一种页岩气水平井重复压裂工艺流程及设计方法技术

本发明专利技术提供了一种页岩气水平井重复压裂工艺流程及设计方法，其包括重复压裂选区定井、重复压裂工程设计、重复压裂现场实施及重复压裂监测与压后评估。本发明专利技术所提供的页岩气水平井重复压裂工艺流程及设计方法可以保证施工后合理准确的评估分析，同时还可以成功改善页岩气藏压裂增产作业效果，提高气井产能和采收率，进一步加快页岩气开采进程。

【技术实现步骤摘要】
一种页岩气水平井重复压裂工艺流程及设计方法
本专利技术涉及非常规石油天然气增产
，特别涉及一种页岩气水平井重复压裂工艺流程及设计方法。
技术介绍
页岩气藏是典型的低渗透率、低孔隙度的非常规天然气藏，该资源在我国油气资源里占有很大比重。水力压裂技术作为非常规油气井增产、增注的主要措施，已广泛应用在页岩气田的开发中。然而，实际页岩气水平井改造后，由于钻井作业钻遇不佳，或目标改造层位选择不当，或井筒受损出现套管异常导致丢段，或受限于当时压裂工艺、施工材料及设备工具功率等作业方面的诸多因素影响，某些页岩气水平井未能实现全井筒范围内的有效改造，致使施工规模较小，完井指数较差；也有部分页岩气水平井则是在后期排采时，生产制度选择或调整不当，导致储层裂缝因导流能力大幅降低而逐渐失效。为促使这类页岩气水平井老井重获高产，实现良好的经济开采效益，必须对这类老井进行重复压裂，在这项页岩气水平井老井重复压裂作业实施可行性的研究中发现，在国内页岩领域实现完成这类井的重复压裂改造仍需要克服诸多难点，重复压裂选井需要在储层品质、钻遇甜点、完井指数、生产指数、现场材料及设备、井筒完整性和邻井干扰等条件上实施综合考虑，故亟需设计一种页岩气水平井暂堵转向重复压裂工艺方法。页岩气水平井重复压裂技术是指对于那些随着生产周期的延长，初始压裂后的气体产量不佳或大幅下降，但具备经济价值的页岩气井进行二次压裂增产的工艺，其可行性在于：排采生产时储层内部与初始裂缝平行的水平应力分量比垂直分量下降得快，孔隙压力重新分布，如果诱导应力变化足够大，克服初始水平偏应力，则在井筒和裂缝周围的椭圆形区域内，最小水平应力的方向变成最大水平应力的方向，重复压裂能够重新压裂裂缝或使裂缝重新取向，使页岩气井产能恢复到初始状态甚至更高。目前国内外已经衍生出多种相关解决技术，大致分为机械式和暂堵式两类：(1)机械式重复压裂工艺工艺一：通过挤注水泥封堵原有射孔段，重新射孔后再次实施压裂施工作业。该工艺能最佳的复制初始完井情况，亦可使用射孔桥塞联作技术，但实施该方法最昂贵、最费时间，且操作复杂，对水泥性能要求也高，原来有产气贡献的孔眼也会被堵死。工艺二：使用连油和井下封隔器实现连续油管跨隔系统操作。该方法利用井筒当前状态进行施工，封隔个别的改造段，有效控制需要增产的改造段，但施工排量受限，长水平井施工风险大，管柱存在卡住的风险。工艺三：采用管柱铣刀铣削生产套管，下入可膨胀衬管至井底，再将可膨胀锥体从井底部上提至井口，将可膨胀衬管膨胀至其最大直径，并通过高弹体将该衬管固定在适当位置，衬管膨胀可实现有效的密封原有射孔孔眼，重新射新孔后再进行重复压裂精确改造，该方法同时可安装多级衬管实现井筒重建。但对井筒质量要求高，作业周期长，需要精确定位无产量贡献的井段，存在有产气贡献孔眼被堵死的可能。工艺四：根据现有井眼条件，下入小外径套管后重新固井，并用小外径桥塞封隔处理，该小桥塞工艺与常规分段射孔类似，能够有效分段压裂，但对固井质量要求高，作业周期长，且原有孔眼会被全部封死。工艺五：结合压裂滑套与水力喷射射孔，使用封隔器封隔，投球打开滑套，水力喷射补孔的方式有效封隔，实现精准控制，但应用该工艺时施工排量会受限。(2)暂堵重复压裂工艺工艺一：使用岩盐来封堵不同压裂段的射孔，其耗费低，可在连续泵注的同时封堵射孔或裂缝未知的几何结构部分，其缺点是不能按指定顺序封堵射孔段，需要饱和盐水顶替液顶替，且需要用连续油管移除未溶解的盐，同时存在移除剖面未知的缺陷。工艺二：使用暂堵球来封堵不同压裂段的射孔，该工艺不仅实现了降低耗费、连续泵注、封堵孔眼的目的，暂堵球还能通过返排排出或者自降解，但已存在不能按指定顺序封堵射孔段的缺点，且对地层温度条件有一定要求，另外当支撑剂经过通道时会发生侵蚀作用，如果孔眼非圆形则不能被封堵，除此以外当泵注停止时，暂堵球也会脱离孔眼。工艺三：使用暂堵颗粒来封堵不同压裂段的射孔，该工艺也能实现降低耗费、连续泵注、封堵孔眼和裂缝未知的几何结构部分的目的，还可以通过调整井筒pH值加速降解，其缺点则是仅能临时性的井筒修复和密封转层，通过地层本身弱点进行分层，不能实现精准的压裂，且该工艺亦不能按指定顺序封堵射孔段。工艺四：使用胶凝体系来封堵不同压裂段的炮眼或井筒，其可实现从炮眼到井筒的整个密封，相对准确实现重复压裂，但压裂后需泵注酸液洗井，可能存在地层污染问题。目前，国内外在该方向的研究重点均投向暂堵材料及暂堵重复压裂工艺的研发、应用上，但页岩气水平井暂堵转向重复压裂仍面临着较大的风险和挑战：(1)已投产候选井的初始储层压力枯竭，需要对压裂衰竭去进行预处理，以此降低裂缝诱导效应，促使重复压裂施工难度增加；(2)储层横向裂缝发育，压裂液携支撑剂在水平井段运移过程中发生严重液体滤失，导致井筒及孔眼摩阻、支撑剂沉降速率、液体和支撑剂动力等变化，施工难度变大；(3)因缺乏对水平井段内裂缝延伸走向控制及对原有射孔簇的封堵，加剧重复压裂改造与施工难度；(4)重复压裂过程中，因施工井与邻井沟通，而对产量造成不利影响。以上所述前三项(油气井枯竭、液体滤失、射孔簇封堵)是影响老井重复压裂储层改造效果好坏的关键点，而且并非所有暂堵转向重复压裂都是有效的。具体到国内页岩领域，实现完成这类井的重复压裂改造需要克服诸多难点列举如下：(1)水平段长，大多水平井长度在1500-2000m，水平段长，级数多，措施规模大，施工周期相对长，要求暂堵转向材料封堵的性能提出了更高的要求，而连续油管跨隔系统对连油提出了更高的要求，同时水平段过长，孔眼较多，液体滤失大，初期可能起压困难；(2)由于套管可能存在变形和钻塞碎屑造成复杂的井筒条件，迫使挤注水泥和二次固井成本高和作业周期长，而采取机械工具实现跨隔的手段存在安全风险，且初压没有遇到井筒复杂的井，后期生产也可能发生变形；(3)天然裂缝带或压力衰竭区可能对重复压裂裂缝产生强诱导，故对于衰竭区和天然裂缝的处理和转向问题对暂堵材料性能提出了更高的要求；(4)水平段本身的非均质性强，应力差异大，可能导致裂缝转向的难度增加，暂堵转向工艺参数优化难度大；(5)必须准确表征水平段产气剖面，确定产气贡献井段和无效孔眼，落实补孔井段和重点改造井段等。
技术实现思路
为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种页岩气水平井重复压裂工艺流程及设计方法，针对性解决所遇难点，实现压裂区域的高效隔离和压裂局段的有效转向，改造初压未进液局段、新补孔局段以及初压改造程度不够的局段，或是在原有水力裂缝的基础上实现老缝新生，开启闭合裂缝、二次延伸、增强导流能力等措施以提高泄气面积，或是在初压填砂缝的存在和长期的生产后扩展新缝，利用孔隙压力重新分布，在其附近出现两个水平应力大小的换位及应力场的换向，新缝的倾角及方位角不同程度地偏离了老缝的机会，在未改造区扩展新缝，增加泄气面积，或是通过补孔方式或者压开初压未进液的炮眼，增加新的压裂层段，提高储层动用程度，增加产能。为达到上述目的，本专利技术提供一种页岩气水平井重复压裂工艺流程及设计方法，其包括以下步骤：(一)重复压裂选区定井：基于施工前期综合性评价理念，以页岩气水平井储层质量指数、完井指数、生产指数为重要分析参数，同时考虑包括井身条件、井间间距与地层裂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种页岩气水平井重复压裂工艺流程及设计方法，其包括以下步骤：(一)重复压裂选区定井：基于施工前期综合性评价理念，以页岩气水平井储层质量指数、完井指数、生产指数为重要分析参数，同时考虑包括井身条件、井间间距与地层裂缝沟通在内的情况的影响，选定目标油气井区块内储层质量指数相对高、完井指数相对低、生产指数相对较高，井身条件完整且井间影响小，具备重复压裂潜力的页岩气水平井作为暂堵转向重复压裂的对象；(二)重复压裂工程设计：定井后做好施工前期拟合分析，建立重复压裂模型，识别重点改造区域，选择补孔方案和工艺、优选包括压裂液、支撑剂及暂堵材料在内的压裂用产品材料，合理选择包括封隔方式、实时监测及生产分析诊断方式在内的压裂用工具或措施，优化施工参数和泵注模式，并做好井筒准备、补射孔、封堵措施、跨隔工具下入、转向材料的投入及泵注工艺调整预案；(三)、重复压裂现场实施：现场施工时，应尽量按照既定设计方案进行施工，亦需要结合现场实际优化压裂方案设计，应用包括暂堵球和暂堵剂、暂堵颗粒和暂堵粉末、暂堵纤维和暂堵剂在内的可降解暂堵材料封堵已压裂孔眼或裂缝，实现压裂区域的高效隔离和压裂局段的有效转向，改造初压未进液局段、新补孔局段以及初压改造程度不够的局段，进而实现转向分流和水平井筒均匀改造，达到转向分流的目的；(四)重复压裂监测与压后评估：进行重复压裂施工实时监测，以便实时指导重复压裂的实时调整和分析，在后期评估阶段完成包括压后实时裂缝监测结果、压后返排测试监测结果、生产数据监测结果在内的各项数据指标的评估与预测，将压后实时裂缝监测资料与包括连续生产测井在内的资料结合分析，达到更准确地了解井下产气贡献情况的目的。...

【技术特征摘要】
1.一种页岩气水平井重复压裂工艺流程及设计方法，其包括以下步骤：(一)重复压裂选区定井：基于施工前期综合性评价理念，以页岩气水平井储层质量指数、完井指数、生产指数为重要分析参数，同时考虑包括井身条件、井间间距与地层裂缝沟通在内的情况的影响，选定目标油气井区块内储层质量指数相对高、完井指数相对低、生产指数相对较高，井身条件完整且井间影响小，具备重复压裂潜力的页岩气水平井作为暂堵转向重复压裂的对象；(二)重复压裂工程设计：定井后做好施工前期拟合分析，建立重复压裂模型，识别重点改造区域，选择补孔方案和工艺、优选包括压裂液、支撑剂及暂堵材料在内的压裂用产品材料，合理选择包括封隔方式、实时监测及生产分析诊断方式在内的压裂用工具或措施，优化施工参数和泵注模式，并做好井筒准备、补射孔、封堵措施、跨隔工具下入、转向材料的投入及泵注工艺调整预案；(三)、重复压裂现场实施：现场施工时，应尽量按照既定设计方案进行施工，亦需要结合现场实际优化压裂方案设计，应用包括暂堵球和暂堵剂、暂堵颗粒和暂堵粉末、暂堵纤维和暂堵剂在内的可降解暂堵材料封堵已压裂孔眼或裂缝，实现压裂区域的高效隔离和压裂局段的有效转向，改造初压未进液局段、新补孔局段以及初压改造程度不够的局段，进而实现转向分流和水平井筒均匀改造，达到转向分流的目的；(四)重复压裂监测与压后评估：进行重复压裂施工实时监测，以便实时指导重复压裂的实时调整和分析，在后期评估阶段完成包括压后实时裂缝监测结果、压后返排测试监测结果、生产数据监测结果在内的各项数据指标的评估与预测，将压后实时裂缝监测资料与包括连续生产测井在内的资料结合分析，达到更准确地了解井下产气贡献情况的目的。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述储层质量指数较高的判断方法为：对包括总有机碳含量、孔隙度及渗透率在内，或者对包括含气量、储层压力在内的目标油气井区块内相关参数较高的储层进行地质数据统计分析，以包括最终采收率在内的参数为依据，给予高于平均最终采收率的区域更高权重，以弥补压裂失败的储层和打通未经动用的油藏区域，同时结合平面与纵向上轨迹穿行层位在甜点区域的页岩气水平井的储层分布情况，选取目标油气井区块内碳氢化合物在给定深度储层相对丰度较高的油气井，并参考邻井改造后是否具备有较好的稳定初始产量和累计产量情况，最终确定储层质...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜林麟，张斌，陈远林，张文丽，
申请(专利权)人：东方宝麟科技发展北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11