[發明專利]一種水平縫二次轉向體積壓裂方法及其應用

在審

• 申請號: 202010964585.4
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN114183111A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 蔣廷學;吳春方;路保平;劉建坤;王寶峰
• 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: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/267
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 馬營營

本發明公開了水平縫二次轉向體積壓裂方法及其應用，所述方法包括：注入小粒徑超低密度支撐劑進行縫端封堵完成水平縫內的一次轉向，再注入小粒徑低密度支撐劑充填水平縫進行二次轉向，然后注入壓裂液進行垂直縫的充分延伸。本發明在水平縫的基礎上形成垂直縫并有效延伸，提高裂縫的整體改造體積，通過反復操作，完成水平縫和垂直縫共存的復雜裂縫網絡。通過油藏數值模擬和裂縫擴展模擬軟件優化設計裂縫參數和施工參數，優化不同黏度壓裂液和不同粒徑支撐劑的加入方式，最終形成具有良好導流能力的復雜裂縫網絡，提高壓后增產和穩產效果。

技術領域

本發明屬于壓裂領域，尤其涉及淺層致密砂巖油氣藏壓裂改造技術領域，更具體地涉及一種適用于淺層致密砂巖油氣藏水平縫二次轉向體積壓裂的新方法。

背景技術

中深層、深層油氣藏的壓裂改造技術經過多年研究已日趨成熟，在壓前評估、壓裂工具研發、壓裂工藝、壓裂液傷害機理、新型壓裂材料與裂縫監測技術等方面形成了技術系列及配套技術。而國內還大面積分布著淺層油氣藏，如鄂爾多斯渭北油田、延長油礦七里村油田、吉林長嶺油田和大慶長垣油田等，埋深大部分小于650m，這些油氣藏因埋藏淺、多薄層、儲層溫度低、壓力系數低、三向應力復雜、成巖作用差和膠結疏松等問題，其壓裂技術難度不亞于中深層，且大部分井壓后效果不佳，尤其是壓裂穩產期較短，難以實現經濟有效開發。

主要因儲層埋藏淺，上覆垂向應力在三向應力中最小，即壓裂過程中易形成水平縫。在直井中因經常有多個水平縫共存，使得裂縫內濾失增大、水平縫縫寬相對較小、支撐劑在縫內運移距離較短，易在裂縫縫口附近沉降堵塞，使加砂困難；在水平井中可能只有水平井筒穿行的小層內有一個水平縫延伸，雖然此時單縫的排量相對較大，水平縫縫寬相對較大，但與垂直縫縫高相比依然小的多，支撐劑在水平井水平縫中的沉砂效應依然明顯，水平縫的支撐縫長仍相對較短，裂縫改造體積難以有效提升。

此外，形成水平縫或水平縫占主導的裂縫系統后，因垂直方向的滲透率遠低于水平方向的滲透率，僅有靠近裂縫面的部分砂巖厚度有滲流作用，壓裂后從垂直方向向水平縫內的供油能力較弱，難以提供持續油流，使得壓后產量穩產期段且遞減快。

因此，有必要提出一種淺層致密油藏水平縫二次轉向體積壓裂新方法，提高裂縫的改造體積，解決上述存在的問題。

中國專利CN108457637A公開了一種淺層砂巖油氣藏壓裂方法，在判斷裂縫形態的基礎上，采用正交設計方法，應用成熟的油氣藏數值模擬軟件，優化相應的縫長、導流能力及水平縫條數等；在此基礎上，根據不同裂縫形態的擴展規律，優化射孔段及射孔參數；該專利目的是防止形成的水平縫或T型縫在壓裂過程中加砂困難或出現砂堵情況，但是沒有提及如何形成近圓形的均衡水平縫合如何形成垂直縫。

中國專利CN108979611A公開了一種油氣藏儲層水平縫水平井鉆完井壓裂改造方法，通過確定低垂向應力和目的層厚度，選取水平井眼軌跡及通過鉆井設計軟件對其進行優化，已確定最終的壓裂方法，且在壓裂改造實施過程中，將形成的人工裂縫切割成若干個平行于地層的水平縫平面，增大裂縫改造體積。該專利主要是根據不同儲層厚度優化井眼軌跡，但沒有涉及壓裂改造過程中如何對單一水平縫進行二次轉向，形成復雜縫網，該專利方法所形成的縫依然為單一水平縫。

文獻《水平裂縫參數優化技術研究》(斷塊油氣田，1998)中假設壓裂所形成的裂縫為水平縫，并采用數值模擬方法建立了水平縫油藏參數優化模型，在此基礎上研究了水平裂縫有效半徑及裂縫導流能力對油井產量、油井含水及采出程度的影響，并以此為基礎進行水平縫裂縫參數優化。但該文獻僅僅考慮的單一水平縫的裂縫參數優化情況，沒有考慮縱向上形成多裂縫的影響，且對于如何形成水平縫近圓形均衡改造和如何形成垂直縫沒有提及。