[发明专利]提高压裂裂缝中支撑剂铺置效率的压裂液和压裂方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域中的一种压裂液和油气井压裂方法，特别涉及在低渗透储层的油气藏压裂过程中，利用纤维辅助悬浮支撑剂以改善支撑剂在裂缝中的铺置效率，从而提高压裂效果的新型压裂液和压裂方法。

背景技术

我国低渗透油气资源量巨大，占已探明总储量的70％以上，是我国未来增储上产的主要潜力工区。这类油气资源具有三低的特点，即探明率低、自然投产率低、采收率低。已经证实，水力压裂改造是提高低渗透油气藏的产能和开发效果与效益的重要技术手段，因而水力压裂技术是用于低渗透油气资源开采的有效手段。

简单的说，水力压裂技术的原理如下：其利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底产生高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，将在井底附近地层产生裂缝；继续注入含有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，以达到增产增注的目的。

水力压裂过程中向地层注入的液体称为压裂液，按照压裂液在压裂过程中不同阶段的作用，可分为前置液、携砂液和顶替液。其中，前置液的作用是破裂地层，造成一定几何尺寸的裂缝，以便随后的携砂液进入；携砂液的作用是用来将支撑剂携带进入裂缝至预定位置，其中支撑剂是指在压裂液带入裂缝后，在压力释放后支撑裂缝的物质，常用的支撑剂例如陶粒、石英砂等；顶替液的作用是将携砂液送至预定位置，并将井筒中的全部携砂液替入裂缝中。

现有的携砂液一般使用瓜尔胶作为增稠剂来增大携砂液的粘度，从而使支撑剂悬浮于携砂液中进入裂缝。由于瓜尔胶在地层裂缝中可能对地层产生不利作用，因而现有的研究主要集中在对瓜尔胶和交联剂的本身的改进。例如，CN101747886A公开了一种压裂液原液和交联液，其中压裂液原液包含瓜尔胶、粘土稳定剂、助排剂、pH调节剂、降滤失剂等。

然而，由于现有压裂液对支撑剂悬浮能力有限，压裂支撑剂在裂缝中的沉降导致支撑效率低等问题，严重影响了压裂改造的效果。另一方面，瓜尔胶冻胶压裂液通过射孔炮眼高速剪切，将导致冻胶结构剪切破坏(油气藏增产措施，2002.4，石油工业出版社，第三版P249)，悬砂能力下降，支撑剂在裂缝中沉降。近年来国外为了减少聚合物对储层和支撑带的损害，使用低聚合物滑溜水压裂，但滑溜水悬砂性能差，其携带支撑剂浓度低，导致裂缝中支撑剂布置浓度低，影响裂缝导流能力；另外支撑剂在裂缝中向下沉降，使裂缝上部无支撑剂支撑，导致裂缝闭合后上部无导流能力，压裂效果差。

具体而言，由于现有压裂液是主要是使用瓜尔胶聚合物冻胶携砂，支撑剂沉降过程遵循斯托克斯定律，支撑剂的沉降速率与压裂液粘度呈反比，要保证支撑剂在裂缝中均匀铺置，压裂携砂液在裂缝中要有较高的粘度，一般大于200mPa.s，甚至更高。即使这样支撑剂在裂缝中也会沉降，使裂缝的上部无支撑剂。当压裂施工结束后，裂缝闭合，上部裂缝没有支撑剂，导致压裂效果差；另外使用过高粘度的压裂液，就势必要加大聚合物(瓜尔胶)浓度，这将导致聚合物的残渣和压裂液残胶(没有彻底破胶)对裂缝支撑带和裂缝面的伤害，破坏压裂效果。

US2006054324A1中公开了一种水基压裂液，其包含气体成分、纤维和增稠剂，其中作为增稠剂的瓜尔胶在该水基压裂液中的含量仍高达15重量％，其中的气体成分和纤维起到的是辅助压裂的效果。由于该水基压裂液仍然以粘度悬砂为主，虽然其在一定程度上起到了提高支撑剂铺置效率的作用，但是粘度过高的压裂液将对裂缝支撑带和裂缝面造成伤害，且使压裂效果不佳；并且由于存在的气体容易吸附在纤维上，这在很大程度上减弱了纤维本身的强度，实际上造成悬砂性能不佳。

因此，需要发明一种粘度低且能够提供支撑剂在裂缝中纵向均匀分布的新型压裂液和压裂方法，以在提高压裂效果的同时改善支撑剂在裂缝中的铺置效率。

发明内容

有鉴于此而作出本发明，因此，本发明的一个目的在于提供一种用于有利于支撑剂在裂缝中纵向均匀分布，以改善水力压裂裂缝中支撑剂铺置效率的新型携砂压裂液和压裂方法。