[發(fā)明專利]一種變流量脈沖水力壓裂方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010413142.6
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111550225B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設計）人: 董世民;朱葛;李偉成;王宏博;潘子卜
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

本發(fā)明提供一種變流量脈沖水力壓裂工藝，涉及油氣井水力壓裂增產改造領域。依次包括下列步驟：S1、以恒定流量注入壓裂液并記錄井口壓力變化，當井口壓力接近安全壓力時，停止注液；S2、計算液體中壓力波的傳播速度；S3、計算流量調節(jié)時刻；S4、根據記錄的井口壓力隨時間變化情況分別找出停注時刻及流量調節(jié)時刻對應的井口壓力，并計算兩時刻對應的壓力差，根據該壓力差估算流量的調節(jié)幅值。S5、根據上述的計算結果重新設計脈沖變化的流量注入方案，再次進行壓裂作業(yè)。本發(fā)明利用脈沖突變注入流量產生的脈沖壓力波對儲層進行壓裂作業(yè)，可以對物性差，孔隙度低，破裂強度高的儲層進行有效的壓裂作業(yè)，提高壓裂效果。

技術領域

本發(fā)明涉及油氣井水力壓裂增產改造措施領域，具體地涉及一種變流量脈沖水力壓裂工藝。

背景技術

水力壓裂施工過程中針對物性差，孔隙度低，破裂強度高的儲層，往往需要較高的施工壓力，而考慮到設備及人員的施工安全，往往需要設置安全的極限壓力。壓裂施工過程中，經常遇到井口壓力接近極限壓力，但是儲層還未破裂的情況。出于安全因素考慮，常規(guī)的應對措施需要停止繼續(xù)注液，重新進行酸化處理或者調整施工工藝，極大延遲了作業(yè)工期，增加投入成本，造成巨大的經濟損失。

改變常規(guī)壓裂工藝中的恒定流量注入方式，進行交變流量注液，在井底產生變化的載荷，使得儲層巖石在交變載荷作用下發(fā)生疲勞破壞，可以在一定程度上降低巖石的破裂強度(翟成，李賢忠，李全貴.煤層脈動水力壓裂卸壓增透技術研究與應用[J].煤炭學報，2001，12(1):1996-2001；趙子江，劉大安，崔振東，等.循環(huán)漸進升壓對頁巖壓裂效果的影響[J].巖石力學與工程學報，2019，S1(1):2779-2789；Jordan Ciezobka，Debotyam Maity，Iraj Salehi.Variable Pump Rate Fracturing Leads to Improved Production in theMarcellus Shale[C].Texas USA:SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference，2016:1-11)。然而，為達到疲勞破巖的目的往往需要經過多個循環(huán)周期，延長作業(yè)時間。并且，為了在井底產生變化的載荷，需要額外的輔助設備產生脈動的流量或壓力(ZL201810725110.2)，進而可能涉及設備可靠性與操作工藝復雜等問題。

綜上可以看出，針對難破裂儲層有效且簡便的水力壓裂工藝具有極高的經濟效應與應用前景，然而，迄今為止尚未見到針對脈沖注入流量施工工藝及參數設計方法的報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對上述存在的技術不足，提供一種變流量脈沖水力壓裂工藝及參數設計方法，本發(fā)明在不超過設備極限安全壓力的前提下，采用脈沖突變流量的注液方式產生脈沖壓力，并通過合理的參數設計利用該脈沖壓力波達到有效破巖的目的，具有操作簡便效果明顯的優(yōu)勢。

為達到以上的技術目的，本發(fā)明提供以下的技術方案：

具體地，本發(fā)明提供一種變流量脈沖水力壓裂工藝，其包括以下步驟：

S1、壓裂施工現場設備及人員準備就緒后，按照壓裂工藝設計的初始恒定流量注入壓裂液，記錄井口壓力隨注液時間的變化，當井口壓力達到設備的安全壓力閾值時，停止注液并確認停注時刻，之后恢復井口壓力至注液前狀態(tài)；

S2、根據管柱及壓裂液性質參數計算液體中壓力波傳播速度C；

S3、根據井深及壓力波的傳播速度計算流量調節(jié)時刻t₁；

S4、根據記錄的井口壓力隨時間變化情況分別找出停注時刻及流量調節(jié)時刻對應的井口壓力，并計算兩個時刻對應的壓力差，根據該壓力差計算流量調節(jié)幅值ΔQ；