使用穿过聚集的喷砂射孔的支撑剂脉冲供送的水力压裂制造技术

公开了将使用喷砂射孔技术产生的射孔簇的产生与包括穿过聚集的喷砂射孔的支撑剂脉冲供送的水力压裂技术相组合的完井技术。喷砂射孔和使用支撑剂脉冲供送的水力压裂两者都可以通过连续管实施。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用穿过聚集的喷砂射孔的支撑剂脉冲供送的水力压裂
技术介绍
通过钻出穿过含油气地层的井从地下地质地层中获得油气(油、天然气等等)。这为油气提供了到达地面的部分流动路径。为了使油气能被“生产”，即，从地层行进至井眼并最终到达地面，必须有足够畅通的流动路径。水力压裂是用于通过放置或延伸从井眼到储层的高导流性裂缝提高井产量的主要措施。在第一阶段期间，水力压裂流体以高速率和压力通过井眼注入到地下地层中。压裂流体注入速率超过渗入地层的速率，从而，在砂面产生增加的水力压力。当压力超过临界值时，地层或岩石开裂并且断裂。地层裂缝比地层孔隙度更具可渗透性。在下一阶段期间，支撑剂被放置在裂缝中，以防止裂缝在注入停止后闭合。所产生的张开的裂缝能使可开采流体(即，油、气或水)的流量增加。可以使用许多其它的支撑剂，例如砂、砾石、玻璃珠、胡桃壳、陶瓷颗粒、烧结铝矾土以及其它材料，包括球形、圆柱形或不规则形状的支撑物。水力压裂流体是包含增稠剂的水溶液，例如水溶性多糖，以便提供充足的粘度来输送支撑剂。典型的增稠剂是聚合物，例如胍尔胶(植物多糖)和胍尔胶衍生物(羟丙基胍尔胶、羧甲基氢丙酯)。也可以使用其它的聚合物作为增稠剂。具有胍尔胶的水是线性凝胶，其粘度随聚合物的浓度增加而增加。使用交联剂提供聚合物链之间的关联以形成增加凝胶粘度并且产生粘弹性的足够强的结合。用于胍尔胶的常用的交联剂包括:载有硼、钛、锆、铝的化合物。可以使用纤维提高压裂流体输送支撑剂的能力并且减少支撑剂在水力压裂内的沉降。对于以段塞或脉冲泵入支撑剂的作业，也可以使用纤维减少支撑剂段塞在完井中行进以及进入裂缝时的分散。也可以在水力压裂处理的后一阶段使用支撑剂倒流控制剂，以限制放入地层的支撑剂的倒流。例如，支撑剂可以由在井下条件中激活的可固化的树脂涂敷。也可以使用不同的材料，例如纤维束，或者纤维状或可变形材料，以保留裂缝中的支撑剂。纤维很可能在支撑剂填充层中形成限制支撑剂倒流的三维网络。水力压裂处理的成功与否取决于水力压裂导流率和裂缝长度。裂缝导流率是支撑剂渗透率和裂缝宽度的乘积；单位通常用毫达西-英尺表示。裂缝导流率受多个已知参数的影响。支撑剂颗粒尺寸分布是一个影响裂缝渗透率的重要因素。裂缝面之间的支撑剂浓度是另外一个因素(用每平方英尺的裂缝表面有多少磅支撑剂表示)，并且影响裂缝宽度。可以考虑使用高强度支撑剂、具有优良的支撑剂传输特性的流体(使裂缝自身内重力驱动的沉降最小化的能力)、高支撑剂浓度或大支撑剂作为提高裂缝导流率的方法。弱材料、支撑剂输送能力差以及窄的裂缝都会导致井产量低。强度低的价格相对低廉的材料、例如砂用于具有小内应力的地层的水力压裂。成本更高的材料，例如陶瓷、铝土矿以及其它，用于具有小到中等的闭合应力的地层。成本更高的材料，例如陶瓷、铝土矿以及其它，用于具有更高的闭合应力的地层。支撑剂填充层必须产生具有高于周围的地层岩石的水力导流率的通道。裂缝内的支撑剂填充层通常被建模为可渗透的多孔结构，并且地层流体穿过这个层的流量通常使用著名的达西定律(Darcy’ s Law) (I)或Forscheimer方程(2)被描述:(I) οΡ/οχ=-(μιιΛ);(2) apax-[(pm/k)+ppU2]?其中，P是裂缝中的流体压力；X是从井眼沿着裂缝的距离；μ是地层流体的粘度；u是地层流体的流动(渗入)速度；k是支撑剂填充层的渗透率；β是被称作贝塔因子的系数，其描述对达西渗入定律的非线性修正；以及P是地层流体的密度。裂缝渗透率与裂缝宽度相乘的结果被称为“水力导流率”。裂缝设计最重要的方面是针对特定地层条件 的水力导流率的优化。裂缝优化过程要在支撑剂强度、水力压裂导流率、支撑剂分布、材料成本以及在特定储层中执行水力压裂处理的成本之间寻求平衡。大支撑剂颗粒尺寸的情况是在优化过程期间做出的折中。使用大直径支撑剂，水力压裂导流率的大幅增加是可能的。然而，在给定的内部地层应力下，大直径支撑剂在受到高裂缝闭合应力时，会在更大的程度上被压碎，从而导致支撑剂填充层的有效的水力导流率降低。而且，支撑剂颗粒越大，它们越受到注入点附近的裂缝中的桥接和捕获的影响。在此通过引用并入该专利的美国专利6，776，235，“水力压裂方法”(“HydraulicFracturing Method”)公开了用于优化裂缝导流率的方法和手段。井导流率通过向井眼中顺序注入输送支撑剂的能力不同的，或输送的支撑剂的量不同的压裂流体的交替阶段而增加，以改善支撑剂放置。按照这个处理得到的张开的裂缝具有以一系列沿裂缝延伸的支撑剂束为特征的样式。换句话说，这些束形成使裂缝沿其长度保持张开但是提供很多通道供地层流体流通的“柱”。通常使用用于表面处理和切割的水力喷砂方法在套管和地层中切割出射孔或槽，替代使用聚能射孔弹或铣切割器。用水力喷砂射孔在地层中切割槽的装置可以包括悬挂在井内的油管上的射孔器，在地面上有水力喷砂射流生成器。该射孔器可以包括具有两个相反的侧向定向的喷嘴，它们指向井壁。水力喷砂浆液可以在水力喷砂喷射生成器中制备，并且通过油管和井底装置泵入到射孔器中。其它的喷砂射孔装置在本领域内是已知的。
技术实现思路
提供这个
技术实现思路
部分是为了介绍下面在详细的描述中将进一步描述的经过选择的概念。此
技术实现思路
部分并不意图确定所要求保护的主题的关键或必要特征，也不意图用来帮助限定所要求保护的主题的范围。为了本公开的目的，术语“射孔”和“站”可以互换，并且将使用术语“射孔”。另一方面，一簇可以包括一个或多个射孔。如果簇包括多个射孔，这些射孔相对紧密地聚集在一起，并且通常使用具有多个喷嘴的喷砂喷嘴射孔工具同时形成。多个簇是指被未被射孔的层段隔开的单独的簇(即，一个或多个射孔)。在一个方面，公开了一种用于对具有井眼的地下地层进行射孔和压裂的方法，所述井眼内衬有套管，所述套管延伸穿过地层的至少一部分。所公开方法可包括:使用水力喷砂射孔形成穿过套管且进入地层中的至少一簇射孔。所公开方法还可包括:将不含支撑剂的压裂流体注入到井眼并使得穿过所述簇。所公开方法还可包括:将不含支撑剂的压裂流体与支撑剂组合以形成第一携带支撑剂的浆液，并且交替地和重复地向井眼中先注入第一携带支撑剂的浆液、然后注入不含支撑剂的压裂流体且使得穿过所述簇射孔。所公开方法还可包括:重复将不含支撑剂的压裂流体与支撑剂组合以提供具有不同支撑剂浓度的附加的(即，第二、第三、第四等)携带支撑剂的浆液，并且交替地和重复地向井眼中先注入每一种附加的携带支撑剂的浆液、然后注入不含支撑剂的压裂流体且使得穿过所述簇射孔。该方法还可以包括:使用水力喷砂射孔形成穿过套管且进入地层中的附加的簇，其中，附加的簇与其他的簇被未被射孔的层段隔开。该公开的方法还可以包括:同时处理所有的簇，如上面所讨论的，先是不含支撑剂的压裂流体，然后是携带支撑剂的浆液。【附图说明】图1示出了被未被射孔的层段分离的多个预估射孔簇，它们可以由喷砂射孔形成。图2示出了环形空间压裂和喷砂射孔工具。图3以图表示出了根据本公开的压裂泵入规划。图4是根据喷砂技术产生的洞穴或射孔的照片。图5是示出根据本公开的射孔和泵入规划的流程图。【具体实施方式】本公开涉及改进的喷砂射孔技术(该技术能够产生被未被射孔的层段分离的预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对具有井眼的地下地层进行射孔和压裂的方法，所述井眼内衬有套管，所述套管延伸穿过地层的至少一部分，所述方法包括：使用水力喷砂射孔形成穿过套管且进入地层中的具有至少一个射孔的第一簇；将不含支撑剂的压裂流体注入到井眼中并使得穿过第一簇；将不含支撑剂的压裂流体与支撑剂组合以形成第一携带支撑剂的浆液，并且交替地和重复地向井眼中先注入第一携带支撑剂的浆液、然后注入不含支撑剂的压裂流体且使得穿过第一簇。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.12 US 61/627,4291.一种用于对具有井眼的地下地层进行射孔和压裂的方法，所述井眼内衬有套管，所述套管延伸穿过地层的至少一部分，所述方法包括: 使用水力喷砂射孔形成穿过套管且进入地层中的具有至少一个射孔的第一簇； 将不含支撑剂的压裂流体注入到井眼中并使得穿过第一簇； 将不含支撑剂的压裂流体与支撑剂组合以形成第一携带支撑剂的浆液，并且交替地和重复地向井眼中先注入第一携带支撑剂的浆液、然后注入不含支撑剂的压裂流体且使得穿过第一簇。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 将一种不含支撑剂的压裂流体与附加的支撑剂组合以提供一种或多种支撑剂浓度不同的附加的携带支撑剂的浆液，并且对于每一种附加的携带支撑剂的浆液，交替地和重复地向井眼中先注入每一种附加的携带支撑剂的浆液、然后注入不含支撑剂的压裂流体，且使得穿过所述至少一个簇。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个附加的携带支撑剂的浆液与第一携带支撑剂的浆液具有不同的支撑剂浓度。4.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 使用水力喷砂射孔 形成穿过套管且进入地层中的具有至少一个射孔的第二簇，其中，第二簇与第一簇由未被射孔的层段分隔开； 将不含支撑剂的压裂流体注入到井眼中，并使得同时穿过第一簇和第二簇； 交替地和重复地向井眼中先注入第一携带支撑剂的浆液、然后注入不含支撑剂的压裂流体，且使得同时穿过第一簇和第二簇。5.如权利要求1所述的方法，其中，未被射孔的层段具有大约10厘米到大约5米的长度。6.如权利要求1所述的方法，其中，第一簇和第二簇分别包括大约I个到大约10个射孔。7.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 形成I个到大约100个附加的簇； 将不含支撑剂的压裂流体注入到井眼中，并使得同时穿过所有簇； 交替地和重复地向井眼中先注入第一携带支撑剂的浆液、然后注入不含支撑剂的压裂流体，且使得同时穿过所有簇。8.如权利要求1所述的方法，其中，先注入每一第一携带支撑剂的浆液、然后注入不含支撑剂的压裂流体的操作以一系列大体均匀的脉冲执行。9.如权利要求1所述的方法，其中，压裂流体还包括纤维。10.如权利要求3所述的方法，其中，压裂流体还包括纤维。11.如权利要求6所述的方法，其中，压裂流体还包括纤维。12.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一簇的形成通过连续管执行，交替地和重复地向井眼中先注入第一携带支撑剂的浆液、然后注入不含支撑剂的压裂流体且使得穿过第一簇的操作通过连续管和套管之间的环形空间执行。13.一种用于对具有井眼的地下地层进...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·尤金，K·M·利亚普诺夫，F·N·利特维涅茨，K·布尔金，A·佩娜，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB