CN113513293B - 基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法，包括以下步骤：根据已有的测井和录井数据解释获得目标井的基本情况，根据所述基本情况判断所述目标井是否适合所述油气增产方法；收集目标井的基本参数，并将放电等离子脉冲激波发生装置下放至所述目标井的目标层中；开启所述放电等离子脉冲激波发生装置进行放电施工，改变储层物性条件或使天然裂缝相互沟通；通过地面地震监测方法判断放电施工的效果，当效果达到预期目标时，停止放电施工，并进行酸化压裂施工。本发明能够有效解决碳酸盐岩油藏酸压改造效率低，改造效果不如预期等问题，通过放电等离子脉冲激波发生装置在地层中精确放电破碎岩石，提升后期的酸液注入效果。
Description
技术领域
本发明涉及油田压裂技术领域，特别涉及一种基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法。
背景技术
碳酸盐岩油气藏在全球油气资源中占有极其重要的地位，其油气资源量约占全球油气资源量的70％，探明可采储量约占全球油气探明可采储量的50％；中国碳酸盐岩油气储量丰富，占全国油气资源总量的27％。我国现阶段碳酸盐岩油气藏勘探开发逐渐以超深层(埋深大于6000m)、超高温(温度超过150℃)、超高压(井底压力大于100MPa)类储层为主。中国深层海相碳酸盐岩油气藏工程地质特征极其复杂，开展以沟通远距离储层为目的的传统深度酸压，难以获得油气井的长期稳产，然而，通过理论研究与现场实践，发现在深层、超深层海相碳酸盐岩油气藏储层要形成复杂缝网，面临着瓶颈问题，虽然碳酸盐岩储层发育天然裂缝、较大溶洞，有利于形成复杂裂缝，但是，储层地应力高又导致储层岩石的破裂难，这大大降低了后期酸液的注入效率。在开发过程中多表现为增产效果不佳、酸压后产量递减快，稳产期短。特别是对于埋藏较深，破裂压力高的储层，改造效率偏低，不能有效达到碳酸盐岩储层增产改造的目的。此外，对于酸压井，采用传统水力压裂方式沟通天然裂缝具有一定的局限性，例如需要注入压裂液容易造成储层伤害，影响后期酸液的注入效果、较高的施工压力会形成安全隐患也增加了施工的车组数量提高了施工费用。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法，通过放电等离子脉冲激波发生装置在地层中精确放电破碎岩石，提升后期的酸液注入效果，解决现有技术中碳酸盐岩油藏酸压改造效率低，改造效果不如预期等问题。
本发明的技术方案如下：
一种基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法，包括以下步骤：
根据已有的测井和录井数据解释获得目标井的基本情况，根据所述基本情况判断所述目标井是否适合所述油气增产方法；
收集目标井的基本参数，并将放电等离子脉冲激波发生装置下放至所述目标井的目标层中；
开启所述放电等离子脉冲激波发生装置进行放电施工，改变储层物性条件或使天然裂缝相互沟通；
通过地面地震监测方法判断放电施工的效果，当效果达到预期目标时，停止放电施工，并进行酸化压裂施工。
作为优选，所述基本情况包括井筒内静水柱压力和井斜；当目标井的静水柱压力大于25MPa，和/或目标井的井斜大于75°时，所述目标井不适合所述油气增产方法。
作为优选，所述基本参数包括破裂压力、天然裂缝发育及分布情况、杨氏模量、泊松比。
作为优选，若天然裂缝为发育高角度缝，则所述目标层为射孔处、射孔上端20-50cm处、或射孔下端20-50cm处；若天然裂缝为水平缝，则所述目标层为射孔处。
作为优选，当目标井的静水柱压力小于等于10MPa时，所述放电等离子脉冲激波发生装置的储能电容器设置三个；当目标井的静水柱压力大于10MPa且小于等于25MPa时，所述放电等离子脉冲激波发生装置的储能电容器设置四个。
作为优选，所述放电施工时的放电次数通过以下步骤获得：获取目标井所在储层的岩样，并对其进行放电处理，测试放电过程中所述岩样弹性模量的变化情况，当所述岩样的弹性模量不再随放电次数的增加而降低时，采用不再变化时的最少放电次数作为所述放电施工时的放电次数。
作为优选，所述放电施工时的放电能量通过下式计算获得：
Ek×Dr×n×f＝Vk×2.6×108HB (2)
式中：Wo为放电能量；Ek为放电等离子脉冲冲击波动能；vB为放电等离子脉冲冲击波在水中的速度；Dr为放电频次对岩石疲劳影响；n为放电次数；f为多次放电时的能量转化效率；Vk为冲击致裂的体积；HB为布氏硬度；En为放电n次后岩石的弹性模量；E为岩石原始弹性模量。
作为优选，所述多次放电时的能量转化效率为20％-70％中的任意值。
作为优选，所述冲击致裂的体积通过下式计算获得：
式中：h为形成椭圆改造区域中的长径；D为形成椭圆改造区域中的短径。
作为优选，所述布氏硬度通过下式计算获得：
HB＝(HM×6.5+3)×10 (5)
式中：HM为莫氏硬度。
本发明的有益效果是：
本发明通过放电施工破碎岩石，以此对下一步的酸化压裂的酸液注入提前沟通流动通道，扩大酸液的注入范围，增加作用体积，改善作用结果，同时还可以改变传统水力压裂对储层带来的污染及资源的浪费；放电等离子电脉冲技术作为一种低能耗、低伤害、高作用效果的油气田增产手段，使得本发明具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1储层储集空间情况示意图；
图2为实施例1目标井地应力数据示意图。
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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本发明公开使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
本发明提供一种基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法，包括以下步骤：
S1：根据已有的测井和录井数据解释获得目标井的基本情况，根据所述基本情况判断所述目标井是否适合所述油气增产方法。所述基本情况包括井筒内静水柱压力和井斜；当目标井的静水柱压力大于25MPa时，会严重影响脉冲波的释放传输；当目标井的井斜大于75°时，放电等离子脉冲激波发生装置无法准确下放至目标层，因此当发生上述任意一种情况，或两种情况同时发生时，对应的目标井不适用所述油气增产方法。
S2：收集目标井的基本参数，所述基本参数包括破裂压力、天然裂缝发育及分布情况、杨氏模量、泊松比，并将放电等离子脉冲激波发生装置下放至所述目标井的目标层中。
在一个具体的实施例中，若天然裂缝为发育高角度缝，则所述目标层为射孔处、射孔上端20-50cm处、或射孔下端20-50cm处；若天然裂缝为水平缝，则所述目标层为射孔处。
需要说明的是，所述放电等离子脉冲激波发生装置为现有技术，一般包括地面控制系统、传输电缆、电缆接头、变压器与整流桥、储能电容器、放电开关、放电电极等几个部分。其中，所述地面控制系统位于地面，所述变压器与整流桥用于完成电缆传输电的转换，并将转换后的电能储存到所述储能电容器中，经过传输-转换-储能后的能量经过所述放电开关，通过放电电极传入到水中负载，在水介质中放电电弧能量产生等离子体，迅速膨胀传导，在井底瞬间产生高温，使得储层液体受高温影响产生巨大能量，伴随冲击波能量扩散到周围岩体。
在一个具体的实施例中，当目标井的静水柱压力小于等于10MPa时，所述放电等离子脉冲激波发生装置的储能电容器设置三个；当目标井的静水柱压力大于10MPa且小于等于25MPa时，所述放电等离子脉冲激波发生装置的储能电容器设置四个。
S3：开启所述放电等离子脉冲激波发生装置进行放电施工，改变储层物性条件或使天然裂缝相互沟通。
所述放电施工时的放电次数通过以下步骤获得：获取目标井所在储层的岩样，并对其进行放电处理，测试放电过程中所述岩样弹性模量的变化情况，当所述岩样的弹性模量不再随放电次数的增加而降低时，采用不再变化时的最少放电次数作为所述放电施工时的放电次数。
需要说明的是，在现有电容器材料的限制下，单独一个电容器可形成的放电能量为5kJ，四个电容器连接后可达到的最大放电能量为20kJ，但是受到静水压力的影响，为了沟通两个放电电极要有部分能量损耗，通过经验认为，当静水压力在20-25MPa范围内，最终可以达到的实际放电能量为10kJ。同时，在放电过程中电极受放电伴随的高温高压效果会有部分损耗，这导致在重复放电的过程中可以达到的放电峰值会持续降低，通过实验估算发现，当放电次数达到300次后，放电能量峰值会由原来的10kJ降低为9.0-9.5kJ，因此，若所述放电施工时的放电次数大于300次，则可在放电施工过程中间停止放电，收回装置更换放电电极，重新下放后再次施工(更换次数根据所述放电次数进行确定，例如放电次数不足600次则只需更换一次放电电极，若放电次数在600-900次之间则可更换两次放电电极，以此类推)。
所述放电施工时的放电能量通过下式计算获得：
Ek×Dr×n×f＝Vk×2.6×108HB (2)
式中：Wo为放电能量；Ek为放电等离子脉冲冲击波动能；vB为放电等离子脉冲冲击波在水中的速度；Dr为放电频次对岩石疲劳影响；n为放电次数；f为多次放电时的能量转化效率；Vk为冲击致裂的体积；HB为布氏硬度；En为放电n次后岩石的弹性模量；E为岩石原始弹性模量。
在一个具体的实施例中，所述多次放电时的能量转化效率为20％-70％中的任意值。
在一个具体的实施例中，所述冲击致裂的体积通过式(4)计算获得，所述布氏硬度通过下式计算获得：
HB＝(HM×6.5+3)×10 (5)
式中：h为形成椭圆改造区域中的长径；D为形成椭圆改造区域中的短径；HM为莫氏硬度。
需要说明的是，所述冲击致裂的体积和所述布氏硬度除了采用上述实施例的方法获得外，还可采用现有技术中的其他技术方案获得。
S4：通过地面地震监测方法判断放电施工的效果，当效果达到预期目标时，停止放电施工，并进行酸化压裂施工。
实施例1
S6井位于冀中凹陷S断块，直井，井深4800m，本次酸压井段解释油气层8m/4层，差油层1m/1层。该井的气测基本情况如表1所示：
表1目标井气测基本情况
对目标井进行岩心分析发现，该目标井FF组以灰岩为主，白云质灰岩、泥质灰岩、灰质白云岩次之，有效孔隙度为0.1-7.8％，平均孔隙度为3.3％，储层物性差，是奥陶系主要储层段。储层储集空间情况如图1所示，从图1可以看出储层储集空间以裂缝为主，为孔隙-裂缝型储层。总体来看，该目标井改造段纵向天然裂缝发育差异较大，主要集中在FF组上部和中部。
收集该目标井的测井数据，其中地应力数据如图2所示，根据所述测井数据可知该目标井FF组地应力差异较大，储层非均值性较强。最小水平主应力为80.2MPa；最大水平主应力为105.9MPa；垂向应力为117.5MPa；σv>σH>σh，具有典型的正断层地应力特征，水平主应力差达25.7MPa，应力差异系数为0.4，形成复杂缝网难度大，酸压注入困难，因此采用本发明对其进行增产改造，具体包括以下步骤：
(1)根据现有测井和录井数据解释知道所述目标井为直井(即井斜满足本发明的施工需求)，且该目标井井筒中的静水柱压力为23MPa，因此，确定所述目标井适用于本发明。
(2)根据目标井储层非均质性较强，纵向天然裂缝发育差异较大的特点，在实际施工前，设计放电位置为改造目的层，及其目的层上下各40cm处。所述目的层即为射孔所在位置。
(3)获取目标井所在储层的岩样，并对其采用放电等离子脉冲激波发生装置进行放电处理，放电能量为9KJ，测试放电过程中所述岩样弹性模量的变化情况，本实施例中所述目标井的弹性模量为48GPa，放电550-600次时降至23GPa，由于裂缝生成的原因导致杨氏模量不再有明显变化，因此确定所述目标井的放电次数为550次。
(4)根据式(1)-(5)确定所述放电等离子脉冲激波发生装置的放电能量，计算时，本实施例的单次放电时的能量转化效率取值为20％，受重复放电次数的影响，f最终取值为60％；放电等离子脉冲冲击波在水中的速度为1000m/s；目标改造宽度为1.4-1.5m，预计形成椭圆形态，以此计算获得冲击致裂的体积为0.87m3；莫氏硬度根据灰岩的含量取值为5；最终计算获得的放电能量为9.73KJ。
(5)将放电等离子脉冲激波发生装置下放至储层4720m、4719.6m、4720.4m处后开启进行放电施工，并同时开启地面地震监测设备监测放电施工效果，达到预期目标时停止放电并取出所述放电等离子脉冲激波发生装置。所述放电等离子脉冲激波发生装置根据所述静水柱压力23MPa设置有四个储能电容器。
需要说明的是，本实施例中上述三个位置进行放电施工是分别依次进行的，当4720m处放电施工的效果达到预期目标时，取出所述放电等离子脉冲激波发生装置，更换放电电极，重新下放放电等离子脉冲激波发生装置进行4719m处的放电施工，依次类推对7420.4m处进行放电施工。
需要说明的是，本实施例中上述三个位置进行放电施工时，均在300次放电次数时，将放电等离子脉冲激波发生装置取出更换放电电极，然后重新下放继续进行放电施工。
(6)注入酸液，开始酸压施工。
在上述实施例中，所述目标井在采用本发明所述的油气增产方法进行增产改造前的日排液量为1.39t/d(直接进行酸化压裂)，采用本发明所述的油气增产方法进行增产改造后的日排液量为7.55t/d。本发明所述的油气增产改造方法改造效果明显，与现有技术相比，具有显著的进步。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，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 (9)
1.一种基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据已有的测井和录井数据解释获得目标井的基本情况，根据所述基本情况判断所述目标井是否适合所述油气增产方法；所述基本情况包括井筒内静水柱压力和井斜；当目标井的静水柱压力大于25MPa，和/或目标井的井斜大于75°时，所述目标井不适合所述油气增产方法；
收集目标井的基本参数，并将放电等离子脉冲激波发生装置下放至所述目标井的目标层中；
开启所述放电等离子脉冲激波发生装置进行放电施工，改变储层物性条件或使天然裂缝相互沟通；
通过地面地震监测方法判断放电施工的效果，当效果达到预期目标时，停止放电施工，并进行酸化压裂施工。
2.根据权利要求1所述的基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法，其特征在于，所述基本参数包括破裂压力、天然裂缝发育及分布情况、杨氏模量、泊松比。
3.根据权利要求1所述的基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法，其特征在于，若天然裂缝为发育高角度缝，则所述目标层为射孔处、射孔上端20-50cm处、或射孔下端20-50cm处；若天然裂缝为水平缝，则所述目标层为射孔处。
4.根据权利要求1所述的基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法，其特征在于，当目标井的静水柱压力小于等于10MPa时，所述放电等离子脉冲激波发生装置的储能电容器设置三个；当目标井的静水柱压力大于10MPa且小于等于25MPa时，所述放电等离子脉冲激波发生装置的储能电容器设置四个。
5.根据权利要求1所述的基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法，其特征在于，所述放电施工时的放电次数通过以下步骤获得：获取目标井所在储层的岩样，并对其进行放电处理，测试放电过程中所述岩样弹性模量的变化情况，当所述岩样的弹性模量不再随放电次数的增加而降低时，采用不再变化时的最少放电次数作为所述放电施工时的放电次数。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法，其特征在于，所述放电施工时的放电能量通过下式计算获得：
Ek×Dr×n×f＝Vk×2.6×108HB (2)
式中：Wo为放电能量；Ek为放电等离子脉冲冲击波动能；vB为放电等离子脉冲冲击波在水中的速度；Dr为放电频次对岩石疲劳影响；n为放电次数；f为多次放电时的能量转化效率；Vk为冲击致裂的体积；HB为布氏硬度；En为放电n次后岩石的弹性模量；E为岩石原始弹性模量。
7.根据权利要求6所述的基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法，其特征在于，所述多次放电时的能量转化效率为20％-70％中的任意值。
8.根据权利要求6所述的基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法，其特征在于，所述冲击致裂的体积通过下式计算获得：
式中：h为形成椭圆改造区域中的长径；D为形成椭圆改造区域中的短径。
9.根据权利要求6所述的基于放电等离子脉冲激波促酸化液增注的油气增产方法，其特征在于，所述布氏硬度通过下式计算获得：
HB＝(HM×6.5+3)×10 (5)
式中：HM为莫氏硬度。
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