一種二氧化碳-減阻水復合壓裂方法
【專利摘要】本發明提供了一種二氧化碳?減阻水復合壓裂方法。該方法包括以下步驟：向地層中注入液態二氧化碳壓裂液；一段時間后，停止注入液態二氧化碳壓裂液，然后注入未添加支撐劑的減阻水壓裂液；一段時間后，停止注入未添加支撐劑的減阻水壓裂液，然后注入攜帶支撐劑的減阻水壓裂液，一段時間后停止注入。該方法通過在各個注入階段不同體系壓裂液的做法，合理利用不同壓裂液的特殊性能，達到擴大裂縫縫網規模、溝通地層原生裂縫、增強裂縫成效、改善地層的滲流環境、提高油氣產能的效果，將該二氧化碳?減阻水復合壓裂工藝應用于低滲透油氣層，能夠提高單井產量，從而有效解決了低滲透油氣層傳統壓裂提升產能效果不好的難題。
【專利說明】
一種二氧化碳-減阻水復合壓裂方法
技術領域
[0001]本發明涉及油田勘探開發井下作業技術中的一種油井壓裂工藝，具體的說是一種二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，屬于石油天然氣技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著世界工業水平的發展，各國對于石油天然氣的需求量都在逐漸增加，為提高產量，對于低滲透地層的開采已經排在越來越重要的位置。誠然，近些年來常規壓裂技術的發展與應用已經獲得了不錯的增產效果，但現階段人們不得不重視到常規壓裂技術的一些不足之處。
[0003]常規壓裂技術的不足之處主要包括以下幾點:一是主要的常規壓裂需要用到大量的水，對含有大量黏土礦物的水敏性地層會造成永久性的傷害;二是殘留于地層的水體會發生水鎖效應，增大原油開采難度;三是常規壓裂得到的裂縫多為單一主裂縫，沒有形成復雜縫網，從而增產效果差；四是壓裂液殘渣會對地層造成傷害;五是常規壓裂用到的壓裂液黏度較高，為達到較好的返排率，破膠會比較困難。在現階段二氧化碳壓裂技術已經在理論與實施中得到成功拓展的情況下，考慮傳統與新型的復合壓裂不失為一種揚長避短的好方法。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，該壓裂方法能夠提高低滲透油氣藏的產能并且克服傳統壓裂技術上的不足之處。
[0005]為達到上述目的，本發明提供了一種二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，其包括以下步驟:
[0006](I)向地層中注入液態二氧化碳壓裂液；
[0007](2)—段時間后，停止注入液態二氧化碳壓裂液，然后注入未添加支撐劑的減阻水壓裂液；
[0008](3)—段時間后，停止注入未添加支撐劑的減阻水壓裂液，然后注入攜帶支撐劑的減阻水壓裂液，一段時間后停止注入。
[0009]根據本發明的【具體實施方式】，優選地，上述方法還包括步驟(4):壓裂一段時間后，對注入地層的液態二氧化碳壓裂液進行回收以便再利用。
[0010]在上述方法中，優選地，步驟(I)中液態二氧化碳壓裂液的注入速度為5?1m3/min，注入量為280?450m3，注入壓力控制在50?53MPa。更優選地，步驟(I)中液態二氧化碳壓裂液的注入速度為6.5?7.5m3/min，注入量為300?330m3，注入壓力控制在50?53MPa。[0011 ]在上述方法中，優選地，步驟(I)中的液態二氧化碳壓裂液可以為100%純度的液態二氧化碳。
[0012]根據本發明的【具體實施方式】，優選地，上述方法在步驟(I)之前還包括步驟(1)-1:利用液態二氧化碳壓裂液擠出井筒內的液體，避免污染地層。該步驟注入的液態二氧化碳壓裂液的量較小，可以控制在0.5?0.7m3。
[0013]在上述方法中，優選地，步驟(2)中未添加支撐劑的減阻水壓裂液的注入速度為2?3m3/min，注入量為15?20m3，注入壓力控制在9?13MPa。更優選地，步驟(2)中未添加支撐劑的減阻水壓裂液的注入速度為2.4?2.6m3/min，注入量為16?17m3，注入壓力控制9?13MPa0
[0014]在上述方法中，優選地，以所述未添加支撐劑的減阻水壓裂液的總重量為基準，步驟(2)中的未添加支撐劑的減阻水壓裂液的原料組成包括:0.01?0.015 %的減阻劑、
0.020?0.040%的表面活性劑、0.050%?0.100%的黏土穩定劑、0.030?0.050%的阻垢劑、0.005?0.008%的殺菌劑以及99%以上的水。更優選地，所述減阻劑包括聚丙烯酰胺(其分子量優選為5X 16?7X106，并且優選非離子聚丙烯酰胺和/或陽離子聚丙烯酰胺)等，所述表面活性劑包括乙氧基化醇等，所述粘土穩定劑包括季錢鹽型粘土穩定劑(例如PTA粘土穩定劑、季銨鹽側鏈型陽離子聚合物、季銨鹽雜環型陽離子聚合物等中的一種或幾種的組合)等，所述阻垢劑包括有機膦酸鹽(例如:氨基三甲叉膦酸四鈉(ATMP.Na4)和/或羥基乙叉二膦酸四鈉(HEDP.Na4)等)等，所述殺菌劑包括2，2_ 二溴-3-氮川丙酰胺(DBNPA)、四羥甲基硫酸磷(THPS)和棉隆等中的一種或幾種的組合。在本發明的減阻水壓裂液中，除了包含上述原料組成外，還可以含有減阻水壓裂液常規使用的其他添加劑，在本文中不多做贅述。
[0015]在上述方法中，優選地，步驟(3)中攜帶支撐劑的減阻水壓裂液的注入速度為2?3m3/min，注入量為40?48m3，注入壓力控制在9?13MPa。更優選地，步驟(3)中攜帶支撐劑的減阻水壓裂液的注入速度為2.4?2.6m3/min，注入量為42.0?43.5m3，注入壓力控制在9?13MPa0
[0016]在上述方法中，優選地，以所述攜帶支撐劑的減阻水壓裂液的總重量為基準，步驟
(3)中的攜帶支撐劑的減阻水壓裂液中的支撐劑的含量為15%-28%。更優選地，所述支撐劑包括陶粒和/或覆膜砂等;尤為優選地，所述支撐劑包括超低密度陶粒支撐劑和/或超低密度覆膜砂支撐劑等。該攜帶支撐劑的減阻水壓裂液中的減阻水壓裂液的原料組成可以與步驟(2)中的相同。
[0017]在上述方法中，優選地，所述地層包括低滲透地層(在本發明中也可稱為低滲透油氣層)。
[0018]本發明提供的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法主要具有以下有益效果:
[0019](I)CO2是一種非極性分子，不僅與地層配伍性好，還可與原油混相，大大降低原油的流動阻力;CO2溶于水，生成弱酸性碳酸，能抑制黏土膨脹;液態CO2在地層氣化膨脹將大大增加地層能量，同時易于返排;液態CO2壓裂液不能壓裂出主裂縫，但善于壓出復雜的細小裂縫，易于形成復雜縫網;本發明采用的液態CO2壓裂液不使用添加劑，很環保;CO2可以吸附置換出巖壁上的天然氣，提高天然氣的產量。
[0020](2)減阻水壓裂液中添加劑很少，即減少了對環境、地層的傷害與污染，又大大降低了壓裂液成本;減阻水具有較低的黏度以及施工時的較高栗入速率，能夠產生復雜度更高體積更大的裂縫網絡。
[0021](3)單純的液態CO2壓裂液與減阻水壓裂液都具有不可忽視的缺點。液態CO2黏度太低，會導致挾砂能力差，以及在地層中濾失速度快;液態CO2易于氣化，所以加砂規模受限。減阻水壓裂液攜砂能力差，用水量大，且水會對水敏性地層造成傷害。液態CO2壓裂液與減阻水的復合運用在很大程度上可以減緩這些缺點造成的影響，且優勢互補。前期利用液態二氧化碳粘度低、流動性好的特點，最大幅度溝通儲層微裂縫形成裂縫網絡;隨后利用減阻水摩阻低、流動性較好、栗入排量高的特點，促使裂縫網絡進一步延伸，縫網更長、縫寬更寬;最后利用大排量注入條件下減阻水攜砂效果較好的特點，將支撐劑帶入裂縫網絡中，實現對縫網的支撐。最后形成的壓裂成果會很好地將井筒與儲層利用復雜的裂縫網絡連接起來，且一定程度上減少了用水，減少了地層傷害。
[0022]綜上所述，本發明提供了一種二氧化碳-減阻水復合壓裂工藝。該工藝應用先注入液態二氧化碳壓裂液破裂地層，再注入減阻水壓裂液延伸拓寬裂縫，最后注入攜砂的減阻水壓裂液以支撐裂縫的思路，可以有效在地層形成較為復雜的裂縫網絡，一定程度上減少水資源的使用，并直觀地得到良好的裂縫效果以增加產量。本發明的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法采用了二氧化碳壓裂液與減阻水壓裂液相結合的工藝，以不同階段注入不同液體體系的壓裂開發思路，通過在各個注入階段不同體系壓裂液的做法，合理利用不同壓裂液的特殊性能，達到擴大裂縫縫網規模、溝通地層原生裂縫、增強裂縫成效、改善地層的滲流環境、提高油氣產能的效果，將該二氧化碳-減阻水復合壓裂工藝應用于低滲透油氣層，能夠提高單井產量，從而有效解決了低滲透油氣層傳統壓裂提升產能效果不好的難題。
【附圖說明】
[0023]圖la、圖1b和圖1c為采用本發明提供的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法得到的地層裂縫示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為了對本發明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現對本發明的技術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施范圍的限定。
[0025]本發明提供了一種二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，該方法采用的工作液主要分為未添加支撐劑的液態二氧化碳壓裂液，未添加支撐劑的減阻水壓裂液以及添加支撐劑的減阻水壓裂液三種類型;然后根據壓裂不同階段的目的，選用不同的壓裂液類型。
[0026]該方法包括以下步驟:
[0027](I)向地層中注入液態二氧化碳壓裂液，使儲層巖石憋壓直至破裂，利用二氧化碳粘度低，流動好的特點，最大幅度地溝通儲層微裂縫形成裂縫網絡(不形成主裂縫)，同時可以起到增加地層能量的作用，如圖1a所示；
[0028](2)—段時間后，停止注入液態二氧化碳壓裂液，然后注入未添加支撐劑的減阻水壓裂液，利用減阻水壓裂液摩阻低、流動性較好、栗入排量高的特點，促使裂縫網絡進一步延伸，縫網更長、縫寬更寬，如圖1b所示；
[0029](3)—段時間后，停止注入未添加支撐劑的減阻水壓裂液，然后注入攜帶支撐劑的減阻水壓裂液，將支撐劑帶入裂縫網絡中，實現對縫網的支撐，如圖1c所示，一段時間后停止注入；
[0030](4)壓裂一段時間后，對注入地層的液態二氧化碳壓裂液進行回收以便再利用。[0031 ]以下采用具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0032]實施例1
[0033]本實施例提供了一種二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，該方法采用的工作液分為未添加支撐劑的液態二氧化碳壓裂液，未添加支撐劑的減阻水壓裂液以及添加支撐劑的減阻水壓裂液三種類型。其中，該液態二氧化碳壓裂液為100%純度的液態二氧化碳。該未添加支撐劑的減阻水壓裂液的原料組成為(以該壓裂液的總重量為基準):0.010%的分子量為6 X 16的陽離子聚丙烯酰胺、0.020%的乙氧基化C16-18醇、0.050%的PTA粘土穩定劑、
0.050%的羥基乙叉二膦酸四鈉、0.007%的2，2-二溴-3-氮川丙酰胺(DBNPA)以及水余量。該添加支撐劑的減阻水壓裂液采用上述未添加支撐劑的減阻水壓裂液以及支撐劑制備得至IJ，其中的支撐劑含量為20% (以所述添加支撐劑的減阻水壓裂液的總重量為基準)，該支撐劑選用輕質陶瓷支撐劑一 LWC支撐劑。
[0034]該方法包括以下步驟:
[0035](I)先使用液態二氧化碳壓裂液以0.5?0.7m3的施工排量擠出井筒內的液體，避免污染地層；
[0036](2)將液態二氧化碳壓裂液以較高排量注入到地層中，注入速度為6.9?7.1m3/min，注入壓力控制在50?53MPa，共注入306m3，使儲層巖石憋壓直至破裂，并最大幅度地溝通儲層微裂縫形成裂縫網絡；
[0037](3)停止注入液態二氧化碳壓裂液，然后注入未添加支撐劑的減阻水壓裂液，注入速度為2.4?2.6m3/min，注入壓力控制9?13MPa，排量為16m3，利用減阻水壓裂液摩阻低、流動性較好、栗入排量高的特點，促使裂縫網絡進一步延伸，縫網更長、縫寬更寬；
[0038](4)停止注入未添加支撐劑的減阻水壓裂液，然后注入攜帶支撐劑的減阻水壓裂液，注入速度為2.4?2.6m3/min，注入壓力控制在9?13MPa，注入量為43.3m3，將支撐劑帶入裂縫網絡中，實現對縫網的支撐；
[0039](5)壓裂一段時間后，在生產前回收壓裂液，對注入地層的液態二氧化碳壓裂液進行回收再利用。
[0040]在利用本實施例的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法進行壓裂前，該儲層是采用上述的減阻水壓裂液進行壓裂，利用本實施例的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法進行壓裂后，發現壓裂液的最終返排率提高了37%，產油量也由最初的3.6t/d，增加到7.5t/d。
[0041 ] 實施例2
[0042]本實施例提供了一種二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，該方法采用的工作液分為未添加支撐劑的液態二氧化碳壓裂液，未添加支撐劑的減阻水壓裂液以及添加支撐劑的減阻水壓裂液三種類型。其中，該液態二氧化碳壓裂液為100%純度的液態二氧化碳。該未添加支撐劑的減阻水壓裂液的原料組成為(以該壓裂液的總重量為基準):0.015%的分子量為6 X 16的陽離子聚丙烯酰胺、0.040%的乙氧基化C16-18醇、0.080%的PTA粘土穩定劑、
0.030%的氨基三甲叉膦酸四鈉、0.005%的四羥甲基硫酸磷(THPS)以及水余量。該添加支撐劑的減阻水壓裂液采用上述未添加支撐劑的減阻水壓裂液以及支撐劑制備得到，其中的支撐劑含量為25% (以所述添加支撐劑的減阻水壓裂液的總重量為基準)，該支撐劑選用超低密度覆膜砂支撐劑。
[0043]該方法包括以下步驟:
[0044](I)先使用液態二氧化碳壓裂液以0.5?0.7m3的施工排量擠出井筒內的液體，避免污染地層；
[0045](2)將液態二氧化碳壓裂液以較高排量注入到地層中，注入速度為6.9?7.1m3/min，注入壓力控制在50?53MPa，共注入320m3，使儲層巖石憋壓直至破裂，并最大幅度地溝通儲層微裂縫形成裂縫網絡；
[0046](3)停止注入液態二氧化碳壓裂液，然后注入未添加支撐劑的減阻水壓裂液，注入速度為2.4?2.6m3/min，注入壓力控制9?13MPa，排量為17m3，利用減阻水壓裂液摩阻低、流動性較好、栗入排量高的特點，促使裂縫網絡進一步延伸，縫網更長、縫寬更寬；
[0047](4)停止注入未添加支撐劑的減阻水壓裂液，然后注入攜帶支撐劑的減阻水壓裂液，注入速度為2.4?2.6m3/min，注入壓力控制在9?13MPa，注入量為42.5m3，將支撐劑帶入裂縫網絡中，實現對縫網的支撐；
[0048](5)壓裂一段時間后，在生產前回收壓裂液，對注入地層的液態二氧化碳壓裂液進行回收再利用。
[0049]在利用本實施例的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法進行壓裂前，該儲層是采用上述的減阻水壓裂液進行壓裂，利用本實施例的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法進行壓裂后，發現壓裂液的最終返排率提高了39%，產油量也由最初的3.6t/d，增加到7.7t/d。
【主權項】
1.一種二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，其包括以下步驟: (1)向地層中注入液態二氧化碳壓裂液； (2)—段時間后，停止注入液態二氧化碳壓裂液，然后注入未添加支撐劑的減阻水壓裂液； (3)—段時間后，停止注入未添加支撐劑的減阻水壓裂液，然后注入攜帶支撐劑的減阻水壓裂液，一段時間后停止注入。2.根據權利要求1所述的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，其還包括步驟(4):壓裂一段時間后，對注入地層的液態二氧化碳壓裂液進行回收以便再利用。3.根據權利要求1所述的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，其中，步驟(I)中液態二氧化碳壓裂液的注入速度為5?10m3/min，注入量為280?450m3，注入壓力控制在50?53MPa。4.根據權利要求1所述的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，其中，步驟(I)中的液態二氧化碳壓裂液為100 %純度的液態二氧化碳。5.根據權利要求1所述的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，其中，步驟(2)中未添加支撐劑的減阻水壓裂液的注入速度為2?3m3/min，注入量為15?20m3，注入壓力控制在9?13MPa06.根據權利要求1所述的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，其中，以所述未添加支撐劑的減阻水壓裂液的總重量為基準，步驟(2)中的未添加支撐劑的減阻水壓裂液的原料組成包括:0.010?0.015%的減阻劑、0.020?0.040 %的表面活性劑、0.050 %?0.100%的黏土穩定劑、0.030?0.050%的阻垢劑、0.005?0.008%的殺菌劑以及99%以上的水。7.根據權利要求6所述的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，其中，所述減阻劑包括聚丙稀酰胺;所述表面活性劑包括乙氧基化醇;所述粘土穩定劑包括季錢鹽型粘土穩定劑;所述阻垢劑包括有機膦酸鹽;所述殺菌劑包括2，2_ 二溴-3-氮川丙酰胺、四羥甲基硫酸磷和棉隆中的一種或幾種的組合。8.根據權利要求1所述的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，其中，步驟(3)中攜帶支撐劑的減阻水壓裂液的注入速度為2?3m3/min，注入量為40?48m3，注入壓力控制在9?13MPa。9.根據權利要求1所述的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，其中，以所述攜帶支撐劑的減阻水壓裂液的總重量為基準，步驟(3)中的攜帶支撐劑的減阻水壓裂液中的支撐劑的含量為 15%-28%。10.根據權利要求1或9所述的二氧化碳-減阻水復合壓裂方法，其中，所述支撐劑包括陶粒和/或覆膜砂;優選地，所述支撐劑包括超低密度陶粒支撐劑和/或超低密度覆膜砂支撐劑。
【文檔編號】E21B43/26GK105888641SQ201610216886
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月8日
【發明人】張勁, 伊安, 祝佳秋, 孟思煒, 張融, 萬源
【申請人】北京紐荷瑞晨能源技術有限公司