CN107705215B - 一种页岩储层重复压裂选井选段方法 - Google Patents

一种页岩储层重复压裂选井选段方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于非常规油气增产改造技术领域，具体而言，涉及一种页岩储层重复压裂选井选段方法，该方法包括：获取油井基础数据，包括储层含气性数据、储层矿物及岩石力学数据、井数据、初次压裂后的生产数据、初次压裂施工与监测数据；确定候选井的含气性，包括剩余丰度、初始丰度比，根据剩余丰度占初始丰度比确定有效候选井与非候选井；确定候选井段初次压裂增产改造体积比与压裂段脆性指标；根据候选井段的初次改造比与脆性指数，确定候选井段。本发明可方便、快捷、有效选择页岩储层重复压裂井段，为重复压裂工艺实施提供基础。

Description

一种页岩储层重复压裂选井选段方法
技术领域
本发明涉及一种页岩储层重复压裂选井选段方法，属于非常规油气增产改造技术领域。
背景技术
页岩气分布广泛，具有巨大的开发潜力。2013年美国能源信息署对全球非常规油气资源进行统计结果显示，全球页岩气技术可采储量约为207.0×1012m3。其中，中国待发现的页岩气技术可采资源量约为31.6×1012m3，居世界首位。然而，由于页岩储层具有低孔、极低渗透率以及非均质性强等特性，与常规油气资源相比，开采难度大。体积压裂是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。近年来的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，储层裂缝系统受到的有效闭合应力增加，导致其导流能力不断降低，页岩气井的产量随之急剧下降，引起低产低效。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量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。
常规油气资源开发的重复压裂技术实施表明，合理的井段选择是重复压裂取得效果的关键环节，由于页岩储层的地质特征、压裂改造模式与常规储层存在巨大差异，常规油气开发的重复压裂选井选段方法不再适用于页岩的井段选择，需要建立一种适应页岩储层重复压裂的井段选择方法，专利公开号106991236A《一种基于思维地应力动态变化的重复压裂选井选层方法》是通过建立多个基于地应力的数学模型进行模拟，未能考虑含气性与初次压裂改造程度，而且通过建模方法繁琐。
发明内容
本发明提供了一种页岩储层重复压裂选井选段方法，其目的在于，考虑了影响重复压裂效果的关键3因素，包括储层含气性、初次压裂改造程度、储层可压性作为优选条件，可方便、快捷、有效选择页岩储层重复压裂井段，为重复压裂工艺实施提供基础。
本发明的技术方案如下：
一种页岩储层重复压裂选井选段方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)获取多个油井基础数据，包括储层含气性数据、储层矿物及岩石力学数据、井数据、初次压裂后的生产数据、初次压裂施工与监测数据；
(b)根据油井基础数据计算剩余丰度、初始丰度，求得剩余丰度占初始丰度比，根据候选井的含气性，采用层次法候选原则，进行一次候选；
(c)根据油井基础数据，求得候选井段初次压裂增产改造体积比和脆性指数；
(d)依据候选井段的初次压裂增产改造体积比与脆性指数，采用层次法候选原则，进行二次候选。
所述步骤(b)中确定候选井的含气性，包括初始丰度、剩余丰度，求得剩余丰度占初始丰度比，采用层次法候选原则，剩余丰度占初始丰度比大于60％为有效候选井；剩余丰度占初始丰度比小于60％为非候选井；
所述剩余丰度占初始丰度比定义为：
所述剩余丰度为：
剩余页岩气量Q为：
Q＝(Bf+Ba)×(Lh×Hw×Hg)×ρ-Q0 (3)
式中：
Bf为初始游离气含量，m3/t；
Ba为初始吸附气含量，m3/t；
Lh为水平井筒长度，m；
Hw为井间距，m；
Hg为储层厚度，m；
ρ为岩石密度，kg/m3；
Q0为初次压裂后开采累计产量，m3。
所述步骤(c)中候选井段的初次压裂增产改造体积比为：
式中：
η为初次压裂增产改造体积比，％；
SRV为初次压裂增产改造体积，m3；
Hw为井间距，m；
Hg为储层厚度，m；
hc为簇间距，m；
xc为簇数，无因次。
所述步骤(c)中候选井段的脆性指数：
式中：
e1为候选井段压后对应的脆性指数，％；
VRIT为候选井段压后对应的无因次脆性矿物含量；
BRIT为候选井段压后对应的无因次岩石力学脆性指数；
所述的候选井段压后对应的无因次脆性矿物含量指候选井段压后各测井点对应的无因次脆性矿物含量，其公式为：
式中：
Vrit为候选井段压后脆性矿物含量的平均值，％；
Vmax为候选井段压后测井解释脆性矿物含量的最大值，％；
Vmin为候选井段压后测井解释脆性矿物含量的最小值，％；
所述的候选井段压后对应的无因次岩石类型脆性指数指候选井段压后各测井点对应的无因次岩石力学脆性指数，其公式为：
式中：
Brit为候选井段压后岩石力学脆性指数的平均值，％；
Bmax为候选井段压后测井解释岩石力学脆性指数的最大值，％；
Bmin为候选井段压后测井解释岩石力学脆性指数的最小值，％；
所述的岩石力学脆性指数的平均值，其公式为：
Brit＝E/ν (8)
式中：
E为候选井段压后测井解释杨氏模量平均值的无因次数值，无因次；
ν为候选井段压后测井解释泊松比平均值的无因次数值，无因次；
所述的杨氏模量平均值、泊松比平均值的无因次数值，其公式为：
式中：
为候选井段压后测井解释杨氏模量平均值，MPa；
Emax为候选井段压后测井解释杨氏模量最大值，MPa；
Emin为候选井段压后测井解释杨氏模量最小值，MPa；
为候选井段压后测井解释泊松比平均值，无因次；
υmax为候选井段压后测井解释泊松比最大值，无因次；
υmin为候选井段压后测井解释泊松比最小值，无因次。
进一步的，所述步骤(d)中确定候选井段，利用初次压裂增产改造体积比和脆性指数对井段进行以下候选：
初次压裂增产改造体积比小于50％及脆性指数大于40％为最优候选井段；
初次压裂增产改造体积比小于50％及脆性指数小于40％为可候选井段；
初次压裂增产改造体积比大于50％及脆性指数大于40％为高风险候选井段；
初次压裂增产改造体积比大于50％及脆性指数小于40％为非候选井段。
本发明的有益效果为：
本发明充分考虑了页岩储层地质、前期改造状况、储层含气特性等，优选方法符合页岩储层的实际情况。该方法考虑了影响重复压裂效果的关键3因素，通过对储层含气性、初次压裂改造程度、储层可压性作为优选条件，其中含气性是重复压裂的基本前提条件，初次压裂改造程度决定重复压裂改造潜力区大小，可压性决定重复压裂的缝网扩展能力。通过设置多层次候选原则，以储层的物质基础含气性为第一条件，以储层岩石脆性和初次改造体积比为第二条件进行候选，选择条件和选择方法能适应页岩重复压裂的井段选择，本方法可以方便、快捷、有效选择页岩储层重复压裂井段，为重复压裂工艺实施提供依据。
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本发明提供的页岩储层选井选段层次关系图；
图2本发明提供的重复压裂井段候选结果分布图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明是一种页岩储层重复压裂选井选段方法，包括以下步骤：
(a)获取油井基础数据，包括储层含气性数据、储层矿物及岩石力学数据、井数据、初次压裂后的生产数据、初次压裂施工与监测数据；
如表1、表2和表3所示，为X井基础数据；
表1X井页岩气储层基础数据表
初始游离气、吸附气含量 4.98m3/t、3.02m3/t 井间距 600m
累计开采气量 1.86×108m3 储层厚度 40m
水平井筒长度 1100m 岩石密度 2.56g/cm3
表2X井各压裂段的岩石矿物、力学参数与SRV数据表
表3X井各压裂段分簇数据表
段 簇数 簇间距总和 段 簇数 簇间距总和 段 簇数 簇间距总和
1 2 33m 9 3 81m 17 2 61m
2 3 74m 10 3 82m 18 2 57m
3 3 73.5m 11 3 75m 19 3 81m
4 3 84m 12 4 107m 20 3 80m
5 3 84m 13 3 82m 21 3 76m
6 3 92.5m 14 3 87m 22 3 84m
7 3 85.5m 15 3 94m 23 3 83m
8 3 86m 16 3 83m 24 3 75m
(b)确定候选井的含气性，基于以上基本数据，首先对候选井含气性进行计算。
井控区域的剩余页岩气量Q为：
Q＝(Bf+Ba)×(Lh×Hw×Hg)×ρ-Q0 (10)
式中：
Bf为初始游离气含量，m3/t；
Ba为初始吸附气含量，m3/t；
Lh为水平井筒长度，m；
Hw为井间距，m；
Hg为储层厚度，m；
ρ为岩石密度，kg/m3；
Q0为初次压裂后开采累计产量，m3；
对于井控区域的剩余丰度为：
对于井控区域的剩余丰度占比初始丰度定义为：
依据公式(10)～公式(12)，计算得到储层井控区域总含气量为5.41×108m3，剩余含气量为3.55×108m3，井控区域剩余含气丰度为5.25m3/t，井控区域剩余含气丰度占比初始丰度为65.63％，故将该井为有效候选井。
(c)确定候选井段初次压裂增产改造体积比与压裂段脆性指标；
初次压裂增产改造体积比：
式中：
η为初次压裂增产改造体积比，％；
SRV为初次压裂增产改造体积，m3；
hc为簇间距，m；
xc为簇数，无因次。
井段的脆性指数：
式中：
e1为候选井段压后对应的脆性指数，％；
VRIT为候选井段压后对应的无因次脆性矿物含量；
BRIT为候选井段压后对应的无因次岩石力学脆性指数。
所述的候选井段压后对应的无因次脆性矿物含量指候选井段压后各测井点对应的无因次脆性矿物含量，其公式为：
式中：
Vrit为候选井段压后脆性矿物含量的平均值，％；
Vmax为候选井段压后测井解释脆性矿物含量的最大值，％；
Vmin为候选井段压后测井解释脆性矿物含量的最小值，％。
所述的候选井段压后对应的无因次岩石类型脆性指数指候选井段压后各测井点对应的无因次岩石力学脆性指数，其公式为：
式中：
Brit为候选井段压后岩石力学脆性指数的平均值，％；
Bmax为候选井段压后测井解释岩石力学脆性指数的最大值，％；
Bmin为候选井段压后测井解释岩石力学脆性指数的最小值，％；
所述的岩石力学脆性指数的平均值，其公式为：
Brit＝E/ν (17)
式中：
E为候选井段压后测井解释杨氏模量平均值的无因次数值，无因次；
ν为候选井段压后测井解释泊松比平均值的无因次数值，无因次；
所述的杨氏模量平均值、泊松比平均值的无因次数值，其公式为：
式中：
为候选井段压后测井解释杨氏模量平均值，MPa；
Emax为候选井段压后测井解释杨氏模量最大值，MPa；
Emin为候选井段压后测井解释杨氏模量最小值，MPa；
为候选井段压后测井解释泊松比平均值，无因次；
υmax为候选井段压后测井解释泊松比最大值，无因次；
υmin为候选井段压后测井解释泊松比最小值，无因次。
(d)根据候选井段的初次压裂增产改造体积比与脆性指数，确定候选井段；基于候选井段的初次压裂增产改造体积比计算公式(13)，计算结果见表4；基于候选井段的脆性指数计算公式(14)～公式(19)，计算结果见表4。
表4增产改造体积比及脆性指数计算结果
段 初次压裂增产改造体积比 脆性指数 段 初次压裂增产改造体积比 脆性指数
1 0.647 0.409 13 0.482 0.415
2 0.675 0.423 14 0.459 0.394
3 0.544 0.438 15 0.365 0.374
4 0.66 0.481 16 0.328 0.494
5 0.416 0.426 17 0.339 0.515
6 0.469 0.454 18 0.338 0.434
7 0.585 0.382 19 0.482 0.381
8 0.375 0.461 20 0.659 0.371
9 0.488 0.467 21 0.484 0.403
10 0.291 0.404 22 0.286 0.435
11 0.521 0.353 23 0.610 0.361
12 0.454 0.375 24 0.612 0.434
基于井段选择原则：
初次压裂增产改造体积比小于50％及脆性指数大于40％为最优候选井段；
初次压裂增产改造体积比小于50％及脆性指数小于40％为可候选井段；
初次压裂增产改造体积比大于50％及脆性指数大于40％为高风险候选井段；
初次压裂增产改造体积比大于50％及脆性指数小于40％为非候选井段。
采用表4的计算结果数据，以初次压裂增产改造体积为横坐标，以脆性指数为纵坐标绘制平面二维图，基于以上井段选择原则，得到重复压裂井段候选结果分布图，候选结果见图2所示，5、6、8、9、10、13、16、17、18、21、22段为最优候选段；12、14、15、19段为可候选段，1、2、3、4、24段为高风险候选段，7、11、20、23段为非候选段。
上述实施例表明本发明提供的方法符合实际情况，充分考虑了页岩储层地质、前期改造状况、储层含气特性等，优选方法符合页岩储层的实际情况。该方法考虑了影响重复压裂效果的关键3因素，通过对储层含气性、初次压裂改造程度、储层可压性作为优选条件，其中含气性是重复压裂的基本前提条件，初次压裂改造程度决定重复压裂改造潜力区大小，可压性决定重复压裂的缝网扩展能力。通过设置多层次候选原则，以储层的物质基础含气性为第一条件，以储层岩石脆性和初次改造体积比为第二条件进行候选，选择条件和选择方法能适应页岩重复压裂的井段选择。可以方便、快捷、有效选择页岩储层重复压裂井段，为重复压裂工艺实施提供依据。
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 (2)

1.一种页岩储层重复压裂选井选段方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)获取多个油井基础数据，包括储层含气性数据、储层矿物及岩石力学数据、井数据、初次压裂后的生产数据、初次压裂施工与监测数据；
(b)根据油井基础数据计算剩余丰度、初始丰度，求得剩余丰度占初始丰度比，根据候选井的含气性，采用层次法候选原则，进行一次候选；
(c)根据油井基础数据，求得候选井段初次压裂增产改造体积比和脆性指数；
(d)依据候选井段的初次压裂增产改造体积比与脆性指数，采用层次法候选原则，进行二次候选；
所述步骤(b)中确定候选井的含气性，包括剩余丰度、初始丰度，确定剩余丰度占初始丰度比，采用层次法候选原则，剩余丰度占初始丰度比大于60％为有效候选井；剩余丰度占初始丰度比小于60％为非候选井；
所述剩余丰度占初始丰度比定义为：
所述剩余丰度为：
剩余页岩气量Q为：
Q＝(Bf+Ba)×(Lh×Hw×Hg)×ρ-Q0 (3)
式中：
Bf为初始游离气含量，m3/t；
Ba为初始吸附气含量，m3/t；
Lh为水平井筒长度，m；
Hw为井间距，m；
Hg为储层厚度，m；
ρ为岩石密度，kg/m3；
Q0为初次压裂后开采累计产量，m3；
所述步骤(c)中候选井段的初次压裂增产改造体积比为：
式中：
η为初次压裂增产改造体积比，％；
SRV为初次压裂增产改造体积，m3；
Hw为井间距，m；
Hg为储层厚度，m；
hc为簇间距，m；
xc为簇数，无因次；
所述步骤(c)中候选井段的脆性指数：
式中：
e1为候选井段压后对应的脆性指数，％；
VRIT为候选井段压后对应的无因次脆性矿物含量；
BRIT为候选井段压后对应的无因次岩石力学脆性指数；
所述的候选井段压后对应的无因次脆性矿物含量指候选井段压后各测井点对应的无因次脆性矿物含量，其公式为：
式中：
Vrit为候选井段压后脆性矿物含量的平均值，％；
Vmax为候选井段压后测井解释脆性矿物含量的最大值，％；
Vmin为候选井段压后测井解释脆性矿物含量的最小值，％；
所述的候选井段压后对应的无因次岩石类型脆性指数指候选井段压后各测井点对应的无因次岩石力学脆性指数，其公式为：
式中：
Brit为候选井段压后岩石力学脆性指数的平均值，％；
Bmax为候选井段压后测井解释岩石力学脆性指数的最大值，％；
Bmin为候选井段压后测井解释岩石力学脆性指数的最小值，％；
所述的岩石力学脆性指数的平均值，其公式为：
Brit＝E/ν (8)
式中：
E为候选井段压后测井解释杨氏模量平均值的无因次数值，无因次；
ν为候选井段压后测井解释泊松比平均值的无因次数值，无因次；
所述的杨氏模量平均值、泊松比平均值的无因次数值，其公式为：
式中：
为候选井段压后测井解释杨氏模量平均值，MPa；
Emax为候选井段压后测井解释杨氏模量最大值，MPa；
Emin为候选井段压后测井解释杨氏模量最小值，MPa；
为候选井段压后测井解释泊松比平均值，无因次；
υmax为候选井段压后测井解释泊松比最大值，无因次；
υmin为候选井段压后测井解释泊松比最小值，无因次。
2.根据权利要求1所述的一种页岩储层重复压裂选井选段方法，其特征在于，所述步骤(d)中确定候选井段，利用初次压裂增产改造体积比和脆性指数对井段进行以下候选：
初次压裂增产改造体积比小于50％及脆性指数大于40％为最优候选井段；
初次压裂增产改造体积比小于50％及脆性指数小于40％为可候选井段；
初次压裂增产改造体积比大于50％及脆性指数大于40％为高风险候选井段；
初次压裂增产改造体积比大于50％及脆性指数小于40％为非候选井段。
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