[发明专利]一种多孔柱状压裂方法及其液相支撑材料和应用

说明书

本发明公开了一种多孔柱状压裂方法，其特征在于，在压裂过程中，通过注入液相支撑剂替代原有的固相支撑剂，液相支撑剂固化，形成支撑材料；所述在液相支撑剂中加入均匀分散放的纳米级成孔剂；本发明通过液体注入，压裂能够进入的裂缝，均能够形成支撑，解决了常规支撑剂输运能力有限的问题；且本发明提供的液相支撑材料携带性好，对于压裂液的要求较低，配制压裂液可以有更广泛的溶剂选择，包括自来水、井水、湖水、海水、地层水、采出水及压裂返排水等的一种或复合；与常规压裂体系相比，压裂液中的增粘剂的用量也大幅度降低。

技术领域

本发明属于压裂技术领域，具体涉及一种多孔柱状压裂方法及其液相支撑材料和应用。

背景技术

水力压裂技术作为油气井增产、水井增注的主要措施，目前已广泛应用油气田的开发。而在水利压裂技术中，支撑剂是重要材料之一，其目的是支撑压裂形成的裂缝，防止裂缝闭合，为油气的流动提供通道，从而提高流体通过地层的能力。在水力压裂发展的过程中曾使用过多种材料作为支撑剂，例如石英砂、金属铝球、核桃壳、玻璃珠、陶粒等。随着水力压裂技术应用越来越成熟，一些深层及低渗透油气藏得以开发，同时对支撑剂的要求也随之提高，对支撑剂的性能，例如圆球度、抗压强度、酸溶解度及密度等都提出了更高的要求。

目前，应用最为广泛的压裂技术是常规胍胶压裂液体系与加砂压裂组合，该技术普遍存在以下问题：

1)为了提升压裂液对支撑剂的携带性，常采用高粘度的压裂液来携带支撑剂，但高粘度的压裂对于地层的伤害较高，会影响压裂的效果；

2)优于压裂液对于支撑剂的携带性有限，支撑剂通常难以进入离井口较远的二级、三级分支裂缝，支撑剂难以进入形成有效支撑；

3)固体支撑剂的注入会对管线，井筒造成一定的磨损，同时加砂压裂工艺复杂，高浓度加砂通常伴随的高排量、高泵压对井口、施工设备、施工管柱要求高，加砂过程中的控制不当还会造成砂堵，潜在较大的工程施工风险和人员安全风险。而且，在支撑剂注入过程中，因为支撑剂密度大和刚性等因素，支撑剂往往很容易造成脱砂、砂堵、注不进等，使得施工不能达到预期效果，甚至造成井筒砂堵。

4)常规支撑剂最终形成的油气流通通道为支撑剂堆积中的小空隙，其对于油气的渗流性较差。

近年来，石油工作者们大多致力于低密度、高强度的固相支撑剂的研究，得到了不少可喜效果，但不管支撑剂密度的高低，常规加砂压裂施工过程中的固相支撑剂仍会出现注入难、难注入等问题。因此不少研究者提出液体支撑剂这一理念，其原理为通过注入液体支撑剂代替传统的固体支撑剂，液体支撑剂注入地层后，由于井筒和地层中的高速剪切作用，形成小颗粒，然后在地层温度的作用下，固化形成支撑剂。该方法避免了使用传统固体支撑剂过程中的难以注入，砂堵等问题。但是其在使用过程中依然存在以下问题：

1)其在注入过程中的剪切效果不可控，形成的颗粒大小随机；

2)当注入过程停止后，被打散的颗粒有再次汇集的可能，然后将直接堵死地层。

3)最终其导流通道依然是小颗粒堆积形成的渗流空间，其形成支撑裂缝的导流能力和常规支撑剂依然没有太大的差异。

现有技术1

专利CN 113322058 A中介绍了一种应用于海域环境的相变支撑剂及其制备方法，所述相变支撑剂包括：环氧树脂作为固化体系，选用酚醛胺环氧树脂固化剂作为环氧树脂固化剂，2-甲基咪唑作为固化促进剂，选用纳米SiO2作为乳化剂，选用胍胶水溶液作为乳液溶剂。

现有技术1的缺点：

该技术主要是通过乳化形成的树脂颗粒，来形成对地层支撑的固相颗粒，但乳化颗粒在地层中稳定性不确定，如果在高温高压的地层中不能形成稳定的乳化颗粒，则容易堵塞地层。同时其最终也是通过固相颗粒来形成支撑，而树脂颗粒在高温情况下，容易软化，在地层的高闭合压力的情况下，导流能力将大大降低。