一种提高深层页岩气裂缝复杂性的压裂方法技术

本发明专利技术公开了一种提高深层页岩气裂缝复杂性的压裂方法。所述方法采用前置高粘胶液+低粘滑溜水+高粘胶液模式，用140‑230目及70‑140目支撑剂将各尺度裂缝充填饱和，提高深层页岩气压裂裂缝复杂性及有效改造体积。本发明专利技术利用压裂前期优化设计确定液体性能参数、裂缝参数及相应的施工参数，采用前置高粘胶液+低粘滑溜水+高粘胶液模式，利用优化快速及同步破胶技术，利用140‑230目及70‑140目支撑剂，最终提高了深层页岩气压裂裂缝复杂性及有效改造体积，利于页岩气井的增产及稳产。

A Fracturing Method for Improving the Complexity of Deep Shale Gas Fractures

【技术实现步骤摘要】
一种提高深层页岩气裂缝复杂性的压裂方法
本专利技术涉及勘探钻井
，进一步地说，是涉及一种提高深层页岩气裂缝复杂性的压裂方法。
技术介绍
目前，常规深层页岩气压裂模式基本参照中浅层页岩气压裂模式，常采用酸预处理+滑溜水+胶液(胶液占比少，甚至不用胶液)模式，这种模式形成的裂缝大部分为近井筒复杂裂缝，因为低粘滑溜水有助于沟通与延伸各种小微尺度的裂缝系统，即使在高排量下，主裂缝内的净压力也难以得到快速及有效提升，最终的主裂缝难以达到设计要求。低粘滑溜水的携砂能力弱，裂缝中沉砂比例较高，后期注入的混砂液，只能在沉降砂堤上部较窄的缝口处流动，造成进缝阻力增加，施工中后期容易出现砂堵征兆或砂堵事实。中国专利CN106545324A公开了一种用于压开页岩气多个水平层理缝的方法。该方法使用常规压裂液体系(非酸性介质)，使用粘度优化后的变粘度滑溜水及优化后的变排量泵注方法，达到了压开页岩气储层多个水平层理缝的方法。该专利技术在一定程度上可以增大页岩层裂缝的控制程度，增大改造体积，提高压后效果。中国专利CN105156086A公开了一种体积压裂缝网的形成方法。在预定页岩储层获取沿第一预定方向的水平应力与沿第二预定方向的水平应力之间的差值最大值；当差值最大值在预定页岩储层对应有第一极值位置和第二极值位置时，在垂直第一极值位置和第二极值位置之间的连线向外侧延伸的方向上各压裂形成第一裂缝和第二裂缝；在垂直第一极值位置和第二极值位置的连线方向上压裂形成第三裂缝。该专利技术根据沿第一预定方向和第二预定方向的水平应力之间的差值最大值，提出了三次应力“共振”和四次应力“共振”的压裂方法，从而能够适用于高应力差地层，该方法可用于现场压裂施工，具有较好的经济效益和应用前景。中国专利CN105626028A公开了一种为增加页岩气井压裂改造缝网密度的方法，根据目标区块页岩储层有机质和矿物特征，选择氧化剂；将氧化剂添加到压裂液前置液中，随压裂液注入储层内部。该方法利用了氧化剂可氧化页岩中的有机质、黄铁矿等反应产生的热量、气体形成高温高压以及反应产物中的有机酸可溶蚀碳酸盐矿物的特点，充分利用压裂作业能量与压裂液的作用，不仅要形成主体裂缝网络，即改造体积，而且要利用滞留压裂液与页岩的力学-化学作用进一步切割或“泡碎”改造体积内页岩基块，即改造效率或改造密度，进一步提高改造体积内气体传输速率。中国专利CN106382111A公开了一种增加页岩气压裂裂缝复杂性的方法，包括：随地层脆性指数提高，降低压裂液的粘度；根据天然裂缝的缝长及缝宽延伸的范围，控制加砂时机；以及增加压裂液粘度、液量、排量及施工砂液比中的一者或多者，以促使主裂缝多次转向。该方法能够增大压裂裂缝体积，提高分段压裂的效果。美国专利US2011/035455涉及一种水力压裂方法。该方法首先将前置液注入页岩地层，至少开启一条裂缝；然后注入携砂液，促使页岩地层发生部分不稳定破坏及滑移；最后重复前两个步骤完成压裂作业。美国专利9,023,770提供了一种提高压裂裂缝复杂性的方法。该方法主要针对渗透率小于1mD的储层，主要包含以下几个步骤：1、以高于储层破裂压力的压力及对应排量注入前置液进行造缝；2、在携砂液注入过程中，注入用于封堵砂堆孔喉的固体颗粒(该固体颗粒由降解材料构成)，以增大砂堆体积；3、按照上述方法逐步完成压裂。美国专利8,733,444提出了一个诱导复杂裂缝产生的方法，包括地层描述，定义应力各向异性维度，提供一个用于在压裂间隔期间监测应力各向异性的仪器，从而使地层产生诱导裂缝。该方法在第一次及第三次压裂间隔产生裂缝，那么第二次压裂时地层应力的各向异性就会发生相应的改变。文献《页岩油气水平井压裂裂缝复杂性指数研究及应用展望》(《石油钻探技术》2013年第2期)为了评价页岩水平井压裂效果,将适用于直井的裂缝复杂性指数概念拓展到页岩水平井分段压裂中,考虑缝宽的非平面扩展、缝高的垂向延伸、主缝长的充分扩展和分段压裂的缝间应力干扰因子等因素,研究了不同裂缝类型对应的裂缝复杂性指数范围。对如何提高裂缝复杂性指数,进行了实施控制方法上的系统探索。结果表明,要增加裂缝的复杂性指数,一是要有一定的有利地质条件,二是需要优化压裂施工参数及现场实施控制技术。研究结果在四川盆地周缘4口水平井进行了应用和验证,每口井分段压裂10～22段,共实施65段140簇压裂,单段最大加砂量126m3,最大用液量达4.6×104m3。压裂后复杂裂缝出现的概率为40％左右,部分井增产效果明显。在中石油的长宁、威远地区，全程滑溜水的施工后期，压力都有不同程度的上升，有的上升幅度达20MPa，就是由上述原因引起。压裂施工周期较长，有的可达20天左右，因此，支撑剂的沉降效应大，在裂缝高度上支撑效率会明显降低，极大降低有效改造体积。因为，无支撑裂缝体积在中浅层中可能有效，但在深层高闭合应力条件下会快速失效。此外，不同粒径支撑剂的粒径及占比优化缺乏针对性。实际上，由于闭合应力的增加，各尺度的裂缝，包括人工裂缝、天然裂缝及层理缝/纹理缝等都相应变窄。因此，以往小粒径支撑剂的粒径都可能偏大，所占比例也偏小，对小微尺度裂缝的支撑效率大幅度降低。因此，有必要提出一种能提高深层页岩气压裂裂缝复杂性及有效改造体积的新技术。
技术实现思路
为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提供了一种提高深层页岩气裂缝复杂性的压裂方法。该工艺采用前置高粘胶液+低粘滑溜水+高粘胶液模式，用140-230目及70-140目支撑剂将各尺度裂缝充填饱和，从而达到提高深层页岩气压裂裂缝复杂性及有效改造体积的目的。本专利技术采用前置高粘胶液，促使主裂缝在高度及长度上快速充分的延伸；再用低粘滑溜水充分沟通与延伸与主缝连通的各种尺度的小裂缝，并以低砂比注入140-230目砂(占比5-10％)；低粘滑溜水达到设计量后，提高滑溜水粘度并逐步提高排量，以增加多尺度裂缝；140-230目支撑剂完成加入量后，采用70-140目陶粒直至泵注结束，最后用高粘胶液，以高砂比将主裂缝充填饱和。有利于提高深层页岩气压裂裂缝复杂性及有效改造体积。本专利技术的设计思路：1)主裂缝与全缝长分布的复杂裂缝形成技术在酸预处理的基础上，先采用高黏度压裂液高排量的措施，将水平层理缝/纹理缝等尽可能多地压开，并快速建立起主裂缝内的净压力，促使主裂缝快速延伸。等主裂缝延伸到预期缝长后，加入设计好的破胶剂，使主裂缝形成后，主裂缝内的高黏度胶液尽快彻底破胶，以便后期低黏度滑溜水可以顺畅地进入主裂缝和各级小微尺度裂缝中去。然后，注入低黏度滑溜水，并配合适当低排量注入，以便低黏度的滑溜水有充分的时间去勾通并延伸与主裂缝连通的各种尺度的小微裂缝。在此基础上，逐渐换用黏度稍高的滑溜水及逐步增加排量，以增加缝内净压力，以沟通与延伸尺度稍大的小微裂缝，以增加最终裂缝的多尺度效应。在加砂的最后阶段，又换用高黏度的胶液，以便用高砂液比将主裂缝充填得更为饱满，也便于应用多段压裂的同步破胶技术，确保所有段压完后，所有起裂与延伸裂缝内的压裂液都能同时彻底破胶返排。2)全尺度裂缝系统有效充填技术在主裂缝与全缝长分布的复杂裂缝形成技术的基础上，随低黏滑溜水的注入，在不久的时间内注入支撑剂，其粒径可以选择全程70-140目陶粒支撑剂，因为在高闭合应力条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高深层页岩气裂缝复杂性的压裂方法，其特征在于：所述方法采用前置高粘胶液+低粘滑溜水+高粘胶液模式，用140‑230目及70‑140目支撑剂将各尺度裂缝充填饱和，提高深层页岩气压裂裂缝复杂性及有效改造体积。

【技术特征摘要】
1.一种提高深层页岩气裂缝复杂性的压裂方法，其特征在于：所述方法采用前置高粘胶液+低粘滑溜水+高粘胶液模式，用140-230目及70-140目支撑剂将各尺度裂缝充填饱和，提高深层页岩气压裂裂缝复杂性及有效改造体积。2.如权利要求1所述的提高深层页岩气裂缝复杂性的压裂方法，其特征在于所述方法包括：(1)页岩储层关键参数评价；(2)簇射孔位置确定；(3)变黏度滑溜水及高黏度胶液配方确定；(4)胶液快速破胶及同步破胶设计；(5)裂缝参数及压裂施工优化；(6)射孔作业；(7)酸预处理作业；(8)高黏胶液造缝施工；胶液黏度为50-60mPa.s；(9)造缝前置液的快速破胶施工；破胶剂为全程过硫酸铵；(10)变黏度滑溜水沟通及延伸小微尺度裂缝施工；(11)140-230目支撑剂注入；(12)滑溜水阶段70-140目支撑剂的注入；(13)高黏度胶液注入及70-140目支撑剂注入；(14)顶替作业。3.如权利要求2所述的提高深层页岩气裂缝复杂性的压裂方法，其特征在于：步骤(4)，胶液的快速破胶指在前置液造缝阶段结束后，胶液的粘度立即降为1-3mPa.s；主裂缝加砂阶段采用同步破胶设计，先期的压裂段采用微胶囊破胶剂，后期的压裂段采用过硫酸铵破胶剂。4.如权利要求3所述的提高深层页岩气裂缝复杂性的压裂方法，其特征在于：过硫酸铵或微胶囊破胶剂在使用过程中的浓度范围为0.01％～0.1％。5.如权利要求2所述的提高深层页岩气裂缝复杂性的压裂方法，其特征在于：步骤(7)，酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋廷学，曾义金，左罗，王海涛，卞晓冰，李双明，肖博，
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