[發明專利]一種確定頁巖氣壓裂液返排模型的方法

有效

• 申請號: 201811117662.1
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN110939430B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 張燕南;劉成川;熊亮;史洪亮;趙勇;董曉霞;魏力民;王巖
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B43/267
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 劉童笛;王蕓

本發明公開了一種確定頁巖氣壓裂液返排模型的方法，包括以下步驟：計算水以汽態形式存在于天然氣中的溶解飽和度；使用頁巖氣井實際生產數據，繪制水氣比與累計產氣量的雙對數曲線圖，基于溶解飽和度，當水氣比的變化范圍與溶解飽和度相當時，表明水以蒸汽形態進行返排；根據水氣比與累計產氣量的雙對數曲線圖，分析曲線斜率與壓裂液返排機理的關系，得到負二分之一斜率對應天然氣置換壓裂液返排，負一斜率對應水以蒸汽狀態溶解于天然氣中返排，從而建立壓裂液返排模型；基于壓裂液返排模型，根據待檢測某頁巖氣井的水氣比與累計產氣量在雙對數曲線中的斜率，判斷其壓裂液返排模型屬于天然氣置換壓裂液返排還是水以蒸汽狀態溶解于天然氣中返排。

技術領域

本發明涉及頁巖氣藏開發技術領域，特別涉及一種確定頁巖氣壓裂液返排模型的方法。

背景技術

近十幾年來，水平井分段壓裂技術使頁巖氣藏的開發生產取得了巨大成功。在水力壓裂施工過程中，大量的壓裂液注入地層中形成裂縫，壓裂液量是常規油氣藏的5到10倍。根據壓裂現場收集到的資料，壓裂施工結束后只有少部分壓裂液返排到地面，返排率通常為10％到40％。

研究表明，造成壓裂液返排率較低的主要原因有人造裂縫中壓裂液返排效果差，頁巖潤濕作用、毛管作用和相對滲透率造成壓裂液滯留在基質孔隙中，以及復雜縫網中的壓裂液不能有效排出。Mahadevan(2005)認為頁巖具有較高的毛管壓力使得壓裂液滯留在人造裂縫周圍的基質孔隙中，基質孔隙中較高的含水飽和度會降低頁巖氣的相對滲透率，從而影響氣井產能。King(2010)指出較低的壓裂液返排率與天然裂縫的滲透率、相關潤濕環境和人造裂縫中返排路徑曲折程度有關。儲層改造有效體積可能比壓裂液壓穿的范圍要小，而殘留在復雜縫網中的壓裂液會阻斷天然氣的產出。Clarkson(2012)壓裂施工結束后的壓裂液生產和壓力數據可以用于確定裂縫改造參數和預測頁巖氣儲層的最終采收率(EUR)。

Mahadevan和Sharma(2003)實驗研究表明地層中殘留壓裂液的返排機理有兩種：首先是天然氣置換地層水，隨后當地層壓力降低時，水蒸氣在天然氣中的溶解達到不飽和狀態，水以蒸汽形態溶解在天然氣中隨天然氣一同生產。水以汽態形式下進行的返排通常會持續很長時間，一般達數月以上。

雖然返排測試階段壓裂液返排率較低，但實際生產數據表明北美頁巖氣藏的生產井在生產兩年多后還在產出壓裂液，很少有人研究在頁巖氣井生產階段的壓裂液生產規律以及壓裂液生產對氣井產能的影響。目前，尚未看到確定頁巖氣井壓裂液生產機理和反映壓裂液返排率對氣井產能影響的研究方法，無法診斷氣井生產過程中出現的問題，無法確定產水對氣井產能的影響，從而限制了頁巖氣井的穩產能力。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中所存在的尚未看到確定頁巖氣井壓裂液生產機理和反映壓裂液返排率對氣井產能影響的研究方法，無法診斷氣井生產過程中出現的問題，無法確定壓裂液生產對氣井產能的影響，從而限制了頁巖氣井的穩產能力的不足，提供一種確定頁巖氣壓裂液返排模型的方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種確定頁巖氣壓裂液返排模型的方法，包括以下步驟：

步驟一：計算水以汽態形式存在于天然氣中的溶解飽和度；

步驟二：使用頁巖氣井實際生產數據，繪制水氣比與累計產氣量的雙對數曲線圖，基于步驟一得到的溶解飽和度，當水氣比的變化范圍與溶解飽和度相當時，表明水以蒸汽形態進行返排；

步驟三：根據水氣比與累計產氣量的雙對數曲線圖，分析曲線斜率與壓裂液返排機理的關系，得到負二分之一斜率對應天然氣置換壓裂液返排，負一斜率對應水以蒸汽狀態溶解于天然氣中返排，從而建立壓裂液返排模型；

步驟四：基于步驟三所述的壓裂液返排模型，根據待檢測某頁巖氣井的水氣比與累計產氣量在雙對數曲線中的斜率，判斷其壓裂液返排模型屬于天然氣置換壓裂液返排還是水以蒸汽狀態溶解于天然氣中返排。