CN107355206B - 一种页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于非常规油气增产改造技术领域,是一种页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试方法。本发明包括以下步骤:收集页岩气藏岩样,将岩样切割成相同尺寸规格;收集页岩气藏岩样地质参数,分析页岩气井初次压裂施工压力曲线,求得储层闭合压力;将岩样分为三组,每组页岩气藏岩样按上、中、下三层叠置,相邻两两岩样中均匀铺置定量的暂堵剂;将叠置的岩样连接测试管线,使用滑溜水对暂堵的叠置岩样人工裂缝进行驱替;定量分析不同暂堵剂、暂堵剂封堵长度、裂缝宽度对暂堵临界压力的影响。本发明能够在地层有效闭合应力条件下,便捷地测定不同类型和用量的暂堵剂对水力裂缝的暂堵临界压力,为暂堵剂优选和优化设计提供参考标准。
Description
技术领域
本发明属于非常规油气增产改造技术领域,是一种页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试方法。
背景技术
页岩气是一种埋藏于孔渗极低储层的非常规天然气资源,体积压裂是其实现工业化开采的有效技术手段,特别是在北美和中国四川盆地等页岩气开发中得到广泛应用。近年页岩气开发实践表明,页岩气井生产过程中储层压力会持续衰减,储层裂缝系统的导流能力也随地层有效应力增加而降低,引起页岩气井的产量急剧下降,导致低产低效。此外,矿场生产测井表明,页岩水平井初次压裂后仅约30%的压裂段为有效产气段,大量的压裂段由于未得到充分改造而无法形成产量贡献,初次压裂增产改造不足也是引起页岩气单井产能偏低的重要工程因素。对初次增产改造后产量偏低或产量下降过快、但具有经济改造潜力的页岩气井开展重复压裂,形成更加复杂的裂缝网络和更大的改造体积,激活储层的未改造区,扩大体积缝网控制区域,能够有效提高页岩储层的单井产量和最终采收率。
暂堵转向重复压裂是目前矿场试验探索的页岩气重复压裂技术手段。该方法技术原理:采用暂堵剂对页岩气储层原有裂缝网络进行封堵,当封堵初次压裂的裂缝网络后水力裂缝内的压力超过新缝的起裂压力时,水力裂缝便能克服应力场和天然裂缝抗张强度,沿初次压裂未开启的天然裂缝延伸,形成更加复杂的裂缝系统,暂堵剂降解后也会恢复原有裂缝网络的导流能力。暂堵剂对初次压裂的裂缝网络系统进行有效暂堵是保障新裂缝网络发生转向延伸的关键,暂堵起裂压力大于新缝起裂压力是避免水力裂缝突破暂堵剂封堵,实现转向重复压裂的技术核心,因此,需要一种实验测试方法对暂堵临界压力进行准确测定,为暂堵剂优选和优化设计提供参考标准。
目前现有技术对页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试方法存在漏洞,不能完全模拟地层条件,如专利号103048184A《重复压裂堵剂的突破压力的测试方法》与专利号103048252A《重复压裂堵剂的暂堵率的测试方法》,以上方法忽略重复压裂地层闭合压力、地层温度,本测试方法是建立在压力平衡条件下计算得到,若忽略闭合压力,将得到错误的结果;专利号106869892A《一种重复压裂井缝内暂堵起裂的判断方法》介绍了定量分析重复压裂暂堵起裂的判断方法,未建立暂堵临界压力模拟,不能对暂堵临界压力进行判断。
发明内容
本发明主要是解决目前非常规页岩气藏重复压裂技术中存在的不足,提供一种页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试的实验方法。该方法能够全面模拟地层压力条件,能够准确分析不同暂堵剂、暂堵剂封堵长度、裂缝宽度对暂堵临界压力的影响。
为达到上述目的,本发明提供一种页岩水平井重复压裂暂堵临界压力测试的实验方法,其包括以下几个步骤:
S1、收集页岩气藏岩样,将岩样切割成相同尺寸规格,为接下来实验测试做准备;
S2、收集页岩气藏岩样地质参数,记录页岩气井初次压裂数据,求得裂缝闭合压力;
S3、将岩样分成三组,每组页岩气藏岩样按上、中、下三层叠置,相邻两两岩样中均匀铺置定量的暂堵剂,上、下岩样用岩板夹持器密封处理;
S4、将叠置的岩样连接测试管线,前端连接驱替装置,后端连接闭合压力模拟装置、放喷装置,使用滑溜水对暂堵的叠置岩样人工裂缝进行驱替;
S5、定量分析不同暂堵剂、暂堵剂封堵长度、裂缝宽度对暂堵临界压力的影响。
进一步的,所述S1中,总共制备9块岩样,每个岩样的尺寸为14×3.6×5cm。
进一步的,所述S2中,通过绘制时间的平方根与井底处理压力的曲线图,确定裂缝闭合压力。
进一步的,所述S3中,设置第1、2、3块岩样为一组,第4、5、6块岩样为一组,第7、8、9块岩样为一组,对第一组岩样模拟裂缝铺设长度和宽度一致的不同暂堵剂,对第二组岩样模拟裂缝铺设宽度一致和长度不同的同种暂堵剂,对第三组岩样模拟裂缝铺设长度一致和宽度不同的同种暂堵剂。
进一步的,所述S4中,岩板前端设置压力传感器,叠置岩样外层还设置有恒温层,恒温层由加热线圈构成,恒温层中设置温度传感器,传感器与电脑连接,电脑控制恒温层对岩样进行恒温处理,模拟地层温度,消除温度对暂堵剂影响,叠置岩样后端闭合压力模拟装置与放喷装置并联;同一组岩样中相邻的岩样单独设置驱替管道与阀门,对同组岩样的相邻岩样进行单独驱替。
进一步的,所述S5中,通过第一组岩样测试,得出不同暂堵剂的暂堵临界压力;通过第二组岩样测试,得出暂堵剂封堵长度对暂堵临界压力的影响;通过第三组岩样测试,得出模拟裂缝宽度对暂堵临界压力的影响。
本发明的有益效果为:可以模拟测定地层有效闭合应力下,不同暂堵剂、暂堵剂封堵长度、裂缝宽度对暂堵临界压力的影响,为暂堵剂的优选和优化设计提供参考标准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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它相关的附图。
图1是本发明方法的流程图;
图2是本发明方法第一组叠置岩样主视图;
图3是本发明方法第二组叠置岩样主视图;
图4是本发明方法第三组叠置岩样主视图;
图5是本发明方法的叠置岩样俯视图;
图6是本发明方法的实验连接关系图;
图7是本发明测试压力变化趋势图。
图中所示:
1、驱替泵,2、阀门,3、滑溜水储存罐,4、阀门,5、压力传感器,6、岩板夹持器,7、阀门,8、真空泵,9、回压阀,10、储液罐,11、岩板,12、恒温层,13、暂堵剂;
P1、驱替初始压力,Pc、岩样的起裂临界压力,P2、滑溜水突破暂堵剂后的压力。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步的具体说明,但本发明的实施方式不仅限于此。
如图1所示,本发明是关于页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力的实验测试方法,主要包括以下几个步骤:
S1、收集页岩气藏岩样,将岩样切割成相同尺寸规格,为接下来实验测试做准备;
S2、收集页岩气藏岩样地质参数,记录页岩气井初次压裂数据,求得裂缝闭合压力;
S3、将岩样分成三组,每组页岩气藏岩样按上、中、下三层叠置,相邻两两岩样中均匀铺置定量的暂堵剂,上、下岩样用岩板夹持器密封处理;
S4、将叠置的岩样连接测试管线,前端连接驱替装置,后端连接闭合压力模拟装置、放喷装置,使用滑溜水对暂堵的叠置岩样人工裂缝进行驱替;
S5、定量分析不同暂堵剂、暂堵剂封堵长度、裂缝宽度对暂堵临界压力的影响。
所述S1中,总共制备9块岩样,每个岩样的尺寸为14×3.6×5cm;第1、2、3块为第一实验组,第4、5、6块为第二实验组,第7、8、9块为第三实验组;
所述S2中,通过绘制时间的平方根与井底处理压力的曲线图,确定裂缝闭合压力。
如图2~6所示,将同组岩样11按上、中、下三层叠置,相邻两两岩样中均匀铺置定量的暂堵剂13,上、下岩样用岩板夹持器6密封处理,岩板11前端设置压力传感器5,叠置岩样外层还设置有恒温层12,恒温层由加热线圈构成,恒温层12中设置温度传感器,传感器与电脑连接,电脑控制恒温层对岩样11进行恒温处理,模拟地层温度,消除温度对暂堵剂13影响,叠置岩样后端真空泵8与回压阀9和储液罐10并联,真空泵前端设置阀门7,其中对第一组岩样模拟裂缝铺设长度、宽度一致的不同暂堵剂,对第二组岩样模拟裂缝铺设宽度一致,长度不同的同种暂堵剂,对第三组岩样模拟裂缝铺设长度一致,宽度不同的同种暂堵剂,同一组岩样中相邻的岩样单独设置驱替管道与阀门,对同组岩样的相邻岩样进行单独驱替。
如图7所示,稳定增加驱替压力使用滑溜水对暂堵的人工裂缝进行突破,每隔1min记录压力传感器的压力,待压力p2陡降并稳定输出后停止泵注,监测压力的峰值变为岩样的起裂临界压力pc,将第1、2、3块叠置岩样组测试对比,得出不同暂堵剂对暂堵临界压力的影响;通过对第4、5、6块叠置岩样组测试,得出沿长度方向暂堵剂封堵长度差别对暂堵临界压力的影响;通过对第7、8、9块叠置岩样组测试,也可得出裂缝宽度对暂堵临界压力的影响。
以上所述,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已通过实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、收集页岩气藏岩样,将岩样切割成相同尺寸规格,为接下来实验测试做准备;
S2、收集页岩气藏岩样地质参数,记录页岩气井初次压裂数据,求得裂缝闭合压力;
S3、将岩样分成三组,每组页岩气藏岩样按上、中、下三层叠置,相邻两两岩样中均匀铺置定量的暂堵剂,上、下岩样用岩板夹持器密封处理;
S4、将叠置的岩样连接测试管线,前端连接驱替装置,后端连接闭合压力模拟装置、放喷装置,使用滑溜水对暂堵的叠置岩样人工裂缝进行驱替;
S5、定量分析不同暂堵剂、暂堵剂封堵长度、裂缝宽度对暂堵临界压力的影响。
2.根据权利要求1所述的一种页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试方法,其特征在于,所述步骤S1中,总共制备9块岩样,每个岩样的尺寸为14×3.6×5cm。
3.根据权利要求1所述的一种页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试方法,其特征在于,所述步骤S2中,通过绘制井底处理压力与时间的平方根曲线图确定裂缝闭合压力。
4.根据权利要求2所述的一种页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试方法,其特征在于,所述步骤S3中,设置第1、2、3块岩样为一组,第4、5、6块岩样为一组,第7、8、9块岩样为一组,对第一组岩样模拟裂缝铺设长度、宽度一致的不同暂堵剂,对第二组岩样模拟裂缝铺设宽度一致,长度不同的同种暂堵剂,对第三组岩样模拟裂缝铺设长度一致,宽度不同的同种暂堵剂。
5.根据权利要求1所述的一种页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试方法,其特征在于,所述步骤S4中,岩板前端设置压力传感器,叠置岩样外层还设置有恒温层,模拟地层温度,消除温度对暂堵剂影响,叠置岩样后端闭合压力模拟装置与放喷装置并联。
6.根据权利要求1或5所述的一种页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试方法,其特征在于,同一组岩样中相邻的岩样单独设置驱替管道与阀门,对同组岩样的相邻岩样进行单独驱替。
7.根据权利要求1所述的一种页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试方法,其特征在于,所述步骤S5中,通过第一组岩样测试,得出不同暂堵剂的暂堵临界压力;通过第二组岩样测试,得出暂堵剂封堵长度对暂堵临界压力的影响;通过第三组岩样测试,得出模拟裂缝宽度对暂堵临界压力的影响。
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