[发明专利]用于深层页岩气水平井压裂的前置酸液及酸预处理方法

说明书

本发明提供用于深层页岩气水平井压裂的前置酸液及酸预处理方法。所述前置酸液包括10～20体积份的土酸及1～10体积份的添加剂，所述添加剂选自黏弹性表面活性剂、缓蚀剂、防膨剂、稳定剂或助排剂中的至少一种。酸预处理方法，包括注入上述所述的前置酸液，在前置酸液的前缘进入射孔炮眼前，将前置酸液进行正常泵注；前置酸液前缘到达炮眼后，将前置酸液排量降低。本发明有效降低施工压力、加强酸岩反应、控制裂缝扩展形态及提高分段压裂的效果。

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及用于深层页岩气水平井压裂的前置酸液及酸预处理方法。

背景技术

随着勘探开发技术发展，中浅层页岩气藏的勘探开发逐渐成熟，深层页岩气的开发进入到探索试验阶段。目前，勘探发现的3500m以深的深层页岩气区块中，Haynesville、Eagle Ford(干气)和Cana Woodford(气)等3个垂深3500～4100m的深层页岩气区块压后单井产量5×10⁴m³/d以上，单井采收量均高达1亿方以上，具有经济开发前景。而深层页岩气的开发给现有的页岩网络压裂技术带来了诸多挑战，主要包括：1、埋深增加，井筒摩阻增加，井口施工排量受限；2、储层地应力增加，造缝宽度更窄，加砂易砂堵；3、水平应力差增加，形成裂缝转向或实施网络压裂难度大增；4、主缝净压力降低，很难达到天然裂缝张开的临界压力；5、岩石塑性特征增加，裂缝的起裂和延伸更为困难，形成复杂裂缝或网络裂缝的难度大幅增加；6、有效闭合应力增加，支撑剂破碎率大幅增加，导流能力递减快，长期导流能力难以维持。可见，虽然深层页岩气压裂技术常伴随施工压力高、加砂难度大等问题。

目前，酸预处理可起到清除近井筒污染，与炮眼处岩石发生反应，降低页岩地层的破裂压力和设备水马力等作用。但目前的酸预处理技术存在以下局限：(1)酸预处理的前置酸液用以浸泡井筒残留泥浆及其它堵塞物，以降低施工压力，但其在不同地层作用效果不同，且降压效果不明显，致使压裂施工时的压力窗口窄，对后续提高砂液比和加砂量不利；(2)前置酸液先以一定排量注入，在注完设计的酸量后，提高注酸排量至3-4m³/min，大量的酸液在变成残酸前随着水力压开的裂缝进入裂缝远部，致使降压效果大受影响；(3)无法控制炮眼进酸，若全井筒充满酸液，所有孔眼都可能进酸，也可能只有部分孔眼进酸，页岩气井压裂施工中进液孔眼数过少，会造成压力异常高的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能有效降低施工压力、加强酸岩反应、控制裂缝扩展形态的用于深层页岩气水平井压裂的前置酸液及酸预处理方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

用于深层页岩气水平井压裂的前置酸液，所述前置酸液包括10～20体积份的土酸及1～10体积份的添加剂，所述添加剂选自黏弹性表面活性剂、缓蚀剂、防膨剂、稳定剂或助排剂中的至少一种。本发明前置酸液的组分及配比整体上解决了泥浆堵塞、进液孔眼数少、管套腐蚀过快、黏土矿物水化膨胀及液滞留地层多个问题。具体讲，本发明的前置酸液与近井筒污染物及炮眼处储层岩石充分反应，能彻底清除堵塞物起到降压效果，同时，在酸岩反应过程中炮眼周围的液体矿化度、温度及反应后的物质黏度均会升高，此时对已有酸液进入的炮眼起到暂堵效果，再次注酸时，将迫使酸液向未进液或进液效果不好的孔眼处流动完成酸岩反应，有效增加了进酸炮眼孔数，使酸与储层岩石充分反应，进一步起到降压效果。

所述前置酸液进一步包括1～2体积份的溴盐或硝酸盐。当水平井筒穿行在储层的顶部时，为使人工裂缝尽可能多地向下部延伸，控制酸液不与上部孔眼发生溶蚀作用，在前置酸酸液中进一步加入溴盐或硝酸盐对酸液进行适当加重，溴盐或硝酸盐可保证酸液贴水平井筒底部运移并仅与水平井筒底部炮眼发生浸泡及酸岩溶蚀作用，极大降低底部炮眼处的裂缝起裂压力，使裂缝绝大部分往下延伸，达到沟通底部物性及含气性好的页岩。