用于解除目标井的反凝析区域的污染的方法与系统与流程

1.本发明涉及气藏开发技术领域，具体地涉及一种用于解除目标井的反凝析区域的污染的方法与系统。


背景技术：

2.目前,致密砂岩凝析气藏通常采用压裂改造进行开发，衰竭式开发后随着地层压力下降到露点压力以下，在井眼以及原始人工裂缝附近形成反凝析区域(或反凝析污染(伤害)带)。而对于产水的致密砂岩凝析气藏，随着气相渗透率的下降，气体携液能力降低，地层水及凝析油在近井及原始人工裂缝附近聚集形成反凝析区域(或反凝析伤害带)，地层气无法穿过伤害带，最终导致气井无法开井。例如，某凝析气田某1-10井，初产气5
×
104m3/d，地露压差2.17mpa，该井生产16个月后，由于反凝析污染严重，产气量下降到0.02
×
104m3/d，最终关井。
3.目前，在现场应用较多的是通过对产生反凝析污染的气井进行循环注气、注甲醇吞吐等方法，该方法适用于反凝析污染初期及中期。通过注入气体或流体进入油气渗流通道中，与凝析油形成混相驱替，可以改善凝析油的流动状态，通过气流可将混相后的凝析油举升出地面。对于已压裂井生产后期产生的反凝析污染，循环注气后，气体会沿人工裂缝向最大水平主应力方向延伸，之后，沿最大水平主应力方向的人工裂缝附近的反凝析污染区域内凝析油气界面张力降低，气相渗透率以及凝析油流动状态得到改善，故反凝析伤害能够得到有效解除，但是气体难以沟通远离最大水平主应力方向的储层，导致远离最大水平主应力方向附近的油环无法得到解除，整体反凝析解除效果大打折扣，且解除反凝析有效期较短。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种用于解除目标井的反凝析区域的污染的方法与系统，其可有效地解除整个反凝析区域的污染，且解除的有效期长。
5.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于解除目标井的反凝析区域的污染的方法，该方法包括：沿所述目标井所处的目标储层的预设方向对该目标井的套管及位于原始人工裂缝周围的所述反凝析区域进行开窗侧钻，其中，所述预设方向与所述目标储层的最小水平主应力方向之间的夹角小于或等于预设角度，且所述原始人工裂缝位于所述套管周围且该原始人工裂缝边缘上分布有射孔；对所述原始人工裂缝进行压裂，以形成具有所述射孔的新的人工裂缝；向所述新的人工裂缝注入携带封堵物的携带液，以暂堵该新的人工裂缝上的沿所述目标储层的最大水平主应力方向的预设范围内的所述射孔；以及对已被侧钻的所述反凝析区域进行压裂，以在所述反凝析区域形成裂缝系统，使得该裂缝系统在所述封堵物随所述携带液返排后连通所述新的人工裂缝，且所述反凝析区域内的凝析油通过该裂缝系统流到所述新的人工裂缝内。
6.优选地，所述对该目标井的套管及位于原始人工裂缝周围的所述反凝析区域进行
开窗侧钻包括：采用径向水射流工艺，沿所述最小水平主应力方向对所述套管及所述反凝析区域进行开窗侧钻。
7.优选地，所述采用径向水射流工艺，沿所述最小水平主应力方向对所述套管及所述反凝析区域进行开窗侧钻包括：采用径向水射流工艺，沿所述最小水平主应力方向对该目标井的套管及所述反凝析区域进行开窗侧钻，直至侧钻得到的钻孔长度与所述反凝析区域内的凝析油环的半径相等为止和/或直至侧钻得到的钻孔的纵向密度大于或等于预设密度为止。
8.优选地，所述对所述目标井的具有射孔的原始人工裂缝进行压裂包括：对所述原始人工裂缝进行预处理；采用携带第一粒径支撑剂的第一压裂液对经预处理的原始人工裂缝进行首次压裂；以及采用携带第二粒径支撑剂的第二压裂液对经首次压裂的原始人工裂缝进行二次压裂，其中，所述第二粒径大于所述第一粒径，第二压裂液的黏度大于所述第一压裂液的黏度。
9.优选地，在执行所述对该目标井的套管及位于原始人工裂缝周围的所述反凝析区域进行开窗侧钻的步骤之前，该方法还包括：判断所述目标井的所述目标储层的可压性及该目标井的井壁的稳定性；以及在所述目标储层的可压性达到预设可压条件且所述井壁的稳定性达到预设稳定条件的情况下，执行所述对该目标井的套管及所述反凝析区域进行开窗侧钻的步骤。
10.通过上述技术方案，本发明创造性地首先沿最小应力方向对套管及反凝析区域进行开窗侧钻；然后对原始人工裂缝进行压裂，并向压裂后形成的新的人工裂缝注入携带封堵物的携带液，从而暂堵所述新的人工裂缝上的沿最大水平主应力方向的预设范围内(或附近)的射孔；最后，对已被侧钻的反凝析区域进行压裂，以在该凝析区域内形成裂缝系统后，从而在携带液返排后该裂缝系统与新的人工裂缝相连通，由此，所述反凝析区域内的凝析油可通过该裂缝系统流到新的人工裂缝或井筒内。本发明可有效地解除包括最小主应力方向附近的整个反凝析区域的污染，且解除的有效期长。
11.本发明第二方面提供一种用于解除目标井的反凝析污染的系统，该系统包括：侧钻装置，用于沿所述目标井所处的目标储层的预设方向对该目标井的套管及位于原始人工裂缝周围的所述反凝析区域进行开窗侧钻，其中，所述预设方向与所述目标储层的最小水平主应力方向之间的夹角小于或等于预设角度，且所述原始人工裂缝位于所述套管周围且该原始人工裂缝边缘上分布有射孔；第一压裂装置，用于对所述原始人工裂缝进行压裂，以形成具有所述射孔的新的人工裂缝；注入装置，用于向所述新的人工裂缝注入携带封堵物的携带液，以暂堵该新的人工裂缝上的沿所述目标储层的最大水平主应力方向的预设范围内的所述射孔；以及第二压裂装置，用于对已被侧钻的所述反凝析区域进行压裂，以在所述反凝析区域形成裂缝系统，使得该裂缝系统在所述封堵物随所述携带液返排后连通所述新的人工裂缝，且所述反凝析区域内的凝析油通过该裂缝系统流到所述新的人工裂缝内。
12.有关本发明提供的用于解除目标井的反凝析区域的污染的系统的细节及益处可参阅上述针对用于解除目标井的反凝析区域的污染的方法的描述，于此不再赘述。
13.本发明第三方面提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的用于解除目标井的反凝析区域的污染的方法。
14.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
15.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
16.图1是本发明实施例提供的目标井的反凝析区域的示意图；
17.图2是本发明实施例提供的用于解除目标井的反凝析区域的污染的方法的流程图；
18.图3是本发明实施例提供的对原始人工裂缝进行压裂的流程图；以及
19.图4是本发明实施例提供的用于解除目标井的反凝析区域的污染的方法的流程图。
20.附图标记说明
[0021]1ꢀꢀꢀ
井眼2
ꢀꢀꢀ
原始人工裂缝
[0022]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
反凝析区域
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4ꢀꢀꢀꢀꢀ
套管
[0023]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀ
侧钻装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
ꢀꢀꢀꢀ
第一压裂装置
[0024]
30
ꢀꢀꢀꢀꢀ
注入装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40
ꢀꢀꢀꢀ
第二压裂装置
具体实施方式
[0025]
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0026]
在介绍本发明的具体实施例之前，先对目标井的反凝析区域进行简单的介绍。如图1所示，在所述目标井的井眼1(或套管4)及原始人工裂缝2周围形成反凝析区域3。其中，所述原始人工裂缝2位于井眼1周围的套管4的外侧，沿最小水平主应力方向来看，所述原始人工裂缝2的边缘可能刚好位于套管4的外壁处，也可能距套管4的外壁有一定的距离。并且，所述原始人工裂缝2上具有一定分布规则的射孔。
[0027]
本发明提供的用于解除目标井的反凝析区域的污染的过程是针对已压裂井(即已形成原始人工裂缝的目标井)，解除反凝析区域的污染的重复压裂过程，尤其是对于最大、最小水平主应力差较大(例如大于10mpa)的凝析储层。
[0028]
图2是本发明一实施例提供的用于解除目标井的反凝析区域的污染的方法的流程图。如图2所示，所述方法可包括以下步骤：步骤s201，沿所述目标井所处的目标储层的预设方向对该目标井的套管及位于原始人工裂缝周围的所述反凝析区域进行开窗侧钻，其中，所述预设方向与所述目标储层的最小水平主应力方向之间的夹角小于或等于预设角度，且所述原始人工裂缝位于所述套管周围且该原始人工裂缝边缘上分布有射孔；步骤s202，对所述原始人工裂缝进行压裂，以形成具有所述射孔的新的人工裂缝；步骤s203，向所述新的人工裂缝注入携带封堵物的携带液，以暂堵该新的人工裂缝上的沿所述目标储层的最大水平主应力方向的预设范围内的所述射孔；以及步骤s204，对已被侧钻的所述反凝析区域进行压裂，以在所述反凝析区域形成裂缝系统，使得该裂缝系统在所述封堵物随所述携带液返排后连通所述新的人工裂缝，且所述反凝析区域内的凝析油通过该裂缝系统流到所述新的人工裂缝内。
[0029]
在执行步骤s201之前，所述方法还可包括：判断所述目标井的目标储层的可压性及该目标井的井壁的稳定性；以及在所述目标储层的可压性达到预设可压条件且所述井壁
的稳定性达到预设稳定条件的情况下，执行所述对该目标井的套管及所述反凝析区域进行开窗侧钻的步骤。
[0030]
首先，可采用rickman脆性指数计算方法与断裂韧性计算方法对目标井的目标储层的可压(或可钻)性进行评价。具体地，该可压裂性指数fi的表达式为：
[0031]
fi＝bin*kic_n
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0032]
式(1)中：fi无量纲；bin为正向归一化脆性指数，无量纲；kic_n为反向归一化的断裂韧性指数，无量纲。其中，bin及kic_n分别由以下式(2)与式(3)决定。
[0033]
bin＝(bi-bimin)/(bimax-bimin)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0034]
kic_n＝(kic_max-kic)/(kic_max-kic_min)
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0035]
式(2)与式(3)中：bimax和bimin分别为目标储层的最大和最小脆性指数，无量纲；kic_max和kic_min分别为目标储层的最大和最小断裂韧性指数，mpa
·
m
1/2
；并且bimax、bimin、kic_max、kic_min均为常数，其值根据目标储层的实际情况而定。
[0036]
其次，以有限元计算软件(例如，软件abaqus)为平台，考虑岩体流—固耦合效应和带有初始应力的直井段与径向井岩块钻井移除引起的应力集中现象，建立3d目标井(该目标井可为径向水平井)井眼弹塑性模型，研究地应力差、目标井的方位角、目标井的半径、目标井的长度、开窗位置、岩石杨氏模量和泊松比对目标井的井壁的稳定性的影响。其中，所述开窗位置即为下一步骤s201中的开窗侧钻的位置(所述目标储层的预设方向，该预设方向与所述最小水平主应力方向之间的夹角小于或等于预设角度(例如，10度)，例如，最小水平主应力方向)。该步骤就是论证例如最小水平主应力方向的井壁稳定性，是否满足开窗侧钻的要求。
[0037]
当目标储层的可压裂性指数大于或等于预设压裂性指数阈值且对井壁的稳定性的影响值小于预设影响值时，确定该目标储层满足下一步的开窗侧钻的条件。
[0038]
由于在步骤s202对目标储层进行重复压裂时，目标井的原始人工裂缝沿最小水平主应力方向的周围反凝析区域不易形成复杂的裂缝系统，故在步骤s201中沿最小水平主应力方向对目标井的套管及反凝析区域进行开窗侧钻。
[0039]
具体地，所述对该目标井的套管及所述反凝析区域进行开窗侧钻可包括：采用径向水射流工艺，沿所述最小水平主应力方向对所述套管及所述反凝析区域进行开窗侧钻。如图1所示，从水平截面上来看，侧钻的结果呈现两孔(a孔与b孔)，且呈180
°
分布。在优选实施例中，沿最小水平主应力方向对所述套管及所述反凝析区域进行开窗侧钻，直至侧钻得到的钻孔长度与所述反凝析区域内的凝析油环的半径相等为止，此时，完全穿透反凝析污染区域的油环。可结合目标储层的井底流压、原始地层压力以及凝析气藏的露点压力，利用数值模拟的方法，确定井底储层远端到井筒的压力分布，从而判断凝析油环的分布范围(例如，凝析油环的半径)。
[0040]
另外，为了在反凝析区域形成复杂的裂缝系统，还可采用径向水射流工艺，沿所述套管的纵向且沿最小水平主应力方向对套管及反凝析区域进行开窗侧钻，直至侧钻得到的钻孔的纵向密度大于或等于预设密度为止。其中，所述预设密度为1孔/米。
[0041]
由于距初次对目标井的储层进行压裂以获取原始人工裂缝的时间较长，原始人工裂缝的导流能力变得较差，故在完成对套管及反凝析区域的开窗侧钻步骤之后，需要对原始人工裂缝再次进行压裂以恢复其导流能力。
[0042]
具体地，对于步骤s202，对原始人工裂缝进行压裂可包括以下步骤，如图3所示。
[0043]
步骤s301，对所述原始人工裂缝进行预处理。
[0044]
可利用酸液预处理原始人工裂缝附近的储层，以解除位于所述目标井周围的井的污染并降低该目标井的储层的破裂压力。其中，对于砂岩储层，选用7％-15％(体积分数)hcl 3％-5％(体积分数)hf的酸液体系，对所述目标井周围的井的人工裂缝内因长期生产及初次压裂而产生的储层伤害进行处理。在现场实施中，需要进行实验以筛选与储层配伍的酸液配方，具体的，对酸液的选择要充分考虑储层的矿特征，采用常规的盐酸或土酸，对于酸敏储层要优化酸液配方，以防止发生酸敏；酸液用量可根据压裂裂缝模拟及具体井况及压裂工艺要求综合确定。
[0045]
步骤s302，采用携带第二粒径支撑剂的第一压裂液对经预处理的原始人工裂缝进行首次压裂。
[0046]
可利用低黏压裂液携带小粒径支撑剂，对原始人工裂缝进行初步改造。具体地，可利用携带70/140目的支撑剂(体积密度为1.5-1.8g/cm3)的第一压裂液进行压裂施工。其中，第一压裂液可为常规胍胶压裂液，排量为3.0-5.0m3/min(该排量不超过获取原始人工裂缝过程中采用的压裂液排量)，且黏度在30mpa.s以下。
[0047]
步骤s303，采用携带第二粒径支撑剂的第二压裂液对经首次压裂的原始人工裂缝进行二次压裂。其中，所述第二粒径大于所述第一粒径，第二压裂液的黏度大于所述第一压裂液的黏度。
[0048]
可利用高黏压裂液携带中等粒径支撑剂，对首次压裂的人工裂缝进行进一步扩张改造，以恢复原始人工裂缝的导流能力。具体地，可利用携带30/50目的支撑剂(体积密度为1.5-1.6g/cm3)的第二压裂液进行压裂施工。其中，第二压裂液可为常规胍胶压裂液，排量为4.0-6.0m3/min(第二压裂液的排量可根据压裂工艺要求及后期高砂比阶段加入支撑剂的要求对液体黏度进行优化调整)，且黏度为120-150mpa.s。
[0049]
在新的人工裂缝恢复导流能力之后，由于新的人工裂缝上分布一些射孔(在原始人工裂缝形成之后，在该原始人工裂缝上人为形成具有一定分布规则的射孔)，若不提前暂堵沿最大水平主应力方向附近的射孔，则在步骤s204中对反凝析区进行压裂的过程中，注入的压裂液几乎全部通过沿最大主应力方向上的射孔流入反凝析区域，从而仅集中对最大水平主应力方向附近的反凝析区域进行压裂，而最小水平主应力方向附近的反凝析区域几乎不能被压裂，进而无法在该最小水平主应力方向附近的反凝析区域内形成裂缝系统，因此，需要先在步骤s203中对沿最大水平主应力方向附近的射孔进行暂堵，然后在步骤s204中对反凝析区域进行压裂以形成裂缝系统。
[0050]
对于步骤s203，可向所述新的人工裂缝注入携带炮眼球的携带液(例如第一压裂液)。以第一压裂液为例，由于该第一压裂液受最大水平主应力的作用，其绝大部分流向最大水平主应力方向的附近，故炮眼球可对沿最大水平主应力方向附近的孔眼进行暂堵。压裂施工时，第一压裂液的排量为3.0-4.0m3/min，炮眼球数量为原射孔的数量的1.2-1.3倍。
[0051]
对于步骤s204，可利用低黏压裂液携带小粒径支撑剂对已被侧钻的反凝析区域进行改造。具体地，可利用携带70/140目的支撑剂(体积密度为1.5-1.8g/cm3)的第三压裂液进行压裂施工。其中，第三压裂液可为常规胍胶压裂液，排量为3.0-5.0m3/min，黏度在20mpa.s以下。优选地，第三压裂液的黏度在10mpa.s以下；若储层的天然裂缝较发育，可根
据滤失实验及压裂裂缝模拟结果适当增加黏度，例如，第三压裂液的黏度可为10-20mpa.s。
[0052]
由于沿最大水平主应力方向附近的射孔被暂堵，故第三压裂液可经侧钻得到的最小水平主应力方向的通道流入反凝析区域，以对该处的反凝析区域进行压裂，从而在沿最小水平主应力方向的反凝析区域形成裂缝系统。并且，在炮眼球随压裂液返排后，该裂缝系统与新的人工裂缝连通，此时反凝析产生的凝析油可通过裂缝系统流动到新的人工裂缝及井筒，从而可解除目标井的反凝析区域的污染，使目标井恢复产能。
[0053]
综上所述，本发明创造性地首先沿最小水平主应力方向附近的预设方向对套管及反凝析区域进行开窗侧钻；然后对原始人工裂缝进行压裂，并向压裂后形成的新的人工裂缝注入携带封堵物的携带液，从而暂堵所述新的人工裂缝上的沿最大水平主应力方向的预设范围内的射孔；最后，对已被侧钻的反凝析区域进行压裂，以在该凝析区域内形成裂缝系统后，从而在携带液返排后该裂缝系统与新的人工裂缝相连通，由此，所述反凝析区域内的凝析油可通过该裂缝系统流到新的人工裂缝或井筒内。本发明可有效地解除包括最小主应力方向附近的整个反凝析区域的污染，且解除的有效期长。
[0054]
图4是本发明一实施例提供的用于解除目标井的反凝析污染的系统的结构图。如图4所示，所述系统可包括：侧钻装置10，用于沿所述目标井所处的目标储层的预设方向对该目标井的套管及位于原始人工裂缝周围的所述反凝析区域进行开窗侧钻，其中，所述预设方向与所述目标储层的最小水平主应力方向之间的夹角小于或等于预设角度，且所述原始人工裂缝位于所述套管周围且该原始人工裂缝边缘上分布有射孔；第一压裂装置20，用于对所述原始人工裂缝进行压裂，以形成具有所述射孔的新的人工裂缝；注入装置30，用于向所述新的人工裂缝注入携带封堵物的携带液，以暂堵该新的人工裂缝上的沿所述目标储层的最大水平主应力方向的预设范围内的所述射孔；以及第二压裂装置40，用于对已被侧钻的所述反凝析区域进行压裂，以在所述反凝析区域形成裂缝系统，使得该裂缝系统在所述封堵物随所述携带液返排后连通所述新的人工裂缝，且所述反凝析区域内的凝析油通过该裂缝系统流到所述新的人工裂缝内。
[0055]
优选地，所述侧钻装置用于对该目标井的套管及位于原始人工裂缝周围的所述反凝析区域进行开窗侧钻包括：采用径向水射流工艺，沿所述最小水平主应力方向对所述套管及所述反凝析区域进行开窗侧钻。
[0056]
优选地，所述侧钻装置用于采用径向水射流工艺，沿所述最小水平主应力方向对所述套管及所述反凝析区域进行开窗侧钻包括：采用径向水射流工艺，沿所述最小水平主应力方向对该目标井的套管及所述反凝析区域进行开窗侧钻，直至侧钻得到的钻孔长度与所述反凝析区域内的凝析油环的半径相等为止和/或直至侧钻得到的钻孔的纵向密度大于或等于预设密度为止。
[0057]
优选地，所述第一压裂装置包括：预处理模块，用于对所述原始人工裂缝进行预处理；第一压裂模块，用于采用携带第一粒径支撑剂的第一压裂液对经预处理的原始人工裂缝进行首次压裂；以及第二压裂模块，用于采用携带第二粒径支撑剂的第二压裂液对经首次压裂的原始人工裂缝进行二次压裂，其中，所述第二粒径大于所述第一粒径，第二压裂液的黏度大于所述第一压裂液的黏度。
[0058]
优选地，该系统还包括：判断装置，用于判断所述目标井的所述目标储层的可压性及该目标井的井壁的稳定性，相应地，在所述判断装置判断得出所述目标储层的可压性达
到预设可压条件且所述井壁的稳定性达到预设稳定条件的情况下，所述侧钻装置对该目标井的套管及所述反凝析区域进行开窗侧钻。
[0059]
有关本发明提供的用于解除目标井的反凝析区域的污染的系统的细节及益处可参阅上述针对用于解除目标井的反凝析区域的污染的方法的描述，于此不再赘述。
[0060]
本发明还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的用于解除目标井的反凝析区域的污染的方法。
[0061]
所述机器可读存储介质包括但不限于相变内存(相变随机存取存储器的简称，phase change random access memory，pram，亦称为rcm/pcram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体(flash memory)或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备等各种可以存储程序代码的介质。
[0062]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0063]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0064]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。