非常規(guī)油氣儲層液化石油氣壓裂改造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非常規(guī)油氣儲層壓裂改造技術(shù)，具體涉及一種非常規(guī)油氣儲層液化石油氣壓裂方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水力壓裂是油氣儲層增產(chǎn)改造的重要措施。對于極低滲透率的頁巖油氣、致密砂巖氣、煤層氣等非常規(guī)油氣儲層，只有通過壓裂改造，才能夠經(jīng)濟(jì)開發(fā)。
[0003]水力壓裂技術(shù)是利用液體壓力壓裂儲層，形成油氣通道的一種方法。一般利用地面高壓泵，通過井筒向油氣儲層注入壓裂液。井底壓裂液壓力超過井底附近儲層巖石的破裂強(qiáng)度時，儲層即被壓裂，隨后向儲層注入帶有支撐劑的壓裂液。壓裂完成后，壓裂液在地層壓力作用下返排到地面，支撐劑則留在儲層中使裂縫保持張開狀態(tài)，形成油氣滲流通道。目前壓裂液主要以水基壓裂液為主，二氧化碳、氮以及烷烴也被用作壓裂液。
[0004]在非常規(guī)油氣開發(fā)中，水基壓裂存在明顯缺陷:耗水量大，限制缺水區(qū)域頁巖氣資源的開發(fā)；需要處理大量返排液，增加開發(fā)成本；返排液中有害物質(zhì)污染環(huán)境；水基壓裂液對水敏儲層傷害大，影響資源采收率。
[0005]液化石油氣作為壓裂液，是一種無水壓裂技術(shù)，可解決上述水基壓裂技術(shù)遇到的問題。相較水基壓裂具有諸多優(yōu)勢:消除獲得水資源及處理廢水的成本；和水基壓裂相比，有效壓裂裂縫增加；保持更高的相對滲透率；不引起粘土膨脹，儲層傷害?。粔毫押?，壓裂液迅速返排；儲層中的礦物、放射性物質(zhì)等不會隨壓裂液返排到地面；返排液經(jīng)過分離可繼續(xù)用于壓裂或直接出售。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明涉及一種非常規(guī)油氣儲層液化石油氣壓裂方法。該方法以低溫液態(tài)甲烷或者低溫超臨界甲烷作為前置壓裂液，交聯(lián)液化石油氣作為攜砂液，采用常溫常壓連續(xù)混砂技術(shù)，消除了水基壓裂技術(shù)存在的諸多缺點(diǎn)，具有和水基壓裂效率相當(dāng)?shù)拇笠?guī)模連續(xù)壓裂作業(yè)能力。該方法可以包括以下步驟:
[0007]壓裂:利用高壓泵將液化石油氣壓裂液注入油氣井中，液化石油氣在足夠的壓力和泵注速率下對儲層進(jìn)行壓裂，使儲層產(chǎn)生裂縫。一般以低溫液化石油氣為壓裂液。通過高壓泵注系統(tǒng)，將低溫壓裂液注入油氣儲層，在足夠壓力和泵注速率下壓裂儲層，低溫壓裂液在高溫儲層內(nèi)吸熱膨脹進(jìn)一步壓裂儲層。
[0008]支撐:常溫、常壓下，支撐劑、交聯(lián)劑和液態(tài)烷烴混合物通過容積泵系統(tǒng)混入液化石油氣壓裂液管道中，支撐劑隨壓裂液進(jìn)入壓裂形成的裂縫中，壓裂完成后壓裂液氣化返排，支撐劑留在儲層裂縫中形成支撐。
[0009]回收:井口降壓，壓裂液氣化返排，通過分離裝置在井口分離、回收。
【附圖說明】
[0010]圖1壓裂系統(tǒng)原理圖。
[0011]圖2壓裂液、支撐劑在線混合裝置示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明涉及一種非常規(guī)油氣儲層液化石油氣壓裂改造方法，以液化石油氣或交聯(lián)液化石油氣為壓裂液。該方法適用于，但不限于頁巖油氣、致密砂巖油氣、煤層氣等非常規(guī)儲層。相較于傳統(tǒng)水基壓裂液，該發(fā)明為無水壓裂，既節(jié)省水資源，又可重復(fù)回收利用節(jié)約成本，同時可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)壓裂作業(yè)，作業(yè)效率和水基壓裂作業(yè)相當(dāng)。
[0013]本發(fā)明設(shè)計的壓裂方法主要包扣壓裂、支撐、壓裂液回收等步驟。圖1給出了本發(fā)明實(shí)施過程原理示意圖。壓裂系統(tǒng)I通過井2壓裂儲層3。壓裂系統(tǒng)由壓裂液源10，支撐劑源14，壓裂泵17組成。壓裂液回收系統(tǒng)包括分離裝置20及儲存裝置21。壓裂流程:壓裂液10通過壓裂泵直接注入井2，壓裂儲層3，支撐劑14通過容積泵系統(tǒng)15混入壓裂液中，壓裂液和支撐劑的混合液通過壓裂泵17注入儲層中，壓裂完成后關(guān)閉注入閥18，打開返排閥19，返排液通過分離器20，返排液存儲在容器21中。
[0014]在一個實(shí)施例中，液化天然氣(主要成分為甲烷)被用作前置壓裂液，交聯(lián)的液化石油氣(主要成分為丙烷)用作攜砂液。通常前置壓裂液儲存于壓力0.1-4.6MPa，溫度-162°C到_83°C的低溫罐車內(nèi)。壓裂時，利用高壓、低溫壓裂系統(tǒng)I將液化天然氣壓裂液注入油氣井2中，根據(jù)井底溫度及壓力，前置液在井底處于液態(tài)，或者超臨界狀態(tài)，當(dāng)注入壓力和注入速率足夠大時，儲層內(nèi)形成壓裂裂縫，壓裂液在裂縫中吸熱膨脹，同時儲層溫度降低產(chǎn)生度應(yīng)力，裂縫進(jìn)一步延伸，具有良好造縫能力。當(dāng)裂縫延伸到設(shè)計長度時，利用支撐劑泵注系統(tǒng)，將低密度高強(qiáng)度支撐劑和液態(tài)烷烴(戊烷、乙烷或者輕質(zhì)原油)混合液按一定比例注入壓裂液管道內(nèi)，通過混合裝置16，支撐劑在壓裂液內(nèi)混合更加均勻。圖2給出了，壓裂液、支撐劑在線混合系統(tǒng)原理圖。支撐劑注入壓裂液管線，進(jìn)入混合腔，壓裂液通過混合腔內(nèi)螺旋葉片，混合均勻。本發(fā)明方法中，支撐劑添加過程在常壓下操作，具有安全、連續(xù)高效等優(yōu)點(diǎn)。壓裂完成后，降低井口壓力，壓裂液快速氣化，返回地面，通過返排液分離回收系統(tǒng)可完全回收壓裂液。在井場采用小型移動式天然氣液化裝置可將回收的石油氣再次液化，用于下一次壓裂施工。
【主權(quán)項】
1.一種非常規(guī)油氣儲層液化石油氣壓裂改造方法，該方法包括以下步驟: 壓裂:利用高壓泵將前置液化石油氣壓裂液注入油氣井中，液化石油氣在足夠的壓力和泵注速率下對儲層進(jìn)行壓裂，使儲層產(chǎn)生裂縫。 支撐:將支撐劑、交聯(lián)劑和液態(tài)烷烴混合物注入液化石油氣壓裂液管道中，支撐劑隨液化石油氣壓裂液進(jìn)入壓裂形成的裂縫中，壓裂完成后壓裂液氣化返排，支撐劑留在儲層裂縫中形成支撐。 回收:壓裂液氣化返排，在井口回收、分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，液化石油氣由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及戊烷中的一種或任意組合構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，前置液化石油氣壓裂液由低溫液態(tài)甲烷或低溫超臨界甲烷構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3，存儲罐車中低溫液化石油氣壓力在0.1-4.6MPa，溫度為-162°C到-83 0C ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1，支撐劑和液態(tài)烷烴在常溫、常壓下混合，通過容積泵系統(tǒng)，混入壓裂液管道內(nèi)，利用在線混合裝置將支撐劑和壓裂液混合均勻，不需要外部攪拌裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，所述支撐劑采用低密度高強(qiáng)度支撐劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，壓裂過程中可大規(guī)模連續(xù)的提供壓裂液和支撐劑。
【專利摘要】一種基于液化石油氣的非常規(guī)油氣儲層壓裂方法。通過高壓泵系統(tǒng)將低溫液化石油氣壓裂液壓入油氣儲層，儲層在高壓下破裂，低溫液化石油氣壓裂液在儲層中吸熱膨脹，進(jìn)一步壓裂儲層，隨后支撐劑由交聯(lián)的壓裂液帶入儲層。壓裂后，壓裂液氣化返排，經(jīng)回收分離后，可重復(fù)利用。交聯(lián)劑、支撐劑等添加劑通過常壓在線混合方式加入壓裂液，省去外部攪拌裝置，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)壓裂施工。
【IPC分類】E21B43-267, C09K8-62
【公開號】CN104806221
【申請?zhí)枴緾N201510223548
【發(fā)明人】王會杰, 張東曉, 陳學(xué)義
【申請人】北京大學(xué), 北京工道能創(chuàng)科技有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月6日