基于CO2气相压裂技术的油气井压裂和解堵增产方法技术

本发明专利技术公开了基于CO2气相压裂技术的油气井压裂和解堵增产方法，包括方案设计、压裂装置连接、压裂装置入井、井筒密封、启爆及设备起出等六步。本发明专利技术方法绿色环保、安全性高、灵活方便，且使用成本低廉，物料回收利用率高，一方面可以通过控制压裂压力、液态二氧化碳量、加热药量、井筒注密封液量和压裂装置直径等方式以适应不同的储层特性和井身条件，另一方面可以通过优化启爆时差实现多级定向可控压裂，在井筒内形成不同类型的复合高压应力波，使井筒周围一定范围内的储层内形成大体积复杂缝网，最终达到压裂和解堵增产的目的。

Oil and gas well fracturing and block increasing production method based on CO2 gas phase fracturing technology

The invention discloses a method for oil and gas well fracturing and blocking and increasing production based on the CO2 gas phase fracturing technology, which comprises six steps, namely, the design of the scheme, the connection of the fracturing device, the fracturing device into the well, the sealing of the well bore, the initiation of detonation, and the starting of the equipment. The method of green environmental protection, high safety, convenient, and low use cost, material recycling rate is high, on the one hand can control the fracturing pressure, liquid carbon dioxide, heating quantity, injection wellbore fluid and fracturing device sealing diameter method to adapt to the characteristics of reservoir and wellbore conditions are not the same, the other on the one hand can optimize the initiation time realization of multi directional controlled fracturing, the formation of composite high pressure of different types of stress wave in the wellbore and the reservoir wellbore around a range of large volume formed in a complex fracture network, and ultimately achieve the goal of increasing the yield of fracturing and removal.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种常规油气和非常规油气(煤层气、页岩(油)气、致密砂岩(油)气和稠油等)储层开发领域，特别涉及一种油气储层初次压裂增产和衰竭井解堵增产的新技术方法。
技术介绍
在油气井开发过程中，由于大部分油气储层的渗透性一般较低，无法实现商业化开发，因此都需要经过增产，增大储层的泄流面积，提高裂缝的导流能力，达到增加日产量采收率的目的。增产的关键技术就是造缝，在油气储层中形成复杂的裂缝，构成缝网泄流区域，增大泄流面积。目前储层改造的主要技术为活性水压裂、滑溜水压裂、胍胶压裂、CO2泡沫压裂、N2泡沫压裂、液态CO2压裂、液态N2压裂、氮气压裂、超临界CO2压裂、高能气体(火箭推进剂)压裂、等离子脉冲压裂等。常规的水力压裂在井筒周围形成一对近乎对称的主裂缝，主裂缝周围发育若干支裂缝，不能够形成复杂的裂缝网，泄流面积有限。另外在油气井排采过程中，容易造成近井地带堵塞，特别是低渗透和应力敏感性储层，经常发生堵塞现象，严重影响了生产井的产能，而现有的解堵技术都受到主压应力方向的影响，解堵范围和解堵效果有限，特别是一些水敏性储层，水力方式解堵改变储层的特性，给储层带来永久性不可逆伤害。气相压裂技术是无污染的绿色压裂技术，是本质安全型压裂，也不同于高能气体压裂受到的严格管控。压裂压力可控，可实现60-300MPa的无水压裂，特别适合水敏储层和无水或缺水地区的储层改造。取材容易、设备简单、操作容易、成本较低，可以实现可控多级多簇压裂，单级压裂井段可达八十米以上，形成大体积复杂缝网。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于气相压裂技术的油气井压裂和解堵增产方法，该方法在井筒周围一定范围的储层内形成大量裂缝，构成复杂缝网，提高裂缝导流能力，增加日产量和采收率。该方法可以用于常规石油、天然气储层和非常规油气井(煤层气井、页岩(油)气井、致密砂岩(油)气井和稠油井等)的压裂和解堵增产，特别应用于水敏性强和无水或缺水地区油气储层的压裂和解堵增产。为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：基于CO2气相压裂技术的油气井压裂和解堵增产方法，包括以下步骤：第一步，方案设计，根据需要增产的油气井的储层条件和井身状况等特征参数，选取合适的气相压裂装置，编制适应性技术方案；第二步，压裂装置连接，依据第一步制定的方案，首先在油气储层地层上完成相应的油气井完井工程，然后将选取的气相压裂装置按照油气井井身条件进行组装并连接；第三步，压裂装置入井，将完成第二步连接布局后的各压裂装置用油管或电缆送入到油气井储层中并定位；第四步，井筒密封，完成第三步作业后，向油气井钻孔内注入常温液态密封剂，且注入的液态密封剂高度不少于100米；第五步，启爆，通过控制机构，按照第一步预设的方案，依次启动各压裂装置进行压裂作业，且压裂时，压裂装置内的液态二氧化碳在20-40ms内气化，以高压应力波形式对目标储层实施压裂改造；第六步，设备起出，完成压裂作业，并确保经过压裂后油气井井身结构稳定后，将各气相压裂装置取出回收即可。进一步的，所述的气相压裂装置外径与油气井内径之比不大于1:1.2。进一步的，所述的第三步和第六步中，气相压裂装置送入油气井和起出油气井时，速度控制为10-20m/min匀速运动。进一步的，所述的液态密封剂为液态水。进一步的，所述的压裂爆破作用半径与高压应力波压力的理论关系如下式所示：rf=(pkcσc)1α(bpktσt)1αr]]>rf：压裂半径，m；p：应力波压力，MPa；b：油气储层测向应力系数，b＝μ/(1+μ)，μ为储层动态泊松比，无因次；kc：油气储层动态抗压强度增大系数，一般取值10-15；σt：油气储层单轴静态抗压强度，单位MPa；kt：油气储层动态抗拉强度增大系数，一般取值1；σt：油气储层单轴静态抗拉强度，单位MPa；r：井筒半径，m。进一步的，所述的第一步中，油气井为直井且油气储层厚度大于5m时，则将第二步至第六步至少重复操作2次；对于水平井，采用多级压裂增产技术，单级控制井段长度不小于40-80m，每级压裂不少于4-6簇。本专利技术方法绿色环保、安全性高、灵活方便，且使用成本低廉，物料回收利用率高，一方面可以通过控制压裂压力、液态二氧化碳量、加热药量、井筒注水量和压裂装置直径等方式以适应不同的井身条件和储层特性，另一方面可以通过优化启爆时差实现多级定向可控压裂，在井筒内形成不同类型的复合高压应力波，使井筒周围一定范围内的储层内形成大体积复杂缝网，最终达到压裂和解堵增产的目的。附图说明图1为本专利技术具体实施的工艺流程图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。如图1所示，基于CO2气相压裂技术的油气井压裂和解堵增产方法，包括以下步骤：第一步，方案设计，根据需要增产的油气井的储层条件和井身状况等特征参数，选取合适的气相压裂装置，编制适应性技术方案；第二步，压裂装置连接，依据第一步制定的方案，首先在油气储层地层上完成相应的油气井完井工程，然后将选取的气相压裂装置按照油气井井身条件进行组装并连接；第三步，压裂装置入井，将完成第二步连接布局后的各压裂装置用油管或电缆送入到油气井储层中并定位；第四步，井筒密封，完成第三步作业后，向油气井内注入常温液态密封剂，且注入的液态密封剂高度不少于100米；第五步，启爆，通过控制机构，按照第一步预设的方案，依次启动各压裂装置进行压裂作业，且压裂时，压裂装置内的液态二氧化碳在20-40ms内气化，以高压应力波形式对目标储层实施压裂改造；第六步，设备起出，完成压裂作业，并确保经过压裂后油气井井身结构稳定后，将各气相压裂装置取出回收即可。本实施例中，所述的气相压裂装置外径与油气井内径之比不大于1:1.2。本实施例中，所述的第三步和第六步中，气相压裂装置送入油气井和起出油气井时，速度控制为10-20m/min匀速运动。本实施例中，所述的液态密封剂为液态水。本实施例中，所述的压裂爆破作用半径与高压应力波压力的理论关系如下式所示：rf=(pkcσc)1α(bpktσt)1αr]]>rf：压裂半径，m；p：应力波压力，MPa；b：油气储层测向应力系数，b＝μ/(1+μ)，μ为储层动态泊松比，无因次；kc：油气储层动态抗压强度增大系数，一般取值10-15；σt：油气储层单轴静态抗压强度，单位MPa；kt：油气储层动态抗拉强度增大系数，一般取值1；σt：油气储层单轴静态抗拉强度，单位MPa；r：井筒半径，m。本实施例中，所述的第一步中，油气井为直井且油气储层厚度大于5m时，则将第二步至第六步至少重复操作2次；对于水平井，采用多级压裂增产技术，单级控制井段长度不小于40-80m，每级压裂不少于4-6簇。本专利技术方法绿色环保、安全性高、灵活方便，且使用成本低廉，物料回收利用率高，一方面可以通过控制压裂压力、液态二氧化碳量、加热药量、井筒注水量和压裂装置直径等方式以适应不同的井身条件和储层特性，另一方面可以通过优化启爆时差实现多级定向可控压裂，在井筒内形成不同类型的复合高压应力波，使井筒周围一定范围内的储层内形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于CO2气相压裂技术的油气井压裂和解堵增产方法，其特征在于，所述的基于CO2气相压裂技术的油气井压裂和解堵增产方法包括以下步骤：第一步，方案设计，根据需要增产的油气井的储层条件和井身状况等特征参数，选取合适的气相压裂装置，编制适应性技术方案；第二步，压裂装置连接，依据第一步制定的方案，首先在油气储层地层上完成相应的油气井完井工程，然后将选取的气相压裂装置按照油气井井身条件进行组装并连接；第三步，压裂装置入井，将完成第二步连接布局后的各压裂装置用油管或电缆送入到油气井储层中并定位；第四步，井筒密封，完成第三步作业后，向油气井内注入常温液态密封剂，且注入的液态密封剂高度不少于100米；第五步，启爆，通过控制机构，按照第一步预设的方案，依次启动各压裂装置进行压裂作业，且压裂时，压裂装置内的液态二氧化碳在20‑40ms内气化，以高压应力波形式对目标储层实施压裂改造；第六步，设备起出，完成压裂作业，并确保经过压裂后油气井井身结构稳定后，将各气相压裂装置取出回收即可。

【技术特征摘要】
1.基于CO2气相压裂技术的油气井压裂和解堵增产方法，其特征在于，所述的基于CO2气相压裂技术的油气井压裂和解堵增产方法包括以下步骤：第一步，方案设计，根据需要增产的油气井的储层条件和井身状况等特征参数，选取合适的气相压裂装置，编制适应性技术方案；第二步，压裂装置连接，依据第一步制定的方案，首先在油气储层地层上完成相应的油气井完井工程，然后将选取的气相压裂装置按照油气井井身条件进行组装并连接；第三步，压裂装置入井，将完成第二步连接布局后的各压裂装置用油管或电缆送入到油气井储层中并定位；第四步，井筒密封，完成第三步作业后，向油气井内注入常温液态密封剂，且注入的液态密封剂高度不少于100米；第五步，启爆，通过控制机构，按照第一步预设的方案，依次启动各压裂装置进行压裂作业，且压裂时，压裂装置内的液态二氧化碳在20-40ms内气化，以高压应力波形式对目标储层实施压裂改造；第六步，设备起出，完成压裂作业，并确保经过压裂后油气井井身结构稳定后，将各气相压裂装置取出回收即可。2.根据权利要求1所述的基于CO2气相压裂技术的油气井压裂和解堵增产方法，其特征在于，所述的气相压裂装置外径与油气井内径之比不大于1:1.2。3.根据权利要求1所述的基于CO2气相压裂技术的油气井压裂和解堵增...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹运兴，石玢，田林，张军胜，曹永恒，徐锋懿，曹雍星，
申请(专利权)人：河南神华能源工程有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41