CN113565483B - 膨胀体和砾岩储层改造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种膨胀体和砾岩储层改造方法。其中，膨胀体包括：可变形外层；可变形内层，可变形内层设置于可变形外层的内部，可变形内层的内部具有容纳腔；膨胀剂，设置在容纳腔。本申请的技术方案有效地解决了相关技术中的水力压裂效果差的问题。

Description

膨胀体和砾岩储层改造方法

技术领域

本发明涉及石油工程领域，具体而言，涉及一种膨胀体和砾岩储层改造方法。

背景技术

随着科技的进步和时代的发展，国内外对以石油为代表的能源的需求日益加大。而砾岩储层作为油气藏储层的重要储存介质之一，具有重要开发价值和研究意义。

水力压裂作为油气藏开采的高效手段，已经取得了广泛的应用。在相关技术中，水力压裂应用于砾岩储层的开采中，水力裂缝的形态和行为都极大地影响着压裂效果和油气产量。水力裂缝在砾岩储层中除了会有绕砾和穿砾的行为外，当遇到较大砾石还会有止裂的现象，导致水力压裂效果不理想。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种膨胀体和砾岩储层改造方法，以解决相关技术中的水力压裂效果差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种膨胀体，包括：可变形外层；可变形内层，可变形内层设置于可变形外层的内部，可变形内层的内部具有容纳腔；膨胀剂，设置在容纳腔。

进一步地，可变形外层的材质为橡胶，可变形内层的材质为聚酯薄膜。

进一步地，膨胀剂的主要成分为氧化钙和催化剂。

进一步地，膨胀体还包括设置在容纳腔内的水，膨胀剂和水的质量比例为11：2。

进一步地，膨胀体为可变形球体。

根据本发明的另一方面，提供了一种砾岩储层改造方法，采用上述的膨胀体，砾岩储层改造方法包括以下步骤：步骤S10：在岩层内形成初始裂缝，并注入支撑剂；步骤S20：制作膨胀体；步骤S30：将多个膨胀体混入第一压裂液注入初始裂缝中；步骤S40：使膨胀体的内部发生预定时间的水化反应，膨胀并撑顶初始裂缝，形成新裂缝。

进一步地，在步骤S20中，制作膨胀体包括以下步骤：使用聚酯薄膜制作可变形内层并形成容纳腔，可变形内层上设置有注入口；将膨胀剂和水混合后通过注入口注入容纳体中；将可变形内层放入加热后的液态橡胶中并使液态橡胶形成包裹住可变形内层的可变形外层。

进一步地，在步骤S10中，通过第二压裂液以压裂的方式形成初始裂缝，支撑剂混入第二压裂液中，在步骤S30中，膨胀体与第一压裂液的体积比为1:9。

进一步地，预定时间在6小时至15小时之间。

进一步地，多个膨胀体中的部分与初始裂缝的裂缝壁抵接。

应用本发明的技术方案，膨胀体包括可变形内层和可变形外层，在可变形内层内部形成一个容纳腔，在容纳腔中装入膨胀剂，当膨胀剂开始膨胀，能够使膨胀体的体积增大。当将膨胀体放置于裂缝中，膨胀体的体积增大能够撑顶裂缝，使得裂缝进一步增大。因此本申请的技术方案有效地解决了相关技术中的水力压裂效果差的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的膨胀体的实施例的剖视示意图；

图2示出了图1的膨胀体处于挤压状态下的剖视示意图；

图3示出了图1的膨胀体位于裂缝中的剖视示意图；以及

图4示出了根据本发明的砾岩储层改造方法的实施例的流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、膨胀体；10、可变形外层；20、可变形内层；30、膨胀剂；40、初始裂缝；41、新裂缝。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1和图2所示，在本实施例中，膨胀体包括：可变形外层10、可变形内层20以及膨胀剂30。可变形内层20设置于可变形外层10的内部，可变形内层20的内部具有容纳腔；膨胀剂30设置在容纳腔。

应用本实施例的技术方案，膨胀体1包括可变形内层20和可变形外层10，在可变形内层20的内部形成一个容纳腔，在容纳腔中装入膨胀剂30，当膨胀剂30开始膨胀，能够使膨胀体1的体积增大。当将膨胀体1放置于裂缝中，膨胀体1的体积增大能够撑顶裂缝，使得裂缝进一步增大。因此本实施例的技术方案有效地解决了相关技术中的水力压裂效果差的问题。

如图1和图2所示，在本实施例中，可变形外层10的材质为橡胶，可变形内层20的材质为聚酯薄膜。聚酯薄膜的热收缩性好，并具有良好的耐热性，能够防止可变形内层20的膨胀剂30与橡胶接触，橡胶具有良好的拉伸性能，并且橡胶的摩擦系数较大，不易滑动。并且上述的材质具有良好的密封性，当膨胀剂30和水的混合物放入其中后能与外界隔绝，防止其他液体进入膨胀体1，影响膨胀效果。

在本实施例中，膨胀剂的主要成分为氧化钙和催化剂。氧化钙在催化剂的作用下，能够膨胀，使得体积增大。并且膨胀剂的反应周期可控，进一步使得工作人员能够对裂缝的开裂情况作出预测。

在本实施例中，膨胀体1还包括设置在容纳腔内的水，膨胀剂和水的质量比例为11：2。上述比例能够使得膨胀体1的膨胀效果达到最佳，当然与上述比例相似的比例也可以使得膨胀体1膨胀，例如4：1，5：1等。

如图1和图2所示，在本实施例中，膨胀体1为可变形球体。通常膨胀体1在使用时，是大量的膨胀体1相互接触，可变形球体可使得大量的膨胀体1之间的间隙变小，进而使得膨胀撑顶的效果更好。

在图中未示出的实施例中，膨胀体还可以设置为其他形状，例如锥体、长方体等，根据现场实际情况的需要进行设置，以使的膨胀撑顶的效果达到最佳。

根据本实施例的另一个方面，提供了一种砾岩储层改造方法，如图4所示，采用上述的膨胀体1，砾岩储层改造方法包括以下步骤：

步骤S10：在岩层内形成初始裂缝40，并注入支撑剂；

步骤S20：制作膨胀体1；

步骤S30：将多个膨胀体1混入第一压裂液注入初始裂缝40中；

步骤S40：使膨胀体1的内部发生预定时间的水化反应，膨胀并撑顶初始裂缝40，形成新裂缝41。

通过上述步骤将膨胀体1随着第一压裂液注入裂缝中，膨胀体1能够在裂缝中聚集，在预定时间后，膨胀体开始膨胀，开始撑顶初始裂缝40，并形成新裂缝41。当水力压裂的效果不佳时，利用上述方法能够使得撑开裂缝，便于膨胀体1在初始裂缝40中传输。同时由于膨胀体1可变形，更便于膨胀体1在初始裂缝40中传输。

如图3所示，在本实施例中，主要针对砾岩储层裂缝，首先进行水力压裂开采砾岩储层；当水力裂缝遇到较大砾石出现止裂现象或者压裂效果不理想时，注入支撑剂，进而使用膨胀剂30进行缝端压裂。其中，膨胀剂30在地面配制，进一步将其装入容纳腔中，以完成膨胀体1的制作。膨胀体1随着第一压裂液注入地层中，并聚集在初始裂缝40尖端，随着膨胀剂30进行反应，膨胀体1的体积不断增大，多个膨胀体1之间相互作用，产生较大的膨胀力作用于初始裂缝40的裂缝壁，进而促使裂缝穿越砾石，以形成新裂缝41。通过水力压裂和膨胀体1压裂的交替进行，进而有效地改造砾岩储层，提高油气采收率。并且膨胀剂30自身产生压力，不需要现场持续提供额外压力，进而能够降低生产成本。

在本实施例中(图中未示出)，在步骤S20中，制作膨胀体包括以下步骤：使用聚酯薄膜制作可变形内层20并形成容纳腔，可变形内层上设置有注入口；将膨胀剂30和水混合后通过注入口注入容纳腔中；将可变形内层20放入加热后的液态橡胶中，并使液态橡胶形成包裹可变形内层20的可变形外层10。可变形内层20能够有效地盛放膨胀剂30和水的混合物，并且不易洒出，并且聚酯薄膜具有良好的耐热性，能够防止膨胀剂30与加热后的液态橡胶直接接触，避免出现膨胀剂30失效或者反应速度加快的情况。直接将可变形内层20放入液态橡胶中，由于可变形内层20的开口较小，液态的橡胶并不会进入到可变形内层20中与膨胀剂30接触。

当然，在其他实施方式中，还可以设置卡子等结构进行密封，将聚酯薄膜的注入口通过卡子封闭。

在本实施例中，在步骤S10中，通过第二压裂液以压裂的方式形成初始裂缝40，支撑剂混入第二压裂液中。支撑剂能够有效地支撑裂缝，防止裂缝闭合。

在本实施例中(图中未示出)，在步骤S30中，膨胀体1与第一压裂液的体积比为1:9，多个膨胀体1聚集在初始裂缝40的尖端之后停止注入。在注入第一压裂液时，以较大的注液速率注入，便于膨胀体1通过初始裂缝40流至初始裂缝40的尖端。上述的停止注入的判断依据为，第二压裂液的体积与第一压裂液的体积相同，当第二压裂液注入500m³，则第一压裂液同样注入500m³，第一压裂液中的膨胀体1的体积为45m³。当然膨胀体1与第一压裂液的体积比在1:7至1：12之间均可实现膨胀体1对裂缝的撑顶。

在本实施例中，预定时间在6小时至15小时之间。预定时间可以为工作人员留出准备时间，利用预定时间可以制造膨胀体1并且往裂缝中注入第一压裂液。当膨胀剂与水发生水化反应时，膨胀体1发生体积膨胀，每个膨胀体1之间的膨胀力不断增加，多个膨胀体1由于相互之间的摩擦力较大，能凝聚集成一个整体，便于产生膨胀合力，因此初始裂缝40前端作用于裂缝壁的膨胀合力不断增大，进而促使初始裂缝缓慢向前扩展，进而穿越砾石。

如图3所示，在本实施例中，多个膨胀体1中的部分与初始裂缝40的裂缝壁抵接。抵接能够使得膨胀体1与裂缝壁的接触更紧密，进而使得膨胀体撑顶的效果更好，使得新裂缝41更大，以满足需求。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种砾岩储层改造方法，其特征在于，所述砾岩储层改造方法包括以下步骤：

步骤S10：在岩层内形成初始裂缝（40），并注入支撑剂；

步骤S20：制作膨胀体（1）；

步骤S30：将多个所述膨胀体（1）混入第一压裂液注入初始裂缝（40）中，使多个所述膨胀体（1）中的部分与所述初始裂缝（40）的裂缝壁抵接；

步骤S40：使所述膨胀体（1）的内部发生预定时间的水化反应，膨胀并撑顶初始裂缝（40），形成新裂缝（41）；

其中，所述膨胀体（1）包括：可变形外层（10）；可变形内层（20），所述可变形内层（20）设置于所述可变形外层（10）的内部，所述可变形内层（20）的内部具有容纳腔；膨胀剂（30），设置在所述容纳腔；所述可变形外层（10）的材质为橡胶，所述可变形内层（20）的材质为聚酯薄膜；所述膨胀体（1）还包括设置在所述容纳腔内的水，所述膨胀剂（30）和所述水的质量比例为11：2；

在所述步骤S10中，通过第二压裂液以压裂的方式形成所述初始裂缝（40），所述支撑剂混入所述第二压裂液中；

在所述步骤S30中，多个膨胀体（1）聚集在初始裂缝（40）的尖端之后停止注入，在注入所述第一压裂液时，所述膨胀体（1）通过所述初始裂缝（40）流至所述初始裂缝（40）的尖端，上述的停止注入的判断依据为，所述第二压裂液的体积与所述第一压裂液的体积相同。

2.根据权利要求1所述的砾岩储层改造方法，其特征在于，在所述步骤S20中，制作所述膨胀体（1）包括以下步骤：

使用聚酯薄膜制作可变形内层（20）并形成所述容纳腔，所述可变形内层（20）上设置有注入口；

将膨胀剂（30）和水混合后通过所述注入口注入所述容纳腔中；

将所述可变形内层（20）放入加热后的液态橡胶中，并使液态橡胶形成包裹住所述可变形内层（20）的可变形外层（10）。

3.根据权利要求1所述的砾岩储层改造方法，其特征在于，在所述步骤S30中，所述膨胀体（1）与所述第一压裂液的体积比为1:9。

4.根据权利要求1所述的砾岩储层改造方法，其特征在于，所述预定时间在6小时至15小时之间。

5.根据权利要求1所述的砾岩储层改造方法，其特征在于，所述膨胀剂（30）的成分包括氧化钙和催化剂。

6.根据权利要求1所述的砾岩储层改造方法，其特征在于，所述膨胀体（1）为可变形球体。