CN117408504A - 一种页岩气井高返排地质风险评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气井高返排地质风险评价方法，涉及页岩气开采的技术领域，本发明，在建立过程中，充分考虑了造成高返排现象的地质主控因素(断层、含水饱和度、天然裂缝等)，建立了评价页岩气井高返排风险的Fb指数，同时根据目前已大规模上产的区块内大量气井的返排率数据对气井高返排风险进行了划分，即高风险、中风险和低风险三类；该方法原理可靠，计算可行，结果准确，可以为优化井位部署和排采制度提供理论和技术支撑，有利于进一步提高页岩气井生产效果；同时，页岩气作为一种清洁能源的勘探开发力度不断加大，所以本方法不仅适用范围较广，并且具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及页岩气开采的技术领域，具体涉及一种页岩气井高返排地质风险评价方法。
背景技术
页岩气作为一种新型非常规天然气，主要以游离态和吸附态的形式分布于泥页岩中，页岩气藏只有进行大规模的体积压裂才具有工业开采价值，水力压裂技术作为增产和提高采收率最有效的措施之一得到了越来越广泛的应用。
在页岩气藏水力压裂过程中，大量压裂液被注入储层之中，注入的液体大部分会在生产过程中返排出来；川南页岩气井的生产数据表明，生产超过3年的气井返排率主要在45％～65％，但是部分气井却出现了返排率大于60％的现象，这种现象被定义为高返排现象；同时通过对页岩气井生产数据统计分析发现，页岩气井生产效果与返排率具有负相关规律，即相同压裂规模和相同生产时间内，高产井的返排率普遍较低，而高返排率气井生产效果普遍较差，因此对页岩气井开展压前地质风险评价，明确页岩气井高返排风险等级，有利于提前制定针对性的措施以预防高返排现象，从而可以进一步提升气井单井效果、延长气井生命周期。
页岩气井返排率主要受到地质条件(包括断层、天然裂缝、含水饱和度等)、施工规模(压裂缝形态、压裂规模、储层应力敏感)等多因素的影响，但在页岩气井压裂前区域地质条件为影响气井返排率的主控因素，不同地质条件对相同工艺与生产方式的页岩气井返排率影响程度也有所不同；目前还缺乏有效评价页岩气井高返排地质风险的方法和手段，来指导制定相应的措施以避免气井出现高返排现象而影响生产效果。
发明内容
本发明的目的在于：针对目前缺乏有效评价页岩气井高返排地质风险的方法和手段，来指导制定相应的措施以避免气井出现高返排现象而影响生产效果的问题，提供了一种页岩气井高返排地质风险评价方法，利用该方法可根据区域相关地质参数评价气井压前的高返排风险等级，根据风险等级对气井进行分类，进而对不同类型气井的压裂及排采工艺方法提出合理化建议，同时通过制定针对性措施以应对可能出现的高返排现象，从而解决了上述问题。
本发明的技术方案如下：
一种页岩气井高返排地质风险评价方法，包括：
步骤S1：利用地震资料，确定距拟部署页岩气井预设区域范围内的断层位置及断距，根据断层位置获取各断层距页岩气井的距离，计算断层对拟部署页岩气井高返排现象的影响系数；
步骤S2：收集拟部署页岩气井周边评价井测井资料，统计已实施评价井含水饱和度，绘制含水饱和度平面等值线图，得到拟部署页岩气井的含水饱和度；
步骤S3：根据拟部署页岩气井的井控区域面积、井控区域内的天然裂缝平均长度、井控区域内的天然裂缝平均断距、井控区域内的天然裂缝方向数量，计算天然裂缝对高返排现象的影响系数；
步骤S4：综合步骤S1～步骤S3的结果，计算评价拟部署页岩气井高返排风险等级的Fb指数；
步骤S5：对已实现规模上产区域的页岩气井计算Fb指数，同时根据区域内气井返排率数据对Fb指数进行分类，形成页岩气井高返排风险评价表；
步骤S6：将拟部署页岩气井高返排风险等级的Fb指数与页岩气井高返排风险评价表进行比对，完成拟部署页岩气井高返排地质风险评价。
进一步地，所述计算断层对拟部署页岩气井高返排现象的影响系数，包括：
其中：
D-断层对拟部署页岩气井高返排现象的影响系数；
hi-第i条断层的断距；
Li-第i条断层距部署页岩气井的距离；
nD-预设区域范围内断层数量。
进一步地，所述拟部署页岩气井的井控区域面积，包括：
S＝a×b
其中：
S-拟部署页岩气井的井控区域面积；
a-拟部署页岩气井的水平段长度；
b-拟部署页岩气井的井距。
进一步地，所述井控区域内的天然裂缝平均长度，包括：
其中：
-井控区域内的天然裂缝平均长度；
li-第i条天然裂缝长度；
n-井控区域内天然裂缝数量。
进一步地，所述井控区域内的天然裂缝平均断距，包括：
其中：
-井控区域内的天然裂缝平均断距；
qi-第i条天然裂缝的断距。
进一步地，所述井控区域内的天然裂缝方向数量，包括：
根据三维地震资料处理解释得到拟部署页岩气井在井控区域内的天然裂缝分布图；
从天然裂缝分布图中获取井控区域内的天然裂缝方向数量d。
进一步地，所述计算天然裂缝对高返排现象的影响系数，包括：
其中：
Pf-评价天然裂缝对高返排现象的影响系数。
进一步地，所述计算评价拟部署页岩气井高返排风险等级的Fb指数，包括：
Fb＝D×Sw×Pf
其中：
Fb-评价拟部署页岩气井高返排风险等级的指数；
Sw-拟部署页岩气井的含水饱和度。
进一步地，所述页岩气井高返排风险评价表，包括：
当Fb指数大于0.02时，页岩气井高返排风险等级划分为：高风险；
当Fb指数在0.01～0.02之间时，页岩气井高返排风险等级划分为：中风险；
当Fb指数小于0.01时，页岩气井高返排风险等级划分为：低风险。
进一步地，所述拟部署页岩气井预设区域范围内，包括：
拟部署页岩气井2km范围内。
与现有的技术相比本发明的有益效果是：
1、一种页岩气井高返排地质风险评价方法，在建立过程中，充分考虑了造成高返排现象的地质主控因素(断层、含水饱和度、天然裂缝等)，建立了评价页岩气井高返排风险的Fb指数，同时根据目前已大规模上产的区块内大量气井的返排率数据对气井高返排风险进行了划分，即高风险、中风险和低风险三类；该方法原理可靠，计算可行，结果准确，可以为优化井位部署和排采制度提供理论和技术支撑，有利于进一步提高页岩气井生产效果；同时，页岩气作为一种清洁能源的勘探开发力度不断加大，所以本方法不仅适用范围较广，并且具有良好的应用前景。
附图说明
图1为一种页岩气井高返排地质风险评价方法的步骤流程图；
图2为N1井区域断层分布图；
图3为N1井区域含水饱和度平面等值线图；
图4为N1井井控面积示意图；
图5为N1井天然裂缝分布图。
具体实施方式
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例一
页岩气井开展压前地质风险评价，明确页岩气井高返排风险等级，有利于提前制定针对性的措施以预防高返排现象，从而可以进一步提升气井单井效果、延长气井生命周期；但目前还缺乏有效评价页岩气井高返排地质风险的方法和手段，来指导制定相应的措施以避免气井出现高返排现象而影响生产效果。
本实施例针对于上述问题，提出了一种页岩气井高返排地质风险评价方法，充分考虑了造成高返排现象的地质主控因素(断层、含水饱和度、天然裂缝等)，建立了评价页岩气井高返排风险的Fb指数，同时根据目前已大规模上产的区块内大量气井的返排率数据对气井高返排风险进行了划分；该方法原理可靠，计算可行，结果准确，可以为优化井位部署和排采制度提供理论和技术支撑，有利于进一步提高页岩气井生产效果。
在进行步骤详细介绍前，对本专利的关键术语进行定义。
返排率：页岩气井累计返排液量与总压裂液量的比值即为返排率。
高返排现象：生产一年时间的页岩气井返排率超过60％的现象称为高返排现象。
请参阅图1，一种页岩气井高返排地质风险评价方法，基于断层特征、含水饱和度、天然裂缝发育程度等地质参数，具体包括如下步骤：
步骤S1：利用地震资料，确定距拟部署页岩气井预设区域范围内的断层位置及断距，根据断层位置获取各断层距页岩气井的距离，计算断层对拟部署页岩气井高返排现象的影响系数；优选地，所述预设区域范围为2km，即确定距拟部署页岩气井2km范围内的断层位置及断距；所述地震资料是指：依靠地震资料处理解释得到的断层分布图；
步骤S2：收集拟部署页岩气井周边评价井测井资料，统计已实施评价井含水饱和度，绘制含水饱和度平面等值线图，得到拟部署页岩气井的含水饱和度；
步骤S3：根据拟部署页岩气井的井控区域面积、井控区域内的天然裂缝平均长度、井控区域内的天然裂缝平均断距、井控区域内的天然裂缝方向数量，计算天然裂缝对高返排现象的影响系数；
步骤S4：综合步骤S1～步骤S3的结果，计算评价拟部署页岩气井高返排风险等级的Fb指数；
步骤S5：对已实现规模上产区域的页岩气井计算Fb指数，同时根据区域内气井返排率数据对Fb指数进行分类，形成页岩气井高返排风险评价表；如表1 所示；优选地，所述页岩气井高返排风险评价表，包括：
当Fb指数大于0.02时，页岩气井高返排风险等级划分为：高风险；
当Fb指数在0.01～0.02之间时，页岩气井高返排风险等级划分为：中风险；
当Fb指数小于0.01时，页岩气井高返排风险等级划分为：低风险；
表1区域高返排风险评价表
步骤S6：将拟部署页岩气井高返排风险等级的Fb指数与页岩气井高返排风险评价表进行比对，完成拟部署页岩气井高返排地质风险评价；即判断拟部署页岩气井高返排风险等级的Fb指数落入哪个区间内，从而评价拟部署页岩气井高返排地质风险的等级；进而对不同类型气井的压裂及排采工艺方法提出合理化建议，同时通过制定针对性措施以应对可能出现的高返排现象。
在本实施例中，具体的，所述计算断层对拟部署页岩气井高返排现象的影响系数，包括：
其中：
D-断层对拟部署页岩气井高返排现象的影响系数，无量纲；
hi-第i条断层的断距，单位：km；
Li-第i条断层距部署页岩气井的距离，单位：km；
nD-预设区域范围内断层数量。
在本实施例中，具体的，所述拟部署页岩气井的井控区域面积，包括：
S＝a×b
其中：
S-拟部署页岩气井的井控区域面积，单位：km2；
a-拟部署页岩气井的水平段长度，单位：km；
b-拟部署页岩气井的井距，单位：km。
在本实施例中，具体的，根据三维地震资料，获取井控区域内天然裂缝数量n以及每条裂缝的长度l1、l2、…、ln，进而求取天然裂缝平均长度所述三维地震资料是指：形成的天然裂缝分布图；
所述井控区域内的天然裂缝平均长度，包括：
其中：
-井控区域内的天然裂缝平均长度，单位：km；
li-第i条天然裂缝长度，单位：km；
n-井控区域内天然裂缝数量。
在本实施例中，具体的，根据三维地震资料，获取井控区域内每条天然裂缝的断距q1、q2、…、qn，进而求取井控区域内的天然裂缝平均断距
所述井控区域内的天然裂缝平均断距，包括：
其中：
-井控区域内的天然裂缝平均断距，单位：km；
qi-第i条天然裂缝的断距，单位：km。
在本实施例中，具体的，所述井控区域内的天然裂缝方向数量，包括：
根据三维地震资料处理解释得到拟部署页岩气井在井控区域内的天然裂缝分布图；
从天然裂缝分布图中获取井控区域内的天然裂缝方向数量d。
在本实施例中，具体的，所述计算天然裂缝对高返排现象的影响系数，包括：
其中：
Pf-评价天然裂缝对高返排现象的影响系数。
在本实施例中，具体的，所述计算评价拟部署页岩气井高返排风险等级的Fb指数，包括：
Fb＝D×Sw×Pf
其中：
Fb-评价拟部署页岩气井高返排风险等级的指数；
Sw-拟部署页岩气井的含水饱和度。
实施例二
实施例二以N1井作为拟部署页岩气井，对实施例一作进一步说明，相同的部件这里不再赘述，请参阅图1-5。
(1)利用地震资料，确定N1井2km范围内各个断层位置及断距h，根据断层位置获取各断层距N1井的距离L；如图2所示，图2为N1井区域断层分布图。
(2)计算断层对N1井高返排现象的影响系数D。
(3)收集N1井周边评价井测井资料，统计已实施评价井含水饱和度，绘制含水饱和度平面等值线图(如图3所示)，进一步得到N1井含水饱和度 Sw＝40％＝0.4；
(4)计算N1井井控区域面积S(图4为N1井井控面积示意图)；
S＝a×b＝1.8×0.3＝0.54km2
(5)根据三维地震资料，获取N1井井控区域内天然裂缝数量n以及每条裂缝的长度l1、l2、…、ln(图5为N1井天然裂缝分布图)，进而求取天然裂缝平均长度
(6)同样利用三维地震资料，获取N1井井控区域内每条天然裂缝的断距 q1、q2、…、qn(图5为N1井天然裂缝分布图)，求取天然裂缝平均断距
(7)同样利用三维地震资料处理解释得到的天然裂缝分布图(图5为H1 井天然裂缝分布图)，获取N1井井控区域内裂缝的方向数量d＝2；
(8)基于(4)～(7)得到的相关数据，计算天然裂缝对高返排现象的影响系数Pf；
(9)综合(2)、(3)、(8)的分析结果，计算评价H1井高返排风险等级的Fb指数；
(10)根据计算得到的N1井的Fb指数，参照表1对该井高返排风险进行评价，N1井Fb指数为0.025，被评为高返排高风险井。
N1井目前已投产，该井工程实施上均为正常，截止2022年6月1日该井生产966天，返排率为79.34％，证实为高返排井，与本方法验证结果一致，证明本方法准确可靠。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种页岩气井高返排地质风险评价方法，其特征在于，包括：
步骤S1：利用地震资料，确定距拟部署页岩气井预设区域范围内的断层位置及断距，根据断层位置获取各断层距页岩气井的距离，计算断层对拟部署页岩气井高返排现象的影响系数；
步骤S2：收集拟部署页岩气井周边评价井测井资料，统计已实施评价井含水饱和度，绘制含水饱和度平面等值线图，得到拟部署页岩气井的含水饱和度；
步骤S3：根据拟部署页岩气井的井控区域面积、井控区域内的天然裂缝平均长度、井控区域内的天然裂缝平均断距、井控区域内的天然裂缝方向数量，计算天然裂缝对高返排现象的影响系数；
步骤S4：综合步骤S1～步骤S3的结果，计算评价拟部署页岩气井高返排风险等级的Fb指数；
步骤S5：对已实现规模上产区域的页岩气井计算Fb指数，同时根据区域内气井返排率数据对Fb指数进行分类，形成页岩气井高返排风险评价表；
步骤S6：将拟部署页岩气井高返排风险等级的Fb指数与页岩气井高返排风险评价表进行比对，完成拟部署页岩气井高返排地质风险评价。
2.根据权利要求1所述的一种页岩气井高返排地质风险评价方法，其特征在于，所述计算断层对拟部署页岩气井高返排现象的影响系数，包括：
其中：
D-断层对拟部署页岩气井高返排现象的影响系数；
hi-第i条断层的断距；
Li-第i条断层距部署页岩气井的距离；
nD-预设区域范围内断层数量。
3.根据权利要求2所述的一种页岩气井高返排地质风险评价方法，其特征在于，所述拟部署页岩气井的井控区域面积，包括：
S＝a×b
其中：
S-拟部署页岩气井的井控区域面积；
a-拟部署页岩气井的水平段长度；
b-拟部署页岩气井的井距。
4.根据权利要求3所述的一种页岩气井高返排地质风险评价方法，其特征在于，所述井控区域内的天然裂缝平均长度，包括：
其中：
-井控区域内的天然裂缝平均长度；
li-第i条天然裂缝长度；
n-井控区域内天然裂缝数量。
5.根据权利要求4所述的一种页岩气井高返排地质风险评价方法，其特征在于，所述井控区域内的天然裂缝平均断距，包括：
其中：
井控区域内的天然裂缝平均断距；
qi-第i条天然裂缝的断距。
6.根据权利要求5所述的一种页岩气井高返排地质风险评价方法，其特征在于，所述井控区域内的天然裂缝方向数量，包括：
根据三维地震资料处理解释得到拟部署页岩气井在井控区域内的天然裂缝分布图；
从天然裂缝分布图中获取井控区域内的天然裂缝方向数量d。
7.根据权利要求6所述的一种页岩气井高返排地质风险评价方法，其特征在于，所述计算天然裂缝对高返排现象的影响系数，包括：
其中：
Pf-评价天然裂缝对高返排现象的影响系数。
8.根据权利要求7所述的一种页岩气井高返排地质风险评价方法，其特征在于，所述计算评价拟部署页岩气井高返排风险等级的Fb指数，包括：
Fb＝D×Sw×Pf
其中：
Fb-评价拟部署页岩气井高返排风险等级的指数；
Sw-拟部署页岩气井的含水饱和度。
9.根据权利要求1所述的一种页岩气井高返排地质风险评价方法，其特征在于，所述页岩气井高返排风险评价表，包括：
当Fb指数大于0.02时，页岩气井高返排风险等级划分为：高风险；
当Fb指数在0.01～0.02之间时，页岩气井高返排风险等级划分为：中风险；
当Fb指数小于0.01时，页岩气井高返排风险等级划分为：低风险。
10.根据权利要求1所述的一种页岩气井高返排地质风险评价方法，其特征在于，所述拟部署页岩气井预设区域范围内，包括：
拟部署页岩气井2km范围内。
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