提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法

本发明属于水力压裂，尤其是涉及提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法。

背景技术：

1、由于非常规储层渗透率极低，部分储层脆性低，天然裂缝不发育，地层非均质性、射孔孔眼流量分配不均匀等的影响，常规压裂施工面临一次改造射孔簇开启不充分、各簇裂缝难以同步均匀扩展、水平井段改造不完全等工程难题。裂暂堵转向技术通过泵注暂堵剂进入先压裂裂缝，改变液流方向，在未改造或欠改造层段开启新裂缝，通过对缝口暂堵实现多簇裂缝均衡扩展、缝尖暂堵提高裂缝复杂程度进而提高单井产量以解决上述工程问题的重要手段之一。

2、其中，由于暂堵材料类型多样且暂堵规律不同，原有裂缝能否形成有效暂堵，暂堵配方的选择与用量是该工艺实施成功与否的关键。目前，油田现场在裂缝暂堵材料用量计算时多基于施工经验，暂堵材料用量过多时会导致压裂施工成本增加，用量过少则会导致裂缝暂堵失败，达不到裂缝转向压裂效果。此外，针对具体储层，暂堵材料的计算方法缺乏适用性。因此，为提高暂堵压裂工艺参数设计的科学性，有必要提出一种可有效提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法，解决现有技术存在的油田现场在裂缝暂堵材料用量计算时多基于施工经验，暂堵材料用量过多时会导致压裂施工成本增加，用量过少则会导致裂缝暂堵失败，达不到裂缝转向压裂效果，且对于具体储层，暂堵材料的计算方法缺乏适用性的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法，包括以下步骤：

3、步骤s1、利用油田现场施工常用暂堵材料开展不同条件下不同配方的暂堵实验，且记录实验结果；

4、步骤s2、根据实验结果，对比不同裂缝宽度的可行暂堵配方的综合成本，开展暂堵配方优选；

5、步骤s3、开展暂堵剂井筒运移数值模拟，确定暂堵剂在井口投入后经过井筒运移至裂缝内的浓度保持率；

6、步骤s4、针对目标储层开展多簇水力裂缝扩展形态模拟，预测优势射孔簇水力裂缝缝口宽度变化趋势；

7、步骤s5、结合缝宽预测结果、现场暂堵压力要求、暂堵配方推荐以及浓度保持率，确定缝口与缝尖暂堵配方与用量；

8、步骤s6、按照配方与用量推荐结果，对目标储层进行暂堵压裂改造。

9、优选的，步骤s1中开展的裂缝暂堵实验方案不同的条件包括：现场常用暂堵剂类型、不同暂堵剂浓度或粒径以及不同裂缝宽度。

10、优选的，步骤s1中裂缝暂堵实验记录的实验结果包括：暂堵剂浓度、暂堵压力、用液量以及单位缝高截面的暂堵剂浓度。

11、优选的，单位缝高截面的暂堵剂浓度的具体计算公式如下：

12、

13、γ为单位缝高截面的暂堵剂浓度，单位为kg/m2；x为纤维浓度，单位为g/ml；k为颗粒浓度，单位为g/ml；l为用液量，单位为ml；w为裂缝宽度，单位为cm；h为裂缝高度，单位为cm。

14、优选的，步骤s2中，优选暂堵配方时结合实验用液量与暂堵剂浓度估算暂堵剂使用量，综合考虑暂堵压力与暂堵稳定性，并引入暂堵稳定性表征系数α，得到暂堵配方的综合成本，其中，暂堵配方的综合成本的计算公式如下：

15、

16、式中，i为暂堵配方的综合成本，无因次；p为暂堵压力，单位为mpa；α为暂堵稳定性表征系数，暂堵建立过程中压力起伏波动剧烈时取0.5，较稳定时取1，无因次。

17、优选的，暂堵配方优选是基于经济最优原则，针对不同裂缝宽度与暂堵压力得到。

18、优选的，步骤s3中开展暂堵剂井筒运移数值模拟将通过cfd+dem耦合方法，确定暂堵剂在井口投入后经过井筒运移至裂缝内的浓度保持率，具体计算公式如下：

19、

20、式中，β为浓度保持率，单位为％；t每簇暂堵剂的排出量，单位为kg；ttotal为暂堵剂总的投入量，单位为kg；c为簇数，无因次。

21、优选的，步骤s4中多簇水力裂缝扩展形态模拟基于多簇水力裂缝同步扩展数值模型，预测优势射孔簇水力裂缝缝口宽度变化趋势。

22、优选的，步骤s5中结合缝宽预测结果、现场暂堵压力要求、暂堵配方推荐以及浓度保持率，确定缝口与缝尖暂堵配方与用量，暂堵剂用量的具体计算公式如下：

23、

24、式中，m为暂堵剂用量，单位为kg；γ为单位缝高截面的暂堵剂浓度，单位为kg/m2；w为暂堵段裂缝宽度，单位为m；h为暂堵段裂缝高度，单位为m；β为浓度保持率；n为需要暂堵的裂缝簇数，单位为簇。

25、因此，本发明采用上述提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法，具有以下有益效果：

26、(1)理论依据完善，思路简洁直观，改善了现有技术中暂堵材料类型多样且暂堵规律不同，原有裂缝较难形成有效暂堵的问题；

27、(2)克服了油田现场计算裂缝暂堵材料用量时多基于施工经验，针对具体储层，暂堵材料的计算方法缺乏适用性，达不到裂缝转向压裂效果的问题；

28、(3)本申请已成功运用于某页岩气井的压裂方案设计中，现场应用效果显著，具有良好的工程应用价值，适合大规模推广。

29、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法，其特征在于：步骤s1中开展的裂缝暂堵实验方案不同的条件包括：现场常用暂堵剂类型、不同暂堵剂浓度或粒径以及不同裂缝宽度。

3.根据权利要求2所述的提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法，其特征在于：步骤s1中裂缝暂堵实验记录的实验结果包括：暂堵剂浓度、暂堵压力、用液量以及单位缝高截面的暂堵剂浓度。

4.根据权利要求3所述的提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法，其特征在于，单位缝高截面的暂堵剂浓度的具体计算公式如下：

5.根据权利要求4所述的提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法，其特征在于，步骤s2中，优选暂堵配方时结合实验用液量与暂堵剂浓度估算暂堵剂使用量，综合考虑暂堵压力与暂堵稳定性，并引入暂堵稳定性表征系数α，得到暂堵配方的综合成本，其中，暂堵配方的综合成本的计算公式如下：

6.根据权利要求5所述的提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法，其特征在于：暂堵配方优选是基于经济最优原则，针对不同裂缝宽度与暂堵压力得到。

7.根据权利要求6所述的提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法，其特征在于，步骤s3中开展暂堵剂井筒运移数值模拟将通过cfd+dem耦合方法，确定暂堵剂在井口投入后经过井筒运移至裂缝内的浓度保持率，具体计算公式如下：

8.根据权利要求7所述的提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法，其特征在于，步骤s4中多簇水力裂缝扩展形态模拟基于多簇水力裂缝同步扩展数值模型，预测优势射孔簇水力裂缝缝口宽度变化趋势。

9.根据权利要求8所述的提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法，其特征在于，步骤s5中结合缝宽预测结果、现场暂堵压力要求、暂堵配方推荐以及浓度保持率，确定缝口与缝尖暂堵配方与用量，暂堵剂用量的具体计算公式如下：

技术总结本发明公开了提高多簇水力裂缝均衡程度与复杂程度的暂堵压裂方法，属于水力压裂技术领域，通过设置不同裂缝宽度条件下的不同配方的裂缝暂堵实验方案；根据实验结果，优选得到不同缝宽和不同暂堵压力需求条件下的暂堵配方；通过模拟暂堵剂井筒运移行为，确定暂堵剂井口投入后经井筒运移至裂缝内的浓度保持率；开展多簇水力裂缝扩展形态模拟，根据所需暂堵的裂缝宽度推荐暂堵配方，并通过浓度保持率计算暂堵剂井口投入量；根据推荐方案对目标储层进行暂堵压裂改造。该方法通过推荐暂堵压裂参数，利用暂堵剂对缝口和缝尖分别进行暂堵，促进多簇裂缝均衡发育以及复杂缝网形成。技术研发人员：许文俊,江枫,王雷,秦林杰,包福昊受保护的技术使用者：长江大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18