[發(fā)明專利]一種頁巖氣水平井重復(fù)壓裂工藝流程及設(shè)計(jì)方法

在審

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• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN106845043A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜林麟;張斌;陳遠(yuǎn)林;張文麗
• 申請（專利權(quán)）人: 東方寶麟科技發(fā)展（北京）有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 張德斌,姚亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非常規(guī)石油天然氣增產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種頁巖氣水平井重復(fù)壓裂工藝流程及設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

頁巖氣藏是典型的低滲透率、低孔隙度的非常規(guī)天然氣藏，該資源在我國油氣資源里占有很大比重。水力壓裂技術(shù)作為非常規(guī)油氣井增產(chǎn)、增注的主要措施，已廣泛應(yīng)用在頁巖氣田的開發(fā)中。然而，實(shí)際頁巖氣水平井改造后，由于鉆井作業(yè)鉆遇不佳，或目標(biāo)改造層位選擇不當(dāng)，或井筒受損出現(xiàn)套管異常導(dǎo)致丟段，或受限于當(dāng)時壓裂工藝、施工材料及設(shè)備工具功率等作業(yè)方面的諸多因素影響，某些頁巖氣水平井未能實(shí)現(xiàn)全井筒范圍內(nèi)的有效改造，致使施工規(guī)模較小，完井指數(shù)較差；也有部分頁巖氣水平井則是在后期排采時，生產(chǎn)制度選擇或調(diào)整不當(dāng)，導(dǎo)致儲層裂縫因?qū)Я髂芰Υ蠓档投饾u失效。

為促使這類頁巖氣水平井老井重獲高產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)開采效益，必須對這類老井進(jìn)行重復(fù)壓裂，在這項(xiàng)頁巖氣水平井老井重復(fù)壓裂作業(yè)實(shí)施可行性的研究中發(fā)現(xiàn)，在國內(nèi)頁巖領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)完成這類井的重復(fù)壓裂改造仍需要克服諸多難點(diǎn)，重復(fù)壓裂選井需要在儲層品質(zhì)、鉆遇甜點(diǎn)、完井指數(shù)、生產(chǎn)指數(shù)、現(xiàn)場材料及設(shè)備、井筒完整性和鄰井干擾等條件上實(shí)施綜合考慮，故亟需設(shè)計(jì)一種頁巖氣水平井暫堵轉(zhuǎn)向重復(fù)壓裂工藝方法。

頁巖氣水平井重復(fù)壓裂技術(shù)是指對于那些隨著生產(chǎn)周期的延長，初始壓裂后的氣體產(chǎn)量不佳或大幅下降，但具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值的頁巖氣井進(jìn)行二次壓裂增產(chǎn)的工藝，其可行性在于：排采生產(chǎn)時儲層內(nèi)部與初始裂縫平行的水平應(yīng)力分量比垂直分量下降得快，孔隙壓力重新分布，如果誘導(dǎo)應(yīng)力變化足夠大，克服初始水平偏應(yīng)力，則在井筒和裂縫周圍的橢圓形區(qū)域內(nèi)，最小水平應(yīng)力的方向變成最大水平應(yīng)力的方向，重復(fù)壓裂能夠重新壓裂裂縫或使裂縫重新取向，使頁巖氣井產(chǎn)能恢復(fù)到初始狀態(tài)甚至更高。目前國內(nèi)外已經(jīng)衍生出多種相關(guān)解決技術(shù)，大致分為機(jī)械式和暫堵式兩類：

(1)機(jī)械式重復(fù)壓裂工藝

工藝一：通過擠注水泥封堵原有射孔段，重新射孔后再次實(shí)施壓裂施工作業(yè)。該工藝能最佳的復(fù)制初始完井情況，亦可使用射孔橋塞聯(lián)作技術(shù)，但實(shí)施該方法最昂貴、最費(fèi)時間，且操作復(fù)雜，對水泥性能要求也高，原來有產(chǎn)氣貢獻(xiàn)的孔眼也會被堵死。

工藝二：使用連油和井下封隔器實(shí)現(xiàn)連續(xù)油管跨隔系統(tǒng)操作。該方法利用井筒當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行施工，封隔個別的改造段，有效控制需要增產(chǎn)的改造段，但施工排量受限，長水平井施工風(fēng)險(xiǎn)大，管柱存在卡住的風(fēng)險(xiǎn)。

工藝三：采用管柱銑刀銑削生產(chǎn)套管，下入可膨脹襯管至井底，再將可膨脹錐體從井底部上提至井口，將可膨脹襯管膨脹至其最大直徑，并通過高彈體將該襯管固定在適當(dāng)位置，襯管膨脹可實(shí)現(xiàn)有效的密封原有射孔孔眼，重新射新孔后再進(jìn)行重復(fù)壓裂精確改造，該方法同時可安裝多級襯管實(shí)現(xiàn)井筒重建。但對井筒質(zhì)量要求高，作業(yè)周期長，需要精確定位無產(chǎn)量貢獻(xiàn)的井段，存在有產(chǎn)氣貢獻(xiàn)孔眼被堵死的可能。

工藝四：根據(jù)現(xiàn)有井眼條件，下入小外徑套管后重新固井，并用小外徑橋塞封隔處理，該小橋塞工藝與常規(guī)分段射孔類似，能夠有效分段壓裂，但對固井質(zhì)量要求高，作業(yè)周期長，且原有孔眼會被全部封死。

工藝五：結(jié)合壓裂滑套與水力噴射射孔，使用封隔器封隔，投球打開滑套，水力噴射補(bǔ)孔的方式有效封隔，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，但應(yīng)用該工藝時施工排量會受限。

(2)暫堵重復(fù)壓裂工藝

工藝一：使用巖鹽來封堵不同壓裂段的射孔，其耗費(fèi)低，可在連續(xù)泵注的同時封堵射孔或裂縫未知的幾何結(jié)構(gòu)部分，其缺點(diǎn)是不能按指定順序封堵射孔段，需要飽和鹽水頂替液頂替，且需要用連續(xù)油管移除未溶解的鹽，同時存在移除剖面未知的缺陷。

工藝二：使用暫堵球來封堵不同壓裂段的射孔，該工藝不僅實(shí)現(xiàn)了降低耗費(fèi)、連續(xù)泵注、封堵孔眼的目的，暫堵球還能通過返排排出或者自降解，但已存在不能按指定順序封堵射孔段的缺點(diǎn)，且對地層溫度條件有一定要求，另外當(dāng)支撐劑經(jīng)過通道時會發(fā)生侵蝕作用，如果孔眼非圓形則不能被封堵，除此以外當(dāng)泵注停止時，暫堵球也會脫離孔眼。

工藝三：使用暫堵顆粒來封堵不同壓裂段的射孔，該工藝也能實(shí)現(xiàn)降低耗費(fèi)、連續(xù)泵注、封堵孔眼和裂縫未知的幾何結(jié)構(gòu)部分的目的，還可以通過調(diào)整井筒pH值加速降解，其缺點(diǎn)則是僅能臨時性的井筒修復(fù)和密封轉(zhuǎn)層，通過地層本身弱點(diǎn)進(jìn)行分層，不能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的壓裂，且該工藝亦不能按指定順序封堵射孔段。

工藝四：使用膠凝體系來封堵不同壓裂段的炮眼或井筒，其可實(shí)現(xiàn)從炮眼到井筒的整個密封，相對準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)重復(fù)壓裂，但壓裂后需泵注酸液洗井，可能存在地層污染問題。