一种拉张构造应力环境下的干热岩直井储层改造方法技术

一种拉张构造应力环境下的干热岩直井储层改造方法，包括：酸液处理，在近井地带使用酸液进行溶蚀；胶液压裂造主缝，在压裂前期采用较高排量的胶液施工快速形成具有一定长度的裂缝系统主体框架；滑溜水剪切压裂，通过采用较低排量的滑溜水施工，在主裂缝系统周围逐渐产生剪切压裂；通过监测手段判断施工效果，对压裂施工进行调整，解决裂缝系统扩展过程中，主裂缝和分支裂缝相比形态不均衡的问题；在已改造的缝网基础上，采取一定方量的循环软压裂施工促使微裂纹产生和扩展，进一步增加已改造区域的复杂程度和渗透能力；最后进行放喷试验，应用放喷数据进行试井分析对改造效果进行评价，提供相对准确的渗透率和控制半径等数据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
一种拉张构造应力环境下的干热岩直井储层改造方法


[0001]本专利技术属于能源开采
，特别是一种拉张构造应力环境下的干热岩直井储层改造方法。

技术介绍

[0002]干热岩地热资源是一种亟待开发的清洁可再生能源。自上世纪70年代以来，以美国为主的几个发达国家逐步开始场地试验，证明了开发技术的可行性，但是到目前为止，实现干热岩的经济性开发仍有许多技术问题需要探索攻关。随着“双碳”目标的提出，包括干热岩资源在内的各种清洁可再生能源开发越来越受到重视，其开发技术的创新对于我国能源安全和环境保护有着非常重要的意义。
[0003]目前开发干热岩地热资源的主要手段是通过构建EGS增强型地热系统来进行，其中的核心环节即是通过水力压裂手段改造地层，形成具有一定规模和换热能力的人工裂隙网络，作为多井注采换热的基础。因此，干热岩热储改造形成的裂缝系统应具备一定的规模和换热能力，具体来说，就是人工缝网应有足够的长宽高尺寸，同时裂缝系统足够复杂且具有良好的过流能力，这对压裂改造工艺的探索提出了诸多挑战。拉张构造应力场为构造应力场中较为常见的一种，相比于挤压型应力环境，其开发方面的主要特点是同等条件下裂缝开启相对容易，诱发地震风险相对小，为安全稳妥地提高施工排量提供了一定的可操作空间。国际上进行干热岩储层改造大多是采用小排量剪切压裂的方式来进行，使裂缝壁面产生剪切错动现象和自支撑效果，从而达到人工热储的改造目的，施工同时会配合使用微地震监测方法，对地下岩石破裂信号进行监测和实时显示，从而起到指示压裂位置的作用。但由于场地复杂条件的限制，单一采用剪切压裂的方法难以完全达到改造目的，需要引入各种工艺措施辅助施工。但不同工艺的实施目的、实施方法、实施条件、使用规模、效果判断等问题需要仔细选择、合理安排，协调推进。针对上述问题，目前亟需设计一套有效的解决方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种拉张构造应力环境下的干热岩直井储层改造方法，其可以分步骤地实现降低地层破裂压力、扩展最大缝长、裂缝系统复杂化、缝网扩展模式调整、缝网改造增效和开发效果评价，逐步达成改造目标，可以精准控制施工规模，既能达到改造目的又不造成液量浪费。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0006]一种拉张构造应力环境下的干热岩直井储层改造方法，包括下列步骤：
[0007]步骤一，压裂正式施工前，根据酸岩反应实验，对酸液体系类型进行准备和配制，使用酸液对井筒和近井地带进行处理，解除井筒污染，降低破裂压力，并在近井地带裂缝壁面形成差异性溶蚀，形成自支撑效果；
[0008]步骤二，在施工开始阶段，在注入井以第一排量加入第一方量的胶液进行压裂，减
小压裂液滤失，快速达到目标缝长，形成裂缝系统的主体框架；
[0009]步骤三，在裂缝系统的主体框架基础上，以第二排量进行第二方量的滑溜水施工，利用剪切压裂和热破裂的原理，增加裂缝系统的改造宽度和复杂程度，使裂缝在非优势方向逐步得到扩展；
[0010]步骤四，结合监测手段对施工效果进行评价，针对主裂缝和分支裂缝相比形态不均衡的问题，对施工进行调整：若人工缝网出现近井改造复杂性较好而远端扩展不足的情况，采用间隔注入多段胶液段塞，促使裂缝向远端扩展的方式，增加裂缝系统扩展长度；反之若出现裂缝系统过于单一，非优势方向复杂程度不足的情况，则利用暂堵剂采用暂堵转向的方式封堵主裂缝，促使其他方向的细小裂缝起裂扩展，扩大人工裂缝系统的改造宽度和复杂程度；通过以上调整形成均匀缝网；
[0011]步骤五，变恒定排量施工为交替循环的波动排量施工，利用循环软压裂的原理，促使已改造裂缝系统中，微裂纹产生和扩展，增加微裂隙的密度和范围，进一步增加人工缝网的复杂程度和渗透能力；
[0012]步骤六，压裂施工结束后，制定放喷制度和数据录取方法，取准各项数据后使用试井方法进行分析，得出渗透率、改造缝长和控制半径的数据，对改造范围和导流能力做出评价。
[0013]进一步的，所述步骤一中，干热岩的岩性为花岗岩，花岗岩地层的酸液处理采用主体酸为8％HF+8％HCL的土酸体系；或者干热岩的岩性为碳酸盐岩，碳酸盐岩的地层酸液处理采用主体酸为15％的盐酸体系。
[0014]进一步的，所述步骤二中，所述第一排量为5
‑
7m3/min，所述胶液的粘度为20
‑
100mPa
·
s，所述第一方量为500
‑
1000m3，所述目标缝长为400m以上。
[0015]进一步的，所述步骤三中，所述第二排量为3
‑
5m3/min，所述滑溜水的粘度为1
‑
10mPa
·
s，所述第二方量大于3000m3，所述改造宽度高于200m，步骤三的剪切压裂通常是3000m3以上滑溜水压裂液连续施工。。
[0016]进一步的，所述步骤四中，所述监测手段为微地震监测和电磁法监测，其中微地震监测是干热岩压裂过程中必备的监测手段，其原理是通过监测地下岩石破裂产生的能量信号，指示压裂施工的改造位置；
[0017]所述间隔注入多段胶液段塞的排量为4
‑
5m3/min，单段胶液用量为100m3，胶液段塞之间的间隔液量为500
‑
1000m3；
[0018]所述暂堵剂类型为颗粒型缝间暂堵剂，其中粗细颗粒比为5:2，暂堵剂投入时的泵注排量在1
‑
2m3/min，暂堵剂投入完毕后提排量到3
‑
5m3/min并开始以稳定排量施工。
[0019]进一步的，所述步骤五中，排量的波动幅度为稳定施工排量的五分之一，波动方式为稳定排量施工1小时后降排量，随后同样的时间间隔恢复排量，反复进行同样的过程7
‑
8次。
[0020]进一步的，所述步骤六中，放喷制度遵循石油行业放喷施工及数据录取标准，放喷时间满足录取压力及流量数据点100个以上，随后关井测压力恢复。
[0021]所述泵注工艺方法是针对全阶段的压裂过程，但施工总规模和各独立步骤的施工规模应紧密结合实时监测结果进行调整，并严格遵循现场诱发地震风险管理。使用此方法进行储层改造，应根据测试压裂分析结果，对现场可达到的施工排量的做好预测。
[0022]上述的方法中，经过步骤一，可以基本解除井筒附近由于钻井造成的井中污染，同时在井筒附近形成一定距离的酸液溶蚀，显著降低地层的破裂压力，为快速建立施工目标排量创造了条件。经过步骤二，可以充分发挥胶液这种压裂液滤失低，扩展缝长强的特点，在施工初期以较少的施工液量快速达到改造目标缝长，克服剪切压裂下裂缝系统长度增长困难，液体效率低的问题。经过步骤三，可以在胶液形成的裂缝系统的主体框架下，通过大液量的滑溜水剪切压裂，造成裂缝的剪切破裂和热破裂，显著增加改造裂缝系统的宽度和内部复杂程度，使原有过于单一且换热能力不足的裂缝系统出现明显的性质转变，初步达到人工热储的要求。经过步骤四，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拉张构造应力环境下的干热岩直井储层改造方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤一，压裂正式施工前，根据酸岩反应实验，对酸液体系类型进行准备和配制，使用酸液对井筒和近井地带进行处理，解除井筒污染，降低破裂压力，并在近井地带裂缝壁面形成差异性溶蚀，形成自支撑效果；步骤二，在施工开始阶段，在注入井以第一排量加入第一方量的胶液进行压裂，减小压裂液滤失，快速达到目标缝长，形成裂缝系统的主体框架；步骤三，在裂缝系统的主体框架基础上，以第二排量进行第二方量的滑溜水施工，利用剪切压裂和热破裂的原理，增加裂缝系统的改造宽度和复杂程度，使裂缝在非优势方向逐步得到扩展；步骤四，结合监测手段对施工效果进行评价，针对主裂缝和分支裂缝相比形态不均衡的问题，对施工进行调整：若人工缝网出现近井改造复杂性较好而远端扩展不足的情况，采用间隔注入多段胶液段塞，促使裂缝向远端扩展的方式，增加裂缝系统扩展长度；反之若出现裂缝系统过于单一，非优势方向复杂程度不足的情况，则利用暂堵剂采用暂堵转向的方式封堵主裂缝，促使其他方向的细小裂缝起裂扩展，扩大人工裂缝系统的改造宽度和复杂程度；通过以上调整形成均匀缝网；步骤五，变恒定排量施工为交替循环的波动排量施工，利用循环软压裂的原理，促使已改造裂缝系统中，微裂纹产生和扩展，增加微裂隙的密度和范围，进一步增加人工缝网的复杂程度和渗透能力；步骤六，压裂施工结束后，制定放喷制度和数据录取方法，取准各项数据后使用试井方法进行分析，得出渗透率、改造缝长和控制半径的数据，对改造范围和导流能力做出评价。2.根据权利要求1所述的拉张构造应力环境下的干热岩直井储层改造方法，其特征在于：所述步骤一中，干热岩的岩性为花岗岩，花岗岩地层的酸液处理采用主体酸为8％HF+8％HCL的土酸体系；或者干热岩的岩性为碳酸盐岩，碳酸盐岩的地层酸液处理采用主体酸为15％的盐酸体系。3.根据权利要求1所述的拉张构造应力环境下的干热岩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张二勇，王丹，金显鹏，解经宇，谢兴隆，李秋辰，许文豪，
申请(专利权)人：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，
类型：发明
国别省市：