CN117252127B - 一种页岩气井合理焖井时间的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气井合理焖井时间的确定方法，包括：选取岩心样品；测量求得岩心样品的孔隙度；模拟第一岩心样品在储层的状态；注入甲烷并到达储层孔隙压力；向岩心夹持器注入模拟压裂液；测量第一岩心样品的电阻率变化曲线；测量并获得第一压力传感器的压力衰减的半衰期，直至第一岩心样品的电阻率变化曲线出现拐点；求得第一岩心样品和第二岩心样品出现最短压力衰减半衰期的实验时长；获得第一岩心样品和第二岩心样品的岩心核磁信号变化幅度最大的时间点；排序后获得岩心尺度下的焖井时间；求得页岩气井焖井时间。通过上述方案，本发明具有逻辑简单、准确可靠等优点，在石油天然气开发技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气开发技术领域，尤其是一种页岩气井合理焖井时间的确定方法。
背景技术
水平井及分段压裂技术是实现页岩气高效开发的有效手段。其中，在水力压裂过程中需要使用大量压裂液，但由于页岩储层十分致密，储渗空间以微纳米级孔缝为主，储层孔隙度、渗透率整体偏低，且页理发育，黏土矿物含量高，导致储层压裂液返排率较低。
在页岩气井生产实践与室内研究中发现，在对生产井完成压裂改造后进行20~60天的焖井，初期产量较未焖井更高，出现“低返排率，初期高产量”的现象。
因此，急需要提出一种逻辑简单、准确可靠的页岩气井合理焖井时间的确定方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种页岩气井合理焖井时间的确定方法，本发明采用的技术方案如下：
本技术提供了一种页岩气井合理焖井时间的装置的确定方法，其采用页岩气井合理焖井时间测试装置进行测试试验，所述页岩气井合理焖井时间测试装置包括在线核磁共振测试仪，设置在在线核磁共振测试仪上的岩心夹持器，连接在岩心夹持器上的电阻率测试仪，与岩心夹持器进口连接的甲烷气瓶，与岩心夹持器进口连接的模拟压裂液注入泵，与岩心夹持器进口连接的氮气瓶，与岩心夹持器进口连接的第一压力传感器，与岩心夹持器连接的真空泵，与岩心夹持器连接的围压泵，与岩心夹持器连接的第二压力传感器，与甲烷气瓶的出口连接的节流阀，与节流阀的出口连接的第一阀门，与第一阀门的出口连接的第三阀门，连接在岩心夹持器的出口的第五阀门，以及分别与第一压力传感器、第二压力传感器和岩心夹持器电气连接的计算机控制系统，所述岩心夹持器内放置待测岩心样品，所述电阻率测试仪检测岩心夹持器内的待测岩心样品的电阻率，所述在线核磁共振测试仪和岩心夹持器设置在恒温室内；
所述页岩气井合理焖井时间的装置的确定方法，包括以下步骤：
步骤S1，分别选取数个表面含有天然裂缝的第一岩心样品和表面不含有天然裂缝的第二岩心样品；并对第一岩心样品和第二岩心样品进行洗盐、洗油和烘干；测量第一岩心样品和第二岩心样品的长度、直径，并求得第一岩心样品和第二岩心样品的体积；分别测量求得第一岩心样品和第二岩心样品的孔隙度；
步骤S2，将恒温室内的温度预设至第一岩心样品和第二岩心样品所在的储层温度，将第一岩心样品放置在岩心夹持器，启动围压泵，并对岩心夹持器内的第一岩心样品进行施加岩心围压；利用真空泵对岩心夹持器进行抽真空，模拟第一岩心样品在储层的状态；
步骤S3，利用甲烷气瓶向岩心夹持器内的第一岩心样品注入甲烷，直至到达储层孔隙压力为止，并保压4天；
步骤S4，启动模拟压裂液注入泵，并向岩心夹持器注入模拟压裂液；关闭第三阀门；
步骤S5，启动电阻率测试仪，测量第一岩心样品的电阻率变化曲线；同时，采用压力衰减法连续测量并获得第一压力传感器的压力衰减的半衰期，直至第一岩心样品的电阻率变化曲线出现拐点；
步骤S6，将岩心夹持器中的第一岩心样品替换成第二岩心样品，重复步骤S2至步骤S5；分别求得第一岩心样品和第二岩心样品出现最短压力衰减半衰期的实验时长t 1f 和t 1m ；
所述步骤S4中注入模拟压裂液至步骤S5中电阻率变化曲线出现拐点的时间段内，采用在线核磁共振测试仪持续监测第一岩心样品、第二岩心样品的甲烷核磁信号，并分别获得第一岩心样品、第二岩心样品的岩心核磁信号变化幅度最大的时间点t 2f 和t 2m ；
步骤S7，对第一岩心样品出现最短压力衰减半衰期的实验时长t 1f 、第二岩心样品出现最短压力衰减半衰期的实验时长t 1m 、第一岩心样品的岩心核磁信号变化幅度最大的时间点t 2f 和第二岩心样品的岩心核磁信号变化幅度最大的时间点t 2m 进行排序，取排序后的两个中间数组为时间端点，所述时间端点内的数值即为岩心尺度下的焖井时间t c ；
步骤S8，根据岩心尺度下的焖井时间t c 求得页岩气井焖井时间t R ，其表达为：
其中，V 2 表示水力压裂对储层的总改造体积；V 3 表示水力压裂后储层中形成的铺砂裂缝的总体积；V c 表示建立岩心目标含水饱和度所需泵入模拟压裂液的体积；V 1 表示第一岩心样品或第二岩心样品的体积；V f 表示现场水力压裂施工泵入的压裂液体积。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过设置甲烷气瓶、电阻率测试仪、在线核磁共振测试仪、岩心夹持器、模拟压裂液注入泵、恒温室、真空泵、围压泵和计算机控制系统，并将第一岩心样品和第二岩心样品充分饱和甲烷气体，再向岩心中注入一定量的模拟压裂液，测定不同焖井时间下岩心电阻率的变化，并通过压力衰减实验测试岩心中的气体传输能力变化，同时通过在线核磁共振监测岩心中的甲烷赋存位置变化，评价焖井时间对于岩心渗透率、基质甲烷动用能力的影响，最终确定有利于页岩气井高产稳产的焖井时间，为页岩气井高效开发提供依据。
（2）本发明通过采集获得第一岩心样品和第二岩心样品出现最短压力衰减半衰期的实验时长、第一岩心样品和第二岩心样品的岩心核磁信号变化幅度最大的时间点；其中，最短压力衰减半衰期的实验时长表示岩心渗流能力最大的时候的时间点。核磁信号变化幅度最大的时间点为基质岩心中的甲烷动用程度最大的时间点。本发明采用两者中间值的目的和好处为：在该时间段内，同时考虑了岩心渗流能力最强和基质甲烷动用能力最优。
（3）本发明采用数个表面含有天然裂缝的第一岩心样品和表面不含有天然裂缝的第二岩心样品，并分别进行测试。其中，现场焖井时间段内，主要发生压裂液从水力裂缝向天然裂缝和基块中渗吸的过程。所以采取含天然裂缝和不含天然裂缝的岩心样品是考虑了现场的实际状态即：天然裂缝和页岩基块。
综上所述，本发明具有逻辑简单、准确可靠等优点，在石油天然气开发技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的实验过程中岩心电阻率变化与焖井时间关系图。
上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
1、甲烷气瓶；2、节流阀；3、第一阀门；4、氮气瓶；5、第二阀门；6、第一压力传感器；7、电阻率测试仪；8、缓冲容器；9、在线核磁共振测试仪；10、第三阀门；11、第四阀门；12、岩心夹持器；13、第五阀门；14、模拟压裂液注入泵；15、第六阀门；16、恒温室；17、真空泵；18、围压泵；19、第二压力传感器；20、第七阀门；21、计算机控制系统。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本实施例中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
本实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一目标对象和第二目标对象等是用于区别不同的目标对象，而不是用于描述目标对象的特定顺序。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个处理单元是指两个或两个以上的处理单元；多个系统是指两个或两个以上的系统。
如图1至图2所示，本实施例提供了一种确定页岩气井合理焖井时间的装置，在储层温度、压力条件下，并考虑甲烷吸附气对压裂液渗吸行为的影响，通过室内实验装置和方法确定最佳的焖井时间。其中，需要说明的是：图1中的点线内的区域表示恒温室内的空间，另外，虚线表示第一压力传感器6、第二压力传感器19与计算机控制系统21的电气连接线。双点长画线表示核磁共振区域。
具体来说，本实施例的页岩气井合理焖井时间测试装置包括恒温室16，设置在恒温室16内的第三阀门10、第四阀门11、在线核磁共振测试仪9和岩心夹持器12，连接在岩心夹持器12上、并进行待测岩心样品的电阻率检测的电阻率测试仪7，串联后与岩心夹持器12的进口连接的甲烷气瓶1、节流阀2和第一阀门3，串联后与岩心夹持器12的进口连接的模拟压裂液注入泵14和第六阀门15，串联后与岩心夹持器12的进口连接的氮气瓶4、第二阀门5和缓冲容器8，连接在缓冲容器8上的第一压力传感器6，与岩心夹持器12连接的真空泵17、围压泵18和第二压力传感器19，以及与第一压力传感器6、第二压力传感器19和岩心夹持器12电气连接的计算机控制系统21；所述岩心夹持器12的出口设置有一第五阀门13。所述围压泵18上设置有一第七阀门20。
在本实施例中，页岩气井合理焖井时间的确定方法，包括以下步骤：
步骤S1，选取某区块页岩气井井下岩心，即分别选取数个表面含有天然裂缝的第一岩心样品和表面不含有天然裂缝的第二岩心样品；并对第一岩心样品和第二岩心样品进行洗盐、洗油和烘干；测量第一岩心样品和第二岩心样品的长度为5cm、直径为2.5cm，并求得第一岩心样品和第二岩心样品的体积V 1 =24.5cm3。在本实施例中，测量求得第一岩心样品和第二岩心样品的孔隙度均为5%。
步骤S2，将恒温室内的温度预设至第一岩心样品和第二岩心样品所在的储层温度，本实施例的储层温度为339K。然后，将第一岩心样品放置在岩心夹持器12，启动围压泵18，并对岩心夹持器12内的第一岩心样品进行施加岩心围压。在本实施例中，使用围压泵，施加岩心围压等于原地有效应力16.3MPa。在本实施例中，利用真空泵17对岩心夹持器12进行抽真空，模拟第一岩心样品在储层的状态。
步骤S3，利用甲烷气瓶1向岩心夹持器12内的第一岩心样品注入甲烷，直至到达储层孔隙压力为止，并保压4天。
步骤S4，启动模拟压裂液注入泵14，并向岩心夹持器12注入模拟压裂液，其中在本实施例中注入量为0.614cm3，注入模拟压裂液的体积的表达式为：
其中，S w 表示第一岩心样品或/和第二岩心样品的岩心目标含水饱和度；表示水力铺砂裂缝的孔隙度；/>表示水力压裂总改造区内除去水力裂缝后的储层孔隙度。
待模拟压裂液注入后，关闭第三阀门10。
步骤S5，启动电阻率测试仪，测量第一岩心样品的电阻率变化曲线；同时，采用压力衰减法连续测量并获得第一压力传感器的压力衰减的半衰期，直至第一岩心样品的电阻率变化曲线出现拐点。如图2所示，ρ i 为焖井时间为i时的岩心的电阻率；ρ max 为焖井时间内岩心最大的电阻率；同时，使用压力衰减法连续测量并获得第一压力传感器的压力衰减的半衰期，即上一次压力衰减至半衰期后，立即开始下一次压力衰减半衰期监测，直至岩心电阻率出现明显拐点后停止压力衰减测试。
步骤S6，将岩心夹持器12中的第一岩心样品替换成第二岩心样品，重复步骤S2至步骤S5；分别求得第一岩心样品和第二岩心样品出现最短压力衰减半衰期的实验时长t 1f =105min和t 1m =135min。
所述步骤S4中注入模拟压裂液至步骤S5中电阻率变化曲线出现拐点的时间段内，采用在线核磁共振测试仪9持续监测第一岩心样品、第二岩心样品的甲烷核磁信号，并分别获得第一岩心样品、第二岩心样品的岩心核磁信号变化幅度最大的时间点t 2f =78min和t 2m =112min。
步骤S7，对第一岩心样品出现最短压力衰减半衰期的实验时长t 1f 、第二岩心样品出现最短压力衰减半衰期的实验时长t 1m 、第一岩心样品的岩心核磁信号变化幅度最大的时间点t 2f 和第二岩心样品的岩心核磁信号变化幅度最大的时间点t 2m 进行排序，取排序后的两个中间数组为时间端点，所述时间端点内的数值即为岩心尺度下的焖井时间t c ，其介于区间[105min，112min]。
步骤S8，根据岩心尺度下的焖井时间t c 求得页岩气井焖井时间t R ，其表达为：
计算出岩心尺度下t 1f =105min和t 2m =112min对应的气藏尺度下t 1R =3.2天和t 2R =3.5天，则有利于页岩气井高产的合理焖井时间t R 介于区间[3.2天，3.5天]。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种页岩气井合理焖井时间的确定方法，其采用页岩气井合理焖井时间测试装置进行测试试验，其特征在于，所述页岩气井合理焖井时间测试装置包括在线核磁共振测试仪(9)，设置在在线核磁共振测试仪(9)上的岩心夹持器(12)，连接在岩心夹持器(12)上的电阻率测试仪(7)，与岩心夹持器(12)进口连接的甲烷气瓶(1)，与岩心夹持器(12)进口连接的模拟压裂液注入泵(14)，与岩心夹持器(12)进口连接的氮气瓶(4)，与岩心夹持器(12)进口连接的第一压力传感器(6)，与岩心夹持器(12)连接的真空泵(17)，与岩心夹持器(12)连接的围压泵(18)，与岩心夹持器(12)连接的第二压力传感器(19)，与甲烷气瓶(1)的出口连接的节流阀(2)，与节流阀(2)的出口连接的第一阀门(3)，与第一阀门(3)的出口连接的第三阀门(10)，连接在岩心夹持器(12)的出口的第五阀门(13)，以及分别与第一压力传感器(6)、第二压力传感器(19)和岩心夹持器(12)电气连接的计算机控制系统(21)，所述岩心夹持器(12)内放置待测岩心样品，所述电阻率测试仪(7)检测岩心夹持器(12)内的待测岩心样品的电阻率，所述在线核磁共振测试仪(9)和岩心夹持器(12)设置在恒温室(16)内；
所述页岩气井合理焖井时间的确定方法，包括以下步骤：
步骤S1，分别选取数个表面含有天然裂缝的第一岩心样品和表面不含有天然裂缝的第二岩心样品；并对第一岩心样品和第二岩心样品进行洗盐、洗油和烘干；测量第一岩心样品和第二岩心样品的长度、直径，并求得第一岩心样品和第二岩心样品的体积；分别测量求得第一岩心样品和第二岩心样品的孔隙度φ0；
步骤S2，将恒温室内的温度预设至第一岩心样品和第二岩心样品所在的储层温度，将第一岩心样品放置在岩心夹持器(12)，启动围压泵(18)，并对岩心夹持器(12)内的第一岩心样品进行施加岩心围压；利用真空泵(17)对岩心夹持器(12)进行抽真空，模拟第一岩心样品在储层的状态；
步骤S3，利用甲烷气瓶(1)向岩心夹持器(12)内的第一岩心样品注入甲烷，直至到达储层孔隙压力为止，并保压4天；
步骤S4，启动模拟压裂液注入泵(14)，并向岩心夹持器(12)注入模拟压裂液；关闭第三阀门(10)；
步骤S5，启动电阻率测试仪(7)，测量第一岩心样品的电阻率变化曲线；同时，采用压力衰减法连续测量并获得第一压力传感器的压力衰减的半衰期，直至第一岩心样品的电阻率变化曲线出现拐点；
步骤S6，将岩心夹持器(12)中的第一岩心样品替换成第二岩心样品，重复步骤S2至步骤S5；分别求得第一岩心样品出现最短压力衰减半衰期的实验时长t1f和第二岩心样品出现最短压力衰减半衰期的实验时长t1m；
所述步骤S4中注入模拟压裂液至步骤S5中电阻率变化曲线出现拐点的时间段内，采用在线核磁共振测试仪(9)持续监测第一岩心样品、第二岩心样品的甲烷核磁信号，并分别获得第一岩心样品的岩心核磁信号变化幅度最大的时间点t2f和第二岩心样品的岩心核磁信号变化幅度最大的时间点t2m；
步骤S7，对第一岩心样品出现最短压力衰减半衰期的实验时长t1f、第二岩心样品出现最短压力衰减半衰期的实验时长t1m、第一岩心样品的岩心核磁信号变化幅度最大的时间点t2f和第二岩心样品的岩心核磁信号变化幅度最大的时间点t2m进行排序，取排序后的两个中间数组为时间端点，所述时间端点内的数值即为岩心尺度下的焖井时间tc；
步骤S8，根据岩心尺度下的焖井时间tc求得页岩气井焖井时间tR，其表达为：
其中，V2表示水力压裂对储层的总改造体积；V3表示水力压裂后储层中形成的铺砂裂缝的总体积；Vc表示建立岩心目标含水饱和度所需泵入模拟压裂液的体积；V1表示第一岩心样品或第二岩心样品的体积；Vf表示现场水力压裂施工泵入的压裂液体积；φm表示水力压裂总改造区内除去水力裂缝后的储层孔隙度。
2.根据权利要求1所述的一种页岩气井合理焖井时间的确定方法，其特征在于，所述氮气瓶(4)与岩心夹持器(12)之间串联连接有第二阀门(5)、缓冲容器(8)和第四阀门(11)。
3.根据权利要求1所述的一种页岩气井合理焖井时间的确定方法，其特征在于，所述模拟压裂液注入泵(14)与第三阀门(10)之间设置有一第六阀门(15)。
4.根据权利要求1所述的一种页岩气井合理焖井时间的确定方法，其特征在于，所述围压泵(18)上设置有一第七阀门(20)。
5.根据权利要求1所述的一种页岩气井合理焖井时间的确定方法，其特征在于，所述步骤S4中，注入模拟压裂液的体积的表达式为：
Vc＝SwV1φ0
Sw＝(Vf-V3φf)/[(V2-V3)φm]
其中，Sw表示第一岩心样品或/和第二岩心样品的岩心目标含水饱和度；φf表示水力铺砂裂缝的孔隙度。
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