[发明专利]一种体积压裂中间歇式部分封堵缝中造缝的方法

摘要

一种体积压裂中间歇式部分封堵缝中造缝的方法，基于油藏精细描述、岩石力学参数及地应力测试，借此对压裂工艺进行设计，内容包括：施工参数及泵注程序、堵剂封堵参数、压裂主缝长度、第一次注堵剂时已延伸的主裂缝长度l等；通过在造缝点处选用不同的封堵形式，可实现在薄弱点及非甜点区造缝，提高了造缝的针对性；通过在某造缝点处一次性的部分封堵解堵，实现了在造缝点处造缝且不影响后续造缝点的造缝，同时避免了砂堵的可能性，提高了造缝的有效性；通过部分封堵，实现了在造分支缝的同时主裂缝还可继续延伸，不影响非常规储层造长缝的要求，极大的提高了缝网的复杂程度，增加了储层泄油体积。

主权项

1.一种体积压裂中间歇式部分封堵缝中造缝的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)缝网压裂可行性分析：对非常规储层进行判断，条件是最大最小水平主应力差范围在2‑7MPa；(2)对非常规储层进行油藏评价、岩石力学及地应力测试，油藏评价内容包括：储层展布规律、甜点区及非甜点区分布、储层弱胶结面及天然裂缝分布；岩石力学参数及地应力测试包括：岩石抗张强度、断裂韧性、两水平主应力差值Δp及其横向展布规律和造缝点起裂压力；(3)根据油藏精细描述结果、岩石力学参数及地应力测试进行压裂设计，设计内容包括：施工排量Q、砂比S、水力主缝的最终长度L、第一次注堵剂时主裂缝已延伸的长度l、封堵剂距射孔端距离ΔLi、预计造分支缝的净压力Pnet和封堵时间ti、封堵剂性质以及堵塞物封堵形式；①结合储层物性特征及产能要求，设计最终的压裂主缝长度L；、施工排量Q、砂比S、泵注程序根据同一区块相似压裂井、非常规储层及造缝点特征进行设计，原则上是在工艺设备允许范围内采取“大排量、低砂比、低粘度”的方式进行施工；②之后通过对储层的精细评价，对各预设造缝点进行排序，这些造缝点包括：储层弱面、天裂缝发育部位以及非甜点区；③确定第一次注堵剂时已延伸的主裂缝长度l，即检测到主裂缝延伸长度达到l时开始注堵剂造第一个分支缝；④封堵参数设计：a、确定第i个造缝点的堵剂封堵位置ΔLi即距离射孔端距离：封堵达到临界状态时裂缝内净压力达到分支缝起裂压力，堵剂与压裂壁面上的剪切应力为：根据汤姆斯对于阻力速度μ_weq的定义，可知：由上述两公式可知，第i个造缝点的堵剂封堵位置ΔL_i为：其中，阻力速度μ_weq可通过下式进行计算：颗粒自由沉降速度μ_p通过丹尼什公式进行计算：上述各式中，ω_i为第i个造缝点处的缝宽，ρ_sc为携砂液密度，ρ_l、ρ_s分别为支撑剂密度和压裂液体密度，d_p为支撑剂粒径，R_h为水力半径，μ_a为压裂液视粘度，n为流性指数，k_a为压裂液在裂缝中的视粘度，Δp_i为第i个造缝点所需的净压力；b、根据储层弱胶结面、天然裂缝及非甜点区岩石起裂压力大小，确定第i个造缝点处分支缝起裂所需的净压力Pnet；在天然裂缝发育或储层弱面造分支缝，发生张性断裂所需裂缝内净压力为：当时，P_net取最大值，即：P_net(m)＝σ_H‑σ_h；可见，只要裂缝内净压力大于两水平主应力差值，天然裂缝或储层弱面便会发生张性断裂而起裂；天然裂缝或储层弱面发生剪切断裂所需净压力为：当时，P_net取最大值，即：天然裂缝或储层弱面处粘聚力τ₀＝0，因此天然裂缝或储层弱面发生剪切断裂的最大值同样为两水平主应力差值；θ为天然裂缝或胶结弱面与最大水平主应力的夹角；非甜点区造缝即在岩石本体物性差的区域造分支缝，所需裂缝内净压力为：Pnet＝‑(σH‑σh)‑St，可见，只要裂缝内净压力大于两水平主应力差与岩石抗张强度之和便可在岩石本体形成分支缝；综上，造缝点处所需的净压力可分为两类，一类是在天然裂缝或储层弱面造分支缝，其所需的裂缝内净压力为两水平主应力差值；另一类是非甜点区造缝，其所需的裂缝内净压力为两水平应力差与岩石抗张强度之和；因此，根据各造缝点的岩石力学参数及地应力大小，就可确定相应的憋压数值；c、设计第i个造缝点所需的堵剂性质，预计在第i个造缝点进行造缝时，计算出堵剂在设计排量下从配液罐输送到设计造缝点封堵位置ΔLi所需的时间ti，据此设计相应的封堵剂，确保其在达到第i个造缝点封堵位置时开始与支撑剂相互粘合、沉淀，形成一定高度的堵柱，此堵柱不完全封堵裂缝，目的是憋压造分支缝的同时主缝还可继续延伸，当地面检测到分支缝起裂延伸后，注入催化物质B促使封堵物质溶解于携砂液中且没有任何残渣；这样便完成了第i个造缝点处的造缝，同时主缝还可继续延伸；d、设计造缝点的封堵形式，如果造缝点位于缝高的上端，采用上封堵；如果造缝点位缝高下部，采用下封堵；如果造缝点位于缝高中间位置，采用上下均封堵。