[发明专利]非常规油气层渗透性水泥石压裂开采方法

说明书

技术领域

本发明涉及油气开采领域，尤其涉及一种非常规油气层渗透性水泥石压裂开采方法。

背景技术

发明人研究发现，现有致密油气、页岩气、煤层气等非常规油气层普遍采用常规油气层相同或类似的大规模水基液加支撑剂常规压裂增产方法，主要存在以下问题：

1、压裂液用量大，地层配伍性差，容易污染地层，压后返排液多，成分复杂，无害化处理难度大，成本高，容易污染环境。

2、增产效果较差，常规压裂不仅球形陶粒支撑剂和裂缝面是点接触，容易被压碎和嵌入软地层，有效期短，而且支撑剂相互不连接，小颗粒容易移动和反吐，造成井下、井口和地面管线系统磨损和堵塞等复杂危险问题。

3、压裂水马力大，如1口垂深3000米、水平段长1000米的页岩气水平井，常规分段压裂作业压裂车水马力在2万马力以上。

4、压裂井场大，常规压裂设备、拉运储存压裂用材料、油料、支撑剂、水等配套设备设施多、占用井场大。

5、环保风险大，常规大规模水基液加支撑剂压裂，压裂后大量的返排液无害化处理和重复利用不仅成本高，甚至可能严重污染水源、土壤和空气等自然环境。浅表层的煤层气和可燃冰大规模水基液压裂开采、可能造成地面塌陷、滑坡、地震等地质灾害。

6、开采成本高，非常规油气层用常规压裂开采的压裂液多、水马力大、占用井场大、环保费用高，增产有效期短等致使开采成本太高，制约了丰富的致密油气、页岩气、煤层气和可燃冰等非常规油气的大规模高效环保开发。

发明内容

本发明涉及致密油气、页岩气、煤层气、可燃冰等非常规油气层的一种高效环保非常规压裂开采新方法，该方法是用超临界二氧化碳(SC-CO2)和油井水泥浆混合物注入油气层的人工和天然网状裂缝，自动形成渗透性水泥石，既有效支撑固定油气层的人工裂缝和天然裂缝，又有效沟通连通油气层和井筒，达到压裂增产和高效环保开采的目的。该压裂开采方法不用常规压裂支撑剂、不用常规压裂液，可达到无返排液、用水少、材料少、设备小、井场小、成本低、效果好、利环保、适应广的技术效果。

本发明所述的非常规油气层渗透性水泥石压裂开采方法主要包括下列配套工艺：

1、超临界二氧化碳运输储存泵送工艺。超临界二氧化碳（SC-CO2）经过专用罐车拉运或管道输送、储存到井场，必须保持压力高于7.38Mpa,温度低于31.05℃的超临界状态，再用一台或多台超临界二氧化碳泵进行泵送；

2、压裂水泥浆运输储存配制泵送工艺。优选与井深、井温、地层配伍的油井水泥，添加控制凝固时间的控凝剂、控制流动黏度的控黏剂、降低流动摩擦阻力的降阻剂、降滤等外加剂，拉运储存在井场，再用一台或多台水泥泵进行混合配制和泵送；

3、超临界二氧化碳和水泥浆混合工艺。超临界二氧化碳和压裂水泥浆按照单井设计比例、控制温度和压力分别泵入高压混合器自动混合均匀后,用专用仪器进行连续在线检测，记录和控制混合物的温度、压力、密度等技术参数符合设计要求，进入高压保温缓存灌中，保证后续工艺质量，特别是水泥石的孔隙度、渗透率和强度；

4、地面超临界二氧化碳和水泥浆压裂工艺。用多台压裂泵将在线监测合格的超临界二氧化碳和水泥浆混合物注入井下的非常规油气层进行压裂，形成网状人工裂缝；

5、地下渗透性水泥石形成工艺。非常规油气层地下形成渗透性水泥石工艺原理过程见图1，包括四个阶段。第一阶段：超临界二氧化碳和水泥浆均匀混合注入非常规油气层人工和天然裂缝；第二阶段：随着压裂水泥浆和地层温度自动热交换，逐步将超临界二氧化碳自动加热升温气化成被压缩的二氧化碳小气泡；第三阶段：水泥浆进入初凝失重状态时内部压力自动降低，被压缩的二氧化碳小气泡迅速变成更大的气孔；第四阶段：在水泥浆终凝固化后，部分二氧化碳溶入束缚水和自由水形成碳酸，对水泥石气孔孔隙、孔喉进行酸溶、酸蚀和淋滤作用，进一步提高水泥石孔隙度和渗透率，既有效支撑固定了压裂人工裂缝和天然裂缝，又有效沟通连通了地层和井筒，达到增产、增效、环保开采的目的。

附图说明

图1 是非常规油气层地下形成渗透性水泥石过程的工艺原理示意图；

图2 是非常规油气层渗透性水泥石压裂实施井场与井下流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

第一步：单注前置超临界二氧化碳：完成直井分层或水平井分段完井后，将全井筒置换成低于地层破裂压力高于地层压力的超临界二氧化碳，并测压降和吸入能力；