CN115788402B - 一种页岩气水平井焖井时间确定方法、设备及储存介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气开采技术领域，公开了一种页岩气水平井焖井时间确定方法、设备及储存介质，步骤为：根据页岩储层段岩石制备岩样，将岩样干燥至恒重；制备流体示踪的阴离子和阳离子；进行岩样在夹持器中进行蒸馏水饱和；采用柱塞样测试阴离子阳离子的浓度和核磁T2谱，为分析页岩渗吸提供基础数据；设置围压和驱替压力，开展示踪阴离子和阳离子的渗流实验，定义孔‑缝配置关系的品质参数；通过多因素推导渗吸模型，针对阴离子和阳离子自吸水流动过程，采用动力定理，建立水相渗吸过程力学平衡方程，求取渗吸最大量或最大高度的天数，即焖井最佳时间。本发明能够较少的使用岩心，水平井焖井时间的确定成本更低，且确定焖井时间更准确。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种页岩气水平井焖井时间确定方法、设备及储存介质。
背景技术
水平井分段水力压裂技术是实现页岩气藏体积改造和高效开发的关键,但页岩气井压后返排率低,且低返排高产井时有发生,石油工业界学者普遍认为页岩储层中的矿物水化作用诱导产生微裂缝改变页岩储层渗透率可能是导致这种现象的主要原因。焖井过程中，可促进人工裂缝的开启和水化作用形成更多微裂缝。但是，随着水化时间的增加，黏土矿物出现膨胀，也有可能造成孔隙和微裂缝的封堵，引起水锁现象，而不利于产气。因此，选取合适的焖井时间更有利于页岩气井的生产。
目前针对页岩气井焖井时间的确定方法主要分为矿产生产资料统计法、理论模型计算法和岩心渗吸实验法。其中现场资料统计法需要长时间的生产测试，由于页岩储层具有强非均质性，不同页岩气井返排差异较大，需要专井专治，无法对其他井提供可靠的参考。理论模型计算法模型中的相关参数精确度较低，模拟结果往往与生产实践存在较大差异。比如申请号CN202011077229.7的专利公开了一种页岩气井体积压裂后焖井时间优化方法，包括步骤：根据页岩储层段岩石制备岩样并干燥至恒重；获取岩样的物性指数；获取岩样的脆性指数；获取岩样的亲水指数；拟合黏土矿物含量和亲水指数曲线，确定黏土矿物含量临界值；通过岩样的物性指数、脆性指数、亲水指数，确定岩样水化作用综合指数；以岩样黏土矿物含量和岩样水化作用综合指数建立二维坐标系以及四区域优化图版，根据优化图版优化气井闷井时间。该方法建立了页岩气井焖井时间优化图版，矿场工程师可以通过图版快速优化焖井时间，节约了矿场长时间生产测试试验的成本；但是该方法通过不同时间段的孔隙结构变化确定焖井时间，实验过程中的时间点难以把控，其次需要的岩心样品数量多，实验测试繁琐，费用昂贵。因此，有必要对研究页岩气井焖井时间确定方法，为页岩气井返排制度优化提供可靠的依据。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种页岩气水平井焖井时间确定方法、设备及储存介质，能够较少的使用岩心，水平井焖井时间的确定成本更低，且确定焖井时间更准确。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种页岩气水平井焖井时间确定方法，包括以下步骤：
S1、根据页岩储层段岩石制备岩样，并将岩样干燥至恒重；
S2、制备流体示踪的阴离子和阳离子；
S3、进行岩样在夹持器中进行蒸馏水饱和；
S4、采用柱塞样测试阴离子阳离子的浓度和核磁T2谱，为分析页岩渗吸提供基础数据油润湿微裂缝体积ΦFoil；油润湿孔隙体积ΦPoil；水润湿微裂缝体积ΦFwater；水润湿孔隙体积ΦPwater；
S5、设置围压和驱替压力，开展示踪阴离子和阳离子的渗流实验，定义孔-缝配置关系的品质参数QP-F；
S6、通过多因素推导出渗吸模型，针对阴离子和阳离子自吸水流动过程，采用动力定理，建立水相渗吸过程力学平衡方程，求取渗吸最大量或最大高度的天数，即焖井的最佳时间。
进一步，所述步骤S1中所使用的页岩储层段岩石为从需要焖井的水平井页岩气储存段钻井取芯出的岩样。本技术方案采用从需要焖井的水平井页岩气储存段钻井取芯出的岩样，其与地层中实际的地层情况相同，采用本方法得到的焖井时间更加的准确。
进一步，所述步骤S2中的阴离子为氯、硫酸根、碳酸根离子的一种或者多种组合，所述阳离子为钾、钙、镁、钠粒子用的一种或者多种组合。本技术方案中使用的示踪阴离子和阳离子为地层中常见的阴离子和阳离子，使得模拟来确定焖井最优时间更加的准确。
进一步，所述步骤S4中的围压为水平井地层压力的90-110％，所述驱替压力为水平井地层压力的110-120％。通过这样的围压和驱替压力模拟，能够更接近的模拟出地层实际情况。
进一步，所述步骤S4中定义孔-缝配置关系的品质参数QP-F，所述品质参数QP-F具体为其中，
式中，ΦFoil为油润湿微裂缝体积；ΦPoil为油润湿孔隙体积；ΦFwater为水润湿微裂缝体积；ΦPwater为水润湿孔隙体积；T2min为核磁响应的最小T2时间；T2max为核磁响应的最大T2时间；T2oil为饱和油核磁T2时间；T2water为饱和水核磁T2时间。
一般有机质孔隙越发育的储层品质相对较好，生烃增压缝可增加页岩气储集空间，有利于天然气富集，但其发育程度较低；有机质边缘缝和构造微裂缝均会造成有机孔变形和消亡，不利于有机孔的发育，即孔-缝配置关系品质参数QP-F值越大，品质越差；通过上述的方法可以准确的得出孔-缝配置关系品质参数。
进一步，所述步骤S6中渗吸模型的导出过程为：渗吸过程受毛细管力、重力和黏性力的共同作用，所述毛管压力重力Fgrav＝ρgπr2h，黏性力FVisco＝8nπhr2，式中，ρ表示阴阳离子组成溶液的密度。
进一步，所述步骤S6中阴离子和阳离子自吸水流动过程，采用动力定理，建立水相渗吸过程力学平衡方程为：式中ρ表示阴阳离子组成溶液的密度。
第二方面，本发明还公开了一种设备，所述设备使用了上述的页岩气水平井焖井时间确定方法。
第三方面，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述所述的方法。
本发明的有益效果：
本发明在进行焖井时间的确定过程中，只需使用一次岩心，将其干燥至恒重，然后使用阴离子和阳离子进行渗流实验，一口水平井或者同一地质区块的水平井的焖井时间确定只需一个岩心即可，使用的岩心更少成本更低；在进行焖井时间的水平井焖井时间的确定成本更低，且确定焖井时间时，先采用柱塞样测试阴离子阳离子的浓度和核磁T2谱，为分析页岩渗吸提供基础数据，并设置围压和驱替压力，开展示踪阴离子和阳离子的渗流实验，定义孔-缝配置关系的品质参数QP-F；最后通过多因素推导出渗吸模型，针对阴离子和阳离子自吸水流动过程，采用动力定理，建立水相渗吸过程力学平衡方程，求取渗吸最大量或最大高度的天数，即焖井的最佳时间，通过本方法确定的焖井时间更加的准确。
附图说明
图1是本发明种页岩气水平井焖井时间确定方法的流程图；
图2是实施例1中现场应用的各水平井不同时间渗透率的变化图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明：
实施例1、
如图1所示：一种页岩气水平井焖井时间确定方法，包括以下步骤：
S1、根据页岩储层段岩石制备岩样，并将岩样干燥至恒重，本实施例为所使用的页岩储层段岩石为从需要焖井的水平井页岩气储存段钻井取芯出的岩样；
S2、制备流体示踪的阴离子和阳离子，本实施例使用的阴离子为氯离子，阳离子为钾离子；
S3、进行岩样在夹持器中进行蒸馏水饱和；
S4、采用柱塞样测试阴离子阳离子的浓度和核磁T2谱，为分析页岩渗吸提供基础数据油润湿微裂缝体积ΦFoil；油润湿孔隙体积ΦPoil；水润湿微裂缝体积ΦFwater；水润湿孔隙体积ΦPwater；
S5、设置围压和驱替压力，开展示踪阴离子和阳离子的渗流实验，定义孔-缝配置关系的品质参数QP-F，本实施例围压为水平井地层压力的90-110％，所述驱替压力为水平井地层压力的110-120％，其中，定义孔-缝配置关系的品质参数QP-F，品质参数QP-F具体为其中，
式中，ΦFoil为油润湿微裂缝体积；ΦPoil为油润湿孔隙体积；ΦFwater为水润湿微裂缝体积；ΦPwater为水润湿孔隙体积；T2min为核磁响应的最小T2时间；T2max为核磁响应的最大T2时间；T2oil为饱和油核磁T2时间；T2water为饱和水核磁T2时间；
S6、通过多因素推导出渗吸模型，针对阴离子和阳离子自吸水流动过程，采用动力定理，建立水相渗吸过程力学平衡方程，求取渗吸最大量或最大高度的天数，即焖井的最佳时间；本实施例中渗吸模型的导出过程为：渗吸过程受毛细管力、重力和黏性力的共同作用，所述毛管压力重力FgraV＝ρgπr2h，黏性力FVisco＝8ηπhr2，式中，ρ表示阴阳离子组成溶液的密度；阴离子和阳离子自吸水流动过程，采用动力定理，建立水相渗吸过程力学平衡方程为：式中ρ表示阴阳离子组成溶液的密度。
下面以不同的孔-缝配置关系的代表井足203、足203H2-1、足208、足206、足205、足202等页岩气水平井进行焖井时间的确定，通过本方法步骤S4的方法得到评价结果如下表所示，
然后采用本实施例S5和S6的方法，得到各水平井的焖井最优时间，其中各水平井不同时间渗透率的变化如图2所示，从图2可以看出，有机孔-缝足208井渗透率逐渐降低，渗吸水后渗透率先减小后增加，到300h后仍有上升趋势，有机无机孔-缝足203井渗透率降低，渗吸水后渗透率先减小后增加，部分样品达到平衡；无机孔-缝足207井渗透率均降低，甚至无法测出孔隙度。并且，最终测试有机孔-缝足208井微裂缝孔隙度0.30％→自吸水微裂缝孔隙度0.78％→下降幅度160％；有机无机孔-缝足203井微裂缝孔隙度0.18％→自吸水微裂缝孔隙度0.43％→下降幅度139％；无机孔-缝足207井微裂缝孔隙度0.071％→自吸水微裂缝孔隙度0.10％→下降幅度41％。
实施例2、
本实施例为一种设备，所述设备使用了上述的页岩气水平井焖井时间确定方法。
实施例3、
本实施例为一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述所述的方法。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，制动设备，或者网络设备等)执行本申请各个实施场景所述的方法。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置、系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置、系统和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (4)
1.一种页岩气水平井焖井时间确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据页岩储层段岩石制备岩样，并将岩样干燥至恒重，使用的页岩储层段岩石为从需要焖井的水平井页岩气储存段钻井取芯出的岩样；
S2、制备流体示踪的阴离子和阳离子；
S3、进行岩样在夹持器中进行蒸馏水饱和；
S4、采用柱塞样测试阴离子、阳离子的浓度和核磁T2谱，为分析页岩渗吸提供基础数据，基础数据包括油润湿微裂缝体积ΦFoil、油润湿孔隙体积ΦPoil、水润湿微裂缝体积ΦFwater水润湿孔隙体积ΦPwater；
S5、设置围压和驱替压力，开展示踪阴离子和阳离子的渗流实验，定义孔-缝配置关系的品质参数QP-F；所述围压为水平井地层压力的90-110％，所述驱替压力为水平井地层压力的110-120％；
S6、通过多因素推导出渗吸模型，针对阴离子和阳离子自吸水流动过程，采用动力定理，建立水相渗吸过程力学平衡方程，求取渗吸最大量或最大高度的天数，即焖井的最佳时间；
所述定义孔-缝配置关系的品质参数QP-F，所述品质参数QP-F具体为
其中，
式中，ΦFoil为油润湿微裂缝体积；ΦPoil为油润湿孔隙体积；ΦFwater为水润湿微裂缝体积；ΦPwater为水润湿孔隙体积；T2min为核磁响应的最小T2时间；T2max为核磁响应的最大T2时间；T2oil为饱和油核磁T2时间；T2water为饱和水核磁T2时间；
所述渗吸模型的导出过程为：渗吸过程受毛细管力、重力和黏性力的共同作用，毛细管力重力Fgrav＝ρgπr2h，黏性力FVisco＝8ηπhr2，式中，ρ表示阴阳离子组成溶液的密度，σ表示阴阳离子组成溶液的表面张力，θ表示阴阳离子组成溶液的润湿角；
所述阴离子和阳离子自吸水流动过程，采用动力定理，建立水相渗吸过程力学平衡方程为：式中，ρ表示阴阳离子组成溶液的密度。
2.根据权利要求1所述的一种页岩气水平井焖井时间确定方法，其特征在于：所述步骤S2中的阴离子为氯、硫酸根、碳酸根离子的一种或者多种组合，所述阳离子为钾、钙、镁、钠粒子用的一种或者多种组合。
3.一种设备，其特征在于：所述设备使用了权利要求1所述的页岩气水平井焖井时间确定方法。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行权利要求1所述的方法。
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