低損害型壓裂液和壓裂方法技術

本發明專利技術涉及一種低損害型壓裂液和壓裂方法，所述壓裂液為水基壓裂液，包含懸砂纖維，所述懸砂纖維選自親水性高強度有機纖維或無機纖維，并且所述壓裂液中增稠劑的含量為0.08重量％以下，交聯劑含量為0.02重量％以下。所述壓裂方法使用了該壓裂液作為攜砂液注入地層裂縫。攜砂液的注入參數為：用量50～2000立方米，速度為2.0～15.0立方米/分鐘。本發明專利技術使用纖維在壓裂液中形成三維網狀結構而代替瓜爾膠凍膠的高粘度懸浮支撐劑，從而能夠大幅度降低瓜爾膠用量，甚至不用瓜爾膠，從而能夠使壓裂裂縫壁面和支撐帶受到的損害最小化，提高壓裂改造的經濟效益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及石油天然氣開采
中的一種壓裂液和油氣井壓裂方法，特別涉及在低滲透儲層的油氣藏壓裂過程中，利用纖維輔助懸浮支撐劑，降低壓裂液中如增稠劑和交聯劑等増大粘度的組分的含量，從而使壓裂裂縫壁面和支撐帶受到的損害最小化。
技術介紹
我國低滲透油氣資源量巨大，占已探明總儲量的70%以上，是我國未來增儲上產的主要潛カエ區。這類油氣資源具有三低的特點，即探明率低、自然投產率低、采收率低。已經證實，水力壓裂改造是提高低滲透油氣藏的產能和開發效果與效益的重要技術手段，因而水力壓裂技術是用于低滲透油氣資源開采的有效手段。簡單的說，水力壓裂技術的原理如下其利用地面高壓泵組，將高粘液體以大大超過地層吸收能力的排量注入井中，在井底產生高壓，當此壓カ大于井壁附近的地應カ和地層巖石抗張強度時，將在井底附近地層產生裂縫；繼續注入含有支撐劑的攜砂液，裂縫向前延伸并填以支撐劑，從而在井底附近地層內形成具有一定幾何尺寸和導流能力的填砂裂縫，以達到增產增注的目的。水力壓裂過程中向地層注入的液體稱為壓裂液，按照壓裂液在壓裂過程中不同階段的作用，可分為前置液、攜砂液和頂替液。其中，前置液的作用是破裂地層，造成一定幾何尺寸的裂縫，以便隨后的攜砂液進入；攜砂液的作用是用來將支撐劑攜帶進入裂縫至預定位置，其中支撐劑是指在壓裂液帶入裂縫后，在壓カ釋放后支撐裂縫的物質，常用的支撐劑例如陶粒、石英砂等；頂替液的作用是將攜砂液送至預定位置，并將井筒中的全部攜砂液替入裂縫中。然而，在常規壓裂作業時，壓裂液中含有大量聚合物，壓裂液的濾失進入地層后，聚合物殘渣會附著在支撐劑的表面，同時壓裂液的殘膠也會聚集在支撐劑帶上，對支撐帶造成損害，導致壓裂效果差，甚至無效。作為聚合物，現有壓裂液主要是使用瓜爾膠聚合物凍膠攜砂，國內95%以上的攜砂液為植物膠攜砂液體系，要保證壓裂規模，壓裂攜砂液就必須具有一定的粘度(一般大于IOOmPa. S)，而壓裂液的粘度與其瓜爾膠的濃度呈正比。瓜爾膠是ー種植物膠，通常植物膠含有10 25%的水不溶物，加上攜砂液破膠不徹底，會形成大量殘渣和殘膠；同時，作業過程中壓裂液濾失會形成厚度不一的致密濾餅，這些滯留在陶?？紫堕g的殘渣及殘膠以及支撐壁面上的濾餅嚴重影響了支撐帶與裂縫面的清潔程度，降低支撐帶的滲透率。另外，攜砂液濾液對儲層流體和巖石孔隙介質也存在一定污染，降低了儲層基質滲透率，影響壓裂效果。含0. 45%瓜爾膠的壓裂液對支撐帶的損害率達到45%以上。由于瓜爾膠在地層裂縫中可能對地層產生不利作用，因而現有的研究主要集中在對瓜爾膠和交聯劑的本身的改進。例如，CN101747886A公開了ー種壓裂液原液和交聯液，其中壓裂液原液包含瓜爾膠、粘土穩定劑、助排劑、PH調節劑、降濾失劑等。目前，攜砂液發展的方向是低損害攜砂液的技術，該技術是國內外研究的熱點。當前的主要手段是降低聚合物的用量，將瓜爾膠的用量降低到0. 35%，使用低濃度瓜爾膠體系。但是，由于使用金屬交聯劑，低濃度體系的殘膠損害依然較大，其對支撐帶損耗率也有30%左右。李永明等在“含纖維的超低濃度稠化劑壓裂液的研究”(《鉆井液與完井液》，第27卷，第2期，2010年3月)中提出了ー種稠化劑濃度為0. 2%， 交聯劑含量為0. 25%的含纖維壓裂液。然而，該文獻中的纖維只起到輔助懸砂的作用，由于交聯劑和稠化劑的含量依然較高，因而可以預料其對支撐帶仍有較高的損害。因此，需要ー種新的壓裂液和壓裂技術，其可以進一歩降低瓜爾膠和交聯劑的用量，甚至不用瓜爾膠和交聯劑，從而降低瓜爾膠對壓裂裂縫壁面和支撐帶帶來的損害最小化，并且在壓裂施工結束后，可以有效増加裂縫的導流能力，提高油氣藏的壓裂效果。
技術實現思路
有鑒于此而作出本專利技術，本專利技術的ー個目的在于提供ー種水力壓裂用，該壓裂液使用懸砂纖維在其中形成三維網狀結構來達到壓裂改造需要的懸砂要求，并代替瓜爾膠凍膠的高粘度懸浮支撐劑，從而能夠大幅度降低如瓜爾膠等增稠劑的用量，甚至不用增稠劑，從而能夠使壓裂裂縫壁面和支撐帶受到的損害最小化。為了實現這一目的，本專利技術的ー個方面提供了ー種水基壓裂液，所述壓裂液用于在壓裂過程中將支撐劑攜帶進入地層裂縫中，所述壓裂液可以包含懸砂纖維，其中，所述懸砂纖維選自親水性高強度有機纖維或無機纖維，所述壓裂液中增稠劑的含量為0. 08重量％以下，但本專利技術優選不含有增稠劑。由于本專利技術使用上述懸砂纖維形成三維網狀結構來懸浮支撐劑，因而本專利技術的壓裂液中交聯劑的用量可以大大減少，適宜的是，本專利技術的壓裂液中可以包含0. 02重量％以下的交聯劑，從保護支撐帶的角度出發，交聯劑可以是有機硼交聯劑，但本專利技術優選不含有交聯劑。為了保證懸砂性能，優選的是，所述壓裂液中的懸砂纖維具有以下的性能參數①纖維抗拉強度為20MPa 4000MPa ；②纖維真實密度1.10g/cm3 2. 78g/cm3 ；③纖維長度3_ 1 5mm ；④纖維直徑8iim 500iim。在本專利技術的一個實施方式中，所述懸砂纖維的形狀優選為彎曲狀的，來進ー步提高懸砂纖維形成的網狀結構的穩定性。滿足上述性能參數的親水性纖維選自，作為無機纖維，可以是玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維、陶瓷纖維和聚磷酸鈣纖維中的至少ー種；作為有機纖維，可以是聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚氨基甲酸酯纖維、聚酰胺、聚こ烯醇纖維、聚こ烯纖維、聚酯纖維、聚乳酸纖維和聚對苯撐苯并雙噁唑纖維中的至少ー種。在一個實施方式中,基于100重量份的淡水,本專利技術的壓裂液含有懸砂纖維0. I I. 0重量份，在選用彎曲狀纖維的基礎上，懸砂纖維的用量可以進一歩降低，例如，彎曲狀懸砂纖維的用量可以是0. I 0. 5重量份。另外，本專利技術的壓裂液中還可以包含常用的成分，如粘土穩定劑、破乳剤、助排劑和減阻劑等。在一個實施方式中，基于100重量份的淡水，本專利技術的水基壓裂液含有粘土穩定劑0. 2 4. 0重量份，破乳劑0. 5 I. 0重量份，助排劑0. 5 I. 0重量份，減阻劑0. 01 I. 0重量份。優選的是，本專利技術中作為攜砂液的壓裂液中不包含減阻劑。本專利技術的另一方面提供了一種使壓裂裂縫壁面和支撐帶受到的損害最小化的低損害型壓裂 方法，所述壓裂方法使用包含懸砂纖維的壓裂液作為攜砂液，其中，所述懸砂纖維選自親水性高強度有機纖維或無機纖維，所述壓裂液中增稠劑的含量為0. 08重量％以下，交聯劑含量為0. 02重量％以下。本專利技術的壓裂方法選用上述特定的懸砂纖維形成三維網狀結構來懸浮支撐劑，從而能夠大幅度降低增稠劑和交聯劑的用量，甚至不用增稠劑和交聯劑，從而能夠使壓裂裂縫壁面和支撐帶受到的損害最小化。其中，所述懸砂纖維具有親水性，容易分散在壓裂液中，易形成三維網狀結構，具有上文所述的性能參數，包含上文所述種類的纖維。本專利技術的壓裂方法包括注入酸液、注入前置液、注入攜砂液和用滑溜水頂替等階段。其中，在形成炮眼后，首先使用酸液來清除炮眼的污染。在一個實施方式中，本專利技術的壓裂方法注入酸液的參數如下使用10 20立方米的酸液，且注入速度為0. 5 I. 5立方米/分鐘。在另ー實施方式中，本專利技術的壓裂方法注入前置液的參數如下使用50 2000立方米的前置液，以I. 5 15. 0立方米/分鐘的排量注入地層裂縫。在另ー實施方式中，本專利技術的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水力壓裂用水基壓裂液，所述壓裂液用于攜帶支撐劑，其特征在于，所述壓裂液包含懸砂纖維，所述懸砂纖維選自親水性高強度有機纖維或無機纖維，并且所述壓裂液中增稠劑的含量為0.08重量％以下，交聯劑的含量為0.02重量％以下。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周福建，劉玉章，丁云宏，楊賢友，劉雄飛，張福祥，熊春明，李秀輝，亓海燕，張建國，石陽，李向東，連勝江，周翠紅，
申請(專利權)人：中國石油天然氣股份有限公司，北京科麥仕油田化學劑技術有限公司，
類型：發明
國別省市：