一种多簇裂缝均匀延伸的压裂方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种多簇裂缝均匀延伸的压裂方法及应用。所述压裂方法采用剪切增稠滑溜水大排量造缝施工；所述剪切增稠滑溜水是由包括以下步骤的方法制备的：步骤(一)，硅酸乙酯、醇、水、氨水混合得到溶液A；步骤(二)，氨基聚乙二醇和硅烷偶联剂搅拌水解得到溶液B；步骤(三)，将溶液B缓慢滴入溶液A，加入催化剂，搅拌，水解反应得到粘稠溶液，冷却，制得剪切增稠滑溜水。本发明专利技术的方法可以最大限度地促进压裂液在井筒中的流动，最大限度地提高裂缝内的净压力，进而可促进裂缝复杂性及改造体积的增加。从而达到增加产量的目的。从而达到增加产量的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种多簇裂缝均匀延伸的压裂方法及应用


[0001]本专利技术涉及石油钻井
，进一步地说，是涉及一种多簇裂缝均匀延伸的压裂方法及应用。

技术介绍

[0002]目前，套管固井的水平井下桥塞多簇射孔分段压裂技术，已在砂岩、页岩及煤层气中，获得大规模推广应用。
[0003]但在多簇射孔进行压裂施工时，很难保证每簇均匀起裂和延伸，原因是：1)一般水平井筒A靶点高，B靶点低，有时两者高差400m以上，因此，各簇失控位置因高度差造成地应力大小不均，越靠近A靶点的地应力越低，越容易先被压开，越靠近B靶点越不易被压开；2)在水平井筒中压裂液流动时存在流动压降，排量越大，黏度越大，上述流动压降越大。显然地，靠近A靶点井筒压力也最高，B靶点最低，则裂缝压开及延伸程度，同样从A靶点到B靶点逐级降低。且上升排量及压裂液黏度越高，则各簇裂缝延伸的差异化程度越大，则裂缝相互干扰形成的诱导应力越小，则越不易于形成复杂裂缝及提高改造体积；3)在加砂过程中，由于支撑剂与压裂液的密度差异一般在2
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3倍以上，换言之，支撑剂与压裂液的流动跟随性差，靠近A靶点裂缝延伸虽大，但开始时支撑剂进入的比例并不多。支撑剂大部分进入靠近B靶点附近的裂缝中去，造成支撑剂在裂缝中及缝口堆积，从而阻止了后续支撑剂的继续进入，最终的结果是压裂液及支撑剂大量进入靠近A靶点的裂缝中。最终的结果，仍导致多簇射孔裂缝的非均匀延伸，且起步砂液比越高，滑溜水的黏度越低，上述多簇裂缝非均匀延伸的程度也越大。
[0004]上述非均匀延伸的情况，在国内外都有大量的监测数据证实。目前，关于多簇裂缝均匀延伸的方法几乎是空白。
[0005]剪切增稠是指一些流体在剪切速率升高到一定值后粘度迅速变大，而一旦撤去剪切速率，其粘度又会迅速降低。当前，常规压裂液均为剪切变稀压裂液，而常规的剪切增稠流体的制备技术中，主要利用二氧化硅等微纳米粒子单分散介溶解在聚乙二醇等极性溶剂中制备剪切增稠流体，由这种方式配制的剪切增稠流体能够以十分稳定的状态存在，在特定的剪切过程中，二氧化硅纳米粒子表面的硅羟基与聚乙二醇之间由于氢键的相互作用会形成粒子簇，从而使体系的表观粘度瞬间增大表现出类似于固体的行为，达到剪切增稠效果。然而该制备方法目前还存在以下问题：该体系在高剪体系呈现类似固体行为，粘度太高使得其职能应用于个人防护等领域，缺乏能够应用于高剪切速率下流体仍呈现流体状态，只是粘度达到增稠要求的体系，可以应用于钻完井及压裂等石油勘探开发领域。此外而且如果要制备高效剪切增稠流体，就需要二氧化硅的含量保持在一个较高的水平线上形成更多更大的粒子簇；但高浓度的二氧化硅纳米粒子体系不但导致原料的浪费，原料利用率低，流体密度大，成本较高。
[0006]中国专利CN104327795A公开了一种剪切增稠液的制备方法，以纳米粒子为STF液体的固相成份，采用非挥发性液体介质和挥发性稀释溶剂配制成混合溶液，在搅拌和超声
作用下，将纳米粒子分散到混合溶液中形成乳液，然后在真空条件下脱除稀释溶剂，得到均一、透明、稳定的STF液体，其制备过程简便，可以实现STF液体的大规模制备，为STF液体的商业应用提供了技术基础。
[0007]中国专利CN104047162A公开了一种新型剪切增稠流体的制备方法。首先制备了四针状ZnO晶须和聚乙二醇的混合体系，通过超声、静置等手段保证了介质的均匀分散，然后向体系中添加SiO2微纳米球，通过机械搅拌和球磨分散等处理方式最终得到一种新型的剪切增稠流体，该方法一方面拓展了四针状ZnO晶须的应用，另一方面能够有效的实现两种介质的均匀分散，并且较单独SiO2作为分散介质的增稠体系在相同SiO2质量分数的前提下剪切增稠效果有明显提高，且提高量可以达到3倍以上，具有制备工艺简单，成本低，产品性质稳定，原料利用率高等诸多优势。
[0008]中国专利CN107502288A公开了一种纳米二氧化硅剪切增稠液体的制备方法。该方法包括：加热分散介质至80℃～140℃，向其中加入纳米二氧化硅微球，搅拌混合5min～1h，再向其中加入硅烷偶联剂搅拌混合，密封冷却至室温即得。本专利技术采用直接加热分散介质的方式，在搅拌下混合，可以降低纳米二氧化硅剪切增稠液体的粘度，提高液体的分散性和稳定性，提高了制备效率，而且不引入其他杂质。本专利技术的制备方法操作简单，便于大规模生产。
[0009]以上专利需要大量成品纳米二氧化硅材料，成本太高，且二氧化硅材料粒径过大(50
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500nm)不适用于滑溜水中，伤害太大。
[0010]因此，有必要研究提出一种新型剪切增稠压裂液及配套的压裂方法。

技术实现思路

[0011]为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提供了一种多簇裂缝均匀延伸的压裂方法及应用。
[0012]本专利技术从分散介质出发，提高剪切增稠滑溜水的效果。使用该种方法制备的剪切增稠滑溜水作为压裂液使用，能在井筒中呈现出中等黏度特性，在孔眼中呈现高黏度特性，在裂缝中呈现低黏度特性，即使不考虑温度场的影响，可以利用此特性，一来便于促进压裂液在井筒中的流动；二来，在孔眼处的高黏度特性，尤其是多簇射孔裂缝中的排量分配不同，如上所述，应是靠近A靶点排量最高，在各簇射孔总数一定的情况下，A靶点附近的射孔处剪切速率最高，越往B靶点，射孔簇处剪切速率越低。按上述新型滑溜水及胶液的剪切变稠特性，越靠近A靶点压裂液黏度越高，越靠近B靶点黏度越低，因此，即使存在上述多簇射孔裂缝非均匀延伸的特性(A靶点附近裂缝延伸程度最大，B靶点附近裂缝延伸程度最低)，但由于上述压裂液的特殊流变性，也具有自适应调节压裂液进入各簇裂缝中压裂液量的作用，最终的结果是，只要压裂液黏度随剪切速率的差异导致的差异足够大，就可确保进入各簇裂缝中的压裂液体积相当或接近，最终可确保各簇裂缝的均匀起裂和延伸效果；三来，在裂缝中的低黏度压裂液，还具有沟通与延伸更多小微尺度裂缝的能力，也利于促进裂缝复杂性及改造体积的大幅度提升。
[0013]本专利技术的目的之一是提供一种多簇裂缝均匀延伸的压裂方法。
[0014]本专利技术的方法包括：关键储层参数的评估、水平段地质工程甜点计算及段簇位置优选、裂缝参数优化、压裂施工参数的优化、剪切变稠压裂液体系制备、下桥塞及射孔联作
作业、酸预处理作业、剪切增稠滑溜水大排量造缝施工、70
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140目支撑剂注入施工、40
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70目支撑剂注入施工、30
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50目支撑剂注入施工、顶替作业等一系列步骤，最大限度地促进压裂液在井筒中的流动，最大限度地提高裂缝内的净压力，进而可促进裂缝复杂性及改造体积的增加。从而达到增加产量的目的。
[0015]所述压裂方法采用剪切增稠滑溜水大排量造缝施工；
[0016]所述剪切增稠滑溜水是由包括以下步骤的方法制备的：
[0017]步骤(一)，硅酸乙酯、醇、水、氨水混合得到溶液A；
[0018]步骤(二)，氨基聚乙二醇和硅烷偶联剂搅拌水解得到溶液B；
[0019]步骤(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多簇裂缝均匀延伸的压裂方法，其特征在于：所述压裂方法采用剪切增稠滑溜水大排量造缝施工；所述剪切增稠滑溜水是由包括以下步骤的方法制备的：步骤(一)，硅酸乙酯、醇、水、氨水混合得到溶液A；步骤(二)，氨基聚乙二醇和硅烷偶联剂搅拌水解得到溶液B；步骤(三)，将溶液B缓慢滴入溶液A，加入催化剂，搅拌，水解反应得到粘稠溶液，冷却，制得所述剪切增稠滑溜水。2.如权利要求1所述的压裂方法，其特征在于：所述步骤(一)中，所述的硅酸乙酯、醇、水和氨水的体积比为：1：(1～1.6)：(1～1.8)：(0.02～0.1)；所述醇为乙醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇、正丁醇或乙二醇中的一种或组合。3.如权利要求1所述的压裂方法，其特征在于：所述步骤(二)中，所述氨基聚乙二醇的分子量大于等于50万；所述的氨基聚乙二醇和硅烷偶联剂的质量比为1：(0.001
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0.03)；所述水解的反应温度为45
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55℃。4.如权利要求1所述的压裂方法，其特征在于：所述步骤(三)中，所述催化剂为醋酸或碱；所述催化剂的用量为溶液A和溶液B质量之和的0.1％
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3％；所述的溶液A和溶液B质量比为(0.2
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1)：1；所述水解反应的温度为50℃
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60℃；水解反应时间为2
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6h。5.如权利要求1所述的压裂方法，其特征在于所述方法包括：1)关键储层参数的评估；2)水平段地质工程甜点计算及段簇位置优选；3)裂缝参数及压裂施工参数优化；4)制备剪切增稠滑溜水；5)下桥塞及射孔联作作业；6)酸预处理作业；7)剪切增稠滑溜水大排量造缝施工；8)70
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140目支撑剂注入施工；9)40
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70目支撑剂注入施工；10)30
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50目支撑剂注入施工；11)顶替作业。6.如权利要求5所述的压裂方法，其特征在于：所述步骤4)中，制备三种剪切增稠滑溜水：低黏剪切增稠滑溜水、中黏剪切增稠滑溜水和高黏剪切增稠滑溜水；其剪切1小时后基础黏度分别达到0.8
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1.2mPa
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s、1.5
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2.5mPa
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋廷学，黄静，卞晓冰，
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：