一种井下控砂浓度的体积压裂方法
【专利摘要】本发明提供一种井下控砂浓度的体积压裂方法，包括：A、将混合液体注入目标压裂层段，在所述目标压裂层段的裂缝中形成支撑剂架桥；B、将所述支撑剂架桥解除；C、循环执行A～B，直到所述目标压裂层段的裂缝达到预设复杂度；其中，所述混合液体包括：携砂压裂液和非携砂压裂液，所述携砂压裂液的含砂量大于预设阈值。本发明提供的一种井下控砂浓度的体积压裂方法，通过循环执行A～B使得目标压裂层段的裂缝中重复地形成支撑剂架桥以及解除支撑剂架桥，在此过程中，目标压裂层段的裂缝中的净压力随着支撑剂架桥的形成和解除不断变化，增加了目标压裂层段的裂缝的复杂程度，同时增大了目标压裂层段与裂缝的接触面积，提高了单井的产能。
【专利说明】
一种井下控砂浓度的体积压裂方法
技术领域
[0001]本发明涉及采油工程技术，尤其涉及一种井下控砂浓度的体积压裂方法。
【背景技术】
[0002]体积压裂是通过水力压裂对储层实施改造，在形成一条或者多条主裂缝的同时，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络。从而将可以进行渗流的有效储层打碎，实现长、宽、高三维方向的全面改造，增加裂缝的复杂程度，即增大渗流面积及导流能力，从而提高单井的产能。
[0003]现有技术中，体积压裂主要是通过提高压裂液的注入排量以达到增加裂缝复杂程度的目的。
[0004]但是，采用现有技术，由于压裂液的注入排量受到井身结构、完井管柱尺寸的限制，使得裂缝复杂程度不能满足生产需求。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种井下控砂浓度的体积压裂方法，用于解决现有技术中体积压裂方法无法满足生产需求的问题。
[0006]本发明提供的一种井下控砂浓度的体积压裂方法，包括:
[0007]A、将混合液体注入目标压裂层段，在所述目标压裂层段的裂缝中形成支撑剂架桥；
[0008]B、将所述支撑剂架桥解除；
[0009]C、循环执行A?B，直到所述目标压裂层段的裂缝达到预设复杂度；
[0010]其中，所述混合液体包括:携砂压裂液和非携砂压裂液，所述携砂压裂液的含砂量大于预设阈值。
[0011 ] 在本发明一实施例中，所述将混合液体注入目标压裂层段之前，还包括:将预设排量的非携砂压裂液注入所述目标压裂层段，在所述目标压裂层段形成裂缝。
[0012]在本发明一实施例中，所述混合液体注入目标压裂层段的过程中，所述混合液体中所述携砂压裂液的排量为固定排量。
[0013]在本发明一实施例中，所述固定排量大于0.85立方米/分钟，且小于2.0立方米/分钟。
[0014]在本发明一实施例中，所述将混合液体注入目标压裂层段，在所述目标压裂层段的裂缝中形成支撑剂架桥，包括:逐步降低所述混合液体中所述非携砂压裂液的排量，直到所述非携砂压裂液的排量为0，所述混合液体中的携砂压裂液在所述目标压裂层段的裂缝中形成所述支撑剂架桥。
[0015]在本发明一实施例中，所述将所述支撑剂架桥解除，包括:逐步增高所述混合液体中所述非携砂压裂液的排量，直到所述支撑剂架桥解除。
[0016]在本发明一实施例中，所述携砂压裂液的含砂量大于预设阈值，包括:所述携砂压裂液的含砂量大于1200千克/立方米。
[0017]在本发明一实施例中，还包括:在将混合液体注入目标压裂层段的过程中，实时监控所述目标压裂层段的裂缝内压力。
[0018]在本发明一实施例中，所述实时监控所述目标压裂层段的裂缝内压力，包括:通过监测地面压力施工曲线，实时监控所述目标压裂层段的裂缝内压力。
[0019]本发明提供的一种井下控砂浓度的体积压裂方法，将混合液体注入目标压裂层段，在目标压裂层段的裂缝中形成支撑剂架桥，再将支撑剂架桥解除，并循环执行形成支撑剂架桥再解除支撑剂架桥这一过程，使得目标压裂层段的裂缝中重复地形成支撑剂架桥以及解除支撑剂架桥，在此过程中，目标压裂层段的裂缝中的净压力随着支撑剂架桥的形成和解除不断变化，增加了目标压裂层段的裂缝的复杂程度，同时增大了目标压裂层段与裂缝的接触面积，提高了单井的产能。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本发明提供的一种井下控砂浓度的体积压裂方法实施例一的流程示意图；
[0022]图2为本发明提供的一种井下控砂浓度的体积压裂方法实施例二的流程示意图；
[0023]图3为本发明提供的一种井下控砂浓度的体积压裂方法实施例三的流程示意图；
[0024]图4为本发明提供的混砂工具实施例一的结构不意图；
[0025]图5为本发明提供的混砂工具的混砂器的实施例一的剖面示意图；
[0026]图6为本发明提供的混砂工具应用场景实施例一的结构不意图；
[0027]图7为本发明提供的一种井下控砂浓度的体积压裂方法实施例四的流程示意图。
[0028]附图标记说明:
[0029]1:安全丢手；
[0030]2:混砂器；
[0031]3:引鞋；
[0032]10:混砂工具；
[0033]11:油管;
[0034]12:套管。
【具体实施方式】
[0035]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]图1为本发明提供的一种井下控砂浓度的体积压裂方法实施例一的流程示意图，如图1所示，该方法包括:
[0037]S101、将混合液体注入目标压裂层段，在目标压裂层段的裂缝中形成支撑剂架桥。
[0038]需要说明的是，支撑剂架桥用于支撑目标压裂层段的裂缝，使目标压裂层的裂缝不再重新闭合，且形成一个具有高导流能力的流动通道，使得目标压裂层段中的油气可以顺利地通过该具有高导流能力的流动通道。
[0039]混合液体包括:携砂压裂液和非携砂压裂液，携砂压裂液的含砂量大于预设阈值。
[0040]可选地，非携砂压裂液可以是滑溜水。
[0041]需要说明的是，目标压裂层段是井底附近的地层，携砂压裂液和非携砂压裂液可以通过混砂器搅拌均匀后注入目标压裂层段。
[0042]S102、将支撑剂架桥解除。
[0043]具体实现过程中，为了防止造成目标压裂层段的裂缝中形成砂堵，目标压裂层段的裂缝中的支撑剂架桥尽量在一定时间范围内解除。
[0044]具体地，可以通过降低混合液体中的含砂浓度使得目标压裂层段的裂缝中的支撑剂架桥解除。
[0045]S103、循环执行SlOl?S102，直到目标压裂层段的裂缝达到预设复杂度。
[0046]具体地，目标压裂层段的裂缝达到预设复杂度指的是目标压裂层段的整个裂缝网络的复杂度达到预设复杂度，整个裂缝网络的复杂度可以由裂缝复杂指数衡量。
[0047]需要说明的是，循环执行SlOl?S102，使得目标压裂层段的裂缝中重复地形成支撑剂架桥以及解除支撑剂架桥。
[0048]本发明实施例中，将混合液体注入目标压裂层段，在目标压裂层段的裂缝中形成支撑剂架桥，再将支撑剂架桥解除，并循环执行形成支撑剂架桥再解除支撑剂架桥这一过程，使得目标压裂层段的裂缝中重复地形成支撑剂架桥以及解除支撑剂架桥，在此过程中，目标压裂层段的裂缝中的净压力随着支撑剂架桥的形成和解除不断变化，增加了目标压裂层段的裂缝的复杂程度，同时增大了目标压裂层段与裂缝的接触面积，提高了单井的产能。
[0049]图2为本发明提供的一种井下控砂浓度的体积压裂方法实施例二的流程示意图，如图2所示，该方法包括:
[0050]S201、将预设排量的非携砂压裂液注入目标压裂层段，在目标压裂层段形成裂缝。
[0051]具体地，非携砂压裂液的预设排量大于油层吸收能力，使得井筒内的压力逐渐升高，当压力增高到大于目标压裂层段破裂所需要的压力时，目标压裂层段会形成一条或几条水平或垂直裂缝的主裂缝，也称作人工裂缝，此时继续注入非携砂压裂液，裂缝会向目标压裂层段深处延伸与扩展，直到液体注入速度等于目标压裂层段渗透速度时，裂缝才会停止延伸与扩展。
[0052]S202、将混合液体注入目标压裂层段，在目标压裂层段的裂缝中形成支撑剂架桥。
[0053]S203、将支撑剂架桥解除。
[0054]S204、循环执行S202?S203，直到目标压裂层段的裂缝达到预设复杂度。
[0055]需要说明的是，目标压裂层段的裂缝达到预设复杂度指的是目标压裂层段的整个裂缝网络的复杂度达到预设复杂度，整个裂缝网络的复杂度可以由裂缝复杂指数衡量。
[0056]具体地，采用井下微地震监测仪器测量目标压裂层段的裂缝网络中所有裂缝带的尺寸，根据目标压裂层段的裂缝网络中所有裂缝带的尺寸计算裂缝复杂指数。
[0057]进一步地，在本发明另一实施例中，混合液体注入目标压裂层段的过程中，混合液体中携砂压裂液的排量为固定排量。相对地，非携砂压裂液的排量可以根据需要进行调整，以满足混合液体中含砂量的需求。
[0058]优选地，上述固定排量大于0.85立方米/分钟，且小于2.0立方米/分钟。
[0059]当完井管柱的油管的直径为二又八分之七英寸时，上述固定排量在0.85?2.0立方米/分钟范围之内进行选择，但是上述固定排量不限于在0.85?2.0立方米/分钟范围之内进行选择。需要说明的是，固定排量的选择范围可以根据完井管柱的具体尺寸进行设置。
[0060]图3为本发明提供的一种井下控砂浓度的体积压裂方法实施例三的流程示意图，如图3所示，该方法包括:
[0061]S301、将预设排量的非携砂压裂液注入目标压裂层段，在目标压裂层段形成裂缝。
[0062]具体地，非携砂压裂液的预设排量大于油层吸收能力，使得井筒内的压力逐渐升高，当压力增高到大于目标压裂层段破裂所需要的压力时，目标压裂层段会形成一条或几条水平或垂直裂缝的主裂缝，也称作人工裂缝，此时继续注入非携砂压裂液，裂缝会向目标压裂层段深处延伸与扩展，直到液体注入速度等于目标压裂层段渗透速度时，裂缝才会停止延伸与扩展。
[0063]S302、将混合液体注入目标压裂层段，逐步降低混合液体中非携砂压裂液的排量，直到非携砂压裂液的排量为0，混合液体中的携砂压裂液在目标压裂层段的裂缝中形成支撑剂架桥。
[0064]其中，混合液体包括:携砂压裂液和非携砂压裂液，携砂压裂液的含砂量大于预设阈值。
[0065]具体地，混合液体进入目标压裂层段，在目标压裂层段形成一条或者多条主裂缝的同时，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，并逐步降低混合液体中非携砂压裂液的排量，当非携砂压裂液的排量降为0，此时混合液体中的携砂压裂液在目标压裂层段的裂缝中形成支撑剂架桥，使目标压裂层段的裂缝不再重新闭合，且形成一个具有高导流能力的流动通道。
[0066]需要说明的是，通过逐步降低混合液体中非携砂压裂液的排量使得混合液体的含砂量逐渐增高，避免混合液体的含砂量突然增高。
[0067]可选地，通过地面压裂车控制混合液体中非携砂压裂液的排量。
[0068]S303、逐步增高混合液体中非携砂压裂液的排量，直到支撑剂架桥解除。
[0069]S304、循环执行S302?S303，直到目标压裂层段的裂缝达到预设复杂度。
[0070]需要说明的是，目标压裂层段的裂缝达到预设复杂度指的是目标压裂层段的整个裂缝网络的复杂度达到预设复杂度，整个裂缝网络的复杂度可以由裂缝复杂指数衡量。
[0071]具体地，采用井下微地震监测仪器测量目标压裂层段的裂缝网络中所有裂缝带的尺寸，根据目标压裂层段的裂缝网络中所有裂缝带的尺寸计算裂缝复杂指数。
[0072]携砂压裂液的含砂量大于预设阈值，具体可以是携砂压裂液的含砂量大于1200千克/立方米。
[0073]进一步地，还包括:在将混合液体注入目标压裂层段的过程中，实时监控目标压裂层段的裂缝内压力。
[0074]需要说明的是，通过实时监控目标压裂层段的裂缝内压力，判断裂缝中是否出现砂堵的情况。
[0075]具体地，当裂缝内的压力突然增大时，则目标压裂层段的裂缝中很有可能出现砂堵，此时停止降低混合液体中非携砂压裂液的排量。如果裂缝内的压力缓慢上升，则可以继续降低混合液体中非携砂压裂液的排量。
[0076]进一步地，实时监控目标压裂层段的裂缝内压力，包括:通过监测地面压力施工曲线，实时监控目标压裂层段的裂缝内压力。
[0077]需要说明的是，井口的地面压力施工曲线可以间接地反应目标压裂层段的裂缝内的压力，因此可以通过监测地面压力施工曲线，实时监控目标压裂层段的裂缝内压力，其中，地面压力施工曲线可以通过地面仪器车对井口处的地面压力测量获得。
[0078]具体地，当监测到地面压力施工曲线处于平稳或者缓慢上升状态时，则可以继续降低混合液体中非携砂压裂液的排量，当监测到地面压力施工曲线处于急剧上升状态时，则认为目标压裂层段的裂缝很有可能出现砂堵，此时停止降低混合液体中非携砂压裂液的排量。
[0079]本发明实施例中，通过监测地面压力施工曲线，实时监控目标压裂层段的裂缝内压力，从而可以根据目标压裂层段的裂缝内压力实时地调整混合液体中非携砂压裂液的排量，防止砂堵现象的发生，保证了体积压裂过程中的施工安全。
[0080]图4为本发明提供的混砂工具实施例一的结构示意图，具体地，在实现上述方法时，可以采用合适的混砂工具来执行，本发明中提供的混砂工具适用于在直井中进行混砂。
[0081]具体地，参照图4，该混砂工具包括安全丢手1，混砂器2和引鞋3。
[0082]安全丢手I与混砂器2的顶部密封连接，引鞋3与混砂器2的底部密封连接。
[0083]其中，安全丢手I与混砂器2螺纹连接；引鞋2与混砂器2螺纹连接；引鞋3的下端呈弧形，减小了混砂工具向井中下放时的阻力。
[0084]图5为本发明提供的混砂工具的混砂器的实施例一的剖面示意图，如图5所示，混砂器2为螺旋式结构，使得外部液体流经混砂器2时能自动进行混合搅拌。
[0085]混砂器2两侧的外壁上分别设置有出口，进入混砂工具的携砂压裂液从混砂器2两侧的外壁上设置的出口流出。
[0086]图6为本发明提供的混砂工具应用场景实施例一的结构不意图，具体使用时，混砂工具10与油管11的底部连接，形成连通的管体，使得油管中的携砂压裂液可以进入混砂工具10。
[0087]混砂工具10与油管11的外侧套设有套管12，该套管12与混砂工具10和油管11之间形成环空，套管12中的非携砂压裂液流经混砂工具10的混砂器时与从混砂器2两侧的外壁上的出口流出的携砂压裂液混合。
[0088]需要说明的是，当目标压裂层段的裂缝中发生砂堵时，通过向混砂工具的安全丢手投球，使得混砂工具与油管脱离，以保证油管可以顺利的从直井中取出。
[0089]图7为本发明提供的一种井下控砂浓度的体积压裂方法实施例四的流程示意图，若采用图4提供的混砂工具进行体积压裂，该方法具体包括:
[0090]S401、将混砂工具下放到直井的目标压裂层段。
[0091]如图6所示，混砂工具在使用时与直井的油管连接。
[0092]S402、向套管中注入预设排量的非携砂压裂液，非携砂压裂液进入目标压裂层段，在目标压裂层段形成裂缝。
[0093]S403、向油管中注入固定排量的携砂压裂液，并且继续向套管中注入预设排量的非携砂压裂液。
[0094]S404、将油管中的携砂压裂液和套管中非携砂压裂液混合形成混合液体。
[0095]具体地，油管中的携砂压裂液流入混砂工具的混砂器之后，从混砂器两侧的外壁上设置的出口流入套管中，与套管中的非携砂压裂液混合，由于混砂器为螺旋式结构，使得从混砂器两侧的外壁上设置的出口流出的套管中携砂压裂液与套管中的非携砂压裂液均匀地混合。
[0096]S405、将混砂装置的混砂器中的混和液体注入目标压裂层段，逐步降低混合液体中非携砂压裂液的排量，直到非携砂压裂液的排量为0，混合液体中的携砂压裂液在目标压裂层段的裂缝中形成支撑剂架桥。
[0097]S406、逐步增高直井套管中非携砂压裂液的排量，直到支撑剂架桥解除。
[0098]S407、循环执行S405?S406，直到目标压裂层段的裂缝达到预设复杂度。
[0099]需要说明的是，目标压裂层段的裂缝达到预设复杂度指的是目标压裂层段的整个裂缝网络的复杂度达到预设复杂度，整个裂缝网络的复杂度可以由裂缝复杂指数衡量。
[0100]具体地，采用井下微地震监测仪器测量目标压裂层段的裂缝网络中所有裂缝带的尺寸，根据目标压裂层段的裂缝网络中所有裂缝带的尺寸计算裂缝复杂指数。
[0101 ] 进一步地，还包括:在将混合液体注入目标压裂层段的过程中，实时监控目标压裂层段的裂缝内压力。
[0102]需要说明的是，通过实时监控目标压裂层段的裂缝内压力，判断裂缝中是否出现砂堵的情况。
[0103]具体地，当裂缝内的压力突然增大时，则目标压裂层段的裂缝中很有可能出现砂堵，此时停止降低混合液体中非携砂压裂液的排量。如果裂缝内的压力缓慢上升，则可以继续降低混合液体中非携砂压裂液的排量。
[0104]进一步地，实时监控目标压裂层段的裂缝内压力，包括:通过监测地面压力施工曲线，实时监控目标压裂层段的裂缝内压力。
[0105]需要说明的是，井口的地面压力施工曲线可以间接地反应目标压裂层段的裂缝内的压力，因此可以通过监测地面压力施工曲线，实时监控目标压裂层段的裂缝内压力。
[0106]具体地，当监测到地面压力施工曲线处于平稳或者缓慢上升状态时，则可以继续降低混合液体中非携砂压裂液的排量，当监测到地面压力施工曲线处于急剧上升状态时，则认为目标压裂层段的裂缝很有可能出现砂堵，此时停止降低混合液体中非携砂压裂液的排量。
[0107]进一步地，如果目标压裂层段的裂缝中出现砂堵现象，可以通过向混砂装置的安全丢失中投球使得混砂装置脱离油管。
[0108]需要说明的是，本实施例以直井为例，只是为了更清楚的描述本发明的一种井下控砂浓度的体积压裂方法，显然，本发明的一种井下控砂浓度的体积压裂方法不限于直井。
[0109]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种井下控砂浓度的体积压裂方法，其特征在于，包括: A、将混合液体注入目标压裂层段，在所述目标压裂层段的裂缝中形成支撑剂架桥； B、将所述支撑剂架桥解除； C、循环执行A?B，直到所述目标压裂层段的裂缝达到预设复杂度； 其中，所述混合液体包括:携砂压裂液和非携砂压裂液，所述携砂压裂液的含砂量大于预设阈值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将混合液体注入目标压裂层段之前，还包括: 将预设排量的非携砂压裂液注入所述目标压裂层段，在所述目标压裂层段形成裂缝。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合液体注入目标压裂层段的过程中，所述混合液体中所述携砂压裂液的排量为固定排量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述固定排量大于0.85立方米/分钟，且小于2.0立方米/分钟。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将混合液体注入目标压裂层段，在所述目标压裂层段的裂缝中形成支撑剂架桥，包括: 逐步降低所述混合液体中所述非携砂压裂液的排量，直到所述非携砂压裂液的排量为O，所述混合液体中的携砂压裂液在所述目标压裂层段的裂缝中形成所述支撑剂架桥。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述支撑剂架桥解除，包括: 逐步增高所述混合液体中所述非携砂压裂液的排量，直到所述支撑剂架桥解除。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述携砂压裂液的含砂量大于预设阈值，包括: 所述携砂压裂液的含砂量大于1200千克/立方米。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 在将混合液体注入目标压裂层段的过程中，实时监控所述目标压裂层段的裂缝内压力。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述实时监控所述目标压裂层段的裂缝内压力，包括: 通过监测地面压力施工曲线，实时监控所述目标压裂层段的裂缝内压力。
【文档编号】E21B43/26GK106032747SQ201510113332
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月16日
【发明人】郭小勇, 赵振峰, 李宪文, 张矿生, 唐梅荣, 曹宗熊, 彭长江, 江智强, 王广涛, 刘顺, 樊凤玲, 刘利霞
【申请人】中国石油天然气股份有限公司