为，刘红磊，李洪春，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11