深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法

本发明涉及深部能源开采，具体涉及一种深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法。

背景技术：

1、压裂造缝网提升储层渗透性是高温油气储层中非常规油气的关键技术，在高温油气储层形成人工缝网，提升储层渗透性，进而提升储层中油气的采出率。

2、压裂造缝网提升储层渗透性也是干热岩储层采热的关键技术。以花岗岩为主的干热岩，十分致密，若通过注入井（注入冷水）与抽采井（采出换热的热水）循环采热，必须通过高压流体破裂岩石的压裂方法，在储层中形成人工缝网，使流体在人工缝网中流动，从而提高注入流体在人工缝网中的换热效率。

3、而上述传统压裂方法仅形成单一裂缝，对储层渗透性提升有限，同时缝内流体-高温岩体接触面积小，致使流体载热能力有限，限制了开采效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法能够有效提升高温油气储层的渗透性，避免了现有压裂技术仅能形成单一裂缝，使得储层渗透性提升有限的问题，增加了缝内流体-高温岩体的接触面积，提高了开采效率。

2、本发明提供了深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法包括以下步骤：s010、在地面向高温油气储层钻设第一水平井；s020、在第一水平井的附近沿垂直于第一水平井的方向依次均匀划分多个子区域，各子区域的长度方向均平行于所述第一水平井，每个子区域均对应于一个压裂阶段；s030、在一个压裂阶段内，泵注压裂液，使储层次级天然裂隙发生亚临界裂缝扩展，形成初级压裂缝网，再进行多级循环泵注压裂，使得初级压裂缝网进一步形成次级密集均匀压裂缝网，提升储层增渗效果；s040、在压裂阶段内，使用泵注流量和粘度均高于步骤s030中的压裂液进行泵注，同时压裂液中注入暂堵剂，暂堵剂堵住已有裂缝尖端，抑制裂缝沿已有缝尖扩展，从而使次级密集均匀压裂缝网的主裂缝继续扩展形成次级分支主裂缝；s050、重复步骤s030，对s040中形成的次级分支主裂缝进行再次压裂，使次级分支主裂缝周围形成次级密集均匀压裂缝网，一个压裂阶段压裂完成；s060、重复步骤s030~s050，依次对相邻的压裂阶段进行压裂，使得多个子区域之间互相连通，使得高温油气储层中的油气资源能够依次经过多个压裂阶段从第一水平井采出；当地面下方为干热岩层时，步骤s010中，钻取与第一水平井互相平行的第二水平井；步骤s020中，第一水平井与第二水平井之间设有多个子区域，每个子区域均对应于一个压裂阶段；依次完成步骤s030~s060，实现对干热岩层热量的抽采，其中第一水平井为注入井，用于注入低温流体，第二水平井为抽采井，用于抽采高温流体。

3、较佳地，对干热岩层压裂过程中还包括步骤s070：通过微震监测判断压裂缝网是否连通，并进行注、抽试采，验证缝网是否有效连通；若抽采井与注入井压裂缝网未连通，则重复步骤s030~s060，直至抽采井与注入井压裂缝网连通；若抽采井与注入井压裂缝网已连通，则保持压裂缝网内的液体压力，进行焖井作业，使得形成的压裂缝网在自支撑下保持导流能力。

4、较佳地，所述步骤s030中，多级循环泵注压裂包括三个压裂过程：第一压裂过程：以压裂中实测的破裂压力p为参照，压裂液泵注压力按照0~0.6p、0~0.7p、0~0.8p以及0~0.9p进行逐级增压循环泵注，每个压力区间循环泵注次数大于等于5次，使压裂裂缝两侧及尖端激活更多裂隙，形成次级密集压裂缝网；第二压裂过程：压裂液泵注压力按照0~p进行循环泵注，泵注次数大于等于15次，本阶段循环次数越多且泵注压力循环速度越快，造缝网效果越显著，有利于形成主裂缝；第三压裂过程：压裂液泵注压力按照0~0.9p、0~0.8p、0~0.7p以及0~0.8p进行循环泵注，每个压力区间循环泵注次数大于等于5次，针对第二阶段形成的主裂缝，使主裂缝周围形成初级密集压裂缝网，进一步提升压裂缝网密集程度。

5、较佳地，所述步骤s030中，进行多级循环泵注压裂期间利用微震监测手段，监测每个压裂阶段内的密集缝网程度是否达到设计要求，如未达到设计要求，对各压裂阶段重新进行多级循环泵注压裂，直至压裂缝网密集程度达到设计要求。

6、较佳地，步骤s020中，沿第一水平井的延伸方向设有多个压裂段，各压裂段均包括多个子区域，各子区域均对应一个压裂阶段，采用后退式分段压裂方法依次对每个压裂段采用步骤s030~s060进行压裂作业。

7、较佳地，对干热岩层压裂过程中，采用所述步骤s060，其中，将第一水平井距第二水平井的距离设为d，自第一水平井向第二水平井的方向延展0.6d的区域设为a区，自第二水平井向第一水平井延展0.6d的区域设为b区；a区和b区两个区域均划设有多个长度方向平行于所述第一水平井的子区域，并且部分子区域互相重合，第一水平井和第二水平井同时朝向重合的子区域的方向进行压裂，直至在两个方向上，a区和b区在重合子区域内的压裂缝网互相连通。

8、较佳地，所述步骤s010中，第二水平井的数量为两个，分别位于第一水平井的两侧，同时第一水平井上水平段的方向垂直于垂向地应力，并且水平段的方向与最大水平地应力σh之间的夹角为α，α小于等于20°。

9、较佳地，所述步骤s030中，向压裂液中添加用于降低压裂液凝固点的溶质，如氯化钙，使压裂液温度低于-10 ℃，以产生更强的温差热冲击，有利于使压裂缝周围形成多裂缝。

10、较佳地，所述步骤s020中，对第一水平井向两侧的目标压裂区均进行压裂，形成压裂缝网；在所有目标压裂区的压裂缝网压裂结束后，泵注携砂液和支撑剂进入压裂缝网，防止压裂液返排后压裂裂缝闭合。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、利用交替形成均匀的次级密集均匀压裂缝网与分支主裂缝，从而形成更大范围的多尺度复杂压裂缝网和次级分支主裂缝，能够有效提升高温油气储层的渗透性，避免了现有压裂技术仅能形成单一裂缝，使得储层渗透性提升有限的问题，增加了缝内流体-高温岩体的接触面积，提高了开采效率。

13、其中，第一水平井或/和第二水平井以多段-段内多簇-极限限流压裂为主体方法，初级密集压裂缝网利用岩石拉-剪复合型断裂、泵注低粘度低排量压裂液、多级循环泵注及温差热冲击的方法，分支主裂缝主要利用泵注高粘度高排量压裂液、裂缝转向扩展以及多级暂堵造缝结合的方法。

14、其核心力学机理为：应用断裂过程区长度及耗散能表征的亚临界裂缝扩展模型，使天然裂隙充分发生亚临界裂缝扩展，在主裂缝形成前使天然裂缝发育并汇聚成更大范围的初级密集压裂缝网；通过热塑性断裂理论、与速率相关压裂裂缝转向扩展模型以及与加载速率相关的岩石拉剪复合型断裂模型，控制分支主裂缝扩展，并在达到设计缝长前抑制裂缝止裂，能够提高高温油气储层的油气开采效率和清洁地热的开采效率。

技术特征：

1.深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法，其特征在于，对干热岩层压裂过程中还包括步骤s070：通过微震监测判断压裂缝网是否连通，并进行注、抽试采，验证缝网是否有效连通；若抽采井与注入井压裂缝网未连通，则重复步骤s030~s060，直至抽采井与注入井压裂缝网连通；若抽采井与注入井压裂缝网已连通，则保持压裂缝网内的液体压力，进行焖井作业，使得形成的压裂缝网在自支撑下保持导流能力。

3.如权利要求1所述的深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法，其特征在于，所述步骤s030中，多级循环泵注压裂包括三个压裂过程：

4.如权利要求1所述的深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法，其特征在于，所述步骤s030中，进行多级循环泵注压裂期间利用微震监测手段，监测每个压裂阶段内的密集缝网程度是否达到设计要求，如未达到设计要求，对各压裂阶段重新进行多级循环泵注压裂，直至压裂缝网密集程度达到设计要求。

5.如权利要求1所述的深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法，其特征在于，步骤s020中，沿第一水平井（1）的延伸方向设有多个压裂段，各压裂段均包括多个子区域，各子区域均对应一个压裂阶段，采用后退式分段压裂方法依次对每个压裂段采用步骤s030~s060进行压裂作业。

6.如权利要求1所述的深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法，其特征在于，对干热岩层压裂过程中，采用所述步骤s060，其中，将第一水平井（1）距第二水平井（2）的距离设为d，自第一水平井（1）向第二水平井（2）的方向延展0.6d的区域设为a区，自第二水平井（2）向第一水平井（1）延展0.6d的区域设为b区；a区和b区两个区域均划设有多个长度方向平行于所述第一水平井（1）的子区域，并且部分子区域互相重合，第一水平井（1）和第二水平井（2）同时朝向重合的子区域的方向进行压裂，直至在两个方向上，a区和b区在重合子区域内的压裂缝网互相连通。

7.如权利要求1所述的深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法，其特征在于，所述步骤s010中，第二水平井（2）的数量为两个，分别位于第一水平井（1）的两侧，同时第一水平井（1）上水平段的方向垂直于垂向地应力，并且水平段的方向与最大水平地应力σh之间的夹角为α，α小于等于20°。

8.如权利要求1所述的深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法，其特征在于，所述步骤s030中，向压裂液中添加用于降低压裂液凝固点的溶质，使压裂液温度低于-10 ℃，以产生更强的温差热冲击，有利于使压裂缝周围形成多裂缝。

9.如权利要求1所述的深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法，其特征在于，所述步骤s020中，对第一水平井（1）向两侧的目标压裂区均进行压裂，形成压裂缝网；

技术总结
本发明公开了一种深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法，属于深部能源开采技术领域。该深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法包括以下步骤：S010、在地面向高温油气储层钻设第一水平井；S020、在第一水平井的附近沿垂直于第一水平井的方向依次均匀划分多个子区域，各子区域的长度方向均平行于所述第一水平井，每个子区域均对应于一个压裂阶段；S030、在一个压裂阶段内，泵注压裂液，使储层次级天然裂隙发生亚临界裂缝扩展，形成初级压裂缝网。提供深部高温储层多级多尺度缝网压裂方法能够有效提升高温油气储层的渗透性，避免了现有压裂技术仅能形成单一裂缝，使得储层渗透性提升有限的问题，增加了缝内流体‑高温岩体的接触面积，提高了开采效率。

技术研发人员：邢岳堃,黄炳香,余洋,韩泰森,陈金龙,徐杭,刘江峰,孙政
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31