[发明专利]一种用于砂岩地层中的变排量压裂方法

说明书

本发明公开了一种用于砂岩地层中的变排量压裂方法，该方法包括如下步骤：步骤一、评估储隔层的纵向地应力剖面及关键储层参数的纵横向分布特征；步骤二、基于所述步骤一的评估结果，利用裂缝扩展模拟软件分别模拟分析前置液阶段和携砂液阶段裂缝三维扩展规律与施工参数间的敏感性；步骤三、根据所述步骤二的模拟分析结果，确定五级变排量模式下各级排量所处的施工阶段、排量值和持续时间。本发明对变排量压裂中的排量设计进行深入探讨，并提出一种量化的优化方法，以最大限度地提高压裂设计及施工的科学性及压后效果。

技术领域

本发明涉及油气开采领域，具体来说涉及一种用于砂岩地层中新的变排量压裂技术及其优化方法。

背景技术

目前，变排量压裂作为砂岩地层控制裂缝高度和防止早期砂堵的一种通用技术，已得到现场大规模推广应用。这种常规变排量采用排量从低到高的渐近式方法，其主要原理是在裂缝起裂及初始延伸阶段，通过采用适当低的排量，使井底压力集聚的速度相对较慢，因此裂缝的高度延伸受到很大程度的控制。而在加砂阶段的变排量技术就是所谓的逐级提高排量的策略，防止支撑剂过早沉降缝底导致的过流断面越来越小的被动局面，最终达到预防早期砂堵的目的。但在目前的变排量压裂中，排量的优化，包括起始排量及施工持续时间、排量增幅及施工持续时间及最高排量的优化等方面，主要凭经验，缺乏定量的优化依据，且变排量的施工模式上存在一定的缺陷。造成最终的裂缝几何尺寸难以满足设计要求，即裂缝高度沿水平的缝长方向逐渐缩短，远井地带裂缝支撑高度大幅度降低，裂缝支撑剖面严重不合理，从而导致压后效果的不理想或产量递减迅速。

从技术角度而言，具体表现为：

(1)起始排量及持续时间的确定。目前主要依据压裂目的层厚度及最高的设计排量综合权衡确定，一般没有定量的优化依据。此外，起始排量持续时间的确定也没有设计依据。若持续时间太短则没有控缝高的实际效果，但如果持续时间太长，则可能只压开部分目的层段，达不到渐次提高缝高的目的。因此，如何既能控制起始缝高又能确保最终的缝高能覆盖整个目的层内的有效砂厚，难度较大。

(2)排量增幅及持续时间的确定。目前，排量增幅及持续时间的优化主要凭经验，同样缺乏依据。排量的增幅及持续时间决定了起始缝高和最终的压开程度，如果排量增幅偏小，则因井底压力积聚速度偏慢而难以提高压开程度；反之，则造成缝高的过早失控。

(3)变排量级数的确定。以往主要依据最高排量及起始排量的高低，结合排量增幅，凭经验确定变排量的级数，一般2-3级。若级数少了，则变排量的效果不明显，若级数多了，则带来现场操作上的困难。

(4)最高排量及持续时间的确定。以往一般根据裂缝模拟，以前置液注入结束时的缝高严格控制在压裂目的层顶底界限内为依据，确定最高排量和持续时间。这种模拟假设缝高在携砂液注入阶段基本维持不变，而携砂液阶段压裂混砂浆摩阻的增加，肯定会造成缝高的继续增长，因此该方法具有一定的局限性。此外，最高排量持续时间的确定也缺乏依据，以往一般在前置液阶段的前1/3-1/2施工时间内就提到设计的最高排量。这大多也是凭经验，无量化的优化依据。

因此，需要对变排量压裂中的排量设计进行深入探讨，并提出一种量化的优化方法，以最大限度地提高压裂设计及施工的科学性及压后效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提出一种量化的优化方法，以最大限度地提高压裂设计及施工的科学性及压后效果。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种用于砂岩地层中的变排量压裂方法，该方法包括如下步骤：步骤一、评估储隔层的纵向地应力剖面及关键储层参数的纵横向分布特征；步骤二、基于所述步骤一的评估结果，利用裂缝扩展模拟软件分别模拟分析前置液阶段和携砂液阶段裂缝三维扩展规律与施工参数间的敏感性；步骤三、根据所述步骤二的模拟分析结果，确定五级变排量模式下各级排量所处的施工阶段、排量值和持续时间。