CN110965998A

CN110965998A - 一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置及检测方法

Info

Publication number: CN110965998A
Application number: CN201911285615.2A
Authority: CN
Inventors: 龚大建; 张绍雄; 舒芳; 于晓荣; 聂云良
Original assignee: Individual
Current assignee: Shanghai Ruida Fengzhi Energy Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-04-07

Abstract

本发明公开了一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置和检测方法，检测装置包括地面控制单元、铠装电缆、发射单元、接收单元、伸缩发射臂和伸缩接收臂；发射单元、接收单元、伸缩发射臂和伸缩接收臂均设置于井下；伸缩发射臂上设有电磁振动器，伸缩发射臂的末端设有第一接触器；伸缩接收臂上设有加速度传感器，伸缩接收臂的末端设有第二接触器；加速度传感器用于检测第二接触器传来的被测储层的振动加速度，并通过接收单元发送给地面控制单元；当接收单元到达井下的预定位置时，发射单元向地面控制单元发出信号，地面控制单元根据信号使得伸缩发射臂和伸缩接收臂处于伸出状态，地面控制单元根据振动频率和加速度获得页岩的固有频率。

Description

一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置及检测方法

技术领域

本发明实施例涉及页岩气井中页岩固有频率的检测技术领域，具体涉及一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置及检测方法。

背景技术

近几年随着美国页岩气革命的持续推进，中国日益重视国内页岩气的勘探开发工作。目前，我国已落实页岩气可采储量为25万亿立方米，与美国相当，并且在重庆涪陵焦石坝地区实现了志留系龙马溪组页岩重大突破。

随着对页岩气富集成藏规律的不断认识，发现原来的页岩气富集理论即其主控因素为TOC(有机质含量)、RO(有机质成熟度)、保存条件等急待进行发展与补充。

在实践中，我们逐步认识到影响页岩气富集及成藏的因素与泥页岩的沉积相及页岩的各向异性等有相当的关系。因此，实际工作中需要检测认识泥页岩本身固有的各项参数如孔隙度、渗透率、杨氏模量、泊松比等。特别是针对低压、低渗的地层，如何高效低成本地提高页岩气单井产量，已成制约中国页岩气发展的瓶颈。在生产实践及实验室中，我们发现通过谐振方法可以有效地提高泥页岩的渗透率，这也是提高页岩气采收率的最直接、最有效方法之一。因此，对地下页岩的固有频率进行检测是这一方法的基础，并且通过页岩固有频率的测试，直接对比分析其各向异性特征，为页岩气开发打下坚实的基础，但现有技术中对地下页岩的固有频率进行检测是通过在实验室进行岩样分析获得的，这就需要进行取样，使得固有频率的检测周期长，且流程繁琐。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置及检测方法，以解决现有技术中在对页岩的固有频率进行检测，需要取样导致的检测周期长，且流程繁琐的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置，包括地面控制单元、铠装电缆、发射单元、接收单元、伸缩发射臂和伸缩接收臂；所述发射单元、所述接收单元、所述伸缩发射臂和所述伸缩接收臂均设置于井下；所述伸缩发射臂上设有电磁振动器，所述伸缩发射臂的末端设有第一接触器；所述伸缩接收臂上设有加速度传感器，所述伸缩接收臂的末端设有第二接触器；所述加速度传感器用于检测所述第二接触器传来的被测储层的振动加速度，并通过所述接收单元发送给所述地面控制单元；当所述发射单元在所述铠装电缆的作用下，到达井下的预定位置时，所述发射单元向所述地面控制单元发出信号，所述地面控制单元根据信号使得所述伸缩发射臂和所述伸缩接收臂处于伸出状态，使得第一接触器和所述第二接触器均与套管接触，其中，所述套管与页岩接触，所述地面控制单元控制所述电磁振动器按照一定的振动频率进行振动，所述地面控制单元根据所述振动频率和接收的加速度数据获得页岩的固有频率。

进一步地，还包括井下电视，所述井下电视设置于所述发射单元的一侧，其与所述套管远离所述第一接触器的一侧相对。

进一步地，还包括光源，所述光源设置于所述井下电视的下方。

进一步地，所述套管远离所述第一接触器的一侧设有多个射孔孔眼。

进一步地，射孔孔眼为圆形孔。

进一步地，一定的振动频率为变化的数值。

进一步地，一定的振动频率呈等差数列分布，分别为5Hz、10Hz、15Hz、20Hz至100Hz。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种页岩气井中页岩固有频率的检测方法，包括：

将检测装置放置到井下的指定位置，使得第一接触器和第二接触器分别与套管接触；

控制电磁振动器按照一定的振动频率进行振动；

接收加速度传感器的检测结果，并将所述检测结果发送给地面控制单元；

所述地面控制单元根据所述一定的振动频率与对应的检测结果，生成振动频率与加速度的拟合曲线；

根据所述拟合曲线，确定页岩的固有频率。

进一步地，井下的指定位置是与套管的射孔孔眼相对的位置。

进一步地，在控制电磁振动器按照一定的振动频率进行振动之前，还包括控制伸缩发射臂和伸缩接收臂从收缩状态改变成伸出状态。

本发明实施例具有如下优点：

本发明实施例可以在现场直接对井内岩石进行测试，不需要对页岩进行取样，装置设计简单、操作简便易行，可节省费用，使得页岩的固有频率进行检测的周期变短，且流程简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为根据一示范性实施例示出的一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置的结构示意图；

图2为根据一示范性实施例示出的电磁振动器的结构示意图；

图中：1、铠装电缆；2、套管；3、发射单元；4、接收单元；5、射孔孔眼；6、井下电视；7、LED灯；8、伸缩发射臂；9、电磁振动器；10、第一接触器；11、第二接触器；12、加速度传感器；13、伸缩接收臂；14、地面控制单元；15、固定轴；16、弹簧；17、感应线圈；18、磁芯。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置，如图1所示，包括地面控制单元14、铠装电缆1、发射单元3、接收单元4、伸缩发射臂8和伸缩接收臂13；所述发射单元3、所述接收单元4、所述伸缩发射臂8和所述伸缩接收臂13均设置于井下；所述伸缩发射臂8上设有电磁振动器9，所述伸缩发射臂8的末端设有第一接触器10；所述伸缩接收臂13上设有加速度传感器12，其中，加速度传感器12的型号可以为YMC221A25，所述伸缩接收臂13的末端设有第二接触器11；所述加速度传感器12用于检测所述第二接触器11传来的加速度，并通过所述接收单元4发送给所述地面控制单元14；当所述发射单元3在所述铠装电缆1的作用下，到达井下的预定位置时，所述发射单元3向所述地面控制单元14发出信号，所述地面控制单元14根据信号使得所述伸缩发射臂8和所述伸缩接收臂13处于伸出状态，使得第一接触器10和所述第二接触器11均与套管2接触，其中，所述套管2与页岩接触，所述地面控制单元14控制所述电磁振动器9按照一定的振动频率进行振动，所述地面控制单元14根据所述振动频率和接收的加速度数据获得页岩的固有频率，地面控制单元14实质上为计算机控制系统，通过现有技术中的软件来进行控制即可，根据信号发出指令并根据接收的数据对数据进行分析。

在一些可选实施例中，还包括井下电视6，所述井下电视6设置于所述发射单元3的一侧，其与所述套管2远离所述第一接触器10的一侧相对。

通过设置井下电视6，可更加准确地判断射孔孔眼5的位置，使得整个装置的放置位置更加准确。

在一些可选实施例中，还包括光源，所述光源设置于所述井下电视6的下方。其中，光源可采用LED灯7，对井下的空间进行照明，当然，光源也可以采用背光灯等照明方式。

在一些可选实施例中，所述套管2远离所述第一接触器10的一侧设有多个射孔孔眼5，其中，射孔孔眼5沿着套管2的一侧均匀分布。

在一些可选实施例中，射孔孔眼为圆形孔，使得振动更容易通过射孔孔眼进入储层中。

在一些可选实施例中，一定的振动频率为变化的数值，一定的振动频率呈等差数列分布，分别为5Hz、10Hz、15Hz、20Hz至100Hz，通过第一接触器10向岩层中传播，其中，持续的时间可以自动设置，如，每个频率均持续30秒。

在一些可选实施例中，如图2所示，电磁振动器9包括固定轴15、弹簧16、感应线圈17和磁芯18，其中固定轴15与伸缩发射臂8连接，弹簧16套设于固定轴15的外侧，磁芯18设置于弹簧16的末端，感应线圈17套设于磁芯18的外侧，磁芯18的末端设有第一接触器10。

将检测装置放置到井下的指定位置，使得第一接触器10和第二接触器11分别与套管2接触；

控制电磁振动器9按照一定的振动频率进行振动；

接收加速度传感器12的检测结果，并将所述检测结果发送给地面控制单元14；

所述地面控制单元14根据所述一定的振动频率与对应的检测结果，生成振动频率与加速度的拟合曲线；

根据所述拟合曲线，确定页岩的固有频率，其中，在拟合曲线中加速度的最大值对应的频率值即为岩层的固有频率。

在一些可选实施例中，井下的指定位置是与套管2的射孔孔眼5相对的位置。

在一些可选实施例中，在控制电磁振动器9按照一定的振动频率进行振动之前，还包括控制伸缩发射臂8和伸缩接收臂13从收缩状态改变成伸出状态，使得第一接触器10和第二接触器11与套管2接触，其中伸缩发射臂8和伸缩接收臂13可直接从现有技术中选择机械臂来实现。

目前国内外均无在井中直接进行岩石固有频率测试的手段，主要在实验室进行岩样分析，本发明解决了这一问题，可以在现场直接对井内岩石进行测试，通过井中岩石固有频率的测试，就可以建立地下岩石各向异性特征，研究其孔隙度、渗透率等与固有频率的相关性，根据现场岩石固有频率测试，可以指导工程及地质人员快速、有效地制定单井的开发方案；还可以可以根据现场岩石固有频率测试，指导工程技术人员快速有效地采取工程措施，通过相应装置引起岩石的共振，增加岩石的微裂隙，微孔隙，提高渗透率，达到增产目的；如按过去方法测试岩石固有频率，需要进行钻井取心作业，再对岩心进行室内测试，其工作程序十分复杂，费用昂贵。采用本发明实施例中的检测装置，具有设计简单、操作简便易行，可节省费用的特点。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置，其特征在于，包括地面控制单元、铠装电缆、发射单元、接收单元、伸缩发射臂和伸缩接收臂；所述发射单元、所述接收单元、所述伸缩发射臂和所述伸缩接收臂均设置于井下；所述伸缩发射臂上设有电磁振动器，所述伸缩发射臂的末端设有第一接触器；所述伸缩接收臂上设有加速度传感器，所述伸缩接收臂的末端设有第二接触器；所述加速度传感器用于检测所述第二接触器传来的被测储层的振动加速度，并通过所述接收单元发送给所述地面控制单元；当所述发射单元在所述铠装电缆的作用下，到达井下的预定位置时，所述发射单元向所述地面控制单元发出信号，所述地面控制单元根据信号使得所述伸缩发射臂和所述伸缩接收臂处于伸出状态，使得第一接触器和所述第二接触器均与套管接触，其中，所述套管与页岩接触，所述地面控制单元控制所述电磁振动器按照一定的振动频率进行振动，所述地面控制单元根据所述振动频率和接收的加速度数据获得页岩的固有频率。

2.根据权利要求1所述的一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置，其特征在于，还包括井下电视，所述井下电视设置于所述发射单元的一侧，其与所述套管远离所述第一接触器的一侧相对。

3.根据权利要求2所述的一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置，其特征在于，还包括光源，所述光源设置于所述井下电视的下方。

4.根据权利要求1所述的一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置，其特征在于，所述套管远离所述第一接触器的一侧设有多个射孔孔眼。

5.根据权利要求4所述的一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置，其特征在于，所述射孔孔眼为圆形孔。

6.根据权利要求1所述的一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置，其特征在于，一定的振动频率为变化的数值。

7.根据权利要求6所述的一种页岩气井中页岩固有频率的检测装置，其特征在于，一定的振动频率呈等差数列分布，分别为5Hz、10Hz、15Hz、20Hz至100Hz。

8.一种页岩气井中页岩固有频率的检测方法，其特征在于，包括：

将装置放置到井下的指定位置，使得第一接触器和第二接触器分别与套管接触；

控制电磁振动器按照一定的振动频率进行振动；

根据所述拟合曲线，确定页岩的固有频率。

9.根据权利要求8所述的一种页岩气井中页岩固有频率的检测方法，其特征在于，井下的指定位置是与套管的射孔孔眼相对的位置。

10.根据权利要求8所述的一种页岩气井中页岩固有频率的检测方法，其特征在于，在控制电磁振动器按照一定的振动频率进行振动之前，还包括控制伸缩发射臂和伸缩接收臂从收缩状态改变成伸出状态。