CN104237104A - 确定体积压裂改造程度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确定体积压裂改造程度的方法，该方法包括：测取岩心柱的气测孔隙度和气测渗透率；测取岩心柱的水测孔隙度；测取岩心柱的核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度；根据岩石储层条件进行岩心柱轴压、围压和孔压的计算并进行岩心柱有孔压三轴压缩；测取有孔压三轴压缩的岩心柱的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度；根据有孔压三轴压缩前后的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度确定体积压裂改造程度。采用本发明可以真实地模拟低渗透及非常规储层改造后效果的提升情况，对效果的预测计算更为直观可靠。
Description
技术领域
本发明涉及低渗透及非常规油气藏储层改造技术领域，尤其涉及一种确定体积压裂改造程度的方法。
背景技术
Mayerhofer和Lolon等(Mayerhofer M J,Lolon E P,Warpinski N R,et al.What is stimulatedrock volume？[C].SPE 119890,2008)于2008年第1次在论文标题中提出了什么是油藏改造体积的问题，并通过对Barnett页岩累积产量的对比分析，进一步验证了改造体积越大，增产效果越好的观点。从此体积改造技术带动了北美页岩气的革命性发展。为进一步系统阐述体积改造技术的基本内涵、优化设计及实现方法，吴奇和胥云等于2011年在《增产改造理念的重大变革—体积改造技术概论》(《天然气工业》，2011，31(4):7-12)提出体积改造技术具有广义与狭义的定义区别。将提高纵向剖面动用程度的分层压裂技术、提高储层渗流能力及增大储层泄油面积的水平井分段改造技术称为是广义上的体积改造技术。其目的就是进一步强化体积改造理念，加速推动技术进步。
建立分析模型是产能预测的常用方法之一，Bello等采用双重介质渗流模型(具体可以参见：Rasheed O.Bello,Robert A.Wattenbarger.Rate Transient Analysis in Naturally FracturedShale Gas Reservoirs[C].SPE114591,2008)，Ozkan等采用三种介质渗流模型(具体可以参见：E.Ozkan,M.Brown,R.Raghavan.Comparison of Fractured Horizontal-Well Performance inConventional and Unconventional Reservoirs[C].SPE121290.2009)，Thompson等(J.M.Thompson,Viannet Okouma,D.M.Anderson.Improved Shale Gas Production ForecastingUsing a Simplified Analytical Method-a Marcellus Case Study[C].SPE144436.2011)采用复合模型对非常规储层压后产能进行了预测，但由于模型假设过于简单、输入现场参数存在较大不确定性，使得预测数据与实际产量差异较大(具体可以参见：J.M.Thompson,ViannetOkouma,D.M.Anderson.Improved Shale Gas Production Forecasting Using a SimplifiedAnalytical Method-a Marcellus Case Study[C].SPE144436.2011)。
另一种产能预测的方法是通过油藏数值模拟方法，Miller(具体可以参见：M.A.Miller,C.Jenkins,Rakesh Rai.Applying Innovative Production Modeling Techniques toQuantify Fracture Characteristics,Reservoir Properties,and Well Performance in Shale GasReservoirs[C].SPE139097.2010)，Jayakumar(具体可以参见：R.Jayakumar,V.Sahai,A.Boulis.ABetter Understanding of Finite Element Simulation for Shale Gas Reservoirs through a Series ofDifferent Case Histories[C].SPE142462.2011)，通过数值模拟的方式对非常规储层产量曲线进行历史拟合，并进行了产能预测。Cipolla(具体可以参见：C.L.Cipolla,E.P.Lolon,J.C.Erdle.Modeling Well Performance in Shale-Gas Reservoirs[C].SPE125530.2009)、Freeman(具体可以参见：C.M.Freeman,G.Moridis,D.llk.A Numerical Study of Performance for TightGas and Shale Gas Reservoir Systems[J]Journal of Petroleum Science and Engineering.2013(108):22-39.)通过数值模拟方式研究了影响非常规储层产能的关键阐述，但由于对非常规储层渗流机理、可动流体饱和预测、启动压力模拟的限制，使得预测产能同样与实际存在较大差异。
另一种较常用的方法是产量递减曲线预测产能的方法。James等采用幂率产能递减曲线(具体可以参见：application of the stretched exponential production decline model to forecastproduction in shale gas)；徐兵祥和李相方等运用双重孔隙线性瞬态流典型曲线(具体可以参见：徐兵祥,李相方,Haghighi Manouchehr,等.页岩气产量数据分析方法及产能预测[J].中国石油大学学报(自然科学版).2013,37(3).119-125.)；Matter等应用产量历史拟合的方式对产能进行了预测，该方法需要大量生产数据，适用于已经大规模开发的区块(具体可以参见：L.Mattar,B.Gault,K.Morad.Production analysis and forecasting of shale gas reservoirs:casehistory-based approach[C].SPE119897.2008)。
另一种体积改造效果的预测和解释主要是采用微地震监测手段，杜文军于2010年系统总结了3种常用的方法：地面监测方式、井下监测方式和井口监测方式。同时也指出三种方式的优缺点：地面监测方式可直接检测微地震源的三维坐标，有利于准确描绘储层裂缝的空问形态；不过这种监测方式仅适合于较浅的压裂储层监测。井中监测方式的传感器直接布置在压裂储层附近，不论储层深度多大，微地震信号都可被传感器检测识别；但是井中监测方式的实施成本很高，这限制了它在储层压裂监测中的广泛应用。井口监测方式的实施成本低、容易推广，可以较准确地测绘储层压裂缝的水平延展情况，但却很难确定压裂缝的高度。因此无法评价改造的效果(具体可以参见：杜文军，雷湘鄂，黄江，储层压裂微地震的3种监测方式[J]，石油天然气学报，2010，32(6)：303-305)。
中国专利《一种水力压裂效果研究模拟器》(专利号：CN102606125A)中，提出一个压裂模拟室，用于模拟水力压裂中压裂裂缝、地层岩石、压裂液滤失、压裂液对支撑裂缝和地层污染、石油或天然气及其携带物流经污染地带和支撑裂缝，分析研究水力压裂的裂缝延伸效果。
中国专利《一种低渗气藏水平井分段压裂效果判断方法》(专利号：CN103046914A)中，通过收集压裂层电性、物性、含油气性参数和压后日产气量和无阻流量统计，并应用数理统计和模糊数学理论，量化各项影响压裂效果的参数，计算选层系数,并将选层系数与压裂效果进行相关分析，确定压裂有效产量对应的选层系数界限值，进行压裂选层建议并对水平井压裂井段效果进行提前预测并定量评价，改变了过去水平井压裂井段措施决策的经验性和随意性，提高了水平井段压裂措施决策的准确性和措施有效率以及低渗气藏开发效果。
中国专利《压裂监测》(专利号：CN102597421A)提出用于在油/气井形成期间监测水力压裂的方法和设备。
中国专利《一种提高套管斜井压裂效果的射孔方法》(专利号：CN102477852A)中提出一种提高套管斜井压裂效果的射孔方法。该提高套管斜井压裂效果的射孔方法包括：首先进行射孔深度定位；然后进行多次坐键；进行方位测定，再进行井下定向；定向完成后，加压起爆；进行定向射孔；射孔完成后立即进行了加砂压裂改造等步骤。提高了射孔成功率，射孔后无喷势，达到了优化裂缝形态、降低地层破裂压力的目的。
上述分析表明目前对体积压裂改造裂缝压后效果预测的方法中存在如下不足：
分析模型以及数值模拟方法由于输入参数、模型假设以及渗流机理认识等方面的问题，使得预测与实际差异较大，而产量递减分析方法需要大量现场生产数据才能开展，在我国现阶段还不能应用；中国专利CN102597421A，采用微地震手段受到震源、传感器、井深、信号处理等限制不仅会造成有用信号的丢失，而且计算时间长。而中国专利CN102606125A主要是提出一种水力压裂效果研究模拟器，主要是对压裂过程的模拟。中国专利CN103046914A中叙述了如何进行选井、选层设计工作。因此，目前并没有为简单有效评价体积压裂后效果，综合设计出的适用体积压裂改造效果预测的实验评价方法。
发明内容
本发明实施例提供一种确定体积压裂改造程度的方法，用以真实地模拟低渗透及非常规储层改造后效果的提升情况，有效评价体积压裂后效果，该方法包括：
测取岩心柱的气测孔隙度和气测渗透率；
测取岩心柱的水测孔隙度；
测取岩心柱的核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度；
根据岩石储层条件进行岩心柱轴压、围压和孔压的计算并进行岩心柱有孔压三轴压缩；
测取有孔压三轴压缩的岩心柱的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度；
根据有孔压三轴压缩前后的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度确定体积压裂改造程度。
一个实施例中，所述岩心柱可以是标准2.5cm×5.0cm的岩心柱。
一个实施例中，在测取岩心柱的气测孔隙度和气测渗透率前，可以进一步包括：
对非气藏岩心柱进行洗油并烘干。
一个实施例中，在洗油时，可以按SY/T 5336中规定的溶液抽提法，洗净岩心柱中的剩余油和剩余盐。
一个实施例中，测取岩心柱的水测孔隙度，可以包括：
将岩心柱在液腔内抽真空饱和盐水；
利用湿重与干重差计算水测孔隙度。
一个实施例中，测取岩心柱的核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度，可以是通过核磁共振T2谱进行测定的。
一个实施例中，测取岩心柱的核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度，可以是按SY/T6490-2007核磁共振参数实验测定方法进行测取的。
一个实施例中，测取岩心柱的气测渗透率，可以包括：
烘干岩心柱；
按SY/T5336-1996岩心常规分析方法测取岩心柱的气测渗透率。
一个实施例中，在进行岩心柱有孔压三轴压缩时，可以按照Q/SY KT0040-2005石油工程岩石力学参数测定方法进行压缩。
一个实施例中，岩心柱的轴压、围压和孔压，可以是根据实际地层的埋深及压力系数确定的。
一个实施例中，根据有孔压三轴压缩前后的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度确定体积压裂改造程度，可以是根据有孔压三轴压缩前后的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度的比值确定体积压裂改造程度的。
本发明实施例中提供的技术方案与以往常规压裂预测效果评价方案相比，岩心柱采用了模拟地层受压制裂后，人工裂缝网络形成前后对可动流体的动用程度的提高幅度，可以真实地模拟低渗透及非常规储层改造后效果的提升情况。
本发明实施例中提供的技术方案与以往常规石油储层类压裂预测效果评价方案相比，由于是通过岩石力学及核磁可动流体测试，更为合理，对效果的预测计算更为直观可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中确定体积压裂改造程度的方法实施流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明实施例中提供的技术方案在于提供一种新的体积压裂改造效果的预测方案，该方案可以利用室内实验的手段评价储层压裂改造前后可动流体及人造渗透率的增加程度，因而可以满足低渗透及非常规油气储层压裂改造中对压后效果预测与判断的技术要求；进而可以用于合理优化压裂设计中的各种施工参数、液体性能等。下面对具体实施方式进行说明。
图1为确定体积压裂改造程度的方法实施流程示意图，这是一种适用体积压裂改造效果预测的实验评价方法，如图所示，该方法可以包括：
步骤101、制备岩心柱。
实施中，制备的岩心柱可以是标准2.5cm×5.0cm的岩心柱。
在步骤103的测取岩心柱的气测孔隙度和气测渗透率前，还可以进一步包括：
步骤102、对非气藏岩心柱进行洗油并烘干。
实施中，在洗油时，可以按SY/T 5336中规定的溶液抽提法，洗净岩心柱中的剩余油和剩余盐。
具体的，岩心柱洗油中，气藏岩心柱可以不需要洗油，洗油后进行烘干。
步骤103、测取岩心柱的气测孔隙度和气测渗透率。
步骤104、测取岩心柱的水测孔隙度。
实施中，测取岩心柱的水测孔隙度，可以包括：
将岩心柱在液腔内抽真空饱和盐水；
利用湿重与干重差计算水测孔隙度。
具体的，可以将己测定渗透率的岩心柱装入岩心夹持器内，在液腔内抽真空饱和盐水，利用湿重与干重差计算孔隙度(即：水测孔隙度)。
步骤105、测取岩心柱的核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度。
实施中，测取岩心柱的核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度，可以是通过核磁共振T2谱进行测定的。
实施中，测取岩心柱的核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度，可以是按SY/T6490-2007核磁共振参数实验测定方法进行测取的。
具体的，进行岩样压裂裂缝前的核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度测试实验：岩心抽真空饱和单相流体盐水后，岩心孔隙内盐水的T2弛豫时间大小主要取决于水分子受到孔隙固体表面作用力的强弱。当水分子受到孔隙固体表面的作用力较强时(如微小孔隙内的水或较大孔隙内与固体表面紧密接触的水)，这部分水处于束缚或不可流动状态，这部分束缚水或束缚流体在核磁共振上表现为T2弛豫时间较小。反之，当水分子受到孔隙固体表面的作用力较弱时(如较大孔隙内与固体表面不是紧密相接触的水)，这部分水的T2弛豫时间较大，处于自由或可流动状态。利用核磁共振T2谱可对岩心孔隙内盐水的赋存(可动或束缚)状态进行分析，定量给出可动流体饱和度及束缚流体饱和度。
步骤106、根据岩石储层条件进行岩心柱轴压、围压和孔压的计算并进行岩心柱有孔压三轴压缩。
实施中，在进行岩心柱有孔压三轴压缩时，可以按照Q/SY KT0040-2005石油工程岩石力学参数测定方法进行压缩。
实施中，岩心柱的轴压、围压和孔压，可以是根据实际地层的埋深及压力系数确定的。
具体的，进行岩石受压裂缝模拟实验：可以根据岩石储层条件进行岩石轴压、围压、孔压的计算并进行岩石有孔压三轴压缩试验。
步骤107、测取有孔压三轴压缩的岩心柱的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度。
具体的，将实验的岩心再次进行岩心柱的气测孔隙度和气测渗透率测试，水测孔隙度测试，及测试核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度。
步骤108、根据有孔压三轴压缩前后的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度确定体积压裂改造程度。
实施中，根据有孔压三轴压缩前后的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度确定体积压裂改造程度，可以是根据有孔压三轴压缩前后的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度的比值确定体积压裂改造程度的。
具体的，是利用前后的比值可以判定体积压裂改造程度的提高幅度。
在步骤103、107步骤，在测取岩心柱的气测渗透率时，可以包括：
烘干岩心柱；
按SY/T5336-1996岩心常规分析方法测取岩心柱的气测渗透率。
具体的，所述步骤103及步骤107测取岩心前后的气测渗透率的方法可以是：选定好岩样先烘干，并按SY/T5336-1996岩心常规分析方法测取岩心的渗透率。
下面以实例进行说明。
实施例一
适用体积压裂改造效果预测的实验评价方法一，主要步骤包括：
1、测取岩石力学前的岩心气测孔隙度和气测渗透率，即对制备的标准岩心柱(2.5cm×5.0cm)进行洗油烘干，并按SY/T5336-1996岩心常规分析方法测取岩心的渗透率和孔隙度。
2、己测定渗透率的岩心装入岩心夹持器内，在液腔内抽真空饱和盐水，利用湿重与干重差计算孔隙度(水测孔隙度)。
3、根据测量所需溶液矿化度及类型的要求，计算出配制每2000mL溶液所需溶质的质量。将溶质在100℃-120℃条件下烘至恒重，并放入干燥器中冷却至室温15℃-25℃。用电子天平称出所需的溶质。将称好的溶质倒入2O00mL的容量瓶中，再往容量瓶中加加入约1000mL的蒸馏水，然后边摇动边加入蒸馏水至2000mL刻度位置即可得到饱和溶液。
4、进行岩样压裂裂缝前的核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度测试实验：按SY/T6490-2007核磁共振参数实验测定方法测试。
5、进行岩石受压裂缝模拟实验：根据岩石储层条件进行岩石轴压、围压、孔压的计算并按照Q/SY KT0040-2005进行岩石有孔压三轴压缩试验。
6、实验的岩心再次进行岩心柱的气测孔隙度和气测渗透率测试、水测孔隙度测试、及测试核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度。
7、利用前后的比值进行产能预测，进而判定体积压裂改造程度的提高幅度。
实施例中所采用的设备均为本领域的常规装置，因此没有具体描述其结构。
实施例二
适用体积压裂改造效果预测的实验评价方法二，主要步骤包括：
1、制备标准2.5cm×5.0cm的岩心柱；
2、岩心洗油(气藏岩心不需要洗油)，烘干；
3、测取制备岩心柱的气测孔隙度和气测渗透率；
4、将己测定渗透率的岩心装入岩心夹持器内，在液腔内抽真空饱和盐水，利用湿重与干重差计算孔隙度(水测孔隙度)。
5、进行岩样压裂裂缝前的核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度测试实验。
6、进行岩石受压裂缝模拟实验：根据岩石储层条件进行岩石轴压、围压、孔压的计算并进行岩石有孔压三轴压缩试验。
7、将实验的岩心再次进行岩心柱的气测孔隙度、气测渗透率和水测孔隙度测试，及测试核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度。
8、利用前后的比值可以判定体积压裂改造程度的提高幅度。
实施例一、二中的岩心洗油方法，按SY/T 5336中规定的溶液抽提法，洗净岩样中的剩余油和剩余盐。测取制备岩心的气测孔隙度和气测渗透率按照SY/T5336-1996岩心常规分析方法测取岩心的渗透率；测试核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度测试实验，按SY/T 6490-2007核磁共振参数实验测定方法测试。测定岩石力学参数的方法按照Q/SYKT0040-2005，石油工程岩石力学参数测定方法进行测试。设定的岩石轴压、围压、孔压是根据实际地层的埋深、压力系数设定的。
综上所述，本发明实施例中提供的技术方案与以往常规压裂预测效果评价方案相比，岩心柱采用了模拟地层受压制裂后，人工裂缝网络形成前后对可动流体的动用程度的提高幅度，可以真实地模拟低渗透及非常规储层改造后效果的提升情况。
本发明实施例中提供的技术方案与以往常规石油储层类压裂预测效果评价方案相比，由于是通过岩石力学及核磁可动流体测试，更为合理，对效果的预测计算更为直观可靠。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种确定体积压裂改造程度的方法，其特征在于，包括：
测取岩心柱的气测孔隙度和气测渗透率；
测取岩心柱的水测孔隙度；
测取岩心柱的核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度；
根据岩石储层条件进行岩心柱轴压、围压和孔压的计算并进行岩心柱有孔压三轴压缩；
测取有孔压三轴压缩的岩心柱的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度；
根据有孔压三轴压缩前后的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度确定体积压裂改造程度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩心柱是标准2.5cm×5.0cm的岩心柱。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在测取岩心柱的气测孔隙度和气测渗透率前，进一步包括：
对非气藏岩心柱进行洗油并烘干。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在洗油时，按SY/T 5336中规定的溶液抽提法，洗净岩心柱中的剩余油和剩余盐。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，测取岩心柱的水测孔隙度，包括：
将岩心柱在液腔内抽真空饱和盐水；
利用湿重与干重差计算水测孔隙度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，测取岩心柱的核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度，是通过核磁共振T2谱进行测定的。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，测取岩心柱的核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度，是按SY/T 6490-2007核磁共振参数实验测定方法进行测取的。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，测取岩心柱的气测渗透率，包括：
烘干岩心柱；
按SY/T5336-1996岩心常规分析方法测取岩心柱的气测渗透率。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行岩心柱有孔压三轴压缩时，按照Q/SY KT0040-2005石油工程岩石力学参数测定方法进行压缩。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，岩心柱的轴压、围压和孔压，是根据实际地层的埋深及压力系数确定的。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据有孔压三轴压缩前后的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度确定体积压裂改造程度，是根据有孔压三轴压缩前后的气测孔隙度、气测渗透率、水测孔隙度、核磁可动流体孔隙度及可动流体饱和度的比值确定体积压裂改造程度的。
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