一种降温增脆多步压裂方法与流程

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井压裂中每一段的一次压裂。
9.本发明主要是采用低温流体(如液氮、液态二氧化碳或其他低温流体等)作为压裂液，通过低温压裂液来降低储层温度以提升脆性，且在作业过程中通过分步脉冲式注入压裂液，使每步压裂过程中低温流体与储层充分接触，以达到更好体积压裂效果。
10.根据本发明一些具体实施方案，其中，所述低温流体的热容满足如下公式(1)：
[0011][0012]
其中，cf为低温流体的热容，j/g；vf为注入地层的压裂液体积，m3；ρf为注入地层的压裂液密度，t/m3；cr为储层的热容，j/g；vr为储层降温体积，m3；ρr为储层密度，t/m3；t
r0
为储层初始绝对温度，k；t
r1
为降温后的储层绝对温度，k；t
f0
为压裂液初始绝对温度，k；t
f1
为吸热后的压裂液绝对温度，k。
[0013]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述低温流体选自液氮或液态二氧化碳。
[0014]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法包括如下步骤：
[0015]
(1)以低温流体对储层进行压裂，然后关井降温，使得低温流体充分与储层接触，并实现低温流动对储层的降温作用；
[0016]
(2)步骤(1)的关井降温结束后，继续以低温流体对储层进行压裂，然后关井降温；
[0017]
(3)重复步骤(2)，直至完成压裂；
[0018]
(4)加入压裂支撑剂，对压裂形成的压裂缝网进行支撑。
[0019]
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(1)的压裂压力大于储层最大水平主应力并且比破裂压力(储层破裂压力)大至少10％。
[0020]
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(2)的压裂压力比步骤(1)的压裂压力大至少10％。
[0021]
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(3)的第n步的压裂压力比第n-1 步压裂压力大至少10％。
[0022]
其中可以理解的是，上面所述的某某比某某某大至少10％，是表示某某至少等于某某某
×
(1+10％)，或者比这个数值更大。
[0023]
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(3)中每次(每重复一次)关井降温的时间按照公式(2)-(5)求取：
[0024]
根据储层特征建立井筒附近页岩储层热传导方程(2)
[0025][0026]
其中，t为储层绝对温度，k；r为储层中某一点距井筒中心的距离，m；α为储层热扩散系数，m2/d；t为关井降温时间，天；
[0027]
初始条件：t|
ti＝0
＝t
di
ꢀꢀꢀ
(3)
[0028]
(第i步降温的初始条件为第i-1步降温后的储层温度场)
[0029]
其中，ti为第i步降温的初始时间，d；t
di
为第i步降温的初始时刻低温流体的绝对温度，k；
读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
[0046]
实施例1
[0047]
以海陆过渡相页岩储层为例(例如鄂尔多斯盆地陆相山西组)，储层埋深2500m，温度76℃，石英矿物含量25％-30％、黏土矿物含量40％-45％，储层破裂压力 62-65mpa，储层脆性较差，压裂后形成体积封网难度较大。按照本发明专利，根据固态物质降温后可提高脆性的属性，采用低温液氮作为压裂液，并使压裂液在储层中与页岩充分接触，吸取储层热量降低温度，以实现储层脆性的增强。
[0048]
采用多步脉冲压裂方式对降温增脆后的储层区域进行体积改造，进行提升压裂缝网的复杂程度，最后一步压裂加入支撑剂以实现裂缝网络的支撑。具体为：
[0049]
(1)如图1所示，以液氮对储层进行压裂，压裂压力为72mpa，然后根据以上方法计算得关井1.0-1.5天，储层2m范围内平均温度降温至35-40℃。
[0050]
(2)步骤(1)的关井降温结束后，继续以液氮对储层进行压裂，然后关井降温，每次施工压裂比上一次提高10％左右，关井时间1.0-1.5天。
[0051]
(3)重复步骤(2)过程4次(共实施5次)，每次压裂压力分别为79、87、 96和103mpa，每次关井时间为关井时间1.0-1.5天，最终是要压裂裂缝的垂向逢高 10m左右(见图2)。
[0052]
(4)在最后一次压裂过程中加入压裂支撑剂，对压裂形成的缝网进行支撑(见图3)。选用低密度陶粒作为支撑剂，按照70-100目、40-70目和20-40目顺序加入支撑剂。
[0053]
经过上述处理，页岩气水平井1000m水平段长10段压裂，可使得单井测试产量由2
×
10
4-5
×
104m3/d提高至10
×
104m3/d，单井最终可采储量由0.2
×
10
8-0.4
×
108m3，提高至0.8
×
108m3以上。

技术特征：

1.一种降温增脆多步压裂方法，其中，所述方法包括在每次压裂中，以低温流体对地层进行反复n步压裂以在储层中形成压裂缝网，压裂结束后以压裂支撑剂对压裂缝网进行支撑。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低温流体的热容满足如下公式(1)：其中，c
f
为低温流体的热容，j/g；v
f
为注入地层的压裂液体积，m3；ρ
f
为注入地层的压裂液密度，t/m3；c
r
为储层的热容，j/g；v
r
为储层降温体积，m3；ρ
r
为储层密度，t/m3；t
r0
为储层初始绝对温度，k；t
r1
为降温后的储层绝对温度，k；t
f0
为压裂液初始绝对温度，k；t
f1
为吸热后的压裂液绝对温度，k。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述低温流体选自液氮或液态二氧化碳。4.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其中，所述方法包括如下步骤：(1)以低温流体对储层进行压裂，然后关井降温，使得低温流体充分与储层接触，并实现低温流动对储层的降温作用；(2)步骤(1)的关井降温结束后，继续以低温流体对储层进行压裂，然后关井降温；(3)重复步骤(2)，直至完成压裂；(4)加入压裂支撑剂，对压裂形成的压裂缝网进行支撑。5.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其中，步骤(1)的压裂压力大于储层最大水平主应力并且比破裂压力大至少10％。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，步骤(2)的压裂压力比步骤(1)的压裂压力大至少10％。7.根据权利要求4～6任意一项所述的方法，其中，步骤(3)的第n步的压裂压力比第n-1步压裂压力大至少10％。8.根据权利要求4～7任意一项所述的方法，其中，步骤(3)中每次关井降温的时间按照公式(2)-(5)求取：根据储层特征建立井筒附近页岩储层热传导方程(2)其中，t为储层绝对温度，k；r为储层中某一点距井筒中心的距离，m；α为储层热扩散系数，m2/d；t为关井降温时间，天；初始条件：t|
ti＝0
＝t
di
ꢀꢀꢀ
(3)其中，ti为第i步降温的初始时间，d；t
di
为第i步降温的初始时刻低温流体的绝对温度，k；内边界条件：其中，λ为储层导热系数，w/(m℃)；rdfi为储层与低温流体接触的等效径向界面的半径，m；q
dfi
为低温流体降温后吸收的热量，j；外边界条件：t|
r＝∞
＝t0ꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)。
9.根据权利要求2～8任意一项所述的方法，其中，n为3-5。10.根据权利要求1～9任意一项所述的方法，其中，所述储层为页岩储层。

技术总结

本发明提供了一种降温增脆多步压裂方法，其中，所述方法包括以低温流体对地层进行反复n步压裂以在储层中形成压裂缝网，压裂结束后以压裂支撑剂对压裂缝网进行支撑，n为每次压裂的实施步骤的次数。按照本发明，通过多步储层降温增脆，往复多步压裂，可实现页岩等储层的充分体积改造。按照鄂尔多斯盆地东缘山西组泥页岩储层条件，初步估算单井初期日产量可在目前的基础上提高3-5倍，且由于储层得到多步充分改造，气井递减率将有效降低，有望实现陆相页岩油气资源的有效开发。相页岩油气资源的有效开发。相页岩油气资源的有效开发。