[發(fā)明專利]一種用于頁巖體積壓裂的纖維復(fù)合清水壓裂液

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310659844.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN103602330A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭天魁;曲占慶;龔迪光;田宇;楊陽;王冰;李小龍;黃德勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): C09K8/68
• 分類號(hào): C09K8/68
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于頁巖氣儲(chǔ)層體積壓裂增產(chǎn)技術(shù)，特別是關(guān)于一種用于頁巖體積壓裂的纖維復(fù)合清水壓裂液技術(shù)。

背景技術(shù)

目前，世界常規(guī)油氣資源可采量逐年遞減，而油氣資源需求量日益增長，非常規(guī)天然氣占據(jù)能源供應(yīng)的比重越來越大，而頁巖氣在非常規(guī)天然氣資源中占據(jù)重要位置。美國在頁巖氣資源的勘探開發(fā)技術(shù)和產(chǎn)量方面居于世界領(lǐng)先地位，2012年美國頁巖氣年產(chǎn)量已達(dá)2653×10⁸m³左右，占其天然氣總產(chǎn)量的37%，超過中國的常規(guī)天然氣年總產(chǎn)量。我國頁巖氣儲(chǔ)量非常大，但開發(fā)剛剛起步，尚未進(jìn)入大規(guī)模高效開發(fā)階段，有效開發(fā)頁巖氣成為了解決國家能源困局、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)節(jié)能減排、拓展低碳能源的一個(gè)重要方面。

同常規(guī)砂巖相比，頁巖氣藏為低孔低滲儲(chǔ)層，天然裂縫和層理發(fā)育，水力壓裂技術(shù)是獲得有效產(chǎn)能的必要手段，通常需要水平井分段改造加大規(guī)模清水（滑溜水）壓裂，在頁巖氣藏現(xiàn)場壓裂施工中，微震監(jiān)測結(jié)果表明壓后裂縫以大規(guī)模的網(wǎng)狀形式存在，即所謂的“體積壓裂”或“縫網(wǎng)壓裂”。

體積壓裂指在頁巖儲(chǔ)層中實(shí)施水力壓裂時(shí)，水力主裂縫延伸過程中，應(yīng)力場的變化和流體的滲入，導(dǎo)致天然裂縫擴(kuò)張剪切滑移，從而在脆性頁巖中形成人工裂縫和天然裂縫交織的裂縫網(wǎng)絡(luò)，增加了裂縫改造體積，裂縫形態(tài)從常規(guī)砂巖儲(chǔ)層簡單的雙翼平面縫轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模的裂縫帶，為低孔、低滲的頁巖儲(chǔ)層創(chuàng)造了氣體易流通的裂縫網(wǎng)，從而提高了頁巖儲(chǔ)層的初始產(chǎn)量和最終采收率。體積壓裂技術(shù)是頁巖氣實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)的首要技術(shù)，該技術(shù)對(duì)于致密砂巖氣等其他非常規(guī)氣藏的開發(fā)同樣具有重要的借鑒意義。

目前，清水壓裂液以及清水與線性膠交替注入的混合壓裂液是頁巖氣藏壓裂改造中最主要的處理液。一般來講，清水壓裂液體系中96%～99%都是水，化學(xué)添加劑的含量一般都不超過3%，所以成本較低，由聚合物引起的地層傷害也較小，又由于這種壓裂液粘度很低（約1～10mPa·s），能夠高速泵入，所以能夠產(chǎn)生復(fù)雜縫網(wǎng)，獲得較大儲(chǔ)層改造體積（SRV），實(shí)現(xiàn)體積壓裂。目前，在頁巖氣水平井多級(jí)壓裂中的施工規(guī)模都在4000m³～20000m³之間，一般都在10000m³以上；而泵注流速也會(huì)高達(dá)19～24m³/min。

清水壓裂液中清水含量一般為98%左右，其余為一些無機(jī)鹽、小分子聚合物和微量的高分子聚合物。與常規(guī)的交聯(lián)凍膠相比，清水壓裂液體系除沒有稠化劑與交聯(lián)劑這些造成儲(chǔ)層傷害的主要添加劑外，其他的各種功能型添加劑一般都是需要的。清水壓裂液體系最主要的添加劑是減阻劑，除此之外還有防膨劑、粘土穩(wěn)定劑、阻垢劑、殺菌劑、助排劑以及破膠劑等。

目前，我國頁巖氣井壓裂基本使用清水壓裂液體系，但經(jīng)常出現(xiàn)傷害地層，與地層配伍性不好的問題。原因之一是，沒有針對(duì)性地直接使用國外壓裂液，我國儲(chǔ)層既包含豐富的海相頁巖氣，也包含大量的陸相和海陸過渡相頁巖氣區(qū)塊，不同區(qū)域頁巖物性差別較大，且通常粘土礦物含量較高（>35%），導(dǎo)致出現(xiàn)不良效果。第二個(gè)原因是，由于我國頁巖氣的開發(fā)剛剛起步，對(duì)于頁巖氣藏的研究評(píng)價(jià)系統(tǒng)還沒有完全建立，許多評(píng)價(jià)常規(guī)油氣藏的指標(biāo)已經(jīng)不能適用于該類氣藏，國外針對(duì)頁巖氣藏壓裂設(shè)計(jì)中的一些室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與國內(nèi)常用的常規(guī)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有很大的差異。國內(nèi)很多按照常規(guī)油氣藏評(píng)價(jià)指標(biāo)或檢測方法獲得的清水壓裂液配方效果依然不理想。總體來說，國外的評(píng)價(jià)方式更加有針對(duì)性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，而國內(nèi)需要積極學(xué)習(xí)這些先進(jìn)思路并不斷創(chuàng)新，形成適用于國內(nèi)開發(fā)現(xiàn)狀的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)模式。因此，清水壓裂液的研制需要積極的引入國外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)思路，結(jié)合目前國內(nèi)的實(shí)際條件，來建立一整套適用于國內(nèi)頁巖氣藏開發(fā)的技術(shù)路線，而且必須遵循區(qū)域頁巖儲(chǔ)層的地質(zhì)特征，要保證與地層配伍、盡量減小對(duì)地層的傷害，以及具有較強(qiáng)的單劑作用能力和良好的配伍性。

另一個(gè)需要關(guān)注的問題是，由于清水壓裂液粘度低，因此攜砂能力弱，通常采用提高施工排量（>12m³/min）的措施來提高攜砂能力，但高排量施工不僅對(duì)地面壓裂車組提出高標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也增大了管柱摩阻，造成設(shè)備功率的極大浪費(fèi)，而且也影響著縫網(wǎng)擴(kuò)展的體積大小。因此，提高清水壓裂液的懸砂效果也成為關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

因此，需要采用更加有針對(duì)性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的評(píng)價(jià)方法，開發(fā)一種用于我國頁巖儲(chǔ)層體積壓裂，且具有良好攜砂效果的清水壓裂液體系。

發(fā)明內(nèi)容