[發(fā)明專利]一種砂巖儲(chǔ)層水力壓裂支撐劑參數(shù)的優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810203404.9
• 申請(qǐng)日: 2018-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108386179B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳遲;賴杰;郭建春;黎俊峰;黃楚淏;段華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B43/267
• 分類號(hào): E21B43/267
• 代理公司: 北京中索知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11640
• 代理人: 霍春月

本發(fā)明公開(kāi)了一種砂巖儲(chǔ)層水力壓裂支撐劑參數(shù)的優(yōu)化方法，將待壓裂砂巖儲(chǔ)層的井筒資料等輸入油氣藏產(chǎn)能模擬軟件中，模擬計(jì)算不同裂縫參數(shù)下儲(chǔ)層產(chǎn)能大小，以確定該儲(chǔ)層生產(chǎn)所需最優(yōu)裂縫導(dǎo)流能力；采用儲(chǔ)層真實(shí)巖板劈裂形成裂縫，采集其裂縫表面粗糙形貌數(shù)據(jù)，然后制作與其表面粗糙形貌一致的制樣模具，制作具有真實(shí)裂縫表面形貌的人造砂巖巖樣；采用人造砂巖巖樣開(kāi)展不同支撐劑參數(shù)下的支撐裂縫導(dǎo)流能力測(cè)試，將其測(cè)試結(jié)果與模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得到符合該儲(chǔ)層特征的最優(yōu)支撐劑參數(shù)。本發(fā)明采用可反映砂巖儲(chǔ)層水力壓裂真實(shí)裂縫表面形貌的人造砂巖巖樣開(kāi)展支撐裂縫導(dǎo)流能力測(cè)試，可高效、準(zhǔn)確地獲得支撐劑參數(shù)優(yōu)化結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油天然氣增產(chǎn)改造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及砂巖儲(chǔ)層增產(chǎn)改造中水力壓裂支撐劑參數(shù)的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

水力壓裂是油氣增產(chǎn)改造的主要措施，施工時(shí)通過(guò)井筒向油氣儲(chǔ)層擠注具有較高粘度的壓裂液，當(dāng)注入壓裂液的速度超過(guò)儲(chǔ)層的吸收能力時(shí)，則在井底儲(chǔ)層上形成很高的壓力，當(dāng)這種壓力超過(guò)井底附近儲(chǔ)層巖石的破裂壓力時(shí)，儲(chǔ)層巖石將被壓開(kāi)并產(chǎn)生裂縫。為了保持壓開(kāi)的裂縫處于張開(kāi)狀態(tài)，繼續(xù)向儲(chǔ)層擠入帶有支撐劑的攜砂液。當(dāng)?shù)孛姹媒M停泵，攜砂液返排后，留在裂縫中的支撐劑會(huì)起到阻止裂縫完全閉合的作用，使裂縫在閉合壓力作用下保持一定的開(kāi)啟程度，以此在儲(chǔ)層中形成一條為流體提供流動(dòng)空間、具有一定導(dǎo)流能力的支撐裂縫，從而達(dá)到改善油氣滲流條件和油氣增產(chǎn)的目的。支撐裂縫導(dǎo)流能力是評(píng)價(jià)支撐裂縫允許流體通過(guò)能力的指標(biāo)，導(dǎo)流能力越高流體在支撐裂縫中的流動(dòng)性越好，越有利于油氣增產(chǎn)。

支撐裂縫導(dǎo)流能力主要由水力裂縫表面粗糙程度和支撐劑參數(shù)(包括支撐劑粒徑及其分布、鋪置濃度等)共同決定。水力裂縫表面粗糙程度主要由該儲(chǔ)層的地質(zhì)情況決定，而在裂縫中鋪置的支撐劑粒徑越大、濃度越高，則支撐裂縫導(dǎo)流能力越好。但支撐劑鋪置濃度的增加會(huì)增加水力壓裂施工成本及施工難度，不利于油田經(jīng)濟(jì)有效的開(kāi)發(fā)。對(duì)于特定的儲(chǔ)層而言，都存在一個(gè)最優(yōu)的支撐劑參數(shù)。在進(jìn)行水力壓裂施工之前必須針對(duì)特定儲(chǔ)層開(kāi)展支撐劑參數(shù)的優(yōu)化研究，即評(píng)價(jià)該儲(chǔ)層在確定支撐劑參數(shù)條件下的導(dǎo)流能力，確定最優(yōu)支撐劑參數(shù)。

目前，國(guó)內(nèi)外都主要通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)評(píng)價(jià)水力壓裂后地下支撐裂縫在確定支撐劑參數(shù)條件下的導(dǎo)流能力。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M支撐裂縫主要有兩種方法：一種是在兩塊鋼板之間填充支撐劑來(lái)模擬地下支撐裂縫；另一種是利用油氣儲(chǔ)層段的井下巖心或者同層位露頭巖石制作表面光滑的巖板，在巖板中填充支撐劑來(lái)模擬支撐裂縫。兩種測(cè)試方法都將地下裂縫壁面看作是光滑平直的裂縫面，支撐劑在裂縫中是均勻鋪置的。然而，水力壓裂后地下支撐裂縫是由于拉張或者剪切作用形成粗糙裂縫，其凹凸不平的粗糙表面會(huì)影響支撐劑的鋪置情況，從而影響支撐裂縫導(dǎo)流能力。在鋼板或者光滑巖板中間填充支撐劑來(lái)模擬地下支撐裂縫是不切實(shí)際的。

為了更為真實(shí)地模擬支撐裂縫導(dǎo)流能力，F(xiàn)reed等人采用井下巖心或與油氣儲(chǔ)層同層位露頭巖石，利用人工劈裂的方式制造帶有粗糙裂縫面的巖樣，并在其中填充支撐劑來(lái)模擬地下支撐裂縫。這種做法的問(wèn)題在于，不同劈裂后巖樣的粗糙表面形貌不同，在其中充填相同濃度的支撐劑時(shí)其導(dǎo)流能力存在較大差異，實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)法用于指導(dǎo)油田水力壓裂施工；此外，由于開(kāi)展支撐裂縫導(dǎo)流能力測(cè)試時(shí)需要對(duì)巖樣和支撐劑施加高閉合壓力，對(duì)巖樣粗糙表面會(huì)造成不可逆的破壞，一對(duì)劈裂后巖樣只能進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，無(wú)法重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，也就無(wú)法開(kāi)展對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究不同支撐劑參數(shù)對(duì)支撐裂縫導(dǎo)流能力的影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種砂巖儲(chǔ)層水力壓裂支撐劑參數(shù)的優(yōu)化方法，該方法采用真實(shí)儲(chǔ)層巖石礦物組分制作具有水力壓裂裂縫表面真實(shí)形態(tài)的人造砂巖巖樣，利用該巖樣開(kāi)展支撐裂縫導(dǎo)流能力測(cè)試，真實(shí)模擬砂巖儲(chǔ)層水力壓裂后地下支撐裂縫的滲流形態(tài)，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)支撐裂縫導(dǎo)流能力，優(yōu)化支撐劑參數(shù)。

為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

一種砂巖儲(chǔ)層水力壓裂支撐劑參數(shù)的優(yōu)化方法，包括如下步驟：