CN110939430A - 一种确定页岩气压裂液返排模型的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定页岩气压裂液返排模型的方法，包括以下步骤：计算水以汽态形式存在于天然气中的溶解饱和度；使用页岩气井实际生产数据，绘制水气比与累计产气量的双对数曲线图，基于溶解饱和度，当水气比的变化范围与溶解饱和度相当时，表明水以蒸汽形态进行返排；根据水气比与累计产气量的双对数曲线图，分析曲线斜率与压裂液返排机理的关系，得到负二分之一斜率对应天然气置换压裂液返排，负一斜率对应水以蒸汽状态溶解于天然气中返排，从而建立压裂液返排模型；基于压裂液返排模型，根据待检测某页岩气井的水气比与累计产气量在双对数曲线中的斜率，判断其压裂液返排模型属于天然气置换压裂液返排还是水以蒸汽状态溶解于天然气中返排。

Description

一种确定页岩气压裂液返排模型的方法
技术领域
本发明涉及页岩气藏开发技术领域，特别涉及一种确定页岩气压裂液返排模型的方法。
背景技术
近十几年来，水平井分段压裂技术使页岩气藏的开发生产取得了巨大成功。在水力压裂施工过程中，大量的压裂液注入地层中形成裂缝，压裂液量是常规油气藏的5到10倍。根据压裂现场收集到的资料，压裂施工结束后只有少部分压裂液返排到地面，返排率通常为10％到40％。
研究表明，造成压裂液返排率较低的主要原因有人造裂缝中压裂液返排效果差，页岩润湿作用、毛管作用和相对渗透率造成压裂液滞留在基质孔隙中，以及复杂缝网中的压裂液不能有效排出。Mahadevan(2005)认为页岩具有较高的毛管压力使得压裂液滞留在人造裂缝周围的基质孔隙中，基质孔隙中较高的含水饱和度会降低页岩气的相对渗透率，从而影响气井产能。King(2010)指出较低的压裂液返排率与天然裂缝的渗透率、相关润湿环境和人造裂缝中返排路径曲折程度有关。储层改造有效体积可能比压裂液压穿的范围要小，而残留在复杂缝网中的压裂液会阻断天然气的产出。Clarkson(2012)压裂施工结束后的压裂液生产和压力数据可以用于确定裂缝改造参数和预测页岩气储层的最终采收率(EUR)。
Mahadevan和Sharma(2003)实验研究表明地层中残留压裂液的返排机理有两种：首先是天然气置换地层水，随后当地层压力降低时，水蒸气在天然气中的溶解达到不饱和状态，水以蒸汽形态溶解在天然气中随天然气一同生产。水以汽态形式下进行的返排通常会持续很长时间，一般达数月以上。
虽然返排测试阶段压裂液返排率较低，但实际生产数据表明北美页岩气藏的生产井在生产两年多后还在产出压裂液，很少有人研究在页岩气井生产阶段的压裂液生产规律以及压裂液生产对气井产能的影响。目前，尚未看到确定页岩气井压裂液生产机理和反映压裂液返排率对气井产能影响的研究方法，无法诊断气井生产过程中出现的问题，无法确定产水对气井产能的影响，从而限制了页岩气井的稳产能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的尚未看到确定页岩气井压裂液生产机理和反映压裂液返排率对气井产能影响的研究方法，无法诊断气井生产过程中出现的问题，无法确定压裂液生产对气井产能的影响，从而限制了页岩气井的稳产能力的不足，提供一种确定页岩气压裂液返排模型的方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种确定页岩气压裂液返排模型的方法，包括以下步骤：
步骤一：计算水以汽态形式存在于天然气中的溶解饱和度；
步骤二：使用页岩气井实际生产数据，绘制水气比与累计产气量的双对数曲线图，基于步骤一得到的溶解饱和度，当水气比的变化范围与溶解饱和度相当时，表明水以蒸汽形态进行返排；
步骤三：根据水气比与累计产气量的双对数曲线图，分析曲线斜率与压裂液返排机理的关系，得到负二分之一斜率对应天然气置换压裂液返排，负一斜率对应水以蒸汽状态溶解于天然气中返排，从而建立压裂液返排模型；
步骤四：基于步骤三所述的压裂液返排模型，根据待检测某页岩气井的水气比与累计产气量在双对数曲线中的斜率，判断其压裂液返排模型属于天然气置换压裂液返排还是水以蒸汽状态溶解于天然气中返排。
在天然气置换水的压裂液返排机制中，产水会影响页岩气井的产能，而以水分蒸发形式进行的压裂液返排对页岩气井产能影响不大，因此，明确页岩的压裂液返排模型对提高页岩气井产能具有重大指导意义。
本发明可以根据待检测某页岩气井的水气比与累计产气量的斜率关系，基于页岩气井实际生产数据，判断其返排模型。具体的，当待检测某页岩气井的水气比与累计产气量在双对数曲线中的斜率为负二分之一时，其压裂液返排模型属于天然气置换压裂液返排；当待检测某页岩气井的水气比与累计产气量在双对数曲线中的斜率为负一时，其压裂液返排模型属于水以蒸汽状态溶解于天然气中返排。
明确页岩的压裂液返排模型，可以分析页岩气井产能的影响因素，诊断气井生产过程中出现的问题，确定产水对气井产能的影响，优化井网井距，改善页岩气井工作制度，提高页岩气井稳产能力，在页岩气的规模建产中有广阔的应用前景。
优选的，所述步骤一中，根据地层压力和温度，计算水以汽态形式存在于天然气中的溶解饱和度，从而确定压裂液的返排是否是以水分蒸发形式进行。
优选的，所述步骤四中，当所分析页岩气井的水气比远大于或远小于图中直线值时，分析水气比与井间干扰、产出地层水、井底产生积液等的关系，根据研究结果得到，当页岩气生产井的水气比远大于图中直线值时，反映页岩气井由于井距过小而产生井间干扰影响或是裂缝与储水层连通而产出地层水，从而可以指示生产过程中的潜在问题，并由此得出在优化井网井距设计时应该增大井间距的结论；水气比远小于图中直线值，指示井下存在积液的可能性。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
在天然气置换水的压裂液返排机制中，产水会影响页岩气井的产能，而以水分蒸发形式进行的压裂液返排对页岩气井产能影响不大，因此，明确页岩的压裂液返排模型对提高页岩气井产能具有重大指导意义。
本发明可以根据待检测某页岩气井的水气比与累计产气量的斜率关系，基于页岩气井实际生产数据，判断其返排模型。具体的，当待检测某页岩气井的水气比与累计产气量在双对数曲线中的斜率为负二分之一时，其压裂液返排模型属于天然气置换压裂液返排；当待检测某页岩气井的水气比与累计产气量在双对数曲线中的斜率为负一时，其压裂液返排模型属于水以蒸汽状态溶解于天然气中返排。
明确页岩的压裂液返排模型，可以分析页岩气井产能的影响因素，诊断气井生产过程中出现的问题，确定产水对气井产能的影响，优化井网井距，改善页岩气井工作制度，提高页岩气井稳产能力，在页岩气的规模建产中有广阔的应用前景。
当某页岩气生产井的水气比远大于图中直线值时，反映页岩气井由于井距过小而产生井间干扰影响或是裂缝与储水层连通而产出地层水，从而可以指示生产过程中的潜在问题，并由此得出在优化井网井距设计时应该增大井间距的结论；水气比远小于图中直线值，指示井下存在积液的可能性。
附图说明：
图1是本发明所述的一种确定页岩气压裂液返排模型的方法的示意图。
图2是本发明步骤一得到的水以汽态形式存在于天然气中的溶解饱和度的示意图。
图3是本发明步骤二得到的水气比与累计产气量的双对数曲线图的示意图。
图4是本发明步骤三得到的压裂液返排模型的示意图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
如图1所示，一种确定页岩气压裂液返排模型的方法，包括以下步骤：
步骤一：根据地层压力和温度，计算水以汽态形式存在于天然气中的溶解饱和度。如图2所示，本实施例对Horn River页岩气藏进行了统计，其地层压力范围为313-471bar，，井底流压45-70bar，地层温度T＝448K，得到溶解饱和度大致在0.04-0.4之间。
步骤二：使用页岩气井实际生产数据，绘制水气比与累计产气量的双对数曲线图(如图3所示)，基于步骤一得到的溶解饱和度，当水气比的变化范围与溶解饱和度相当时(图中矩形阴影部分即溶解饱和度为0.04-0.4的区间范围)，表明水以蒸汽形态进行返排；
步骤三：根据水气比与累计产气量的双对数曲线图，分析曲线斜率与压裂液返排机理的关系，得到负二分之一斜率对应天然气置换压裂液返排，负一斜率对应水以蒸汽状态溶解于天然气中返排，从而建立压裂液返排模型(如图4所示)；
步骤四：基于步骤三所述的压裂液返排模型，根据待检测某页岩气井的水气比与累计产气量在双对数曲线中的斜率，判断其压裂液返排模型属于天然气置换压裂液返排还是水以蒸汽状态溶解于天然气中返排。当所分析页岩气井的水气比远大于或远小于图中直线值时，分析水气比与井间干扰、产出地层水、井底产生积液等的关系，根据研究结果得到，当页岩气生产井的水气比远大于图中直线值时，反映页岩气井由于井距过小而产生井间干扰影响或是裂缝与储水层连通而产出地层水，从而可以指示生产过程中的潜在问题，并由此得出在优化井网井距设计时应该增大井间距的结论；水气比远小于图中直线值，指示井下存在积液的可能性。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种确定页岩气压裂液返排模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：计算水以汽态形式存在于天然气中的溶解饱和度；
步骤二：使用页岩气井实际生产数据，绘制水气比与累计产气量的双对数曲线图，基于步骤一得到的溶解饱和度，当水气比的变化范围与溶解饱和度相当时，表明水以蒸汽形态进行返排；
步骤三：根据水气比与累计产气量的双对数曲线图，分析曲线斜率与压裂液返排机理的关系，得到负二分之一斜率对应天然气置换压裂液返排，负一斜率对应水以蒸汽状态溶解于天然气中返排，从而建立压裂液返排模型；
步骤四：基于步骤三所述的压裂液返排模型，根据待检测某页岩气井的水气比与累计产气量在双对数曲线中的斜率，判断其压裂液返排模型属于天然气置换压裂液返排还是水以蒸汽状态溶解于天然气中返排。
2.根据权利要求1所述的一种确定页岩气压裂液返排模型的方法，其特征在于，所述步骤一中，根据地层压力和温度，计算水以汽态形式存在于天然气中的溶解饱和度。
3.根据权利要求1所述的一种确定页岩气压裂液返排模型的方法，其特征在于，所述步骤四中，当所分析页岩气井的水气比远大于或远小于图中直线值时，分析其水气比与井间干扰、产出地层水、井底产生积液的关系。
4.根据权利要求3所述的一种确定页岩气压裂液返排模型的方法，其特征在于，所述步骤四中，根据研究结果得到，当页岩气生产井的水气比远大于图中直线值时，反映页岩气井由于井距过小而产生井间干扰影响或是裂缝与储水层连通而产出地层水；水气比远小于图中直线值，指示井下存在积液的可能性。
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