一种处理页岩近井扭曲摩阻的压裂施工方法与流程

本发明涉及非常规油气藏开发，更具体地说涉及一种处理页岩近井扭曲摩阻的压裂施工方法。

背景技术：

1、页岩储层非均质性强，天然裂缝较常规储层更为发育，较发育的天然裂缝一方面有效增加了水力裂缝与储层基质的沟通面积，另一方面为加砂压裂施工带来了不小挑战。特别是天然裂缝走向与水力裂缝走向存在较大夹角时，频繁造成压裂施工压力高，加砂困难，甚至发生砂堵，为后续保障加砂强度及改造效果带来较高风险。因此，针对因天然裂缝发育而制约页岩压裂加砂等问题，亟需发明一种现场有效处理措施及方法，为确保页岩储层得到有效改造具有重要意义。

2、目前，针对页岩气井因天然裂缝发育制约压裂加砂施工问题，尚无有效处理措施及方法，现场针对此类问题一般采取两种方法。一是减少砂量加入，以确保施工顺利不发生砂堵为原则，通常情况下该方法的加砂量不到设计砂量的10％，压裂改造效果无法得到有效保证。

3、二是采用加砂压裂停泵压裂转向方法处理，如国家知识产权局于2020年11月13日，公开的一件公开号为cn111927423a，名称为“一种页岩加砂压裂停泵压裂转向方法”的发明专利申请，该发明专利包括泵注携砂液打磨地层裂缝，监测泵注压力；在泵注压力升高达到井口限压时，用滑溜水顶替携砂液进行泵注；停泵使泵注排量由第一排量降为零并保持预定时间段；开泵向井内泵注前置液体并使泵注排量快速提升至第一排量；前置液体泵注完后，再次泵注携砂液进行压裂施工；在停泵和开泵产生的能量脉冲和支撑剂沉降产生的压力差作用下，开启新的裂缝，使裂缝转向；重复上述过程完成压裂施工；其中，第一排量为设计施工排量或井口限压条件下的最大施工排量。通过该方法强制水力裂缝转向以开启新缝，避开天然裂缝对已开启裂缝的影响。该方法针对天然裂缝发育规模较小时具有一定效果，若压裂段整体天然裂缝均较发育则无法避开其对加砂压裂的制约，且存在漏失“甜点”，即天然裂缝发育区应是压裂施工改造重点，但该方法恰恰相反，为了确保施工顺利强制避开天然裂缝发育区，故存在漏失改造“甜点”。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种处理页岩近井扭曲摩阻的压裂施工方法，本发明的压裂施工方法根据我国页岩储层的天然裂缝发育特征，结合对近井扭曲摩阻的研判方法，应用现场实测数据进行临界携砂浓度及规模计算，并根据施工压力降幅确定循环次数，最终形成一种处理页岩近井扭曲摩阻的压裂施工方法。本发明的压裂施工方法可处理天然裂缝与水力裂缝存在较大夹角时的近井扭曲摩阻，能够有效降低施工风险，确保段内改造强度，且不会漏失天然裂缝发育“甜点”区，为提升页岩体积压裂改造效果，保障现场加砂施工顺利提供了有效技术手段。

2、为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

3、一种处理页岩近井扭曲摩阻的压裂施工方法，包括以下步骤：

4、近井扭曲摩阻的现场研判步骤，根据建立设计施工排量时拟压裂段施工压力较正常段的压力的涨幅程度，判断该段压裂施工是否存在异常摩阻；对存在异常摩阻的压裂施工段进行不同排量摩阻测试，根据测试结果判断该段压裂施工是否存在异常近井扭曲摩阻；若存在近井扭曲摩阻，则进行密集段塞加砂处理步骤；

5、密集段塞加砂处理步骤，应用低砂浓、短段塞、多冲洗加砂模式对存在异常近井扭曲摩阻的压裂段进行压裂施工；根据近井扭曲摩阻的现场研判步骤中得到的异常近井扭曲摩阻，计算单簇裂缝缝宽、临界携砂液浓度、携砂液段塞大小、阶段砂浓度提升幅度、砂塞循环次数、单簇裂缝进液量、压裂流体粘度、压裂流体密度、储层杨氏模量及泊松比；从而得到处理页岩压裂近井扭曲摩阻的泵注程序；按照得到的泵注程序进行密集段塞加砂处理；

6、处理效果评价步骤，根据上述密集段塞加砂处理末期砂浓度较处理初期砂浓度提升的百分比以及处理末期建立的设计施工排量时的施工压力与正常段施工压力的变化值，判断近井扭曲摩阻是否处理成功。

7、更进一步地，所述近井扭曲摩阻的现场研判步骤中，设置有摩阻研判阈值，若建立设计施工排量时拟压裂段施工压力较正常段的压力的涨幅大于摩阻研判阈值，即可确认该段压裂施工存在异常摩阻。

8、具体的，建立设计施工排量时拟压裂段施工压力较正常段的压力的涨幅判别式为f(qt,pt)>c，式中f(qt,pt)为建立设计施工排量时拟压裂段施工压力较正常段的压力涨幅，c为摩阻研判阈值。

9、近井扭曲摩阻的现场研判步骤中，对存在异常摩阻的压裂施工段进行不同排量摩阻测试，具体是指，为进一步厘清异常摩阻类型而开展的不同排量摩阻测试，具体测试公式如下：

10、f(qi,ppfi,pnwi,pfi)＝pti-isip(i＝1，2，3，…)；式中，qi,ppfi,pnwi,pfi分别为第i次测试时排量、孔眼摩阻、近井扭曲摩阻、沿程摩阻，pti为第i次测试时施工压力，isip为停泵压力。

11、所述近井扭曲摩阻的现场研判步骤中，设置有扭曲摩阻异常阈值，若进井扭曲摩阻大于扭曲摩阻异常阈值，即可确认该段压裂施工存在异常近井扭曲摩阻。

12、所述密集段塞加砂处理步骤中，计算单簇裂缝缝宽、临界携砂液浓度、携砂液段塞大小、阶段砂浓度提升幅度、砂塞循环次数、单簇裂缝进液量、压裂流体粘度、压裂流体密度、储层杨氏模量及泊松比的计算公式如下所示：

13、ω＝f(qc,pnw,pt,isip,μ,ρ,e,ν)；

14、cs＝f(qc,ω,μ,ρ,pt)；

15、vs＝f(qc,pt,ω,μ,ρ,cs)；

16、n＝f(qc,cs,vs,pt,pnw,μ,ρ)；

17、η＝f(qc,cs,vs,pt,pnw,μ,ρ)；

18、式中ω表示单簇裂缝缝宽，cs表示临界携砂液浓度，vs表示携砂液段塞大小，n表示阶段砂浓度提升幅度，η表示砂塞循环次数，qc表示簇裂缝进液量，μ表示压裂流体粘度，ρ表示压裂流体密度，e表示储层杨氏模量，v表示泊松比。

19、所述处理效果评价步骤，包括含砂浓度提升幅度评价和同排量压力评价，具体判别式如下所示：

20、ηd＝f(cs,csd)>cd；

21、f(qt,pt)<c，式中ηd表示最终砂浓度提升幅度，csd表示处理末期砂浓度，cd表示提升倍数，f(qt,pt)为建立设计施工排量时拟压裂段施工压力较正常段的压力涨幅，c为摩阻研判阈值；当上述两式同时成立时，即表明该段压裂施工近井扭曲摩阻被成功处理。

22、与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：

23、1、本发明的近井扭曲摩阻研判方法是根据现场实测数据而来，具有可靠性好的特点，对近井扭曲摩阻的处理步骤具有操作性强，且其处理依据符合客观规律。

24、2、本发明的设计方法及经验参数对目前页岩气压裂施工处理近井扭曲摩阻具有较好的效果，采用本发明方法可以实现天然裂缝发育段的有效改造，在保障加砂强度的同时对裂缝发育储层段的有效改造得到进一步强化。

25、3、本发明针对页岩现场压裂异常施工段，以求取异常段近井扭曲摩阻为目的，在获取现场不同排量、压力、砂浓度基础上，以本井或邻井获得的正常段扭曲摩阻异常阈值为判断标准，通过计算快速、准确得到拟压裂段扭曲摩阻，形成针对性压裂措施进行现场处理，最后通过最终砂浓度提升幅度和拟压裂段施工压力较正常段的压力涨幅为依据对近井扭曲摩阻处理效果进行评估(砂浓度提升幅度和压力涨幅是现场能够直接获取较为直观的数据，可以快速对处理效果进行判定)，方便易操作，快速有效。

26、4、本发明的页岩近井扭曲摩阻处理方法设计理念新颖，经验参数可靠，现场实施易行，为促进页岩气藏高效开发提供了新的可行技术手段。