[发明专利]一种用于页岩储层改造的压裂方法

说明书

一种用于页岩储层改造的压裂方法，步骤一：确定压裂位置并安放井下压裂工具；步骤二：使用低温氮气对压裂管柱和井筒进行循环降温处理；步骤三：向井筒内持续泵注低温空气进行低温空气压裂；步骤四：先降低注入压力，再持续注入低温空气进行低温空气冷冻；步骤五：持续泵注低温空气进行低温空气压裂；步骤六：重复步骤三至五，完成作业层段的低温空气压裂作业；步骤七：预定层段压裂结束后，关井升温；步骤八：打开井口，使空气向地面返排；步骤九：对井下空气和甲烷混合气体进行点火，使其在井底燃爆；步骤十：将压裂工具移动到下一层段，重复步骤二至九，直至完成所有层段的压裂作业。该方法能有效提高储层裂缝的复杂程度和页岩气井的开采效率。

技术领域

本发明属于非常规油气开发及页岩气储层压裂改造技术技术领域，具体涉及一种用于页岩储层改造的压裂方法及装置。

背景技术

页岩气作为一种清洁、高效能源，已经成为世界天然气的重要增长点。我国页岩气资源潜力巨大，地质资源量约为134.42×10¹² m³，可采资源量约为25.08×10¹² m³，实现其规模化开发对于推进国家能源结构调整、保障油气供应安全具有重大战略意义。页岩储层主要以纳米孔隙为储集空间，渗透率在（0.001-1）×10^-3 mD范围内，必须经过体积改造后形成高度密集的网状裂缝才能达到开采要求。受地应力的影响，水力压裂所产生的人工裂缝主要为沿井眼径向方向的双翼缝，高压流体在缝内的流动主要是促进裂缝长度的增加，而对于增加裂缝体积作用有限，这十分不利于页岩气井的后期生产。因此，很多页岩气井在经过水力压裂后也很难获得理想的增产效果。

在这种情况下，页岩储层改造的技术要求要远高于常规油气储层，需要突破现有技术体系框架，研发能够有效提高储层裂缝复杂程度，获得复杂裂缝系统的储层改造方法，从而实现页岩气资源的高效开发。由此可见，如何在压裂中提高储层破裂程度，并有效增加裂缝的复杂性是页岩气开发的关键技术要求。此外，常规水力压裂技术还面临储层伤害与水资源过度消耗等问题，使其在推广应用中面临巨大挑战和争议。在这种情况下，亟需发展用于构建“人造页岩气藏”的新型压裂工艺，在有效解决储层伤害和水资源消耗等问题的基础上，进一步提高裂缝复杂性和储层破裂体积，从而实现页岩气资源的绿色高效开发。

发明内容

针对现有技术存在的一些问题，本发明提供一种用于页岩储层改造的压裂方法，该方法能够有效提高储层裂缝的复杂程度，能使裂缝的体积增加到开采要求，同时，能进一步增加人工裂缝的有效作用范围，可有效提高页岩气资源的开采效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于页岩储层改造的压裂方法，包括以下步骤：

步骤一：准备工作；

确定页岩储层的压裂层段和压裂位置；通过压裂管柱将井下压裂工具下放到井筒中的预定位置，安装压裂井口、连接地面设备；

步骤二：低温氮气循环降温；

使用高压低温氮气对压裂管柱和井筒进行循环处理，以降低井筒及井底温度，同时驱除压裂管柱和井筒内的残余流体；该过程的前期，通过高压低温氮气与高温储层的接触，在储层表面产生巨大的热冲击作用，形成热力裂缝；该过程的后期，通过持续注入的高压低温氮气，在井筒周围产生低温冷冻区，并使低温冷冻区内储层原有的天然裂缝重新张开，形成二次裂缝；

步骤三：第一次低温空气压裂；

向井筒内持续泵注高压低温空气，并确保高压低温空气的泵注速率超过地层的漏失速率，使井底压力会不断上升并超过地层破裂压力，促进页岩储层发生破裂并形成主裂缝；该过程中，通过持续的流体压力作用，在高压低温氮气循环降温处理时所产生的热力裂缝和二次裂缝不断延伸，形成复杂裂缝网络；

步骤四：低温空气冷冻；