[發明專利]用于深層頁巖氣水平井壓裂的前置酸液及酸預處理方法

有效

• 申請號: 201610374576.3
• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號: CN107446566B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 蔣廷學;蘇瑗;王寶峰;劉建坤;魏娟明;黃靜
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/72
• 分類號: C09K8/72;E21B37/06;E21B33/138;E21B43/27
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 張少輝;劉華聯

本發明提供用于深層頁巖氣水平井壓裂的前置酸液及酸預處理方法。所述前置酸液包括10～20體積份的土酸及1～10體積份的添加劑，所述添加劑選自黏彈性表面活性劑、緩蝕劑、防膨劑、穩定劑或助排劑中的至少一種。酸預處理方法，包括注入上述所述的前置酸液，在前置酸液的前緣進入射孔炮眼前，將前置酸液進行正常泵注；前置酸液前緣到達炮眼后，將前置酸液排量降低。本發明有效降低施工壓力、加強酸巖反應、控制裂縫擴展形態及提高分段壓裂的效果。

技術領域

本發明涉及石油開采技術領域，尤其涉及用于深層頁巖氣水平井壓裂的前置酸液及酸預處理方法。

背景技術

隨著勘探開發技術發展，中淺層頁巖氣藏的勘探開發逐漸成熟，深層頁巖氣的開發進入到探索試驗階段。目前，勘探發現的3500m以深的深層頁巖氣區塊中，Haynesville、Eagle Ford(干氣)和Cana Woodford(氣)等3個垂深3500～4100m的深層頁巖氣區塊壓后單井產量5×10⁴m³/d以上，單井采收量均高達1億方以上，具有經濟開發前景。而深層頁巖氣的開發給現有的頁巖網絡壓裂技術帶來了諸多挑戰，主要包括：1、埋深增加，井筒摩阻增加，井口施工排量受限；2、儲層地應力增加，造縫寬度更窄，加砂易砂堵；3、水平應力差增加，形成裂縫轉向或實施網絡壓裂難度大增；4、主縫凈壓力降低，很難達到天然裂縫張開的臨界壓力；5、巖石塑性特征增加，裂縫的起裂和延伸更為困難，形成復雜裂縫或網絡裂縫的難度大幅增加；6、有效閉合應力增加，支撐劑破碎率大幅增加，導流能力遞減快，長期導流能力難以維持。可見，雖然深層頁巖氣壓裂技術常伴隨施工壓力高、加砂難度大等問題。

目前，酸預處理可起到清除近井筒污染，與炮眼處巖石發生反應，降低頁巖地層的破裂壓力和設備水馬力等作用。但目前的酸預處理技術存在以下局限：(1)酸預處理的前置酸液用以浸泡井筒殘留泥漿及其它堵塞物，以降低施工壓力，但其在不同地層作用效果不同，且降壓效果不明顯，致使壓裂施工時的壓力窗口窄，對后續提高砂液比和加砂量不利；(2)前置酸液先以一定排量注入，在注完設計的酸量后，提高注酸排量至3-4m³/min，大量的酸液在變成殘酸前隨著水力壓開的裂縫進入裂縫遠部，致使降壓效果大受影響；(3)無法控制炮眼進酸，若全井筒充滿酸液，所有孔眼都可能進酸，也可能只有部分孔眼進酸，頁巖氣井壓裂施工中進液孔眼數過少，會造成壓力異常高的情況。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種能有效降低施工壓力、加強酸巖反應、控制裂縫擴展形態的用于深層頁巖氣水平井壓裂的前置酸液及酸預處理方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

用于深層頁巖氣水平井壓裂的前置酸液，所述前置酸液包括10～20體積份的土酸及1～10體積份的添加劑，所述添加劑選自黏彈性表面活性劑、緩蝕劑、防膨劑、穩定劑或助排劑中的至少一種。本發明前置酸液的組分及配比整體上解決了泥漿堵塞、進液孔眼數少、管套腐蝕過快、黏土礦物水化膨脹及液滯留地層多個問題。具體講，本發明的前置酸液與近井筒污染物及炮眼處儲層巖石充分反應，能徹底清除堵塞物起到降壓效果，同時，在酸巖反應過程中炮眼周圍的液體礦化度、溫度及反應后的物質黏度均會升高，此時對已有酸液進入的炮眼起到暫堵效果，再次注酸時，將迫使酸液向未進液或進液效果不好的孔眼處流動完成酸巖反應，有效增加了進酸炮眼孔數，使酸與儲層巖石充分反應，進一步起到降壓效果。

所述前置酸液進一步包括1～2體積份的溴鹽或硝酸鹽。當水平井筒穿行在儲層的頂部時，為使人工裂縫盡可能多地向下部延伸，控制酸液不與上部孔眼發生溶蝕作用，在前置酸酸液中進一步加入溴鹽或硝酸鹽對酸液進行適當加重，溴鹽或硝酸鹽可保證酸液貼水平井筒底部運移并僅與水平井筒底部炮眼發生浸泡及酸巖溶蝕作用，極大降低底部炮眼處的裂縫起裂壓力，使裂縫絕大部分往下延伸，達到溝通底部物性及含氣性好的頁巖。