[發明專利]一種分段壓裂實現油氣井均勻改造的方法

有效

• 申請號: 202111593380.0
• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114233261B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 陳曦宇;黃義濤;李勇明;文匯博;彭瑀;江有適;趙金洲
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267;E21B43/26;E21B33/13;G06F30/17;G06F113/08
• 代理公司: 成都其知創新專利代理事務所(普通合伙) 51326
• 代理人: 房立普

1.一種分段壓裂實現油氣井均勻改造的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：采用式(1)計算待壓裂油氣井每簇裂縫壓裂完成時的縫口寬度w_i：

式中：w_i為裂縫縫口寬度，m；E為儲層巖石楊氏模量，MPa；Q為壓裂液排量，m³/s；μ為壓裂液黏度，MPa·s；ν為巖石泊松比，無因次；h為產層厚度，m；t為壓裂時間，s；

S2：在每次單簇壓裂完畢后，需要尾追封堵顆粒來封隔裂縫；封堵顆粒由骨架顆粒和填充顆粒混合組成；所述填充顆粒為可溶解暫堵劑，填充顆粒粒徑小于骨架顆粒粒徑的1/3；分別取骨架顆粒和填充顆粒進行細篩，明確其粒徑組成；按照公式(2)計算兩種顆粒粒徑的調和平均數作為封堵顆粒的平均粒徑：

式中：a為封堵顆粒的平均粒徑，m；b_n為骨架顆粒中第n種顆粒的粒徑，m；v_n為骨架顆粒中第n種顆粒所占體積分數，無因次；c_m為填充顆粒中第m種顆粒的粒徑，m；g_m為填充顆粒中第m種顆粒所占體積分數，無因次；T為填充顆粒占封堵顆粒的體積分數，無因次；

S3：檢驗封堵顆粒平均粒徑a是否大于步驟S1計算出的縫口寬度的1/5：

若式(3)條件滿足，平均粒徑a是優化出的顆粒平均粒徑，其對應的顆粒組成即為優化的顆粒粒徑組成；若式(3)條件不滿足，則選擇更大粒徑的骨架顆粒，根據步驟S2重新計算封堵顆粒的平均粒徑，直到式(3)滿足為止；

S4：計算封堵裂縫所需的尾追封堵顆粒的砂比C_o：

式中：a為封堵顆粒的平均粒徑，m；w_i為裂縫縫口寬度，m；

S5：基于水力壓裂模型和步驟S3、S4優化得到的封堵顆粒組成和尾追封堵顆粒的砂比，在壓裂過程結束時尾追高濃度顆粒，模擬計算出裂縫縫口區域的砂比是否達到60％；如果未達到60％，則選擇更大粒徑的骨架顆粒，重復步驟S2～S5，直至模擬計算結果中裂縫縫口區域的砂比能夠達到60％為止；

S6：壓裂施工，壓開裂縫；

S7：注入壓裂液量達到該段設計液量的80～85％后，按照優化的尾追砂比泵注封堵顆粒封堵裂縫，確定封堵成功后進行下一簇裂縫壓裂；

S8：根據下一簇裂縫所在位置基本地質情況重復步驟S1～S7，直至完成目標井所有裂縫壓裂施工；

S9：向井筒內注入解堵劑溶解縫口的填充顆粒，恢復各裂縫與井筒的流動通道，即完成該井的單簇壓裂施工改造。

2.如權利要求1所述的分段壓裂實現油氣井均勻改造的方法，其特征在于，所述步驟S2中，最開始選擇粒徑30-40目范圍內的支撐劑顆粒作為骨架顆粒。

3.如權利要求1所述的分段壓裂實現油氣井均勻改造的方法，其特征在于，所述步驟S5中，采用的水力壓裂模型為三維水力壓裂模型：

式中：

w為裂縫寬度，m；t為時間，s；s為空間距離，m；i為壓裂液注入濾失速度，m/s；q_s為攜砂壓裂液流速，m/s；q_d為顆粒運移速度，m/s；C為裂縫內顆粒的砂比；c為裂縫內顆粒的歸一化體積濃度；μ為壓裂液黏度，Pa·s；a為顆粒粒徑；Δρ為壓裂液與顆粒之間的密度差，kg/m³；g為重力加速度，m/s²。

4.如權利要求1所述的分段壓裂實現油氣井均勻改造的方法，其特征在于，所述步驟S7中，封堵效果判定方法：封堵完成后，打開混砂車的旁通替擠流程，向井筒內注入替擠液，確保攜砂液攜帶砂粒全部進入裂縫，若尾追段封堵顆粒進入底層后，井筒壓力持續升高且超過地面設置的最高安全泵壓，則裂縫封堵成功。