[發明專利]頁巖氣井體積壓裂后壓裂液返排率的實驗測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201811214704.3
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109490507B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 陳遲;陶亮;郭建春;盧聰;鐘燁
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N5/00
• 代理公司: 31253 上海精晟知識產權代理有限公司
• 代理人: 馮子玲<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種頁巖氣井體積壓裂后壓裂液返排率的實驗測試裝置及方法，該裝置主要包括夾持器、壓力機、恒溫箱、恒速恒壓泵、中間容器、恒速恒壓泵出口閥、流體入口閥、流體出口閥、氮氣瓶出口閥、氮氣瓶、出口閥，測試方法主要包括步驟：1)巖樣制備；2)頁巖物性參數測試；3)測試參數計算；4)壓裂液配制及壓裂液密度測試；5)試驗參數測試；6)頁巖返排率計算；本發明綜合考慮地層溫度、地層應力、流體壓力對頁巖返排率的影響，并將影響因素因素定量化表征，能夠反映頁巖在真實地層條件下返排率的測試方法，為頁巖返排制度優化提供理論依據。

技術領域

本發明涉及石油天然氣開發領域，尤其是頁巖水力壓裂過程中一種頁巖氣井體積壓裂后壓裂液返排率的實驗測試裝置及方法。

背景技術

頁巖氣作為非常規油氣資源的重要組成部分，由于其資源量的巨大以及能源的清潔特性得到了人們的廣泛重視與開發。因其儲層具有脆性高、滲透性差、天然微裂縫發育等特點，水平井大規模多段體積壓裂技術，已成為頁巖氣等非常規油氣藏經濟有效開發的一種普遍采用的開發方式。在頁巖氣藏水力壓裂的過程中，上萬方的壓裂液被注入到儲層中，但是礦場統計的結果卻表明壓裂液的返排率極低且差異較大，大部分頁巖氣井返排率小于50％，同一頁巖氣藏，同一井組的不同氣井在壓裂后的返排率差異較大。和常規砂巖不同，頁巖氣井出現了低返排率，高產量的現象，由此可見準確的預測頁巖氣井返排率對頁巖氣井產能尤為重要。但影響返排率的因素眾多，包括儲層物性、壓裂施工、生產動態等參數，且不同因素有干擾，使得頁巖氣井壓后返排率預測十分困難。研究表明，頁巖地層溫度、地層應力、流體壓力等都對返排率有影響，但目前的研究并未同時考慮這些因素。因此定量的表征真實地層條件頁巖氣井壓后返排率，對頁巖氣井返排制度優化和提高單井產能具有重要的指導作用。目前頁巖氣井返排率預測方法主要有數值模擬方法和實驗方法，具體內容如下：

(1)張濤等(張濤,李相方,楊立峰.關井時機對頁巖氣井返排率和產能的影響[J].天然氣工藝,2017,37(8):48-59)該方法根據頁巖氣井的實際生產數據，建立典型的油藏數值模型，研究不同生產制度對頁巖氣井返排率和產能的影響。該方法有效的考慮了流體壓力等因素，但沒有考慮地層溫度，同時模型簡化因素較多。

(2)王飛等(王飛,潘子晴.化學勢差驅動下的頁巖儲層壓裂液返排數值模擬[J].石油勘探與開發,2016,43(6):971-977)該方法建立了考慮黏性力、毛細管力及滲透壓的基質和裂縫氣水兩相流動數學模型，模擬了化學勢差驅動下的壓裂液返排動態，對頁巖氣井壓后返排率進行了預測和影響因素分析。該方法考慮了流體壓力等因素，但數值求解假設條件較多，模擬結果誤差較大，同時沒有考慮地層溫度等因素對頁巖返排率的影響。

(3)康毅力等(康毅力,張曉怡,游利軍.頁巖氣藏自然返排緩解水相圈閉損害實驗研究[J].天然氣地球科學,2017,28(6):819-826)該方法采用實驗的手段，利用川東龍馬溪組頁巖樣品，在巖心柱尺度上實驗模擬增產改造時壓裂液自吸和返排過程，討論了孔隙結構、裂縫發育情況、返排壓差及時間影響自吸—返排效果的機理。該方法利用返排裝置考慮了驅替壓差和地層圍壓對返排率的影響，但該實驗返排是在自發滲吸之后開展巖樣返排，而沒有模擬頁巖真實的自吸和返排的動態過程，同時地層溫度也沒有考慮。

上述3種方法都沒有綜合考慮地層溫度、地層應力、流體壓力等因素對頁巖返排率的影響，目前尚無方法同時考慮這些因素并定量化表征，因此有必要研究頁巖在真實地層條件下返排率的測試方法，為頁巖返排制度優化提供理論依據。

發明內容

本發明的目的是綜合考慮地層溫度、地層應力、流體壓力對頁巖返排率的影響，并將影響因素因素定量化表征。