水力压裂增产方法以及目标压裂施工参数的选取方法技术

本申请提供了一种水力压裂增产方法以及目标压裂施工参数的选取方法，水力压裂增产方法包括：对目标储层取样得到的岩心进行打孔，岩心中形成孔眼；结合目标储层的地应力场开展岩心交变水力压裂实验，对岩心的孔眼施加交变水压进行水力压裂，选取目标压裂施工参数，目标压裂施工参数包括：交变水压频率、交变水压幅值和径向井参数；在目标储层中下入开窗管窜，在套管壁上开孔，完成套管开窗；起出开窗管窜，下入钻具，在套管开窗位置钻取分支径向孔眼；结合选取的目标压裂施工参数，对分支径向孔眼内注入具有交变水压的压裂液，形成对裂缝面的交变载荷。本申请能够减少裂缝面的摩擦阻力，降低破裂压力，实现天然裂缝的缓慢激活，降低诱发地震的风险。

Hydraulic fracturing stimulation method and selection of target fracturing construction parameters

【技术实现步骤摘要】
水力压裂增产方法以及目标压裂施工参数的选取方法
本申请涉及非常规油气藏开采领域，尤其涉及一种水力压裂增产方法以及目标压裂施工参数的选取方法。
技术介绍
高效开采非常规油气、向“磨刀石”里要油气，被国际石油界公认为二十一世纪重要发展方向和世界性难题，其技术先进性成为衡量一个国家油气开采水平的重要标志。在几千米井深的非常规油气储层里通过水力压裂技术制造出复杂人工立体裂缝系统、有效沟通和覆盖全储层是非常规油气安全高效采出的核心关键。近年，水平井钻井与大规模水力压裂完井技术作为当今非常规油气规模开采最常用的技术手段，以“长水平井段、多簇射孔桥塞分段压裂、千方砂万方液、工厂化作业”为代表的现代压裂增产完井模式，促使美国实现了“页岩气革命”，我国也取得了页岩气、致密气等非常规油气勘探开发的重大进步。但目前非常规油气资源开发效果参差不齐、生态风险较高，安全高效开采仍面临重大挑战，主要存在以下问题：1)压裂完井作业成本高。以中石化荣威页岩气区块为例，水平井垂深3800m、水平段长1500m所需钻完井周期90余天，作业成本约5700万元，占开采总成本60％以上。2)压裂改造针对性差。非常规致密储层区别于常规储层的重要特点是岩石致密极低渗，几乎无自然产能，但是层理、页理、天然裂缝等弱面较发育，是形成裂缝网络的物质基础。当前大排量、大液量、连续压力压裂方式，难以达到高效激活天然弱面的目的，改造有效性参差不齐。3)生态环保风险高。单井压裂耗水上万方，压裂返排液仍难以实现完全无害化处理和重复利用，且处理成本高(70～120元/m3废水)，同时大能量注入液体存在诱发地震的风险。应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本专利技术的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
为解决上述至少一个技术问题，本申请提供了一种水压致裂增产方法以及目标压裂施工参数的选取方法，能够减少裂缝面的摩擦阻力，从而降低破裂压力，实现天然裂缝的缓慢激活、缓慢释放能量，降低诱发地震的风险。为了实现上述目的，本申请提供的技术方案如下所述：一种水力压裂增产方法，所述水力压裂增产方法包括：对目标储层取样得到的岩心进行打孔，所述岩心中形成孔眼；结合所述目标储层的地应力场开展岩心交变水力压裂实验，对所述岩心的孔眼施加交变水压进行水力压裂，选取目标压裂施工参数，所述目标压裂施工参数包括：交变水压频率、交变水压幅值和径向井参数；在目标储层中下入开窗管窜，在套管壁上开孔，完成套管开窗；起出所述开窗管窜，下入钻具，在套管开窗位置钻取分支径向孔眼；结合选取的所述目标压裂施工参数，对所述分支径向孔眼内注入具有交变水压的压裂液，形成对裂缝面的交变载荷。作为一种优选的实施方式，所述径向井参数包括：径向井长度和径向井分支数；在所述钻取分支径向孔眼的步骤中，包括：在目标储层中沿垂直于或水平于主井筒的方向上钻取预定长度和预定分支数的径向孔眼。作为一种优选的实施方式，所述开展岩心交变水力压裂实验还包括：测量每次岩心交变水力压裂实验后的压裂液的渗透率以及地震能量；改变实验工况，开展多组岩心交变水力压裂的实验，最终根据每次实验后测得的压裂液的渗透率以及地震能量确定出所述目标压裂施工参数。作为一种优选的实施方式，所述目标压裂施工参数中的所述交变水压频率在0.1～10Hz。作为一种优选的实施方式，地应力场包括最小主地应力和最大主地应力，所述目标压裂施工参数中的交变水压为最小主地应力的60％-80％，交变水压幅值为5MPa。作为一种优选的实施方式，所述水力压裂增产方法还包括：基于连续介质力学、岩石动力学及有限差分方法，利用离散元软件建立水压压裂动静态应力响应数值模型，开展岩心交变水力压裂的数值模拟，对所述目标压裂施工参数进行验证。作为一种优选的实施方式，在所述分支径向孔眼内注入具有交变水压的压裂液的步骤中包括：对所述分支径向孔眼实施交变水压压裂第一预定时间后，停注所述压裂液，经过第二预定时间后再进行交变水压压裂。作为一种优选的实施方式，所述第一预定时间为1～2周，所述第二预定时间为1～2天。作为一种优选的实施方式，所述水力压裂增产方法还包括：通过连续油管将探测器下入至目标储层中，通过微地震监控天然裂缝的激活情况。一种目标压裂施工参数的选取方法，包括：对目标储层取样得到的岩心进行打孔，所述岩心中形成孔眼；结合所述目标储层的地应力场开展岩心交变水力压裂实验，对所述岩心的孔眼施加交变水压进行水力压裂，选取压裂施工参数，所述目标压裂施工参数包括：交变水压频率、交变水压幅值和径向井参数；测量每次岩心交变水力压裂实验后的压裂液的渗透率以及地震能量；改变实验工况，开展多组岩心交变水力压裂的实验，最终根据每次实验后测得的压裂液的渗透率以及地震能量确定出所述目标压裂施工参数。目前常规的水力压裂方法改造效果欠佳，存在压裂液漏失严重的现象。从微观表征上看，裂缝面的表面存在密密麻麻的微凸体，具有较高的摩擦阻力，通过常规的水力压裂难以使得裂缝面形成剪切裂缝和张性裂缝。本专利技术着眼于有效激活开启层理、页理、天然裂缝等弱面，同时低液量、低排量、循环注入，提高缝网复杂度，同时减少耗水量、降低生态环境风险。本申请提供的水力压裂增产方法利用交变载荷激活天然弱面，可以采用一定方法将连续水流转换为振荡水流，对裂缝面施加一定频率和幅值的交变水压力，施加的交变载荷能够诱导裂缝失稳，从而促进天然弱面剪切滑移，裂缝自支撑，可望实现天然弱面的有效激活和大幅提高油气藏渗透率。本申请实施例提供的水力压裂增产方法以及目标压裂施工参数的选取方法通过对钻取的分支径向孔眼内注入具有交变水压的压裂液，形成了对裂缝面的交变载荷。与现有的常规改造方法中采用恒定水压压裂更易于天然裂缝的剪切扩容。主要表现在以下几个方面：(1)交变水压对裂缝面进行压裂时，交变水压作用于裂缝面表面上的微凸体并形成法向载荷。该法向载荷发生交变往复变化时，与裂缝面表面上的微凸体的接触状态随交变水压的变化不断发生改变，产生了“跳跃剪切”。裂缝上下表面之间的凹凸体在相互剪切的过程中，交变水力随着压裂液的不断注入不断在凹凸体的上下表面之间进行爬跃。从而，凹凸体的上表面发生往复的松开-压紧-松开作用，产生疲劳破坏效果，减小了裂缝表面的摩擦阻力，降低裂缝面的剪切强度，更易于形成剪切裂缝。(2)在交变水压的注入过程中，裂缝在交变水压的一个周期内会经历有效正应力从高到低的变化，从而使得应力得到缓慢释放。这一应力松弛过程可导致压力扩散以及岩体中存储的一些应变能和地震能量的释放。而交变水压往复作用在裂缝表面上使得表面凹凸体产生疲劳破坏，诱导周围地层产生复杂微裂缝系统，对未激活的天然裂缝产生小尺度的“应力触发地震”效应，增加压裂液的渗透性。(3)本申请实施例提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水力压裂增产方法，其特征在于，所述水力压裂增产方法包括：/n对目标储层取样得到的岩心进行打孔，所述岩心中形成孔眼；/n结合所述目标储层的地应力场开展岩心交变水力压裂实验，对所述岩心的孔眼施加交变水压进行水力压裂，选取目标压裂施工参数，所述目标压裂施工参数包括：交变水压频率、交变水压幅值和径向井参数；/n在目标储层中下入开窗管窜，在套管壁上开孔，完成套管开窗；/n起出所述开窗管窜，下入钻具，在套管开窗位置钻取分支径向孔眼；/n结合选取的所述目标压裂施工参数，对所述分支径向孔眼内注入具有交变水压的压裂液，形成对裂缝面的交变载荷。/n

【技术特征摘要】
1.一种水力压裂增产方法，其特征在于，所述水力压裂增产方法包括：
对目标储层取样得到的岩心进行打孔，所述岩心中形成孔眼；
结合所述目标储层的地应力场开展岩心交变水力压裂实验，对所述岩心的孔眼施加交变水压进行水力压裂，选取目标压裂施工参数，所述目标压裂施工参数包括：交变水压频率、交变水压幅值和径向井参数；
在目标储层中下入开窗管窜，在套管壁上开孔，完成套管开窗；
起出所述开窗管窜，下入钻具，在套管开窗位置钻取分支径向孔眼；
结合选取的所述目标压裂施工参数，对所述分支径向孔眼内注入具有交变水压的压裂液，形成对裂缝面的交变载荷。


2.如权利要求1所述的水力压裂增产方法，其特征在于，所述径向井参数包括：径向井长度和径向井分支数；在所述钻取分支径向孔眼的步骤中，包括：在目标储层中沿垂直于或水平于主井筒的方向上钻取预定长度和预定分支数的径向孔眼。


3.如权利要求1所述的水力压裂增产方法，其特征在于，所述开展岩心交变水力压裂实验还包括：
测量每次岩心交变水力压裂实验后的压裂液的渗透率以及地震能量；
改变实验工况，开展多组岩心交变水力压裂的实验，最终根据每次实验后测得的压裂液的渗透率以及地震能量确定出所述目标压裂施工参数。


4.如权利要求1所述的水力压裂增产方法，其特征在于，所述目标压裂施工参数中的所述交变水压频率在0.1～10Hz。


5.如权利要求4所述的水力压裂增产方法，其特征在于，地应力场包括最小主地应力和最大主地应力，所述目标压裂施工参数中的交变水压...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛茂，李璞，李根生，田守嶒，黄中伟，宋先知，王海柱，张逸群，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11