CN117108273A - 利用井底压力计获取煤层碳封存过程绝对渗透率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开利用井底压力计获取煤层碳封存过程绝对渗透率的方法，包括获取目标煤层的地层基础参数、流体基础参数、岩石力学参数；测量注气井在关井一段时间内的井底压力；根据注入阶段二氧化碳注入流量确定综合压缩系数；确定煤层注二氧化碳下的拟时间；根据岩石力学参数确定关井过程的煤层瞬态孔隙度；根据关井过程的煤层瞬态孔隙度确定关井过程的煤层瞬态渗透率；根据井底压力与对应的煤层瞬态渗透率绘制渗透率与井底压力的半对数图，绘制后数据点经线性回归，回归线延长至注气后的地层平均压力，对应数值即煤层注入二氧化碳的绝对渗透率。本发明相比于传统依赖于孔隙度变化的经验式，压力监测数据反演地层物性变化将更加合理可靠。
Description
技术领域
本发明涉及利用井底压力计获取煤层碳封存过程绝对渗透率的方法，属于油气田开发领域。
背景技术
碳封存技术是推进碳中和的重要环节，目前二氧化碳地质封存技术和理论仍不够成熟。在煤层中，二氧化碳与甲烷竞争吸附，使得甲烷从煤层基质中解吸，因此，二氧化碳注入煤层后能提高煤层气的采收率。另一方面，二氧化碳能稳定地吸附于煤基质表面业内认为煤层是经济且安全封存二氧化碳的场所。但是，大量二氧化碳注入煤层会引起煤层基质膨胀，导致煤层的渗透率大幅降低。而煤层的碳封存潜力与其物性相关，储层物性损伤直接影响煤层碳封存量的上限。正确评价煤层注入二氧化碳过程的渗透率变化规律是实施煤层碳封存技术的重要环节。
目前煤层的渗透率评价主要基于孔隙度变化的经验函数，现有研究大多基于幂函数特征的渗透率应力敏感模型，该类模型本质上仍是一种基于室内实验结果的经验公式，不能真实反映地下条件的煤层渗透率变化。并且，目前还未有针对二氧化碳注入煤层而开展的渗透率评价方法，这制约了二氧化碳在煤层有效埋存的工业实施。
为了解决这个问题，本发明基于井底压力测试数据分析，提供了一种利用井底压力计获取煤层碳封存过程绝对渗透率的方法。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明旨在提供利用井底压力计获取煤层碳封存过程绝对渗透率的方法。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：利用井底压力计获取煤层碳封存过程绝对渗透率的方法，包括：
获取目标煤层的地层基础参数、流体基础参数、岩石力学参数；
下入井下压力计至注气层位，记录关井前的注入二氧化碳气体流量，测量注气井在关井一段时间内的井底压力；
根据注入阶段二氧化碳注入流量确定综合压缩系数；
根据综合压缩系数确定煤层注二氧化碳下的拟时间；
根据岩石力学参数确定关井过程的煤层瞬态孔隙度；
根据关井过程的煤层瞬态孔隙度确定关井过程的煤层瞬态渗透率；
根据井底压力与对应的煤层瞬态渗透率绘制渗透率与井底压力的半对数图，绘制后数据点经线性回归，回归线延长至注气后的地层平均压力，对应数值即煤层注入二氧化碳的绝对渗透率。
进一步的技术方案是，根据二氧化碳气体注入量确定煤层综合压缩系数包括：
根据注入阶段二氧化碳注入流量，计算一个注入周期内停注时刻下地层气体饱和度和地层水饱和度；
根据地层气体饱和度、地层水饱和度确定、地层基础参数和流体基础参数确定煤层在注气过程的综合压缩系数。
进一步的技术方案是，所述综合压缩系数的计算公式为：
；
式中：c t是综合压缩系数，psi-1；c p是基质压缩系数，psi-1；S g是地层气体饱和度；c g是气体压缩系数，psi-1；S w是地层水饱和度；c w是地层水压缩系数，psi-1；是气体在标况下的密度，kg/m3；B g是气体体积系数；/>是气体的密度，kg/m3；/>是孔隙度；V T是朗格缪尔吸附量参数，m3/kg；p是地层压力，psi。
进一步的技术方案是，所述煤层注二氧化碳下的拟时间的计算公式为：
；
式中：t p是拟时间，hour；是原始孔隙度；/>是孔隙度；/>是初始流度，md·cp；/>是流度，md·cp；p wf是井底压力，MPa；/>是地层平均压力，psi；c ti是原始综合压缩系数，psi-1；t是关井时间，hour，c t是综合压缩系数，psi-1。
进一步的技术方案是，所述煤层瞬态孔隙度的计算公式为：
；
式中：是瞬态孔隙度；/>是原始孔隙度；c p是基质压缩系数，psi-1；p是地层压力，psi；p i是原始地层压力，psi；/>是应变；K是体积模量，psi；M是轴向模量，psi；/>是朗格缪尔常数，psi-1。
进一步的技术方案是，所述煤层瞬态渗透率的计算公式为：
；
式中：是井底压力下对应的瞬态渗透率，md；/>是瞬态孔隙度；/>是单位换算常数，取值141.2；q inj是关井前气体注入量，L/min；/>为气体黏度，cp；/>是气体的初始密度，kg/m3；/>是气体的密度，kg/m3；B g是气体体积系数；/>是原始孔隙度；k rg是相对渗透率；h是地层厚度，ft；p wf是井底压力，psi；t p是拟时间，hourr。
本发明具有以下有益效果：本发明利用井底压力测试资料分析，得到的煤层物性参数可以综合评定渗透率与孔隙度的变化，计算过程考虑了吸附态气体及多相流动渗流，体现了地层实际流动情况，提高了地层物性评价的准确度。相比于传统依赖于孔隙度变化的经验式，压力监测数据反演地层物性变化将更加合理可靠。
附图说明
图1是注气井单个注入/停注周期内的井底压力监测数据图；
图2是关井期间瞬时渗透率与井底压力关系图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。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。
本发明的利用井底压力计获取煤层碳封存过程绝对渗透率的方法，包括以下步骤：
步骤101、从拟注入气体的层位获取岩心样品和流体样品，实验室内测取岩心样品的压缩系数和孔隙度，并测量流体样品的黏度；
步骤102、下入井下压力计至注气层位，向气井注入单位时间内恒定量的二氧化碳气体，测量注气井在关井一段时间内的井底压力值，记录关井时对应的井底压力；
步骤103、据注入阶段二氧化碳注入流量，计算一个注入周期内停注时刻下地层气体的饱和度和地层水的饱和度，可以计算获取煤层在注气过程的综合压缩系数；
；
式中：c t是综合压缩系数，psi-1；c p是基质压缩系数，psi-1；S g是地层气体饱和度；c g是气体压缩系数，psi-1；S w是地层水饱和度；c w是地层水压缩系数，psi-1；是气体在标况下的密度，kg/m3；B g是气体体积系数；/>是气体的密度，kg/m3；/>是孔隙度；V T是朗格缪尔吸附量参数，m3/kg；p是地层压力，psi。
步骤104、采用煤层地层综合压缩系数结果，计算停注时间对应的拟时间；
；
式中：t p是拟时间，hour；是原始孔隙度；/>是孔隙度；/>是初始流度，md·cp；/>是流度，md·cp；p wf是井底压力，MPa；/>是地层平均压力，psi；c ti是原始综合压缩系数，psi-1；t是关井时间，hour，c t是综合压缩系数，psi-1；
步骤105、由实验室测量获取的岩石力学参数计算关井过程的瞬时孔隙度变化；
；
式中：是瞬态孔隙度；/>是原始孔隙度；c p是基质压缩系数，psi-1；p是地层压力，psi；p i是原始地层压力，psi；/>是应变；K是体积模量，psi；M是轴向模量，psi；/>是朗格缪尔常数，psi-1。
步骤106、根据孔隙度变化值可以计算关井过程的煤层瞬态渗透率；
式中：是井底压力下对应的瞬态渗透率，md；/>是瞬态孔隙度；/>是单位换算常数，取值141.2；q inj是关井前气体注入量，L/min；/>为气体黏度，cp；/>是气体的初始密度，kg/m3；/>是气体的密度，kg/m3；B g是气体体积系数；/>是原始孔隙度；k rg是相对渗透率；h是地层厚度，ft；p wf是井底压力，psi；t p是拟时间，hour；
步骤107、绘制瞬态渗透率与井底压力的半对数图，其中纵坐标为对数坐标，对应瞬态渗透率，横坐标为笛卡尔坐标，对应井底压力。绘制后数据点经线性回归，回归线延长至注气后的煤层平均压力，对应数值即煤层注入二氧化碳的绝对渗透率。
实施例
目标煤层气藏厚度为4 m，初始压力为1109 psi。分析地下层位获取岩心样品和流体样品，在实验室内测取岩心的压缩系数为1.45e-7 kPa-1和裂缝孔隙度为0.001，原始渗透率为3.65 md，测量流体样品的黏度为0.607 cp。记录气井注入150吨二氧化碳过程的井底压力测压数据，如图1所示。
计算循环注入/停注周期内关井时期的拟压力。
实验室测量获取的杨氏模量为353210 psi，泊松比为0.21，二氧化碳朗格缪尔吸附量参数为0.024 m3/kg，甲烷朗格缪尔吸附量参数为0.012 m3/kg。
岩石力学参数计算关井过程的瞬时孔隙度变化。结合参数与瞬时孔隙度值，可以计算煤层瞬时渗透率。
绘制瞬态渗透率与井底压力的半对数图，如图2所示。
绘制后数据点经线性回归，回归线延长至注气后的地层平均压力，可估算煤层注入150吨二氧化碳后的绝对渗透率降为1.9 md。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，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，可利用上述揭示的技术内容作出些变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 (6)
1.利用井底压力计获取煤层碳封存过程绝对渗透率的方法，其特征在于，包括：
获取目标煤层的地层基础参数、流体基础参数、岩石力学参数；
下入井下压力计至注气层位，记录关井前的注入二氧化碳气体流量，测量注气井在关井一段时间内的井底压力；
根据注入阶段二氧化碳注入流量确定综合压缩系数；
根据综合压缩系数确定煤层注二氧化碳下的拟时间；
根据岩石力学参数确定关井过程的煤层瞬态孔隙度；
根据关井过程的煤层瞬态孔隙度确定关井过程的煤层瞬态渗透率；
根据井底压力与对应的煤层瞬态渗透率绘制渗透率与井底压力的半对数图，绘制后数据点经线性回归，回归线延长至注气后的地层平均压力，对应数值即煤层注入二氧化碳的绝对渗透率。
2.根据权利要求1所述的利用井底压力计获取煤层碳封存过程绝对渗透率的方法，其特征在于，根据二氧化碳气体注入量确定煤层综合压缩系数包括：
根据注入阶段二氧化碳注入流量，计算一个注入周期内停注时刻下地层气体饱和度和地层水饱和度；
根据地层气体饱和度、地层水饱和度确定、地层基础参数和流体基础参数确定煤层在注气过程的综合压缩系数。
3.根据权利要求2所述的利用井底压力计获取煤层碳封存过程绝对渗透率的方法，其特征在于，所述综合压缩系数的计算公式为：
；
式中：c t是综合压缩系数，psi-1；c p是基质压缩系数，psi -1；S g是地层气体饱和度；c g是气体压缩系数，psi -1；S w是地层水饱和度；c w是地层水压缩系数，psi -1；是气体在标况下的密度，kg/m3；B g是气体体积系数；/>是气体的密度，kg/m3；/>是孔隙度；V T是朗格缪尔吸附量参数，m3/kg；p是地层压力，psi。
4.根据权利要求1所述的利用井底压力计获取煤层碳封存过程绝对渗透率的方法，其特征在于，所述煤层注二氧化碳下的拟时间的计算公式为：
；
式中：t p是拟时间，hour；是原始孔隙度；/>是孔隙度；/>是初始流度，md·cp；/>是流度，md·cp；p wf是井底压力，MPa；/>是地层平均压力，psi；c ti是原始综合压缩系数，psi -1；t是关井时间，hour，c t是综合压缩系数，psi -1。
5.根据权利要求1所述的利用井底压力计获取煤层碳封存过程绝对渗透率的方法，其特征在于，所述煤层瞬态孔隙度的计算公式为：
；
式中：是瞬态孔隙度；/>是原始孔隙度；c p是基质压缩系数，psi -1；p是地层压力，psi；p i是原始地层压力，psi；/>是应变；K是体积模量，psi；M是轴向模量，psi；/>是朗格缪尔常数，psi -1。
6.根据权利要求1所述的利用井底压力计获取煤层碳封存过程绝对渗透率的方法，其特征在于，所述煤层瞬态渗透率的计算公式为：
；
式中：是井底压力下对应的瞬态渗透率，md；/>是瞬态孔隙度；/>是单位换算常数，取值141.2；q inj是关井前气体注入量，L/min；/>为气体黏度，cp；/>是气体的初始密度，kg/m3；/>是气体的密度，kg/m3；B g是气体体积系数；/>是原始孔隙度；k rg是相对渗透率；h是地层厚度，ft；p wf是井底压力，psi；t p是拟时间，hour。
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