(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010723243.3
(22)申请日 2020.07.24
(71)申请人 中联煤层气有限责任公司
地址 100020 北京市朝阳区酒仙桥路乙21
号3幢
申请人 中国石油大学（北京）
(72)发明人 赵俊 张遂安 李斌 刘欣佳
邵明仁 潭章龙 张红杰 亓银波
孙泽宁 王易忠 江智勋 王鹏
姜磊 杨程
(74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限
公司 11227
代理人 张雪娇
(51)Int.Cl.
E21B 43/267(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提供了潮汐式铺砂压裂方法，包括：
S1)向储层泵入前置液使地层致裂；S2)将气体与
层中泵入顶替液。与现有技术相比，本发明通过
携砂液中液体与气体体积分数与入井流体的不
连续性来协同强化液体脉动幅度与脉动频率，利
的携砂能力；同时流体不连续流动状态下的脉动
冲击可以促进分支裂缝的形成，提高裂缝复杂程
度从而增加有效裂缝体积；再者脉动条件有助于
改善支撑剂在裂缝中的充填效果，提高裂缝导流
能力和延长裂缝有效期。权利要求书1页 说明书8页 附图2页CN 111810109 A 2020.10.23
C N 111810109
A
1.一种潮汐式铺砂压裂方法，其特征在于，包括：
S1)向储层泵入前置液使地层致裂；
S2)将气体与混砂液形成的携砂液泵入步骤S1)中形成的人工裂缝中，用于支撑所述裂缝的几何形状；所述混砂液由液态压裂液与支撑剂经梯度加砂形成；所述携砂液中液体压裂液的体积分数为10％～100％；所述携砂液中的气体体积分数为不连续；携砂液中气体的体积分数为0～50％；
S3)向储层中泵入顶替液。
2.根据权利要求1所述的潮汐式铺砂压裂方法，其特征在于，所述步骤S2)中混砂液的梯度加砂包括第一阶段梯度加砂与第二阶段梯度加砂。
3.根据权利要求2所述的潮汐式铺砂压裂方法，其特征在于，所述第一阶段梯度加砂时携砂液中气体的体积含量为10％～50％；所述第二阶段梯度加砂时携砂液中气体的体积含量为0％。
4.根据权利要求3所述的潮汐式铺砂压裂方法，其特征在于，所述第一阶段梯度加砂与
第二阶段梯度加砂之间混砂液的砂比为0，携砂液中气体的体积含量为10％～50％。
5.根据权利要求2所述的潮汐式铺砂压裂方法，其特征在于，所述第一阶段梯度加砂时携砂液中气体的体积含量为0％；所述第二阶段梯度加砂时携砂液中气体的体积含量为0％；所述第一阶段梯度加砂与第二阶段梯度加砂之间气体间歇式的通入；当气体通入时，携砂液中气体的体积含量为10％～50％，混砂液的砂比为0；在不通入气体的间隙，混砂液的砂比为10％～20％。
6.根据权利要求5所述的潮汐式铺砂压裂方法，其特征在于，所述气体间歇式通入的周期为2～5次。
7.根据权利要求1所述的潮汐式铺砂压裂方法，其特征在于，所述步骤S1)中向储层泵入前置液包括支撑剂段塞。
8.根据权利要求7所述的潮汐式铺砂压裂方法，其特征在于，所述支撑剂段塞过程中的砂比为1％～10％。
9.根据权利要求1所述的潮汐式铺砂压裂方法，其特征在于，所述支撑剂的粒径为0.2～1.5mm；所述液态压裂液的粘度为0～50mPa ﹒s。
10.根据权利要求1所述的潮汐式铺砂压裂方法，其特征在于，所述顶替液的排量为0～7m 3/min。
权 利 要 求 书1/1页CN 111810109 A
一种潮汐式铺砂压裂方法
技术领域
[0001]本发明属于石油钻井工程技术领域，尤其涉及一种潮汐式铺砂压裂方法。
背景技术
[0002]水力压裂是煤层、页岩等低孔隙度、低渗透率储层的必要的增产手段，在一定的排量和压力下，通过向地层泵注液体使储层破裂形成裂缝，随后充填支撑剂防止裂缝闭合。[0003]根据压裂过程中注入井内的压裂液在不同施工阶段的任务可分为：(1)前置液：其作用是破裂底层并造成一定几何尺寸的裂缝以备后面携砂液进入。在温度较高的地层里，它还可起一定的降温作用。有时为了提高前置液的工作效率，在前置液中还加入一定量的细砂以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失。(2)携砂液：其起到将支撑
剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预订位置上的作用。在压裂液的总量中，这部分比例很大。携砂液和其他压裂液一样，有造缝及冷却地层的作用。携砂液由于需要携带比重很高的支撑剂，必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。(3)顶替液：中间顶替液用来将携砂液送到预订位置，并有预防砂卡的作用；注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携砂液替入裂缝中，以提高携砂液效率和防止井筒沉砂。根据压裂不同阶段对液体性能的要求，压裂液在一次施工中可能使用一种以上性能不同的液体，其中还可加有不同使用目的的添加剂。
[0004]目前常用的压裂液有水基、酸基、油基压裂液、乳状及泡沫压裂液等。水基压裂液是用水溶胀性聚合物(成胶剂)经交联剂交联后形成的冻胶。粘性压裂液具有很好的携砂能力，可以将支撑剂携带到裂缝深部，但其破胶后残渣较多且残渣粒径大易堵塞储层孔隙。为了保护储层，低渗透储层常采用活性水(1％～5％KCl溶液)作为压裂液，作为非粘性液体，活性水压裂液(粘度1mPa·s)的携砂能力远差于粘性液体，导致支撑剂在裂缝中快速沉积在井筒附近，阻止压裂液和支撑剂进一步向裂缝内部流动，缩短有效裂缝长度的同时易引起砂堵等危险事故，严重地降低了压裂施工成功率与压裂效果，是目前压裂增产改造领域重点攻关的难题之一。
发明内容
[0005]有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种提高增产改造效果的潮汐式铺砂压裂方法。
[0006]本发明提供了一种潮汐式铺砂压裂方法，包括：
[0007]S1)向储层泵入前置液使地层致裂；
[0008]S2)将气体与混砂液形成的携砂液泵入步骤S1)中形成的人工裂缝中，用于支撑所述裂缝的几何形状；所述混砂液由液态压裂液与支撑剂经梯度加砂形成；所述携砂液中液体压裂液的体积分数为10％～100％；所述携砂液中的气体体积分数为不连续；携砂液中气体的体积分数为0～50％；
[0009]S3)向储层中泵入顶替液。
[0010]优选的，所述步骤S2)中混砂液的梯度加砂包括第一阶段梯度加砂与第二阶段梯
度加砂。
[0011]优选的，所述第一阶段梯度加砂时携砂液中气体的体积含量为10％～50％；所述第二阶段梯度加砂时携砂液中气体的体积含量为0％。
[0012]优选的，所述第一阶段梯度加砂与第二阶段梯度加砂之间混砂液的砂比为0，携砂液中气体的体积含量为10％～50％。
[0013]优选的，所述第一阶段梯度加砂时携砂液中气体的体积含量为0％；所述第二阶段梯度加砂时携砂液中气体的体积含量为0％；所述第一阶段梯度加砂与第二阶段梯度加砂之间气体间歇式的通入；当气体通入时，携砂液中气体的体积含量为10％～50％，混砂液的砂比为0；在不通入气体的间隙，混砂液的砂比为10％～20％。
[0014]优选的，所述气体间歇式通入的周期为2～5次。
[0015]优选的，所述步骤S1)中向储层泵入前置液包括支撑剂段塞。
[0016]优选的，所述支撑剂段塞过程中的砂比为1％～10％。
[0017]优选的，所述支撑剂的粒径为0.2～1.5mm；所述液态压裂液的粘度为0～50mPa﹒s。[0018]优选的，所述顶替液的排量为0～7m3/min。
[0019]本发明提供了一种潮汐式铺砂压裂方法，包括：S1)向储层泵入前置液使地层致裂；S2)将气体与混砂液形成的携砂液泵入步骤S1)中形成的人工裂缝中，用于支撑所述裂缝的几何形状；所述混砂液由液态压裂液与支撑剂经梯度加砂形成；所述携砂液中液体压裂液的体积分数为10％～100％；所述携砂液中的气体体积分数为不连续；携砂液中气体的体积分数为0～50％；S3)向储层中泵入顶替液。与现有技术相比，本发明通过携砂液中液体与气体体积分数与入井流体的不连续性来协同强化液体脉动幅度与
脉动频率，利用裂缝内部的液体脉动将支撑剂潮汐式地均匀、连续、有效地、不断向裂缝深部推进，当支撑剂达到极限深度后则一层一层地在缝高方向叠积，从而显著有效提高有效裂缝体积与压裂液的携砂能力；同时流体不连续流动状态下的脉动冲击可以促进分支裂缝的形成，提高裂缝复杂程度从而增加有效裂缝体积；再者脉动条件有助于改善支撑剂在裂缝中的充填效果，提高裂缝导流能力和延长裂缝有效期；综上所述，本发明提供的压裂方法可从储层保护、增加储层能量、提高裂缝导流能力和延长裂缝有效期五个方面协同降低储层的水敏性伤害、降低压裂施工风险和提高压裂增产效果。
附图说明
[0020]图1为本发明提供的压裂方法适用的压裂设备的结构示意图；
[0021]图2为本发明实施例1中压裂泵注程序示意图；
[0022]图3为本发明实施例1室内试验效果图；
[0023]图4为本发明实施例2中压裂泵注程序示意图；
[0024]图5为本发明比较例1中压裂泵注程序示意图；
[0025]图6为本发明比较例1室内试验效果图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
[0027]本发明提供了一种潮汐式铺砂压裂方法，包括：S1)向储层泵入前置液使地层致裂；S2)将气体与混砂液形成的携砂液泵入步骤S1)中形成的人工裂缝中，用于支撑所述裂缝的几何形状；所述混砂液由液态压裂液与支撑剂经梯度加砂形成；所述携砂液中液体压裂液的体积分数为10％～100％；所述携砂液中的气体体积分数为不连续；携砂液中气体的体积分数为0～50％；S3)向储层中泵入顶替液。
[0028]本发明通过携砂液中液体与气体体积分数与入井流体的不连续性来协同强化液体脉动幅度与脉动频率，利用裂缝内部的液体脉动将支撑剂潮汐式地均匀、连续、有效地、不断向裂缝深部推进，当支撑剂达到极限深度后则一层一层地在缝高方向叠积，从而显著有效提高有效裂缝体积与压裂液的携砂能力；同时流体不连续流动状态下的脉动冲击可以促进分支裂缝的形成，提高裂缝复杂程度从而增加有效裂缝体积；再者脉动条件有助于改善支撑剂在裂缝中的充填效果，提高裂缝导流能力和延长裂缝有效期；综上所述，本发明提供的压裂方法可从储层保护、增加储层能量、提高裂缝复杂性、提高裂缝导流
能力和延长裂缝有效期五个方面协同降低储层的水敏性伤害、降低压裂施工风险和提高压裂增产效果。[0029]其中，本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
[0030]向储层泵入前置液使地层致裂；所述前置液优选为清水、活性水压裂液、清洁压裂液与缓释酸压裂液中的一种或多种；所述活性水压裂液、清洁压裂液与缓释酸压裂液的粘度优选为1～40mPa﹒s；在本发明中，所述前置液最优选为活性水压裂液；所述活性水压裂液优选为质量浓度1％～5％的KCl溶液，更优选为2％～4％的KCl溶液，再优选为2％～3％的KCl溶液；所述前置液的排量优选为3～7m3/min，更优选为5～7m3/min，再优选为5m3/min；泵入前置液使地层致裂，优选得到的裂缝的宽度为0.1～1cm，长度为10～300m。
[0031]为了打磨裂缝壁面和填充微裂缝，所述前置液过程优选包括支撑剂段塞；即在前置液中加入小粒径支撑剂；所述小粒径支撑剂的粒径优选为0.1～0.5mm，更优选为0.1～0.3mm，再优选为0.1～0.2mm，最优选为0.149mm；所述小粒径支撑剂优选为陶粒和/或石英砂；小粒径支撑剂加入的量使加入小粒径支撑剂后前置液的砂比优选为1％～10％，更优选为2％～8％，再优选为4％～6％，最优选为5％；加入小粒径支撑剂的前置液排量优选为3～7m3/min，更优选为5～7m3/min，再优选为5m3/min；其泵入的量优选为1～6个井筒体积，更优选为2～5个井筒体积，再优选为3～4个井筒体积。
[0032]为了提高微裂隙的填砂率，降低壁面摩擦阻力，所述支撑剂段塞优选为为2～4级，更优选为2～3
级；每级支撑剂段塞之间泵入前置液的量优选为1～6个井筒体积，更优选为2～5个井筒体积，再优选为3～4个井筒体积支撑剂段塞结束后，优选还泵入前置液；所述泵入前置液的排量优选为3～7m3/min，更优选为5～7m3/min，再优选为5m3/min；泵入的量优选为1～6个井筒体积，更优选为2～5个井筒体积，再优选为3～4个井筒体积；通过此步骤可将沉积在井筒底部和裂缝入口处的小粒径支撑剂携带到裂缝内部。
[0033]将气体与混砂液形成的携砂液泵入上述形成的人工裂缝中，用于支撑所述裂缝的几何形状；所述混砂液由液态压裂液与支撑剂经梯度加砂形成；所述携砂液中液体压裂液的体积分数为10％～100％；所述携砂液中的气体体积分数为不连续；携砂液中气体的体积分数为0～80％，更优选为0～50％；所述液态压裂液优选为清水、活性水压裂液、清洁压裂
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