专利名称：水力压裂方法
水力压裂方法
背景技术：
从非常规储层(例如致密砂岩和页岩)采收油气通常需要增产改造(例如水力压裂)来实现经济生产。水或滑溜水(所谓水与少量减阻剂一起使用时)通常用作压裂液体以增产改造低渗透性的非常规储层。这种处理被设计用来增产改造大储层体积，并开启保留油气的岩石的更大表面积，因此提高生产。虽然滑溜水液体对于常规支撑剂通常提供较差的传输，但是由于其非常低的粘度，仍然认为其有效并且经济。在低渗透性储层中为了裂缝增产改造而使用低粘度液体有时导致产生交叉裂缝网，且有时导致单个压裂面蔓延。虽然用这类处理实现的低传导性在页岩地层中通常是足够的，但是相信通过产生复杂的裂缝网来增加接触面积是可在这种地层中提高油气生产的关键要素之一。尚未证明现有的处理技术对具有高裂缝密度的裂缝网地层是充分有效的。在如
图1中所示的裂缝网体系中的连通裂缝数量上反映裂缝网的复杂性。需要一种在单个处理周期期间产生较大的裂缝网复杂性以及因此与储层较大的接触面积的可靠裂缝处理技术。
发明概要本发明的一个实施方案是一种用于压裂地下地层的方法，其中按某一顺序的液体被注入至地层中；所述顺序具有作为一个特征的第一周期，其包括(a)在环境条件下以IOOiT1的剪切速率注入具有小于约50mPa.s的粘度的垫液，(b)在环境条件下以IOOiT1的剪切速率注入具有小于约50mPa.s的粘度的支撑剂浆液，(c)在环境条件下以IOOiT1的剪切速率注入具有大于约50mPa.s的粘度的增稠液(其将用作转向剂)；和整合了重复步骤(b)和(C)的一个或多于一个后续周期。视需要，首先注入垫液。地层的渗透性通常小于约ImD0在另一实施方案中，增稠转向液在泵送时具有小于约20mPa.s的粘度，且接着在储层中增稠，例如储层含有碳酸盐且增稠液最初呈酸性，且随着酸被消耗而变得更具粘性。可使用自转向酸体系以形成在储层中增稠的这种体系。在各种其它实施方案中，增稠液还含有支撑剂；步骤(b)中注入的液体总体积是处理中注入的液体总体积的至少75% ;且步骤(b)中注入的液体携带处理中注入的总支撑剂的至少90% ;支撑剂具有如下形状，其(例如)选自球体、杆、圆柱、板、片材、球柱体、椭球、圆环、椭圆、纤维、拱形/蜂窝、网眼、网眼/蜂窝、蜂巢、气泡、海绵状或发泡结构以及这些形状的混合物；支撑剂的大小范围是约5微米至约1000微米。在又一实施方案中，所注入液体的至少一种包含固体可降解材料，例如聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸和聚乙醇酸的共聚物、乙醇酸与其它含羟基、羧酸或羟基羧酸的部分的共聚物、乳酸与其它含羟基、羧酸或羟基羧酸的部分的共聚物，以及这些材料的混合物。可降解材料通常以纤维、板、薄片、珠子和其组合的形式使用。在另外的实施方案中，步骤(a)的液体或步骤(b)的液体或两者都含有减阻剂。步骤(c)或多个步骤(c)的液体中每升清澈液体可视需要含有小于约0.024kg的支撑剂，或可视需要实质上没有支撑剂。
在又一个另外的实施方案中，一个或多于一个周期之后是在环境条件下以IOOiT1的剪切速率注入具有大于约50mPa.s的粘度且含有粗支撑剂的液体；在环境条件下以IOOiT1的剪切速率注入具有大于约50mPa.s的粘度的含有粗支撑剂的液体的一个或多个步骤之后视需要可以是注入含有支撑剂回流控制剂的液体。在另一实施方案中，所述方法包括注入冲洗液的最终步骤；所述液体的至少一种用可降解稠化剂稠化。在其它实施方案中，第一个步骤(b)之后的至少一个步骤(b)在步骤(a)之后，或每个步骤(b)都在步骤(a)之后。步骤(C)中注入的液体总体积优选地占所述处理中注入的液体总体积的不到10 %。在每个周期，阶段C中的液体体积对阶段B中的液体体积的比率优选地小于约1/10。附图简述图1图示了从A至B至C增加的裂缝体系复杂性。图2是歧管系统的示意图。图3示出歧管系统中的压力对时间。
具体实施例方式本发明将按照直井的处理来描述，但是可同样应用于任何定向的井。本发明将描述油气生产井，但是应理解，本发明还可以用于生产其它液体(诸如水或二氧化碳)的井，或(例如)用于注入井或存储井。还应理解，贯穿本说明书，当浓度或量的范围被描述为有用或适当或类似时，意味着所述范围内(包括端点)的任何以及每个浓度或量都被视为已经说明。此外，除非上下文中另有说明，否则每个数值应在一次读取时被术语“约”更改(除非已经明文如此更改)，并且接着再次读取时不这样更改。例如，“从I至10的范围”被读成指示沿着介于约I与约10之间的连续体的每个可能数字。换句话说，当表述某一范围时，即使所述范围内只明确标识或提述了少数特定数据点，或甚至没有提述所述范围内的数据点，还是应理解，发明者了解并理解所述范围内的任何以及所有数据点都被视为已指定，并且发明者拥有所述整个范围和所述范围内的所有点。我们已开发一种增加裂缝体系复杂性以从非常规低渗透性储层提高油气生产的方法。在所述方法中，按某一顺序的阶段是泵送至储层中；通过泵送由用作转向剂的可降解稠化剂稠化的相对低体积液体的至少一个阶段来补充低粘度液体处理。泵送粘性液体转向剂造成净压力增加，并在最初建立的裂缝体系中堵塞一些微裂缝，这引起了形成连接至最初裂缝网的补充微裂缝，且增加了与地层岩石的接触面积。一般重复注入转向剂的粘性段塞。这样使用粘性液体的段塞使得在储层的偏远区域中增产改造更大体积储层。在所述处理之后，稠化液体自然地降解，或用破碎剂破坏，从暂堵裂缝开始展开生产。注意，本发明涉及一种在已增产改造的区内处理重定向的方法，其由于所述区内裂缝的复杂性增加而导致产生与储层的更大接触面积。当多个生产区被裂缝增产改造时，通常需要以多个阶段处理多个区。这对启用从区到区的处理重定向的转向技术产生了需要。这种转向(视需要在每次处理后具有新的射孔)(例如)用视需要具有缓慢水溶性的涂层的桥塞、密封球、固体凝胶塞、或可降解纤维的塞、粉末、薄片、颗粒、小球和块体而完成。需要转向的另一个情况是在增产改造区内的处理重定向。在这种情况中，在没有沿着井筒对另一个区加以处理重定向的情况下使用地层中相同的入口点来增产改造额外的地层岩石体积。有趣地是，已开发使用粘性液体的段塞或细沙以控制泄漏，并在自然压裂的储层中减小(不增加)裂缝复杂性的技术。在以往，故意寻求在接近井筒区处产生单一裂缝面(而不是多个连通的裂缝通道)以提供明显的曲折度减小，并将过早筛选的风险降到最小。已表明滑溜水处理提供了比得上从常规凝胶处理的生产的生产，但是成本明显更低。滑溜水作业的最重要特征之一是由于液体的低聚合物含量引起的低凝胶损害。然而，低液体粘度强烈地影响其支撑剂传输性质，并且将支撑剂深入安置于裂缝内是一个挑战。利用轻量和超轻量支撑剂已经是一个解决方案。另一解决方案是分阶段地以不同量的支撑剂泵送滑溜水和凝胶的组合物；这种处理通常称为混合型压裂或混合型水压裂。虽然混合型压裂的目的是比滑溜水更好地将支撑剂与更高粘度的液体安置，但是也已注意到其它优点，包括产生了更宽裂缝以及因此避免了支撑剂桥接。还注意到，混合型压裂可产生更长的有效压裂长度，但是混合型压裂中的有效传导性不是始终比水压裂中要高。已尝试不用支撑剂，或仅用粗支撑剂，或交替用这两者的滑溜水压裂。然而，通常的滑溜水处理包括以下阶段:a)滑溜水垫液；b)用浓度从约0.1ppa逐渐增加至约2ppa(添加的支撑剂磅数)(每升清澈液体添加约0.012kg至约0.240kg的沙)的细支撑剂(例如，约100目沙(约0.105mm至约0.21mm的颗粒)或约30/70沙(约0.21mm至约0.595mm))的滑溜水阶段；c)用浓度增加至至多约5ppa(每升清澈液体添加约0.6kg的沙)的粗支撑剂(例如约20/40沙(约0.42mm至约0.841mm)或约20/40涂布树脂的沙)的线性凝胶(以IOOiT1的剪切速率具有约IOmPa.s至约IOOmPa.s的典型粘度)，以撑开裂缝的接近井筒区域；和d)冲洗。通常，垫液阶段是约500bbl至约3000bbl (约80m3至约480m3)，滑溜水阶段是约500bbl至约25，OOObbl (约80m3至约4000m3)，凝胶阶段是约500bbl至约25，OOObbl (约80m3至约4000m3)且冲洗是近似从井口至射孔的井筒体积，有时加上至多约50bbl (约 8m3)。混合型处理试图实现常规凝胶和滑溜水处理两者的优点。通常，混合型压裂包括泵送:a)滑溜水垫液；b)用细支撑剂(例如，小于约0.5ppa (约0.06kg/l的清澈液体))的选用滑溜水阶段；c)用粗支撑剂(例如，约20/40(约0.4mm至约0.841mm))以IOOiT1的剪切速率具有约IOOmPa *s至约IOOOmPa *s的粘度的交联凝胶，(以(例如)至多约5ppa的浓度(每升清澈液体添加约0.6kg的沙))；视需要重复阶段b)和c);和冲洗。体积通常与上文所述的常规滑溜水处理大概相同。在称为反向混合型压裂的混合型压裂的修改方案中，改变液体注入的顺序，因此使用高粘度聚合物(线性或交联)来产生裂缝，而用低粘度液体传输的支撑剂在粘性垫液之后泵送。粘度对比导致在较高粘度液体中形成携带低粘度支撑剂的液体的指状物，且通过更多粘性液体的层(指状物)而阻碍支撑剂沉降。再次说明，如在经典的混合型压裂中，设计目的是将支撑剂更深地传递至裂缝中以确保更长的撑开长度和更高的裂缝传导性。在任何滑溜水泵送进度中，当液体从滑溜水转变成粘性支撑剂浆液时，液体可能在添加支撑剂之前的一段时间从滑溜水变成粘性液体；例如在另一种混合型压裂中，首先泵送滑溜水以产生长度；接着的是交联凝胶垫液，且接着是呈交联凝胶的粗沙。本发明的方法与混合型压裂的关键区别是在滑溜水阶段中泵送的稠化液体的体积。因为安置支撑剂并非本发明的方法的真正目的，所以粘性液体只是总作业体积的一小部分。此外，稠化液体中的支撑剂浓度与滑溜水阶段中的浓度相似。非常规气体储层的特点在于非常低的地层渗透性(例如，小于约0.lmD，在页岩中低达约IOOnD)，且增产改造处理通常需要较大处理体积(例如超过约15，OOOm3(IMgal))和较高泵送速率(例如，至少约6.4m3/min (40bpm),通常约10m3/min (60bpm),且有时至多约20m3/min(120bpm))来开启长裂缝，并且产生复杂裂缝网，这可提供朝井筒不受限的气体流动。通常用由滑溜水液体(其通常是具有少量聚合减阻剂的水，以100s—1的剪切速率时具有至多约50mPa.s的粘度)传输的各种大小的沙撑开裂缝。具有较高粘度的液体(例如高于约15cP)通常被称为水压裂液体。轻量支撑剂(例如，具有约2.2至约2.8的比重)和超轻量支撑剂(例如具有约1.0至约2.0的比重)可用于水压裂。滑溜水液体含有比线性凝胶或交联凝胶明显更低的聚合物浓度，所以其对支撑剂充填层的损害较小。使用各种转向技术以增加储层的有效增产改造体积(ESV)。方法依赖于一些区的暂堵(例如，已增产改造的区)以用相同处理增产改造其它区。大多数现有转向方法目标是井筒和射孔，以增产改造不同的地层区。这些方法包括各种输送套管的区间封隔工具，诸如桥塞、沙塞、密封球，引发应力转向和其它工具。裂缝内的转向在水力压裂领域中不太常见。一种方法提供所要求的近井筒裂缝转向。所述方法使用支撑剂和可降解纤维的混合物和安置策略以暂时堵塞近井筒区域中的裂缝面，以实现对不同井筒区的处理转向。本发明公开一种借助于稠化液体增加裂缝网复杂性并且提高储层接触面积的方法。稠化液体可选自(诸如但不限于)粘弹性表面活性剂、硼酸盐和/或金属交联多糖的液体，例如瓜耳树胶、纤维素衍生物、黄原胶、硬葡聚糖等等。液体还可以包含交联延迟剂以控制液体粘度；包含破碎剂(包含胶囊破碎剂)以确保处理之后段塞降解；包含可降解纤维和其它添加剂。所属领域技术人员已知这些液体和其成分。方法优选地应用于具有小于约ImD的渗透性的地层，且更优选地应用于具有小于约IOmD的渗透性的地层，且最优选地应用于具有小于约IOOOnD的渗透性的页岩地层。所述方法可用于再压裂处理。至于常见的滑溜水处理，本发明的典型处理始于垫液、阶段A，其中泵送纯滑溜水液体。垫液阶段产生裂缝体系，并确保宽度对于支撑剂通过是充足的。垫液阶段之后是大体积阶段B，泵送携带支撑剂的滑溜水，其将支撑剂传递至开启的主裂缝和额外裂缝网。液体B占所述处理的总液体体积的至少75%。阶段A和B的液体在环境条件下以IOOiT1的剪切速率时具有小于约50mPa.s的粘度，优选地在IOOiT1的剪切速率时具有约ImPa.s至约10mPa*s的粘度。液体A和B可以相同或不同。所属领域技术人员已知用于滑溜水处理的支撑剂；非限制性的实施例包括沙和其它岩石和矿物，包括白云母、陶瓷、聚合材料、生物材料和这些材料的混合物。应特别注意支撑剂材料的选择，因为滑溜水由于其非常低的粘度而具有非常差的传输性质。转向阶段C是在阶段B中远场安置支撑剂之后，并且涉及泵送稠化液体，其还可以视需要含有支撑剂和/或纤维材料。阶段C的液体在环境条件下以IOOiT1的剪切速率时具有稠化之后的粘度，其大于约50mPa *s，优选地约IOOmPa-s至约IOOOmPa.S。视需要，阶段C的液体可作为低粘度液体泵送，且液体的粘度在储层中增加；在这种情况中，以IOOiT1的剪切速率时最初粘度大于约20mPa.s (以IOOiT1的剪切速率时优选的范围是约20mPa.s至约IOOmPa.s)，且在环境条件下以lOOs—1的剪切速率时最终粘度是大于约50mPa.s,优选地约IOOmPa.s至约IOOOmPa.S。阶段C的体积一般小于所述处理的其它阶段的体积。阶段C中液体对阶段B中液体的体积比率是小于约1/10，优选地约1/100至约1/10。每个处理周期的阶段C中的液体总体积上限(在处理重定向至另一井筒区间之前)是约64m3(400bbl);可使用少达约IOm3的液体。液体C视需要含有纤维，例如可降解纤维，和/或支撑剂。优选的支撑剂大小是约0.05mm至约Imm(优选地约0.2mm至约0.4mm ;优选的支撑剂浓度是每升清澈液体添加约0.012kg至约0.6kg (最优选地是每升清澈液体添加约0.024kg至约0.24kg)。—种泵送低粘度液体阶段C且接着在含碳酸盐的储层(例如含碳酸盐的页岩)中使液体粘度增加的尤其适当方法是使用酸性液体，其(例如)通过与储层岩石接触而PH增大时经受粘度增加。许多这种体系是已知用于酸化和酸性压裂；其常被称为自转向酸，并且在基于粘弹性表面活性剂时，其被称为粘弹性转向酸。在本发明中，其用于使滑溜水转向。实施例是基于粘弹性表面活性剂的转向酸，例如某些三甲铵乙内酯。适当的稠化剂和体系描述于美国专利第6，399，546号、第6，667，280号、第6，903，054号、第7，119，050号、第7，148，184号、第7，380，602号和第7，666，821号中。除转向之外，在本发明中使用这种自转向酸还可以通过蚀刻地层并减小裂缝初始压力而引入异质，而且通过选择性地溶解通常已在储层的自然裂缝/裂沟/构造中积聚的水垢而提高裂缝网的复杂性。阶段C还可以含有纤维，其优选地具有约I微米至约100微米的直径(更优选地是约10微米至约30微米)和约Imm至约50mm的长度(更优选地是约3mm至约35mm),呈每升清澈液体约Og至约60g的浓度(优选地是每升清澈液体约1.2g至约16g)。在本文中，实质上没有支撑剂的液体定义为每升清澈液体具有小于约0.024kg支撑剂负载的液体。粘性液体旨在转向，且因此被设计用来转向，而不是携带支撑剂或纤维。阶段C液体实质上没有支撑剂。稠化液体的泵送增加了裂缝中的净压力，其暂时减小主裂缝的一部分中的液体流动，且引发了沿着主裂缝形成侧裂缝。这种暂时压力增加还可以可逆地增加裂缝宽度，减小支撑剂在裂缝中桥接的可能性。由于稠化液体具有接近滑溜水本身密度的密度，因此液体段塞可在没有任何与段塞沉降相关的问题的情况下被传输至裂缝网体系(参见实施例1)。液体A和液体B优选地选自淡水、盐水、海水、聚合物溶液、粘弹性表面活性剂溶液、凝胶石油、稠化柴油燃料、水乳液和这些液体的混合物。液体C优选地选自聚合物溶液、凝胶、交联凝胶、粘弹性表面活性剂溶液、凝胶石油、稠化柴油燃料和水乳液。这些稠化剂优选地是可降解的。优选的聚合物包含瓜耳树胶、阿拉伯树胶、刺梧桐树胶、罗望子树胶、刺槐豆胶、纤维素、黄原胶、硬葡聚糖、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、这些材料的组合物，和这些聚合物的更改物、取代物或衍生物。液体中的聚合物可以(例如)通过硼、铝、钛、锆、铬、铁、铜、锌、锑的化合物、有机或无机聚离子和这些材料的组合物而交联。所述液体可视需要含有交联延迟剂或凝胶破胶剂或聚合物破碎剂(例如胶囊破胶剂，内部延迟破胶剂、温度活化破胶剂)和这些的组合物。液体B中以及视需要液体C中的支撑剂优选地选自沙、陶瓷、玻璃、岩石和矿物(诸如云母)、有机和无机聚合物、金属和合金、复合材料和这些材料的混合物。这些支撑剂优选地具有如下形状，其选自球体、杆、圆柱、板、片材、球柱体、椭球、圆环、椭圆、纤维、网眼、拱形/蜂窝、网眼/蜂窝、蜂巢、气泡、海绵状或发泡结构和这些形状的混合物。“拱形/蜂窝”和“网眼/蜂窝”是特殊三维组织材料，例如，网状发泡聚胺基甲酸酯。这些材料具有三维气泡结构，其(例如)由十二面体组成，其每一面是五边形。五边形由边形成，边之间具有膜或窗。总是缺失至少一个膜，因此形成开孔结构。稠化剂和支撑剂和制备这些液体的方法在本领域中都是已知的。液体B以及视需要的C中的支撑剂优选地是约5微米至约1000微米的大小范围，最优选地约50微米至约840微米。这些支撑剂可视需要被涂布或可经过亲有机物质的处理。液体B优选地携带阶段B和C中的支撑剂的至少约90重量百分比。阶段B和阶段C的液体还可以视需要含有可降解材料，例如纤维、板、薄片、珠子和这些材料的组合物。可降解材料(例如)选自聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸和聚乙醇酸的共聚物、乙醇酸与其它含羟基、羧酸或羟基羧酸的部分的共聚物、乳酸与其它含羟基、羧酸或羟基羧酸的部分的共聚物，以及这些材料的混合物。任何液体(尤其阶段C中使用的液体)都可以发泡或释放能量。在非均质储层中用水压裂形成的裂缝体系通常被相信具有复杂且分支的结构，具有许多交叉的自然裂缝，裂缝方向上具有变化(参见图1C)。然而，本发明中使用的稠化液体和方法以距井筒相当大的距离堵塞现有裂缝；这取决于液体粘度，液体粘度继而可受延迟剂控制。通过改变延迟时间，操作者可控制距出现堵塞的井筒的距离。所形成的堵塞使压力急剧增加，且引发了产生连接至相同裂缝网的在其它方向上生长的新裂缝，增产改造了先前未处理的区(参见实施例2)。在每次转向(阶段C)之后重复阶段A(视需要)和B以建立新裂缝和裂缝网。至少一个阶段B和至少一个阶段C的每次泵送(以任意次序)称为一个周期；每个周期至少含有阶段B和C ;整个处理始于阶段A。所述周期，例如ABC-ABC (优选)、ABC-BC、ABC-BC-BC、ACB-CB-CB、ABC-BAC-BC或ABC-BC-ABC-BC等等必要时重复尽可能多次以产生所需裂缝网。在任何周期，阶段C中的液体对阶段B中的液体的体积比率小于约1/10，优选地约1/100至约1/10。每个处理周期的阶段C中的液体总体积上限(在处理重定向至另一井筒区间之前)是约64m3(400bbl);可使用少达约IOm3的液体。任何周期可视需要包括阶段A，且之后视需要可以是阶段D，其中泵送具有粗(例如约0.4mm至约lmm(优选地约0.42mm至约
0.84mm))支撑剂的凝胶以撑开主裂缝并确保其具有高传导性。任何阶段D之后视需要是阶段E，泵送支撑剂回流控制剂，例如，涂布树脂的支撑剂或本领域中已知的任何其它支撑剂控制剂，诸如纤维，且最后是视需要的冲洗，阶段F。水、盐水或与任何阶段A的液体相同或相似的液体可用于冲洗；冲洗通常是绕着井筒的体积，从井口至正在被处理的射孔区间的顶部或底部(增加或减少约3bbl至约IOObbl (约18m3至约65m3)。任何阶段D的液体以100s—1的剪切速率时具有约ImPa.s至约IOOOmPa.s的粘度；任何阶段E的液体以100s—1的剪切速率时具有约ImPa.s至约50mPa.s的粘度。每个阶段A、阶段B、阶段C、阶段D或阶段E的液体不需要与任何其它阶段A、阶段B、阶段C、阶段D或阶段E的液体相同。在所述处理结束且裂缝闭合之后，由阶段C建立的用于转向的液体塞自然降解，或用氧化性或减小液体粘度的其它类型的破碎剂破坏。这开启了储层原本压裂的区域，且将油气或其它液体传输至井筒，提高生产。下文的实施例说明了具有相似密度的滑溜水液体中的稠化液体的可传输性(实施例I);用稠化液体的段塞堵塞歧管系统(其增产改造复杂的裂缝网)(实施例2);和在存在氧化性破碎剂时随时间降解所述塞(实施例3)。所述实施例出于说明本发明的优选实施方案的目的而呈现，并且不构成对本发明范畴的任何限制。实施例1:
将由具有6g/L(501b/1000gal)的瓜耳胶浓度的硼酸盐交联瓜耳胶凝胶制备的液体段塞置于具有尺寸为IOOOx 300x 4mm的有机玻璃沉降槽中含有0.05重量百分比的聚丙烯酰胺减阻剂的相似密度的滑溜水段塞上方。在室温时的4小时实验时间期间没有观察到段塞扩散。粘性段塞保持巩固且浮于滑溜水段塞上而不会沉降。实施例2:研究在较长水平管中传输的粘性段塞的行为。测试了层流液体流态。这些数据可用于估计裂缝内的段塞传输。为研究段塞传输的依赖性，构造了特殊的机构。所述机构包括透明塑料水管(35m长且18mm ID)、用于注入粘性段塞和基液的系统、水泵和两个光传感器(一个在管的开始处且一个在管的末端)以确定粘性段塞的长度，和数据采集系统。使用特殊回路来注入粘性液体的段塞。所需成分的粘性段塞在实验之前被载入至段塞注入回路中，且通过阀而从主线封隔。基液通过管泵送几分钟，直到基液流稳定为止。一旦达到流稳定，所述流被导向至段塞样品注入回路，且粘性段塞被泵送至系统中。粘性液体段塞由具有6g/L(501b/1000gal)的瓜耳胶浓度的硼酸盐交联瓜耳胶凝胶制备，且出于可视化而用酚酞染色；使用基液、滑溜水，含有0.05wt%的聚丙烯酰胺减阻齐U。泵送滑溜水和粘性液体段塞，且研究传输期间段塞在管内的伸长。滑溜水的流速是
8.lL/min,其对应于43.6cm/sec的线速度。实验表明平均粘性液体段塞速度是42cm/sec。基液与粘性段塞速度之差是由指进效应导致的，其中更稠密且更具粘性的液体以相对于基液速度较低的速率传输。所注入的初始段塞长度是215±20cm。在管末端处的最终段塞长度是250±24cm。当所述流是层流时，传输期间在管内没有观察到明显的段塞伸长。这个实验表明可在裂缝内传输粘性液体段塞；在模仿裂缝内流动条件的条件下，段塞没有明显分散。实施例3:使用具有从6.35mm(0.25in)变化至低达1.59mm(l/16in)的外径的世伟洛克管接头制造如图2中所示的歧管[3]。图3示出测试结果，其绘出管内压力对时间。与实施例1和2中所使用的相同的滑溜水用Knauer泵[I]以0.51/min的流速泵送通过歧管，其中压力一般不超过138kPa(20psi)。接着将实施例1和2中使用的交联凝胶的段塞置于浆液槽中，且在泵送期间压力随之改变；压力增加到至多1007kPa(146psi)，在这个压力下，压力释放爆破片[4]破碎。歧管系统在转向阶段期间模拟复杂的裂缝网，且由于净压力增加，爆破片模仿储层的未增产改造的区的压裂。
权利要求
1.一种用于压裂地下地层的方法，其包括:第一周期，所述第一周期包括(a)在环境条件下以IOOiT1的剪切速率注入具有小于约50mPa.s的粘度的垫液，(b)在环境条件下以IOOiT1的剪切速率注入具有小于约50mPa.s的粘度的支撑剂浆液，(c)在环境条件下以IOOiT1的剪切速率注入具有大于约50mPa.s的粘度的增稠液；和包括重复步骤(b)和(c)的一个或多于一个后续周期。
2.根据权利要求1所述的方法，其中首先注入所述垫液。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述增稠液在泵送时具有小于约20mPa.s的粘度，且接着增稠。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述储层含有碳酸盐，且所述增稠液最初呈酸性。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述增稠液还包含支撑剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)中注入的所述液体总体积包括所述处理中注入的液体总体积的至少75%。
7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)中注入的所述液体携带所述处理中注入的所述总支撑剂的至少90%。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述地层的渗透性小于约lmD。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述支撑剂具有如下形状，其选自球体、杆、圆柱、板、片材、球柱体、椭球、圆环、椭圆、纤维、拱形/蜂窝、网眼、网眼/蜂窝、蜂巢、气泡、海绵状或发泡结构和这些形状的混合物。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述支撑剂的大小范围为约5微米至约1000微 米。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述注入的液体的至少一种包含固体可降解材料。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述可降解材料包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸和聚乙醇酸的共聚物、乙醇酸与其它含羟基、羧酸或羟基羧酸的部分的共聚物、乳酸与其它含羟基、羧酸或羟基羧酸的部分的共聚物和其混合物。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述可降解材料以纤维、板、薄片、珠子和其组合的形式使用。
14.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)的所述液体或步骤(b)的所述液体或两者包含减阻剂。
15.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)或多个步骤(c)的所述液体中每升清澈液体包含小于约0.024kg的支撑剂。
16.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)或多个步骤(c)的所述液体实质上没有支撑剂。
17.根据权利要求1所述的方法，其中一个或多于一个周期之后是在环境条件下以IOOiT1的剪切速率注入具有大于约50mPa.s的粘度的包含粗支撑剂的液体。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在环境条件下以100s—1的剪切速率注入具有大于约50mPa.s的粘度的包含粗支撑剂的液体的所述一个或多个步骤之后是注入包含支撑剂回流控制剂的液体。
19.根据权利要求1所述的方法，其包括注入冲洗液的最终步骤。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体的至少一种用可降解稠化剂稠化。
21.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一个步骤(b)之后的至少一个步骤(b)在步骤(a)之后。
22.根据权利要求1所述的方法，其中每个步骤(b)都在步骤(a)之后。
23.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)中注入的所述液体的总体积包括在所述处理中注入的液体总体积的不到10%。
24.根据权利要求1所述的方法，其中在每个周期中，阶段C中的液体体积与阶段B中的液体体积的比率小于 约1/10。
全文摘要
给出一种在水力压裂处理中将注入的滑溜水转向的方法。所述转向液优选地是实质上没有支撑剂的粘性液体，其导致净压力增加并在最初建立的裂缝体系中堵塞一些微裂缝，这引发了形成连接至最初裂缝网的补充微裂缝，且增加了与地层岩石的接触面积。所述方法在单个处理周期期间产生较大的裂缝网复杂性以及因此与储层较大的接触面积。
文档编号E21B43/267GK103109039SQ201080068127
公开日2013年5月15日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者叶夫根尼·鲍里索维奇·巴尓马托夫, 谢尓盖·米哈伊洛维奇·马卡雷切夫-米哈伊洛夫, 德米特里·伊万诺维奇·波塔片科, 克里斯托弗·N·弗雷德 申请人:普拉德研究及开发股份有限公司