一種碳酸鹽巖儲層控水增效壓裂方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣田開發(fā)領(lǐng)域，更進(jìn)一步說，涉及一種油氣田開發(fā)領(lǐng)域中的碳酸鹽巖儲層控水增效壓裂方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸鹽巖油藏是受構(gòu)造-巖溶作用形成的縫洞系統(tǒng)控制，由多個(gè)縫洞體在空間上疊合形成的復(fù)合油氣藏。平面上，網(wǎng)狀溶道、潛流洞、表層溶蝕帶縫洞體相互交叉，呈層狀多層系分布?？v向上，網(wǎng)狀多層溶道、潛流洞、表層溶蝕帶交雜，形成縫洞集合體。而在儲層物性上，碳酸鹽巖儲層基質(zhì)滲透率低、縫洞單元間具有很強(qiáng)的封隔性，大部分油井完井后自然產(chǎn)能低或無自然產(chǎn)能，需要通過儲層改造投產(chǎn)。
[0003]在對該類油藏，酸壓工藝技術(shù)是碳酸鹽巖油藏儲層改造的主要技術(shù)，但目前酸壓技術(shù)仍難以實(shí)現(xiàn)深穿透，而水力加砂壓裂技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)深穿透造長縫的目的。但是，對于大規(guī)模水力壓裂施工，由于碳酸鹽巖儲層層間應(yīng)力差異小，無法有效阻擋裂縫在垂向上的延伸擴(kuò)展，必將導(dǎo)致水力壓裂形成的裂縫在垂向上延伸進(jìn)入目的層周邊的水層，而裂縫延伸的不確定性也勢必會從橫向上溝通含水儲集體，從而造成油井壓裂后，儲層中的水沿著裂縫流入井筒，引起油井突然水淹。這一方面使得壓裂施工有效期極短，不能實(shí)現(xiàn)提高油井產(chǎn)量的目的，另一方也制約該類儲層的壓裂設(shè)計(jì)規(guī)模，無法有效溝通油井周邊的有效儲集體。
[0004]碳酸鹽巖儲層大規(guī)模水力壓裂技術(shù)是一項(xiàng)世界級的難題，目前國內(nèi)外對于該技術(shù)難題的處理的主要思路是根據(jù)地層中存在的巖性、物性差異帶，作為裂縫延伸過程的阻擋層，對于層間應(yīng)力接近的儲層，采取加入轉(zhuǎn)向劑或暫堵劑的控制縫高技術(shù)措施。但目前的控縫高技術(shù)的實(shí)施效果不理想，即使能夠控制住縫高，但儲層中水體的分布在縱、橫向上分布不一，壓裂對水體的溝通是必然的。
[0005]對于碳酸鹽巖儲層增產(chǎn)改造目前已開展了多項(xiàng)技術(shù)研究和試驗(yàn)，如:深穿透酸壓、堵水與壓裂連作技術(shù)、選擇性堵水技術(shù)、控縫高技術(shù)等。上述技術(shù)措施主要局限性為:①酸蝕裂縫長度有限，難以實(shí)現(xiàn)溝通遠(yuǎn)井地帶的縫(洞)儲集體目的；②碳酸鹽巖油藏高角度裂縫發(fā)育，由于部分井儲層與非儲層間應(yīng)力差值小，縫高難以控制，分層、返層效果差；③選擇性堵水技術(shù)降低油井出水率的有效期短，一旦溝通水體，會產(chǎn)生水淹現(xiàn)象控制壓裂規(guī)模和排量參數(shù)等控縫高措施使得施工效果有限，無法溝通儲集體。
[0006]總而言之，縫洞型碳酸鹽巖儲層的開發(fā)目前主要手段有限，酸壓所形成酸蝕裂縫長度有限(一般認(rèn)為小于120m)，裂縫穿透距離有限，不能實(shí)現(xiàn)有效溝通遠(yuǎn)井縫洞發(fā)育帶的目的；而采用水平井下封隔器籠統(tǒng)酸壓，難以對存在物性差異的多個(gè)目標(biāo)儲集體進(jìn)行改造和開發(fā)，改造效果不理想；縫洞型碳酸鹽巖水力加砂壓裂技術(shù)需要在選井選層、壓裂液體系優(yōu)選、支撐劑體系篩選、工藝技術(shù)設(shè)計(jì)等方面開展研究和應(yīng)用，才能做到既能保證形成較長的有效裂縫長度，又能保證裂縫高導(dǎo)流能力，通過提高溝通更遠(yuǎn)處有效儲層的機(jī)率，達(dá)到提高改造儲層的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題，本發(fā)明提供了一種碳酸鹽巖儲層控水增效壓裂方法。針對碳酸鹽巖儲層儲集體特點(diǎn)和水力壓裂施工的技術(shù)難點(diǎn)，采用疏水支撐劑的控水增效壓裂方法；具體包括壓裂液體系(陽離子壓裂液、油包水乳化壓裂液)、壓裂工藝(控阻水優(yōu)化設(shè)計(jì)、定向加砂、大尺度造縫)和排產(chǎn)制度(高限壓排液和限壓生產(chǎn))等工藝技術(shù)的設(shè)計(jì)依據(jù)和方法。基本原理是在壓裂施工過程中，形成一條具有過油阻水性能的高導(dǎo)流裂縫，對見水油層利用改性支撐劑的疏水性進(jìn)行堵水，能夠有效地控制壓開水層中的通過裂縫流入井筒，從而充分發(fā)揮疏水支撐劑的控水、阻水性能，提高碳酸鹽巖儲層壓裂增產(chǎn)效果，減緩壓后見水時(shí)間，降低壓裂后的產(chǎn)水量，增加壓裂有效期。
[0008]本發(fā)明的目的是提供一種碳酸鹽巖儲層控水增效壓裂方法。
[0009]包括以下步驟:
[0010](I)壓裂液及疏水支撐劑的配置:
[0011]疏水支撐劑為接觸角范圍在85°?135°之間，粒徑范圍在0.15mm?0.9mm之間，體密度范圍在1.8?2.8g/cm3的壓裂支撐劑；
[0012]壓裂液為油包水乳化壓裂液，壓裂液的油外相中液態(tài)烴占95%?99.9%，稠化劑5 %?0.1 %，乳化劑2 %?0.1 % ;壓裂液的水內(nèi)相為穩(wěn)定乳化液，其中水占95 %?99.9 %，稠化劑5%?0.1%，壓裂液中油相體積:水相體積比為0.5?0.8:0.5?0.2 ;
[0013](2)大排量前置液注入:前置液的注入過程中排量不低于3.5m3/min ；
[0014](3)調(diào)節(jié)攜砂液砂比形成定向鋪砂工藝；
[0015](4)壓裂施工結(jié)束后，以高于疏水支撐劑條帶組合最大阻水力2?2.SMPa的壓差進(jìn)行壓后排液，壓裂液順利返排的同時(shí)保持裂縫中所形成的支撐劑填充帶的穩(wěn)定；
[0016](5)在壓后生產(chǎn)過程中，保持生產(chǎn)壓差低于疏水支撐劑條帶組合的最大阻水力。
[0017]以上所述的乳化劑、稠化劑均為本領(lǐng)域通常采用的，如:羥丙基胍膠、田箐膠、香豆月父等。
[0018]本領(lǐng)域中，一些專有術(shù)語介紹如下:
[0019]疏水支撐劑:支撐劑為具有一定粒度和級配的天然砂或人造高強(qiáng)陶瓷顆粒，具有耐高溫、耐高壓、耐腐蝕、高強(qiáng)度、低密度、低破碎率等特點(diǎn)，是壓裂施工的關(guān)鍵材料，它由壓裂液帶入并支撐在壓開的地層裂隙中，從而將油氣導(dǎo)入油氣井，提高油氣產(chǎn)量。在砂?；蛱樟１砻嫱扛矘渲?，能夠改善支撐劑的強(qiáng)度和導(dǎo)流性能。
[0020]前置液:前置液為壓裂施工時(shí)首先向地層中注入的未交聯(lián)的壓裂液，其作用是破裂地層，造成一定幾何尺寸的裂縫，以備后面的攜砂液進(jìn)入，對于溫度較高的地層，前置液還可起到一定的降溫作用；針對射孔摩阻和近井地帶的彎曲摩阻，前置液可以起到一定的打磨降阻作用；針對裂縫發(fā)育儲層，前置液中攜帶微量細(xì)砂能夠起到堵塞地層中的裂隙，減少液體濾失的作用。
[0021]攜砂液:攜砂液主要用來將地面的支撐劑帶入裂縫，并攜至裂縫中的預(yù)定位置，攜砂液和其它壓裂液一樣，都有造縫及冷卻地層的作用。
[0022]砂比:是攜砂液中支撐劑和壓裂液的質(zhì)量或體積的比值，不同的砂比會影響攜砂液的密度，通常說的砂比是一個(gè)平均值。
[0023]壓后排液:在壓裂施工結(jié)束后要通過打開節(jié)流裝置降低井口壓力，使裂縫中破膠后的壓裂液返出裂縫和井筒，從而降低壓裂液對儲層的污染，排液過程要控制裂縫中的流體流速，防止支撐劑回流到井筒而降低裂縫導(dǎo)流能力。
[0024]本發(fā)明具體可采用以下技術(shù)方案:
[0025]1.所述疏水改性支撐劑具有表面疏水性，接觸角(蒸餾水)范圍在85°?135°之間，粒徑范圍在0.15mm?0.9mm之間，體密度范圍在1.8?2.8g/cm3的壓裂支撐劑，覆膜改變了支撐劑的潤濕性和流體親和力，具有親油性和疏水性，增大了水相在支撐裂縫中的驅(qū)替壓力，同時(shí)也減少了顆粒之間的摩擦。
[0026]2.油包水乳化壓裂液，壓裂液為油外相(液態(tài)烴類占95%?99.9%，稠化劑5 %?0.1 %，乳化劑2 %?0.1 % )，其中液態(tài)烴為柴油、煤油、白油、混苯，最優(yōu)為柴油、水內(nèi)相的穩(wěn)定乳化液(水占95%?99.9%，稠化劑5%?0.1% )，壓裂液中油相體積:水相體積為 0.5 ?0.8:0.5 ?0.2。
[0027]3.阻控水優(yōu)化設(shè)計(jì)，以相關(guān)測試資料為基礎(chǔ)，分析壓裂儲層的油水關(guān)系，判斷壓裂后的主要出水層位、出水位置和出水壓力等參數(shù)，根據(jù)不同疏水性、比重和粒徑的支撐劑相應(yīng)阻水、輸送性能，設(shè)計(jì)疏水支撐劑條帶組合，形成能夠控制地層水產(chǎn)出，阻礙壓裂裂縫中水相流動的支撐裂縫阻控水設(shè)計(jì)方案，使壓裂成本和壓后增產(chǎn)效果最優(yōu)化；疏水支撐劑條帶組合為疏水性強(qiáng)弱、粒徑大小不同的支撐劑在壓裂裂縫中的分布和序列組合，支撐劑填充帶和每種支撐劑填充帶需要達(dá)到的厚度、長度和高度參數(shù)。具體設(shè)計(jì)流程見附圖1。
[0028]4.定向加砂工藝，根據(jù)阻控水優(yōu)化設(shè)計(jì)確定的疏水支撐劑條帶組合與參數(shù)，設(shè)計(jì)調(diào)整疏水支撐劑的密度，分析支撐劑重力沉降速度以及運(yùn)移規(guī)律，以支撐劑密度、支撐劑加入體積量、裂縫中攜砂液流速、裂縫寬度為影響變量，建立以不同裂縫剖面處的鋪砂濃度為設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，通過流體力學(xué)數(shù)值模擬軟件Fluent的流固兩相流分析功能對鋪砂剖面進(jìn)行模擬分析，實(shí)現(xiàn)對不同密度、不同粒徑的疏水支撐劑優(yōu)化組合，設(shè)計(jì)壓裂施工時(shí)的支撐劑加砂程序，保證在壓裂后形成的支撐劑填充帶構(gòu)成符合阻控水優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。定向加砂工藝原理見附圖2。
[0029]5.大尺度造縫工藝，阻控水壓裂設(shè)計(jì)對裂縫的立體尺度有具體要求，由于疏水支撐劑具有一定控制地層水產(chǎn)出的性能，測定的水相流動阻