一种页岩气压裂加砂方法技术

本发明专利技术公开了一种页岩气压裂加砂方法。包括：(1)裂缝参数及压裂施工参数优化；(2)簇射孔参数优化；(3)酸预处理；(4)变粘度变排量前置液造缝；(5)小粒径支撑剂段塞式加砂；(6)首段40-70目支撑剂低砂液比长段塞加砂压裂；(7)粉陶跟随式混合40-70目支撑剂长段塞加砂压裂；(8)高砂液比大粒径支撑剂压裂充填；(9)井口限压下大排量顶替。本发明专利技术可以提高段内多簇射孔的均匀改造度和加砂量，实现段内多簇裂缝的均匀改造和支撑剂用量规模的有效提升，以改善小缝宽尺度裂缝内支撑剂的充填度和提高裂缝系统的导流能力。特别适于深层和复杂构造页岩以及层理缝发育的页岩气储层加砂压裂改造。岩以及层理缝发育的页岩气储层加砂压裂改造。岩以及层理缝发育的页岩气储层加砂压裂改造。

【技术实现步骤摘要】
一种页岩气压裂加砂方法


[0001]本专利技术涉及页岩气储层改造
，进一步地说，是涉及一种页岩气压裂加砂方法。

技术介绍

[0002]随着国内页岩气勘探开发的深入，所面临的页岩气地质条件越来越复杂，同时给水力加砂压裂改造技术带来了更多的难题。一般页岩气压裂在正式加砂之前，都会采用一定量的胶液或滑溜水作为前置压裂液进行造缝，待裂缝延伸达到设计尺寸后，会继续采用压裂液分别携带不同粒径的支撑剂进入裂缝内部，使支撑剂对裂缝进行充填和支撑，从而形成有效的页岩气生产流动通道。
[0003]压裂液携带支撑剂的加砂压裂施工，通常是支撑剂粒径由小到大，按照设计砂液比，分阶段地以“一段携砂液+一段隔离液”的“段塞式”加砂泵注方式进行施工。过去，中深层页岩(2000～3500m)以涪陵页岩气田焦石坝区块为例，压裂形成的平均裂缝缝宽尺度相对较大、砂液比敏感度相对较小，一般能够按照设计砂量规模完成压裂施工。然而，在中国石化的丁山、威远、永川等区块，大部分页岩气井垂深则达到了3800m以上，甚至4100m以上，随着埋深的增加，地应力随之大幅提升，这样在高闭合压力作用下压裂形成的水力缝宽张开度变小，对于加砂压裂施工造成了影响，甚至加不进砂；此外，还有一些近断层复杂构造页岩气藏，由于受到地质构造影响，附加的构造应力也会引起地应力的异常分布，个别地区甚至出现水平最小主应力高于垂向应力的情况，以致压裂过程中容易形成水平缝，同样缝宽受到抑制而影响加砂。这些深层及复杂构造页岩气压裂改造由于压裂后平均裂缝尺度偏小，砂液比和携砂液段塞液量等均受到制约，支撑剂规模难以保证，压裂缝更难以获得支撑剂的有效充填和支撑，导致压后试气效果差，尤其产量递减快，这已严重制约了页岩气的经济有效开发。因此，有必要开展在确保加砂安全施工的前提下有效提高加砂规模的针对性攻关研究。
[0004]而目前的深层及复杂构造页岩气压裂加砂模式及工艺参数，大多仍借鉴中深层页岩气的做法，主要采用滑溜水和胶液携带70-140目、40-70目及30-50目的支撑剂，按粒径由小到大的顺序分阶段进行短段塞加砂(通常为1倍井筒容积)。主要存在以下问题：一是70-140目小粒径支撑剂的占比偏低，一般为15-25％，由于缝宽尺度偏小，难以满足大量微小缝的支撑；二是40-70目中等粒径支撑剂加砂阶段，受缝宽尺度偏小的影响，砂堤堆积快，加上一段砂一段隔离液的段塞注入方式，难以形成支撑剂在缝内的连续铺置而使得没有支撑剂充填的裂缝壁面容易发生闭合，以致施工压力表现出对砂液比的敏感性增强；三是一段携砂液之后的隔离液通常为黏度较低的滑溜水，对携砂液段塞的顶替效率低，对缝内砂堤高度的消减作用也不是很明显。由于上述问题，导致现有工艺方法在现场实际应用过程中，难以实现设计的砂液比和加砂量，加砂难度大且高砂液比施工砂堵风险高，有时因为加砂困难，甚至被迫取消30-50目支撑剂或者全程采用70-140目支撑剂。显然，这种压裂加砂方式目前已很难适应深层及复构造页岩气压裂的需要，现场已出现70-140目支撑剂压裂砂堵的
案例。因此，必须研究提出一种新的压裂加砂方法，以解决上述局限性。
[0005]中国专利CN104141480A介绍了一种段塞式加砂压裂工艺方法，在页岩气压裂施工的每一个段塞加砂周期的加砂阶段后期增加砂比，形成一个高砂比阶段，此阶段砂比与下一个加砂周期的砂比相同。即按照设计砂比开始加砂，在本周期内加砂阶段液量的前80-90％，砂比保持一个定值，在加砂液量后期剩20-10％时，提高砂比，提高后的砂比值与设计的第二段塞周期的砂比值相同，当泵入第一周期加砂液量后，停砂，按设计泵入第一段塞加砂周期内的隔离液量，完成第一段塞加砂周期施工。通过观察此高阶段砂比段进入地层后压力变化，指导后续施工，完成压裂施工任务。
[0006]该专利仅提出了在单个加砂阶段加砂液量剩余20-10％时将砂液比提升至下一段塞周期的砂液比值，目的是在顶替(隔离液)阶段通过观察此20-10％携砂液量所携的下一段塞周期的砂液比值对应的少量支撑剂进入地层过程中是否会引起施工压力的突然变化，由此提前判断下一段塞周期的砂液比值是否为敏感点，以为后续施工砂液比值的实时调整提供参考。此工艺方法虽然一定程度上能够减少施工过程中砂堵风险，但是加砂效率较低，几乎每一个砂液比段塞加砂周期内都是主体以一个固定的砂液比值(80-90％携砂液量)加上一个较高的砂液比值(20-10％携砂液量)进行加砂，为了观察20-10％携砂液进入地层的压力响应，要求中间顶替(隔离液)的液量至少超过1倍井筒容积，尤其在低砂液比阶段，会造成施工液量消耗大而实际加砂量小。另外，该专利涉及的工艺方法在每个段塞加砂周期内支撑剂的粒径为单一粒径，无法满足对不同缝宽尺度裂缝的充填和支撑，一般受到液量规模限制，加砂强度也会受到制约。与本申请提出的低砂液比长段塞注入、较大粒径支撑剂跟随小粒径支撑剂混合加砂、隔离液逐段提升排量强化携砂液中间顶替，实现页岩气压裂多尺度缝内支撑剂连续铺置、提高缝网连通性和导流能力的技术思路截然不同。本申请通过小粒径支撑剂后跟随加入较大粒径支撑剂加砂方式的实施，阶段携砂液量可达到传统页岩气段塞加砂液量的3-4倍，能够有效提高阶段加砂量和加砂效率，更有利于实现支撑剂在缝内的连续铺置。
[0007]中国专利CN103821491A公开了一种加砂压裂工艺，所述工艺是将含纤维携砂液和纯冻胶间隔液以交替循环的方式泵入油气井裂缝内，进入油气井裂缝内的含纤维携砂液被管柱上的射孔炮眼分散成形状各异的团块状，这些团块状的含纤维携砂液由内向外堆砌在裂缝内形成砂柱，该砂柱中相邻团块状的含纤维携砂液之间缝隙被纯冻胶间隔液填充，整个砂柱的截面呈堆砌的石墙状；所述砂柱对闭合过程中的裂缝及闭合后的裂缝进行支撑，砂柱中的纯冻胶间隔液部位在破胶后形成油气的低阻力、高流速渗流通道。
[0008]该专利提出了采用含纤维的携砂液加砂后注入一定量的纯冻胶进行隔离，以外加纤维以及冻胶中顶来改善支撑剂的携带和运移，最终裂缝是由缝内纤维包裹住的分散支撑剂团块来提供支撑，一般只满足油藏改造对高导流裂缝的需求。该工艺因所采用的压裂液体系黏度均较高，相比较黏度较低的滑溜水而言，流动性差，一般以形成单一裂缝为主，难以打开和沟通地层的小微缝，不利于形成缝网，满足不了页岩气储层体积压裂造复杂缝网的需求。此外，涉及到的纤维、纯冻胶压裂液在同等规模下比页岩气压裂常用的滑溜水和胶液成本高至少2倍以上，也不适于页岩气低成本开发需要。与本专利技术提出的低砂液比长段塞注入、较大粒径支撑剂跟随小粒径支撑剂混合加砂、隔离液逐段提升排量强化携砂液中间顶替，实现页岩气压裂多尺度缝内支撑剂连续铺置、提高缝网连通性和导流能力的技术思
路截然不同。
[0009]中国专利CN106593394A介绍了一种页岩气压裂阶梯加砂方法，完成压裂前置液造缝后，向地层交替注入加砂段塞和液体段塞，通过观察液体段塞注入期间加砂段塞进入地层后引起的压力变化，以此判断敏感砂液比和砂液比提升空间。另外，在每个加砂段塞期间，剩余20-40％携砂液量时将砂液比提升1-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种页岩气压裂加砂方法，其特征在于所述方法包括：步骤(1)裂缝参数及压裂施工参数优化；步骤(2)簇射孔参数优化；步骤(3)酸预处理；步骤(4)变粘度变排量前置液造缝；步骤(5)小粒径支撑剂段塞式加砂；步骤(6)首段40-70目支撑剂低砂液比长段塞加砂压裂；步骤(7)粉陶跟随式混合40-70目支撑剂长段塞加砂压裂；步骤(8)高砂液比大粒径支撑剂压裂充填；步骤(9)井口限压下大排量顶替。2.如权利要求1所述的页岩气压裂加砂方法，其特征在于：所述步骤(2)中，压裂段长为60-80m，段内2-6簇射孔，簇间距为8-25m；射孔孔眼直径大于14mm，靠近水平井筒B靶点方向的射孔簇采用20-24孔/m的孔密，靠近水平井筒A靶点方向的射孔簇采用12-16孔/m的孔密。3.如权利要求1所述的页岩气压裂加砂方法，其特征在于：所述步骤(3)中，酸用量为10-30m3，酸排量为1-2m3/min；替酸液采用60-80mPa
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s的高黏度胶液，直到所有设计酸量完全被替入地层。4.如权利要求1所述的页岩气压裂加砂方法，其特征在于：所述步骤(4)中，注入酸后，分别泵注高黏度胶液和中黏滑溜水进行压裂造缝和扩缝；高黏度胶液用量为3-5倍井筒容积，中黏滑溜水用量为2-4倍井筒容积；高黏度胶液造缝过程中在半分钟时间内提排量至设计最高排量的50-60％，换中黏滑溜水后提排量至设计最高排量的70-80％；所述高黏度胶液的粘度为60-80mPa
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s；中黏滑溜水的粘度为6-9mPa
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s。5.如权利要求1所述的页岩气压裂加砂方法，其特征在于：所述步骤(5)中，待缝长延伸至设计缝长的60-70％，进行中黏滑溜水携70-140目小粒径粉陶加砂压裂；排量保持设计最高排量的70-80％；此阶段粉陶起始砂液比为3％，携砂液段塞液量为0.8-1.2倍井筒容积，之后以相同排量注入0.6-1倍井筒容积的中黏滑溜水作为隔离液，分段加入粉陶，并逐步提升砂液比，砂液比台阶增量为1-2％。6.如权利要求1所述的页岩气压裂加砂方法，其特征在于：所述步骤(6)中，将中黏滑溜水隔离液泵注排量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海涛，蒋廷学，左罗，仲冠宇，卞晓冰，李双明，苏瑗，肖博，卫然，张旭，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：