CN110043238A - 一种页岩油开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气开采技术领域，具体而言，涉及一种页岩油开采方法。该页岩油开采方法包括以下步骤：控制超声波换能器以预设频率对井段内的多个目的隔层进行超声波激励振动；对页岩油储层进行射孔；采用水力压裂的方式对页岩油储层以及储层之间的隔层进行多层合压，并下入油管。该页岩油开采方法能够有效降低页岩油隔层岩石的力学性质降低，使得隔层岩石在多层合压过程中更容易压开，该岩油开采方法不仅有利于增强页岩油储层的改造效果，还有利于降低水力排量和施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采技术领域，具体而言，涉及一种页岩油开采方法。
背景技术
薄互层页岩油储层表现出储层物性差、有效厚度薄、天然裂缝发育的特点，水力压裂改造技术是薄互层页岩油储层油气藏开发过程中非常有效的技术手段。
通常情况，薄互层页岩油单井有多个目的层需要改造，由于目的层纵向薄且层间间距太短而不能采用工具分段压裂改造，大多只能在常规单层压裂的基础上采取两层或多层合压的方式。但合压层段之间普遍存在物性、力学及地应力差异，导致压裂针对性不强，改造效果不理想等问题。
发明内容
本发明的目的包括，提供了一种页岩油开采方法，其能够有效降低页岩油隔层岩石的力学性质，使得隔层岩石在多层合压过程中更容易压开，该岩油开采方法不仅有利于降低水力排量和施工成本，还有利于增强页岩油储层的改造效果，还有利于避免套喷和水淹油层等复杂工况。
本发明的实施例可以这样实现：
本发明的实施例提供了一种页岩油开采方法，其包括：
一种页岩油开采方法，其包括以下步骤：
控制超声波换能器以预设频率对井段内的多个目的隔层进行超声波激励振动；
对页岩油储层进行射孔；
采用水力压裂的方式对页岩油储层以及储层之间的隔层进行多层合压，并下入油管。
可选的，控制超声波换能器以预设频率对井段内的多个目的隔层进行超声波激励振动之前，基于地质和测井资料，根据地质-工程甜点评价方法，确定页岩油储层的甜点层位；
识别页岩油储层与隔层的层厚，确定适合采用合并水力压裂的目的层位并进行井段。
可选的，采用水力压裂的方式对页岩油储层以及储层之间的隔层进行多层合压时，合压的隔层厚度小于2m。
可选的，预设频率为目的层隔层岩石的固有频率。
可选的，获取目的层隔层岩石的固有频率的步骤包括：
对目的层隔层岩石进行取芯，并对取芯试样进行室内实验，以获取目的隔层的固有频率。
可选的，并对取芯试样进行室内实验，以获取目的隔层的固有频率的步骤包括：利用信号发生器发出不同频率的超声波激励取芯试样；
当通过加速度位移传感器采集的振动幅值最大时，此时信号发生器发出的频率为该取芯试样的共振频率，即对应隔层岩石的固有频率。
可选的，获取对应隔层岩石的固有频率后，确定在固有频率下的最优激励时间。
可选的，在对目的层隔层岩石进行取芯后，继续井段，直至钻到设计层段，不进行固井完井作业。
可选的，控制超声波换能器以预设频率对井段内的多个目的隔层进行超声波激励振动的步骤包括：
在井段内安装超声波换能器；
并将超声波换能器放入目的隔层，并对相应的隔层进行激励振动；
在目的隔层激励振动完成后，移入下一目的隔层中，直至所有隔层的激励振动步骤完成；
移除超声波换能器。
可选的，对页岩油储层进行射孔压裂前，在井段井段内安装套管。
本发明实施例的页岩油开采方法的有益效果包括，其能够有效降低页岩油隔层岩石的力学性质降低，使得隔层岩石在多层合压过程中更容易压开，该岩油开采方法不仅有利于降低水力排量和施工成本，还有利于增强页岩油储层的改造效果，还有利于避免套喷和水淹油层等复杂工况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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他相关的附图。
图1为本发明实施例中页岩油开采方法的工作流程图；
图2为本发明实施例中柱形超声波换能器的工作示意图；
图3示为本发明实施例中隔层岩石的强度随着激励时间变化的趋势图。
图标：11-微机；12-超声波发生器；13-功率放大器；14-电缆；15-旋转驱动器；16-柱形超声波换能器；17-管柱；21-井段；22-射孔段；23-隔层；231-隔层a；232-隔层e；24-页岩油储层。
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，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
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定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
薄互层页岩油储层表现出储层物性差、有效厚度薄、天然裂缝发育的特点，水力压裂改造技术是薄互层页岩油储层油气藏开发过程中非常有效的技术手段。
通常情况，薄互层页岩油单井有多个目的层需要改造，由于目的层纵向薄且层间间距太短而不能采用工具分段压裂改造，大多只能在常规单层压裂的基础上采取两层或多层合压的方式。但合压层段之间普遍存在物性、力学及地应力差异，导致压裂针对性不强，改造效果不理想等问题。
基于上述原因，请参考图1及图2，图1为本发明实施例中页岩油开采方法的工作流程图，图2为柱形超声波换能器的工作示意图；本实施例提供了一种页岩油开采方法。该方法如下：
控制超声波换能器以预设频率对井段21内的多个目的隔层23进行超声波激励振动；
对页岩油储层24进行射孔；
采用水力压裂的方式对页岩油储层24以及储层之间的隔层23进行多层合压，并下入油管。
根据本实施例提供的一种页岩油开采方法，其工作原理是：该页岩油开采方法通过控制超声波换能器以预设频率对井段21内的多个目的隔层23进行超声波激励振动，从而能够使得薄互层页岩油隔层23岩石出现损伤，以降低薄互层页岩油隔层23岩石的力学性质，从而使得隔层23岩石在多层合压过程中更容易压开，以提高页岩油产量，这对于缩短薄互层页岩油的开采周期，提高其开采效益具有十分重要的意义。
上述的页岩油开采方法，其具体步骤如下；
在页岩油目的层钻直井，并且完井段选择为优质的页岩油储层24；
在对目的层隔层23岩石进行取芯后，继续井段21，直至钻到目设计层段，不进行固井完井作业；
将装有柱形超声波换能器16的管柱17下入到隔层23的位置，利用电缆14连接柱形超声波换能器16和地面控制系统连接；
控制超声波换能器以预设频率对井段21内的多个目的隔层23进行超声波激励振动；
在目的隔层23激励振动完成后，移入下一目的隔层23中，直至所有隔层23的激励振动步骤完成；
移除超声波换能器；
在井段21内安装套管；
对页岩油储层24的射孔段22进行射孔，然后采用水力压裂的方式对页岩油储层24以及储层之间的隔层23进行多层合压；
压裂施工完毕后，下入油管，连接地面管汇，开始投产。
基于上述的页岩油开采方法：
在选择为优质的页岩油储层24时，可以基于测地质和井资料，并根据地质-工程甜点评价方法，确定页岩油储层24的甜点层位；与此同时，还需要识别页岩油储层24与隔层23的层厚，确定适合采用合并水力压裂的目的层位并进行井段21。需要说明的是，采用水力压裂的方式对页岩油储层24以及储层之间的隔层23进行多层合压时，合压的隔层23厚度可以小于2m。
进一步地，在对取芯试样进行室内实验时，室内实验可以是对取芯试样进行井下岩岩心固有频率实验，以获取目的层隔层23岩石的固有频率。在此基础上，并进行功率超声激励实验，获取激励方式、激励时间、声波频率、声波功率等参数对目的层隔层23岩石力学特性的影响，以便为井下功率超声激励作用提供工作参数。
具体的，在对目的层隔层23岩石进行取芯后，利用信号发生器发出不同频率的超声波激励取芯试样；需要说明的是，当通过加速度位移传感器采集的振动幅值最大时，此时信号发生器发出的频率为该取芯试样的共振频率，即对应隔层23岩石的固有频率，表1给出了某一隔层岩石的固有频率测试结果。
表1工区隔层岩石固有频率测试结果
| 序号 | 岩性 | 固有频率(kHz) |
| 1 | 细砂岩 | 36.48 |
| 2 | 粉砂岩 | 37.32 |
| 3 | 泥岩 | 37.16 |
与此同时，在以预设频率对井段21内的多个目的隔层23进行超声波激励振动时，需要在获取对应隔层23岩石的固有频率后，确定在固有频率下的最优激励时间，以确保超声波激励振动的效果。需要说明的是，在获取隔层23岩石的固有频率后，需要确定功率超声的最优工作参数(工作功率和激励时间)。请参照图3，图3为隔层岩石的强度随着激励时间变化的趋势图；工作功率和激励时间之间的关系为：以一定的激励频率作用岩石，功率越大，使岩石强度下降所需的时间越短；一定功率作用下，在时间足够情况下总是能使岩石强度下降的。因此，考虑到设备额定功率以及激励作用后岩石强度需要维持在一定范围内，故需要确定激励时间。在本实施例中，以对某隔层23粉砂岩进行超声波激励为例，其中设备的激励频率37kHz，工作功率1.5kw，图3给出了该隔层23岩石的强度随着激励时间变化的趋势图，确定该粉砂岩最优激励时间为6小时。
在对井段21内的多个目的隔层23进行超声波激励振动时：需要将装有柱形超声波换能器16的管柱17下入到隔层23的位置，利用电缆14连接柱形超声波换能器16和地面控制系统连接；需要说明的是，在安装柱形超声波换能器16时，需要根据井筒直径选择合适的管柱17外径，根据管柱17内径选择合适大小的柱形超声波换能器16。将管柱17下至需要进行超声波激励的隔层23位置后，收起偏心推靠臂，然后在旋转驱动器15的带动下，管柱17在井筒中旋转，旋转到固定位置后，打开偏心推靠臂以固定管柱17。
在对所有隔层23进行激励振动时，启动超声波发生器12和功率放大器13，利用微机11实时监测超声波信号，以一定的功率和频率的超声波对隔层23进行激励振动。功率超声激励的工作功率为0-3kw，频率为20-100kHz。如以功率1.5kw，频率37kHz对地层进行超声波激励振动，激励时间持续6小时，需要特别指出的是，对于不同隔层23功率超声激励振动的工作参数应该根据室内实验确定最优的工作参数，包括共振频率、超声波功率以及激励时间。
对同一隔层23进行超声波激励振动后，将管柱17上提或下放到下一隔层23，继续进行另一隔层23的超声波激励振动，重复该步骤，直至所有隔层23的激励振动步骤完成。需要说明的是，对同一隔层23激励振动中，每次上提的距离由管柱17中的柱形超声波换能器16长度L决定，如果L与隔层23厚度相当，则直接上提或下放到下一隔层23，否则管柱17上提或下放L距离，保证隔层23纵向上每一处都得到超声波激励振动。
由此，在超声波激励振动作用下，隔层23岩石因共振的原因出现微裂缝，岩石内部出现损伤，岩石的强度下降、断裂韧性减小，进一步使压开隔层23所需要的破裂压力降低，施工难度随之降低。需要说明的，对目的隔层23进行超声波激励振动后，实际多层合压的施工排量低于不进行超声波激励的施工排量，有利于降低压裂成本，而且相对较低的排量也有利于避免压开目的隔层23以外的隔层a231和隔层e232，防套喷和水淹油层等复杂工况。
本实施例提供的一种页岩油开采方法至少具有以下优点：
该页岩油开采方法能够利用功率超声激励振动使薄互层页岩油隔层23岩石出现损伤，从而削弱其力学性质降低，使隔层23岩石在多层合压过程中更容易压开，不仅有利于增强页岩油储层24的改造效果，还有利于降低水力排量和施工成本，还有利于避免套喷和水淹油层等复杂工况。以显著提高薄互层页岩油储层24改造效果，提高页岩油产量，这对于缩短薄互层页岩油的开采周期，提高其开采效益具有十分重要的意义。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种页岩油开采方法，其特征在于，包括以下步骤：
控制超声波换能器以预设频率对井段内的多个目的隔层进行超声波激励振动；
对页岩油储层进行射孔；
采用水力压裂的方式对页岩油储层以及储层之间的隔层进行多层合压，并下入油管。
2.根据权利要求1所述的页岩油开采方法，其特征在于：
所述控制超声波换能器以预设频率对井段内的多个目的隔层进行超声波激励振动之前，基于地质和测井资料，根据地质-工程甜点评价方法，确定页岩油储层的甜点层位；
识别页岩油储层与隔层的层厚，确定适合采用合并水力压裂的目的层位并进行井段。
3.根据权利要求1所述的页岩油开采方法，其特征在于：
采用水力压裂的方式对页岩油储层以及储层之间的隔层进行多层合压时，合压的隔层厚度小于2m。
4.根据权利要求1所述的页岩油开采方法，其特征在于：
所述预设频率为目的层隔层岩石的固有频率。
5.根据权利要求4所述的页岩油开采方法，其特征在于：
获取所述目的层隔层岩石的固有频率的步骤包括：
对目的层隔层岩石进行取芯，并对取芯试样进行室内实验，以获取目的隔层的固有频率。
6.根据权利要求5所述的页岩油开采方法，其特征在于：
所述并对取芯试样进行室内实验，以获取目的隔层的固有频率的步骤包括：利用信号发生器发出不同频率的超声波激励取芯试样；
当通过加速度位移传感器采集的振动幅值最大时，此时信号发生器发出的频率为该取芯试样的共振频率，即对应隔层岩石的固有频率。
7.根据权利要求6所述的页岩油开采方法，其特征在于：
获取所述对应隔层岩石的固有频率后，确定在固有频率下的最优激励时间。
8.根据权利要求5所述的页岩油开采方法，其特征在于：
在所述对目的层隔层岩石进行取芯后，继续井段，直至钻到设计层段，不进行固井完井作业。
9.根据权利要求1-8任一项所述的页岩油开采方法，其特征在于：
所述控制超声波换能器以预设频率对井段内的多个目的隔层进行超声波激励振动的步骤包括：
在井段内安装超声波换能器；
并将超声波换能器放入目的隔层，并对相应的隔层进行激励振动；
在目的隔层激励振动完成后，移入下一目的隔层中，直至所有隔层的激励振动步骤完成；
移除所述超声波换能器。
10.根据权利要求1-8任一项所述的页岩油开采方法，其特征在于：
所述对页岩油储层进行射孔压裂前，在井段井段内安装套管。
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