CN117738636B - 一种压裂改造储层气井合理生产压差控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气田开发领域，特别涉及一种压裂改造储层气井合理生产压差控制方法；本发明通过选取储层具有代表性的基质和裂缝岩心，在高温高压条件下开展物理模拟实验，得到实验结果后，绘制渗透率特征曲线和生产指示曲线，合理压力梯度取生产指示曲线由直线段变为曲线段的流量变化临界点对应的压力梯度，在渗透率特征曲线中该临界压力梯度对应的渗透率降幅小于5%，此时可以忽略应力敏感，那么该临界压力梯度即为合理压力梯度，结合所给基质或裂缝泄压系统半径就能确定气井合理生产压差；在本发明中的新方法能延长气井的经济生产周期，实现气井产能最大化。

Description

一种压裂改造储层气井合理生产压差控制方法

技术领域

本发明属于油气田开发领域，特别涉及一种压裂改造储层气井合理生产压差控制方法。

背景技术

随着天然气在全球能源结构中的地位日益重要，高效开发气田成为行业的重点。在非常规气藏和低渗透气藏的开发中，压裂技术是提高气井产能的关键手段。通过压裂改造，可以大幅度提高储层的渗透率，从而增加储层与井筒的有效接触面积，提高天然气的采收率。然而，压裂改造后的气井在生产过程中容易受到复杂地质条件的影响，导致生产压差控制不当，进而引起出砂、水锁和压力下降过快，影响气井的长期稳定产能。经过广泛的调研，气井合理生产压差确定方法包括原始地层压力法、物性法和采气指数法等，但都有一定应用范围限制，具有各自的局限性。为此，研究一种压裂改造储层气井合理生产压差控制方法显得至关重要。确保气井在高效率的同时，减少因压差过大而导致储层损害，以及因压差过小导致的产能不足问题。

发明内容

本发明目的是：提供一种压裂改造储层气井合理生产压差控制方法，以解决现有技术中存在的因生产压差控制不当导致的储层损害及生产效率低下。通过对地层条件、井况和压裂改造后储层特性的综合分析，选取储层具有代表性的基质和裂缝岩心，在高温高压条件下开展物理模拟实验，得到实验结果后，绘制渗透率特征曲线和生产指示曲线；合理压力梯度取生产指示曲线由直线段变为曲线段的临界点对应的压力梯度，在渗透率特征曲线中该临界压力梯度对应的渗透率降幅小于5%时可以忽略应力敏感，那么该临界压力梯度即为合理压力梯度，结合基质或裂缝泄压系统半径就确定了气井合理生产压差；在本发明中的新方法能延长气井的经济生产周期，实现气井产能的最大化。

为实现上述目的，本发明提供了一种压裂改造储层气井合理生产压差控制方法，该方法包括下列步骤：

第一步，经压裂改造后的储层，获取储层中的基质岩心和裂缝岩心各10块，测量出岩心长度和直径；

第二步，物理模拟实验选择采用岩心高温高压孔渗联合测试仪器进行测试，按地层中实际情况通过相似准则转换并设置实验条件；

第三步，将岩心装入岩心夹持器后，其围压增加至70兆帕，温度设置为200摄氏度，围压和温度稳定平衡后继续进行物理模拟实验；

第四步，设计进口压力，出口处设置回压阀、压力表和流量计，读取并记录出口处的流量和出口压力，得到对应的压力梯度与有效应力；

第五步，根据已知的进口压力、出口压力和流量，利用达西公式得到在不同进出口压力下的气体渗透率，

式中，K为气体渗透率，单位为毫达西；为进口压力，单位为兆帕；/>为出口压力，单位为兆帕；Q为出口流量，单位为立方厘米每分钟；S为岩心端截面积，单位为平方厘米；u为气体粘度，单位为毫帕·秒；/>为大气压力，单位为兆帕；L为岩心长度，单位为米；C为常数，无量纲量；

第六步，渗流状态为达西流时，气体在储层中渗流主要克服摩擦阻力，建立流量与压力梯度关系式，

式中，l为压力梯度，单位为兆帕每米；A、B为常数，无量纲量；

第七步，当渗流状态为非达西流时，气体在储层中渗流同时需要克服摩擦阻力和惯性阻力，建立气井流量压降特征公式，

式中，D、F为常数，无量纲量；

第八步，绘制压力梯度与有效应力组合相对应的渗透率特征曲线，气体渗透率在受有效应力的作用大于压力梯度时，在气体渗透率特征曲线中，当压力梯度小于临界渗透率偏转压力梯度时，气体渗透率降幅＜5%，根据渗透率伤害程度评价标准，此时应力敏感损伤程度不足以对产能造成影响；

第九步，绘制压力梯度与有效应力组合相对应的流量曲线作为生产指示曲线，合理压力梯度取生产指示曲线由直线段变为曲线段的流量变化临界点对应的压力梯度，压力梯度为临界流量偏转压力梯度时，气体渗透率未受到伤害并忽略应力敏感，此临界流量偏转压力梯度即为气井合理生产压力梯度，给出基质或裂缝系统泄压半径，得到气井合理生产压差。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）方法具有较强适应性，适用范围更广；（2）方法便捷有效，工作效率高；（3）多因素综合计算，计算结果精度高。

附图说明

在附图中：

图1是方法的总技术路线图。

图2是渗透率特征曲线图。

图3是生产指示曲线图。

具体实施方式

下面结合实施方式和附图对本发明作进一步说明；

本发明提供了一种压裂改造储层气井合理生产压差控制方法，图1是方法的总技术路线图，本方法包括下列步骤：

第一步，经压裂改造后的储层，获取储层中的基质岩心和裂缝岩心各10块，洗净干燥后测量出岩心长度和直径这两个基本物性参数；

第二步，在物理实验中需要真正地反映地层实际情况，物理模拟实验选择采用岩心高温高压孔渗联合测试仪器进行测试，按照地层中实际情况通过相似准则转换并设置实验条件；

第三步，将岩心装入岩心夹持器后，其围压增加至70兆帕，温度设置为200摄氏度，围压和温度稳定平衡后继续进行物理模拟实验；

第四步，设计进口压力，出口处设置回压阀、压力表和流量计，此时得到出口处的流量和出口压力，已知岩心的围压和长度，进出口压差与岩心长度比值等于压力梯度，围压减去进口压力等于有效应力，此时我们得到不同进出口压力对应的压力梯度与有效应力，计算结果见表1；

表1压力梯度与有效应力计算结果

第五步，根据已知的进口压力、出口压力和流量，利用达西公式计算在不同进出口压力下的气体渗透率，在实验中裂缝和基质岩心共计得出780组实验结果，这里只选取了1组基质岩心气体渗透率的实验结果进行说明，其余结果方法相同将不进行一一赘述，实验结果见表2；

式中，K为气体渗透率，单位为毫达西；为进口压力，单位为兆帕；/>为出口压力，单位为兆帕；Q为出口流量，单位为立方厘米每分钟；S为岩心端截面积，单位为平方厘米；u为气体粘度，单位为毫帕·秒；/>为大气压力，单位为兆帕；L为岩心长度，单位为米；C为常数，无量纲量；

表2气体渗透率计算结果

第六步，渗流状态为达西流时，气体在储层中渗流主要克服摩擦阻力，流量随压力梯度的增大而增大，两者总体呈线性，建立流量与压力梯度关系式，

式中，l为压力梯度，单位为兆帕每米；A、B为常数，无量纲量；

第七步，当渗流状态为非达西流时，气体在储层中渗流同时需要克服摩擦阻力和惯性阻力，流量随压力梯度增大而增大，趋势逐渐减缓，建立气井流量压降特征公式，

式中，D、F为常数，无量纲量；

第八步，绘制压力梯度与有效应力组合相对应的渗透率特征曲线，见图2，随有效应力和压力梯度的同时增大，气体渗透率呈现下降趋势且下降速度不断增快，说明气体渗透率受到有效应力的作用大于压力梯度，在渗透率特征曲线中压力梯度小于0.27兆帕每米时，气体渗透率降幅＜5%，根据渗透率伤害程度评价标准，此时应力敏感损伤程度不足以对产能造成影响，忽略应力敏感；

第九步，绘制压力梯度与有效应力组合下的流量曲线作为生产指示曲线，见图3，生产指示曲线在曲线段相较于直线段需要耗费更多的能量来产气，生产需要最大程度利用好储层能量，合理压力梯度取生产指示曲线由直线段变为曲线段的临界点对应的临界流量偏转压力梯度，找到临界流量偏转压力梯度为0.25兆帕每米，此时气体渗透率未受到伤害并可以忽略应力敏感，临界流量偏转压力梯度即为气井合理生产压力梯度；

第十步，压裂后的气井近井带为裂缝系统，其远井带为基质系统，现场生产资料给出了裂缝和基质系统泄压半径分别为80米、150米，基质系统按合理生产压力梯度为0.25兆帕每米，得到气井基质系统合理生产压差为37.5兆帕；以同样的方法我们算出裂缝系统的合理生产压力梯度为0.19兆帕每米，得到裂缝系统合理生产压差为15.2兆帕；对于气井生产来说，前期裂缝系统供气时储层压力和井底压力的生产压差控制在15.2兆帕，后期基质系统供气时储层压力和井底压力的生产压差控制在37.5兆帕。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）方法具有较强适应性，适用范围更广；（2）方法便捷有效，工作效率高；（3）多因素综合计算，计算结果精度高。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述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该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种压裂改造储层气井合理生产压差控制方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

第一步，经压裂改造后的储层，获取储层中的基质岩心和裂缝岩心各10块，测量出岩心长度和直径；

第二步，物理模拟实验选择采用岩心高温高压孔渗联合测试仪器进行测试，按地层中实际情况通过相似准则转换并设置实验条件；

第三步，将岩心装入岩心夹持器后，其围压增加至70兆帕，温度设置为200摄氏度，围压和温度稳定平衡后继续进行物理模拟实验；

第四步，设计进口压力，出口处设置回压阀、压力表和流量计，读取并记录出口处的流量和出口压力，得到对应的压力梯度与有效应力；

第五步，根据已知的进口压力、出口压力和流量，利用达西公式得到在不同进出口压力下的气体渗透率，

式中，K为气体渗透率，单位为毫达西；P₁为进口压力，单位为兆帕；P₂为出口压力，单位为兆帕；Q为出口流量，单位为立方厘米每分钟；S为岩心端截面积，单位为平方厘米；u为气体粘度，单位为毫帕·秒；P₀为大气压力，单位为兆帕；L为岩心长度，单位为米；C为常数，无量纲量；

第六步，渗流状态为达西流时，气体在储层中渗流主要克服摩擦阻力，建立流量与压力梯度关系式，

Q＝Al+B

式中，l为压力梯度，单位为兆帕每米；A、B为常数，无量纲量；

第七步，当渗流状态为非达西流时，气体在储层中渗流同时需要克服摩擦阻力和惯性阻力，建立气井流量压降特征公式，

Q＝Dln(l)+F

式中，D、F为常数，无量纲量；

第八步，绘制压力梯度与有效应力组合相对应的渗透率特征曲线，随有效应力和压力梯度的同时增大，气体渗透率呈现下降趋势且下降速度不断增快，有效应力对气体渗透率的作用大于压力梯度，在渗透率特征曲线中，当压力梯度小于临界渗透率偏转压力梯度时，虽然气体渗透率不断下降，但气体渗透率降幅＜5％，根据渗透率伤害程度评价标准，此时应力敏感损伤程度不足以对产能造成实质性影响；

第九步，绘制压力梯度与有效应力组合相对应的流量曲线作为生产指示曲线，合理压力梯度取生产指示曲线由直线段变为曲线段的流量变化临界点对应的压力梯度，压力梯度为临界流量偏转压力梯度时，气体渗透率未受到伤害并忽略应力敏感，此临界流量偏转压力梯度即为气井合理生产压力梯度，给出基质或裂缝系统泄压半径，得到气井合理生产压差。