一种冷水压裂的方法与流程

本发明涉及油气井工程技术领域，具体涉及一种冷水压裂的方法。

背景技术：

在油气开采中，有些储层非常致密，储藏在岩石中的油气难以流动开采，因此对于此类储层多需要进行储层改造，而水力压裂是储层改造方法中应用最为广泛的。水力压裂是将压裂液泵入目标储层并施加压力，压裂液作用于储层岩石，使岩石破裂产生大量裂缝，为储藏在岩石内部中的油气提供流动通道，助于油气的顺利开采。

虽水力压裂得到了广泛应用，但水力压裂的效果还没有得到最大开发，水力压裂的探索优化工作仍在继续。目前的水力压裂相关研究主要针对力学方面，探索造缝规律。目前优化水力压裂始终围绕着固流相互作用进行研究，少有会与其他破岩方式相结合。

水力压裂发展至今，对固流之间相互作用已经有了长足的进步，但多场耦合下的研究较为薄弱，对于多种破岩方式结合的方法更是少之又少。为了获得利于开采的复杂缝网，单一的使用一种破岩方式是远远不够的，只有多种破岩方式共同作用，产生多种不同类型的裂缝才会获得复杂缝网，本发明在原有水力压裂技术的基础上，考虑温度对岩石性质的影响，增强水力压裂造缝效果，提出一种冷水压裂的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种冷水压裂的方法。

本发明提供了一种冷水压裂的方法，包括以下步骤：s1、准备压裂液：选择在1-5℃状态下没有固体物质析出，胶体结构稳定的压裂液；

s2、降低压裂液的温度：在步骤s1的压裂液中加入冰块进行降温处理，控制压裂液最终温度为1-5℃；

s3、正式压裂；

s4、闷井：待注入地层的压裂液温度不再发生变化，进行压裂液回收。

较佳地，压裂液温度为在4℃。

较佳地，步骤s2中冰块为粒径在0.1-3cm的碎冰块。

较佳地，步骤s3中正式压裂是将准备好的压裂液通过高压水泵从井口泵入待压裂的目标储层位置，然后增加泵压，使泵压达到储层岩石破碎压力之上，直至岩石破碎。

较佳地，步骤s1中压裂液可以水基冻胶压裂液。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明主要是对水力压裂进行优化，与普通水力压裂相比，冷水压裂会带来以下效果：

1)在冷水压裂中，压裂液温度较低，而地层深度较高。因此在实施压裂的过程中会产生热量交换，致使储层岩石温度降低，导致岩石发生收缩变形，使其韧性降低，脆性增加，利于水力压裂对岩石产生破坏。

2)冷水压裂会使岩石温度发生改变，当温度改变时会发生变形，由于岩石的非均质性，不同矿物颗粒的变形程度有所不同，从而产生热应力，当热应力达到一定程度时，岩石内部会发生破裂，产生复杂裂纹，既增加了储层岩石的导流能力，也降低了岩石的强度，更加利于造裂。

3)压裂液泵入地层后温度升高，导致压裂液在目标储层发生膨胀，产生膨胀力，作用于岩石上，增加岩石破坏效率。

4)在冷水环境下，压裂液中的支撑剂会产生体积收缩，在地下高温环境下支撑剂会产生体积膨胀，更有效的支撑裂缝，防止裂缝闭合。

5)相较于其他低温压裂，冷水压裂压裂液中水的比重非常大，水具有高比热容的特点，可完成更多的能量交换，冷水压裂更与传统水力压裂相结合，达到相辅相成的效果，且由于工作介质主要为水，相较于其他低温压裂具有成本优势。

本发明主要针对水力压裂进行改良，将温度对岩石的影响带入传统的水力压裂中，使用冷水进行压裂，岩石不仅受到固流力学作用，还要受到冻结破坏，裂缝尖端应力与岩石内应力相辅相成，达到优化破岩的效果。

在水力压裂中，对压裂液进行降温处理，使压裂液与储层岩石发生热量交换，通过岩石的非均质性使岩石内部产生应力，与水力压裂中固流作用相互配合。再通过热胀冷缩，增加固流作用的强度，获得更加利于油气开采的缝网，达到优化水力压裂效果的目的。

附图说明

图1为本发明的冷水压裂工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图1，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

实施例1

本发明提供的一种冷水压裂的方法，包括以下步骤：

s1、准备压裂液：选择在4℃状态下没有固体物质析出，胶体结构稳定的压裂液；

s2、降低压裂液的温度：在步骤s1的压裂液中加入粒径为1cm的碎冰块进行降温处理，控制压裂液温度为4℃；

s3、正式压裂：正式压裂是将准备好的压裂液通过高压水泵从井口泵入待压裂的目标储层位置，然后增加泵压，使泵压达到储层岩石破碎压力之上，直至岩石破碎；

s4、闷井：待注入地层的压裂液温度不再发生变化，进行压裂液回收。

实施例2

本发明提供的一种冷水压裂的方法，包括以下步骤：

s1、准备压裂液：选择在2℃状态下没有固体物质析出，胶体结构稳定的压裂液；

s2、降低压裂液的温度：在步骤s1的压裂液中加入粒径为0.5cm的碎冰块进行降温处理，控制压裂液温度为2℃；

s3、正式压裂：正式压裂是将准备好的压裂液通过高压水泵从井口泵入待压裂的目标储层位置，然后增加泵压，使泵压达到储层岩石破碎压力之上，直至岩石破碎；

s4、闷井：待注入地层的压裂液温度不再发生变化后，进行压裂液回收：

正式压裂是将准备好的压裂液通过高压水泵从井口泵入待压裂的目标储层位置，然后增加泵压，使泵压达到储层岩石破碎压力之上，直至岩石破碎。

实施例3

本发明提供的一种冷水压裂的方法，包括以下步骤：

s1、准备压裂液：选择在5℃状态下没有固体物质析出，胶体结构稳定的压裂液；

s2、降低压裂液的温度：在步骤s1的压裂液中加入粒径为2cm的碎冰块进行降温处理，控制压裂液温度为5℃；

s3、正式压裂：正式压裂是将准备好的压裂液通过高压水泵从井口泵入待压裂的目标储层位置，然后增加泵压，使泵压达到储层岩石破碎压力之上，直至岩石破碎；

s4、闷井：待注入地层的压裂液温度不再发生变化后，进行压裂液回收。

本发明步骤s1中的水基冻胶压裂液为在1-5℃下性能稳定的常规水基冻胶压裂液；也可选择由以下原料组分为原料制备的水基冻胶压裂液：羟丙基胍胶(hpg)，有机硼锆交联剂，ph调节剂和黏土稳定剂，各组分的用量根据目标储层位置进行确定。

本发明选择使用冰做降温物质的原因：在压裂液的组成中，水占据的比重非常大，而冰融化后产生的水可作为压裂液的组成部分，无需进行降温物质回收。水的比热容较大，在相同的重量下，冰也可以完成更好的降温效果。冰可天然形成，且易于保存，成本较低，经济实惠。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。