一种用于水平井的分段压裂方法与流程

本发明涉及油气井固井工程技术领域，具体涉及一种用于水平井的分段压裂方法。

背景技术：

目前，深层页岩气钻完井及压裂的井数越来越多。但是，由于地质构造的复杂性，各种高角度天然裂缝与水平层理缝等可能共同存在。从而，钻井时的泥浆漏失增大，甚至容易发生失返性漏失。在这种情况下，固井水泥浆也容易沿钻井泥浆的漏失通道运移，使得水泥浆在套管外壁与裸眼井筒内壁间的分布不均匀。最终的固井质量可能达不到大型分段压裂对水泥环的完整性要求。如果此时仍需进行分段压裂，可能的后果是不同段的压裂液没有有效分开，所有的压裂液可能都进入少数几个压开段，最终没有实现对所有段的充分改造，从而影响压裂施工效果。

因此，在上述水平井段的整体质量不好的条件下，有必要采取针对性的措施来提高分段压裂的成功率及压后效果。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种用于水平井的分段压裂方法。该方法能够在水平井段的整体质量不好的情况下，提高分段压裂的效果。

根据本发明，提出了一种用于水平井的分段压裂方法，包括：

步骤一，对水平井的井筒进行固井质量评估，

步骤二，依据固井质量评估结果，选定桥塞坐封位置。

在一个实施例中，该桥塞坐封位置设置在固井质量至少为良且连续封固长度不小于2米处，且相邻的桥塞坐封位置之间的距离不小于40米。

在一个优选的实施例中，选定的该桥塞坐封位置设置在固井质量为优且连续封固长度不小于2米处或者固井质量为良且连续封固长度不小于4米处。

在一个实施例中，相邻的所述桥塞坐封位置之间的距离为70-80米。

在一个实施例中，如果根据步骤二选定的第一桥塞坐封位置与第二桥塞坐封位置之间的距离大于150米，则在所述第一桥塞坐封位置与第二桥塞坐封位置之间选定另外的桥塞坐封位置，在所述另外的桥塞坐封位置与所述第一桥塞坐封位置之间进行压裂。

在一个实施例中，如果根据步骤二选定的第一桥塞坐封位置与第二桥塞坐封位置之间的距离大于150米，则在所述第一桥塞坐封位置与第二桥塞坐封位置之间进行水力喷射压裂。

在一个实施例中，在由水平井的a靶点到b靶点的延伸方向上，进行压裂，所述压裂包括多簇射孔，所述多簇射孔的各簇孔眼的直径按照比例递增，且各簇孔眼的孔眼直径不能大于14毫米。

在一个实施例中，在由水平井的a靶点到b靶点的延伸方向上，多簇射孔的各簇孔眼的直径按照5-10％的比例递增。

在一个实施例中，在多簇射孔完成后，进行酸预处理作业，先采用1-1.5立方米每分钟的排量向地层注入一定量的酸，然后以3-5立方米每分钟的排量挤酸，再使得酸依次进入各簇射孔裂缝内。

在一个实施例中，在酸到达第一簇射孔裂缝时，以1.5-2立方米每分钟的排量使得酸进入第一簇射孔裂缝，然后以50-250％的比例逐步提高排量使得酸依次进入其它各簇射孔裂缝内。

在一个实施例中，在酸预处理作业之后，以设计的最高排量施工以使得各簇射孔裂缝延伸。

与现有技术相比，本发明的优点在于，通过分析水平井的固井质量，选择固井质量至少为良且连续封固长度不小于2米处设置桥塞坐封位置，且该桥塞坐封位置距离上一个所设置的桥塞坐封位置的距离不小于40米，这种设置水平井进行分段压裂的方式比较简单，能有效降低因为固井质量不佳而造成的压裂施工效果差的现象，能在低固井质量条件下提高压裂施工成功率，增加分段压裂裂缝体积，从而获得更大的经济效益。

附图说明

在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明的一种用于水平井的分段压裂方法的一个实施例。

图2显示了根据本发明的一种用于水平井的分段压裂方法的一个实施例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

本发明提出了一种用于水平井的分段压裂方法。在方法中，首先，对水平井的井筒进行固井质量评估。也就是，综合分析水平段的固井质量剖面。例如，对水平井的固井质量的评价可以采用标准号为sy/t6592-2016的标准进行。当然，对水平井的固井质量的评价也可以采用其它标准进行。并且，由于岩土参数具有一定的随机性，则根据具体的工程固井质量评价结果也会略有不同。所得的固井质量可依赖于声波测井来解释结果。

然后，依据上述固井质量评估结果，选定桥塞坐封位置，其中，该桥塞坐封位置设置在固井质量至少为良且连续封固长度不小于2米处。另外，第n(n≥2)个桥塞坐封位置距离上一个所设置的桥塞坐封位置的距离不小于40米。也就是，参照水平井的固井质量结构，设计桥塞坐封位置。

上述操作方法，充分考虑了固井质量评估结果，并且将桥塞坐封位置设置在了固井质量至少为良且连续封固长度不小于2米处，以保证坐封效果。同时，相邻的两个桥塞之间的距离不小于40米，以保证水平井的分段压裂。上述方法操作简单，能有效降低因为固井质量不佳而造成的压裂施工效果差的现象，在低固井质量条件下提高压裂施工成功率，增加分段压裂裂缝体积，从而获得更大的经济效益。

在一个优选的实施例中，桥塞坐封位置设置在固井质量为优且连续封固长度不小于2米处或者固井质量为良且连续封固长度不小于4米处。进一步优选地，桥塞坐封位置设置在固井质量优且连续封固长度大于3米处。也就是说，桥塞坐封首选固井质量优且连续封固长度大于3米处。并将固井质量为优且连续封固长度不小于2米处或者固井质量为良且连续封固长度不小于4米处作为次优选。并且在此基础上，相邻的桥塞坐封位置距离之间的距离可以为70-80米。上述设置能保证桥塞封固质量，以保证分段压裂效果。同时，上述设置能优化桥塞的布设位置和距离，以提高分段压裂施工成功率，增加分段压裂裂缝体积。

图1示意性地显示了带有垂直井筒和水平井筒的井的一个实施例。在靶点a和靶点b之间首先选定第一桥塞坐封位置c，该第一桥塞坐封位置c所在的位置的固井质量至少为量且连续封固长度不小于4米。在该第一桥塞坐封位置c处进行坐封，并在靶点b和第一桥塞坐封位置c之间的位置a处进行压裂。然后，在第一桥塞坐封位置c与靶点a之间选定第二桥塞坐封位置d，该第二桥塞坐封位置处于第一桥塞坐封位置c的上游。然后，在第二桥塞坐封位置d处进行坐封，并在第一桥塞坐封位置c与第二桥塞坐封位置d之间的相应位置处进行压裂。当然，根据需要，第二桥塞坐封位置d可与第一桥塞坐封位置c同时选定。

在这里，压裂包括射孔及包括加砂、顶替等的后续压裂工作。

在某种情况下，选择固井质量至少为良(优选地为优)的桥塞坐封位置来进行坐封。此时，有可能所选择的两个相邻的桥塞坐封位置c和d之间的距离非常长，(例如，大于或等于150m)。如图2所示，由此可以在第一桥塞坐封位置c和第二桥塞坐封位置d之间再选定其他的桥塞坐封位置e，在该桥塞坐封位置e处使另外的桥塞坐封。在桥塞坐封位置c和d处的固井质量为优的情况下，桥塞坐封位置e处的固井质量优选为良。在桥塞坐封位置c和d处的固井质量为良的情况下，桥塞坐封位置e处的固井质量可略低于良。在桥塞坐封位置e与桥塞坐封位置c之间的位置b处进行压裂。另外，还可在桥塞坐封位置e与桥塞坐封位置d之间的相应位置处进行压裂。例如可通过常规压裂方式来进行压裂。该常规压裂方式可包括多簇射孔。优选地，在由水平井的靶点a到靶点b的延伸方向上，多簇射孔的各簇孔眼的直径按照比例递增，且各簇孔眼的孔眼直径不能大于14毫米。进一步优选地，在由水平井的靶点a到靶点b的延伸方向上，多簇射孔的各簇孔眼的直径按照5-10％的比例递增。这种设置方式能保证多簇射孔的均匀进液，以保证分段压裂效果。

在某些情况下，有可能两个桥塞坐封位置c和d之间的距离非常长(例如，大于或等于150m)，这是因为在距离第一桥塞坐封位置c很长的一端距离内都不存在固井质量至少为良且连续封固长度不小于2米的位置。此时，如图1所示，可在第一桥塞坐封位置c和第二桥塞坐封位置d之间选定位置m进行水力喷射压裂。采用水力喷射技术，可以实现平面射孔，以实现定点起裂和延伸裂缝，能有效控制裂缝起裂位置，保证施工效果。另外，水力喷射射孔孔道较常规射孔孔道深，且没有压实带，可有效降低裂缝起裂压力。当然，还可以采用大孔径(大于14毫米)的深穿透射孔策略。

上述常规压裂方式、采用水力喷射技术进行的压裂以及采用深穿透射孔策略进行的压裂的方法本身为本领域的普通技术人员所熟知的，在此不加赘述。

优选地，在桥塞坐封位置c和d之间的距离非常长(例如，大于或等于150m)的情况下，可先判断是否能在桥塞坐封位置c和d之间设置桥塞坐封位置e。如若不能，再选择在桥塞坐封位置c和d之间通过水力喷射技术或深穿透射孔策略来进行直接压裂。这是因为在其他段进行压裂作业时都采用成本较低的常规压裂方式来进行。通过水力喷射技术或深穿透射孔策略来对桥塞坐封位置c和d之间进行压裂虽然效果比较好但成本较高，且在由常规压裂方式换成通过水力喷射技术或深穿透射孔策略来进行压裂时，需要改换其他管柱和设备来进行，并需要作业人员进行额外的操作和准备。

在一个实施例中，在多簇射孔完成后，进行酸预处理作业，例如使用盐酸，先采用1-1.5立方米每分钟的排量向地层注入一定量的酸。等酸注入完后，以3-5立方米每分钟的排量挤酸，这种提高排量的方式可以提高施工效率，缩短施工时间。在酸到达第一簇射孔裂缝(在现有技术中，可以通过地面仪器检测并断定)时，以1.5-2立方米每分钟的排量使得酸进入第一簇射孔裂缝。例如以1.7立方米每分钟的排量使得酸进入第一簇射孔裂缝。这种适时减低排量的操作可以增加酸与簇射孔位置处堵塞物及其岩石的接触和反应时间，以充分满足要求。最后，可以适时地提高酸排量，避免采用一种排量挤酸，大部分酸都进入到第一簇射孔裂缝中，其它簇射孔裂缝处可能没有实现酸预处理而难以被压开和延伸。优选地，以50-250％的比例逐步提高排量使得酸依次进入各簇射孔裂缝内。也就是，针对下一个(第二)簇射孔裂缝的排量与针对上一个(第二)簇射孔裂缝的排量的比为1.5-3.5。而排量增加的时间节点可以根据挤酸的体积判定。例如，如是2簇射孔可提高一次排量，且在挤酸量到达总酸量的40-50％时提高排量。如是3簇射孔，则可提高两次排量，且每次提排量时分别在挤酸量达到总酸量的25-30％和60-70％时进行。其它簇数按上述类似的方法执行。

在一个实施例中，为增加多簇射孔裂缝均匀起裂延伸的概率，在酸预处理结束后，应立即以设计的最高排量施工，以最大限度地提升水平井筒内的压力，实现同时压开多簇射孔裂缝的目的。而此处所述的设计的最高排量根据不同的水平井的情况具有不同的具体数值。

在裂缝均匀起裂延伸施工完成后(即，在射孔和酸预处理作业后)，可以进行加砂和顶替等后续压裂作业，而操作方式按照现有技术中的常规操作进行。

在水平井筒分段压裂操作过程中，在完成一段的压裂作业后，下入桥塞以进行坐封，并在下入桥塞的上游重复射孔、酸预处理压裂、及后续压裂工作。

在某一段内进行压裂中的射孔时，采用非均匀步簇的方法，使每簇裂缝都尽可能均匀地延伸。这样，每簇裂缝在井筒处的压力接近相等，相邻簇间的裂缝间可实现平衡压力的效果。也就是说，相邻簇间的水泥环承受的压力差几乎为0。由此，可保持水泥环的长期稳定性。为此，优选地，进行射孔的位置处的页岩地质品质接近均匀，防止因非均质差异大而造成裂缝的不均衡延伸(这会破坏上述压力平衡)。

在一个具体的例子中。某页岩气井a井，水平井段深度为2237-3260m，对该井水平段的固井质量进行了cbl-vdl测井。固井资料显示在主要出气层段，cbl测量值6％～72％之间，vdl套管波清晰，地层波不明显，接箍处呈人字纹变化变化，第一、第二界面的固井质量均以胶结差为主，少量中等、好。表1给出了部分水平井段的固井质量及其储层参数。

表1页岩气a井水平段固井质量及储层参数表

根据本申请中的方法对a井进行压裂施工，该井井压后无阻流量达到10×104立方米，参照表1以压裂段第一段为例，具体施工步骤如下：

(1)根据表1中a井水平段固井质量及储层参数情况，本领域的普通技术人员可以判断出深度为3139米-3160米处以及深度为3195米-3268米处的固井质量为优，且深度为3160米-3195米处的固井质量为良，且2942米-3132米和3132米-3139米处的固井质量为不合格，由此确定该井段按照本专利方法将第一段桥塞位置分别优选在3210m和3140m处座封；

(2)参照表1中的参数，下入桥塞使其在3210m处坐封，然后进行射孔。射孔设置为2簇射孔，簇射孔位置选取在3163-3164.5m和3184.5-3186m。每簇1.5米，采用89毫米射孔枪，102弹，孔密16米每孔，相位60度。3163-3164.5m处的孔径为12毫米，3184.5-3186m处的孔径为13毫米；

(3)射孔完成后，以1.5立方米每分钟的排量注15％的盐酸15立方米。等酸注完后，以3立方米每分钟排量挤酸，待酸到达3163-3164.5m处射孔簇时将排量降为1.5立方米每分钟，增加酸盐反应时间，然后，在挤酸量到达总酸量的50％时，再次提排量到3立方米每分钟，使酸液进入3184.5-3186m处射孔簇，直至挤酸完毕；

(4)前置酸注入完毕，用水力压裂车组，以10-14立方米每分钟大排量注进行滑溜水和胶液交替注入完成加砂及顶替等后续压裂工作；

(5)下入桥塞使其在3140m处坐封，进行下一段压裂操作。

上述施工对桥塞坐封位置、射孔作业、酸预处理等方面进行了优化，最大限度的提高了页岩气压井后生产效果的目的。在通过上述方法对a井进行施工后，该井a与同一区块、储层地质参数相近似的其它井相比，其一年内的累产能够提高约30％。

以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。