[發明專利]改進水力裂縫網絡的方法

無效

• 申請號: 201380039506.7
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN104508079A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: H·D·布拉農;T·R·斯達克二世;S·G·聶爾森;C·E·貝爾;T·N·羅伊茨;D·V·S·古普塔;J·D·萊蒙斯;C·D·胡夫;J·C·高特斯克林;A·F·貢扎勒茲
• 申請（專利權）人: 貝克休斯公司
• 主分類號: C09K8/60
• 分類號: C09K8/60;C09K8/62
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳冀

發明領域

本發明涉及水力壓裂的方法，特別是通過改變儲層中的應力條件，來改進所產生的或擴大的裂縫的總表面積和/或水力裂縫的復雜性的方法。

發明背景

水力壓裂是一種增產方法，用于產生與地下地層的大區域的高傳導性連通。該方法增加了地層內有效的井筒面積，以便能夠加速俘獲的油或氣的生產。該方法的效率經常通過地層的增產儲層體積(SRV)來度量。

在水力壓裂過程中，壓裂流體在超過目標儲層巖石的裂縫壓力的壓力泵送，來產生或擴大井筒穿透的地下地層內的裂縫。用于引起水力壓裂的流體經常被稱作“緩沖液(pad)”。在一些情況中，該緩沖液可以包含細微粒例如細篩砂，用于流體損失控制。在其他情況中，該緩沖液可以包含較大粒度的微粒，以磨除穿孔或井筒附近的彎曲處。

一旦引發了裂縫，則隨后的階段可以將含有化學試劑的流體以及支撐劑泵送入所產生的裂縫中。該裂縫通常在泵送期間持續增大，并且支撐劑以可透過的“填料”的形式保留在裂縫中，其用于“支撐”裂縫打開。一旦完成該處理，則裂縫將封閉到支撐劑上。增加壓裂流體壓力最終導致了流體穿過裂縫面的泄露率增加，其改進了支撐劑填充在裂縫內的能力。一旦完成該處理，則裂縫封閉到支撐劑上。該支撐劑保持裂縫打開，提供了高傳導路徑，用于烴和/或其他地層流體流入井筒中。

用于常規儲層的水力壓裂作業的處理設計通常要求壓裂流體在它進入裂縫時達到最大粘度。該流體的粘度影響了裂縫長度和寬度。

大部分壓裂流體的粘度可以歸因于增粘劑例如粘彈性表面活性劑或增粘聚合物的存在。任何壓裂流體的一個重要屬性是它在注射后表現出粘度降低的能力。被稱作減阻水(slickwater)的低粘度流體也已經用于低滲透性地層包括氣密性儲層的增產中。這樣的儲層經常表現出復雜的天然裂縫網絡。減阻水流體典型地不含粘彈性表面活性劑或增粘聚合物，但是包含足量的減摩劑來使得管狀摩擦壓力最小化。這樣的流體通常的粘性僅稍高于未摻雜的淡水或鹽水。減阻水中減摩劑的存在典型地不會將該流體的粘度增加大于1-2厘泊(cP)。

為了有效地接近致密的地層，井經常是水平鉆探的，然后進行一種或多種裂縫處理來增產。用低粘度流體傳播的裂縫表現出比用高粘度流體傳播的那些更小的裂縫寬度。另外，低粘度流體促進了增產期間儲層內裂縫復雜性的增加。這經常導致形成更大的所產生的裂縫面積，烴可以從其中流入較高傳導的裂縫路徑中。此外，這樣的流體在地層中引入了較少的殘留損壞，這歸因于該流體中不存在增粘聚合物。

在一些頁巖地層中，過長的原生裂縫經常導致垂直于最小應力方向。典型地，將另外的壓裂流體泵入井筒中簡單地擴展了平面的或原生裂縫。在大多數情況中，原生裂縫是占優的，并且次生裂縫是有限的。壓裂處理(其產生了占優的長平坦裂縫)特征在于低的接觸裂縫面表面積，即低的SRV。由通過這樣的處理所產生的壓裂網絡中來生產烴受限于低的SRV。

最近，減水阻壓裂(slickwater?facturing)已經被用于處理頁巖地層。但是，通過該作業所產生的次生裂縫接近于井筒，在這里表面積增加。減水阻壓裂通常被認為在打開或產生遠離井筒的裂縫的復雜網絡方面是低效的。因此，雖然減水阻壓裂中SRV增加，但是生產僅在初期是高的，然后快速下降到較低的持續生產，因為很少接觸遠離井筒區域的烴。

如同減水阻壓裂那樣，常規的壓裂作業典型地賦予了不需要的長原生裂縫。雖然更大數目的次生裂縫會在遠離井筒處使用比減阻水粘性的流體來產生，但是在常規水力壓裂作業中普遍的是流體的低效率，這主要通過井筒附近所產生的次生裂縫數目的減少來體現。

最近，人們的注意力已經涉及到增加遠離井筒的區域以及近井筒區域的烴的生產率的選項。具體的關注已經聚焦于增加低滲透率地層(包括頁巖)的生產率。方法已經進行了特別調節來增產沿著水平井筒的離散間距，這產生了穿孔簇。雖然通過這樣的方法增加了地層的SRV，但是該簇之間的潛在生產性儲層區域經常沒有增產。這降低了增產作業的效率。因此尋求通過增加進行壓裂的區域的分布，來增加SRV的方法。

發明內容

裂縫網絡的復雜性可以在水力壓裂作業期間，通過監測壓裂作業的運行參數和改變作業期間井中的應力條件而增強。另外，所產生的裂縫的總表面積可以通過這樣的作業來增加。該方法提供了增產儲層體積(SRV)的增加。

可以監測一種或多種運行參數。進行監測的通常的運行參數是流體的注射速率、流體密度和井的井底壓力。