一种抑制天然裂缝失稳扩展的压裂施工方法及系统与流程

本说明书涉及非常规油气藏压裂，尤其是涉及一种抑制天然裂缝失稳扩展的压裂施工方法及系统。

背景技术：

1、作为页岩气井开发的关键技术，水力压裂指利用水力作用在油气层中形成人工裂缝，以提高油气层中流体流动能力的一种储层改造技术，为了提高页岩气的开发效率，相关从业者常常采用工厂化开发的方式，在水力压裂的基础上通过加密井和调整井的部署以不断减小水平井巷道间距，加大改造强度，然而这种开发方式容易造成断层或者天然裂缝失稳扩展，而断层或者天然裂缝失稳扩展是导致裂缝性储层井间压窜和套管变形的重要地质因素，因此在页岩气开发过程中压裂方法应当尽可能避免断层或者天然裂缝失稳，从而预防裂缝性储层井间压窜和套管变形等问题。目前现有压裂施工方法仅在压裂参数上采用降液量或降排量的方式，仍无法有效解决断层或者天然裂缝失稳扩展的问题，因此现在亟需一种抑制天然裂缝失稳扩展的压裂施工方法，能够有效降低断层或者天然裂缝扩展失稳的可能性，同时降低井控风险、提高页岩气井单井产量。

技术实现思路

1、鉴于目前页岩气井开发过程中断层或者天然裂缝扩展失稳导致了井控风险和页岩气井单井产量降低，提出了本方案以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

2、一方面，本说明书的一些实施例的目的在于提供一种抑制天然裂缝失稳扩展的压裂施工方法，所述方法包括：

3、获取目标井的数据；所述目标井的数据包括所述目标井所在地层中包含的断层数据和/或天然裂缝数据；

4、根据断层数据和/或天然裂缝数据中的分布宽度确定所述目标井的压裂段长；

5、基于所述压裂段长向所述目标井中依次泵注隔离液、前置液和第一携砂液；根据所述前置液的最终排量确定所述第一携砂液的起始排量，将所述第一携砂液的排量从所述起始排量阶梯提升至第一阈值，同时将所述第一携砂液的砂浓度从起始砂浓度梯度提升至第二阈值；

6、在所述第一携砂液泵注完成后维持排量不变，向所述目标井中再次注入隔离液，并投放粉末暂堵剂；

7、利用第一顶替液将所述粉末暂堵剂顶替至所述目标井的地层内部；

8、将第二携砂液的排量设为第三阈值，依次向所述目标井中泵注第二携砂液和第二顶替液；

9、将第一压裂液排量设为第四阈值，向所述目标井中泵注第一压裂液，并先后投放暂堵球和暂堵剂。

10、进一步地，所述根据断层数据和/或天然裂缝数据的分布宽度确定所述目标井的压裂段长，包括：

11、当所述断层数据和/或天然裂缝数据中的分布宽度小于第一参数时，所述压裂段长为第一参数；

12、当所述断层数据和/或天然裂缝数据中的分布宽度在第一参数和第二参数之间时，所述压裂段长等于所述断层数据和/或天然裂缝数据中的分布宽度；

13、当所述断层数据和/或天然裂缝数据中的分布宽度大于第二参数时，所述压裂段长为第二参数。

14、进一步地，泵注所述前置液时的排量为第五阈值，所述前置液的黏度在150mpa·s-200mpa·s之间，对应的注入量为5-7个井筒容积。

15、进一步地，所述根据所述前置液的最终排量确定所述第一携砂液的起始排量，将所述第一携砂液的排量从所述起始排量阶梯提升至第一阈值，同时将所述第一携砂液的砂浓度从起始砂浓度梯度提升至第二阈值，包括：

16、将所述前置液的最终排量作为所述第一携砂液的起始排量，泵注所述第一携砂液，注入量为1.2-1.5个井筒容积；所述第一携砂液的黏度在0mpa·s-20mpa·s之间，加入的砂为第一自悬浮支撑剂，所述第一自悬浮支撑剂的目数在70-140目之间，起始砂浓度在60kg/m3-80kg/m3之间，砂浓度在梯度提升至第二阈值过程中不断变化；

17、监测泵压，当所述泵压平稳后以0.5m3/min-0.8m3/min为梯度提升进度提升所述第一携砂液的排量；

18、当所述第一携砂液的注入量为0.5-0.6个井筒容积时，在非排量提升期将所述砂浓度提升到85kg/m3；在所述砂浓度提升到85kg/m3后维持排量不变，继续泵注所述第一携砂液，直到所述第一携砂液的累计注入量为1.1-1.2个井筒容积时再次开始提升排量；

19、重复排量提升过程和加砂过程，每完成一轮所述排量提升过程，所述加砂过程中的砂浓度增加5kg/m3，并且最终所述排量达到第一阈值时，所述砂浓度恰好达到第二阈值。

20、进一步地，所述在所述第一携砂液泵注完成后维持排量不变，向所述目标井中注入隔离液，并投放粉末暂堵剂，包括：

21、在所述第一携砂液泵注结束后维持排量不变，向所述目标井中注入1/3-1/2个井筒容积的隔离液；

22、所述隔离液注入结束后，向所述目标井中泵注第二压裂液并投放粉末暂堵剂；所述粉末暂堵剂投放量在100kg-200kg之间；所述第二压裂液的黏度在0mpa·s-20mpa·s之间。

23、进一步地，所述利用第一顶替液将所述粉末暂堵剂顶替至所述目标井的地层内部，包括：所述第一顶替液的黏度在0mpa·s-20mpa·s之间，对应的注入量为1.2-1.5个井筒容积。

24、进一步地，所述将第二携砂液的排量设为第三阈值，依次向所述目标井中泵注第二携砂液和第二顶替液，包括：

25、将第二携砂液的排量设为第三阈值，向所述目标井中泵注第二携砂液；所述第二携砂液的黏度在0mpa·s-20mpa·s之间，砂浓度在50kg/m3-70 kg/m3之间，加入的砂为第二自悬浮支撑剂，所述第二自悬浮支撑剂的目数在40-70目之间；

26、所述第二携砂液泵注完成后保持第三阈值排量不变，泵注第二顶替液，对应的注入量为1-1.5个井筒容积；所述第二顶替液的黏度在0mpa·s-20mpa·s之间。

27、进一步地，所述将第一压裂液排量设为第四阈值，向所述目标井中泵注第一压裂液，并先后投放暂堵球和暂堵剂，包括：

28、将第一压裂液排量设为第四阈值，向所述目标井中泵注第一压裂液，并同时投放暂堵球；所述第一压裂液的黏度在20mpa·s-60mpa·s之间，所述暂堵球的尺寸包括第三参数和第四参数，尺寸为第三参数的暂堵球和尺寸为第四参数的暂堵球的数量比值为第五参数；

29、完成所述暂堵球的投放后立即向所述目标井中投放200kg-300kg暂堵剂；

30、完成所述暂堵剂的投放后向所述目标井中继续泵注第一压裂液；所述第一压裂液泵注总量为1.2-1.5个井筒容积。

31、进一步地，所述将第一压裂液排量设为第四阈值，向所述目标井中泵注第一压裂液，并先后投放暂堵球和暂堵剂之后，进一步包括：

32、监测并记录泵压涨幅；

33、当所述泵压涨幅小于第六阈值时，重复进行一次所述的压裂施工方法；

34、当所述泵压涨幅不小于第六阈值时，重复进行两次所述的压裂施工方法。

35、另一方面，本发明还提供了一种抑制天然裂缝失稳扩展的压裂施工系统，所述系统包括：

36、接收单元，用于获取目标井的数据；所述目标井的数据包括所述目标井所在地层中包含的断层数据和/或天然裂缝数据；

37、压裂段长确定单元，用于根据断层数据和/或天然裂缝数据中的分布宽度确定所述目标井的压裂段长；

38、梯度泵注单元，用于基于所述压裂段长向所述目标井中依次泵注隔离液、前置液和第一携砂液；根据所述前置液的最终排量确定所述第一携砂液的起始排量，将所述第一携砂液的排量从所述起始排量阶梯提升至第一阈值，同时将所述第一携砂液的砂浓度从起始砂浓度梯度提升至第二阈值；

39、粉末暂堵单元，用于在所述第一携砂液泵注完成后维持排量不变，向所述目标井中再次注入隔离液，并投放粉末暂堵剂；

40、顶替单元，用于利用第一顶替液将所述粉末暂堵剂顶替至所述目标井的地层内部；

41、第二携砂液泵注单元，用于将第二携砂液的排量设为第三阈值，依次向所述目标井中泵注第二携砂液和第二顶替液；

42、暂堵单元，用于将第一压裂液排量设为第四阈值，向所述目标井中泵注第一压裂液，并先后投放暂堵球和暂堵剂。

43、另一方面，本说明书的一些实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时，执行上述方法的指令。

44、另一方面，本说明书的一些实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机设备的处理器运行时，执行上述方法的指令。

45、另一方面，本说明书的一些实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被计算机设备的处理器运行时，执行上述方法的指令。

46、本说明书的一些实施例提供的一个或者多个技术方案，至少具有如下的技术效果：

47、本说明书的实施例首先获取目标井的数据，根据目标井的数据自动确定目标井的压裂段长，从而以压裂段长为基础向目标井中泵注工作液，工作液的加液顺序依次为隔离液、前置液和第一携砂液，泵注前置液时相比于传统压裂过程前置液的用量更多、黏度更高，有利于主裂缝的形成、减少前置液向天然裂缝的滤失量，泵注第一携砂液时采用梯度提排量同时梯度增加砂浓度的方式，有利于降低泵压、减少第一携砂液向天然裂缝流入，之后依次向目标井中投入粉末暂堵剂、大粒径支撑剂、暂堵球(多种尺寸)和暂堵剂，有利于防止分支缝或微细天然裂缝进一步延伸发展，对已经形成的主裂缝和缝口填充并形成有效支撑，保证工作液均匀进入裂缝和提高封堵效率，最后通过监测现场泵压涨幅情况以确定是否进一步进行复合暂堵，从而有效降低断层或者天然裂缝扩展失稳的可能性，同时降低井控风险、提高页岩气井单井产量。

48、上述说明仅是本说明书的一些实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本说明书的一些实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本说明书的一些实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本说明书的一些实施例的具体实施方式。