[發明專利]一種試驗預測頁巖水力壓裂效果的方法

有效

• 申請號: 201910560679.2
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110159251B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 趙志紅;唐鵬程;郭建春;段國彬;陳朝剛
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B43/26
• 代理公司: 合肥方舟知識產權代理事務所(普通合伙) 34158
• 代理人: 宋萍

本發明公開了一種試驗預測頁巖水力壓裂效果的方法。本發明方法利用頁巖儲層壓后關井，壓裂液自發滲吸到儲層導致頁巖中而返排率低的現象，通過頁巖室內滲吸實驗測試單位面積頁巖吸收的壓裂液量，結合注入壓裂液總體積和返排體積確定頁巖儲層吸入的壓裂液總體積，再根據頁巖氣井壓裂段數、每段壓裂時間、關井時間和頁巖儲層自吸總體積等參數最終確定頁巖壓裂的水力裂縫面積，從而實現對頁巖氣井水力壓裂的儲層改造效果的有效評價。該方法操作簡潔，不需要增加額外的礦場施工工藝流程和設備，室內與礦場均易實現，能夠極大地節約成本。

技術領域

本發明涉及頁巖氣勘探與開發領域，具體而言，涉及一種試驗預測頁巖水力壓裂效果的方法。

背景技術

頁巖氣在非常規油氣資源中占有至關重要的地位，并逐步成為油氣資源開采的熱點。據估計，全世界頁巖氣資源量約為456萬億方，中國頁巖氣資源量也十分巨大，其可采資源量為15～30萬億方，而美國頁巖氣的可采資源量為28萬億方，兩者大致相當。頁巖氣的開發不僅能夠改善能源結構關系，還能夠極大的緩解世界范圍內能源緊張、亟求新氣源等問題，具有巨大意義。頁巖由于其低孔特低滲的特點，必須采用水平井加分段壓裂的開采技術，水力壓裂的主要功能是在儲層中形成復雜的人工縫網，增加儲層泄流面積。由于水力壓裂形成縫網的復雜性，針對常規儲層的水力壓裂儲層改造效果評價手段已無法滿足頁巖儲層的需求，因此，目前主要采用微地震監測技術和理論模型方法評價壓后儲層改造效果，但現有技術在現場實施工藝和程序復雜，且耗時長、成本極高。

目前頁巖氣壓裂效果評價方法具體內容如下：

(1)一種是利用水力壓裂過程中會產生微地震的現象，在壓裂井旁設置井中檢波器接受并處理這些信號，反推出震源的空間位置，隨微地震在時空上的產生，展示了裂縫的方位、長度和高度，實現對壓裂裂縫監測和評價，但是這種方法工藝復雜、施工條件苛刻，且微地震事件識別受噪音和信息處理的影響，成本非常高。

(2)另一種是基于水平井分段分簇壓裂裂縫擴展理論、巖石力學理論和滲流力學理論，對頁巖壓裂分簇裂縫擴展進行數值模擬與表征，通過裂縫擴展理論模型計算儲層改造總體積。這種方法建模流程復雜，計算過程復雜繁瑣，運算量非常大。

鑒于水力壓裂的根本目標是增加裂縫密度，增大儲層泄流面積，計算水力壓裂改造形成的裂縫系統總面積，可以作為一種評價水力壓裂效果的有效手段。頁巖氣藏屬于低孔、特低滲儲層，因此需要依賴于水力壓裂技術，泵入大量的壓裂液進入地層造縫，并在壓裂后期對壓裂液進行返排。頁巖儲層壓裂后返排率普遍低于30％，Haynesvile頁巖氣區，壓后返排率甚至低于5％，頁巖氣返排率低的影響因素主要是由于自吸作用，在頁巖關井期間，部分壓裂液自吸進入頁巖儲層，導致頁巖返排體積大大減少。

根據該現象，本發明提出了一種通過頁巖滲吸實驗和礦場壓裂參數確定頁巖氣井體積壓裂水力裂縫面積從而評價裂縫壓裂效果的方法。相比于傳統評價手段，本發明方法不僅能有效評價體積壓裂改造裂縫面積，還具有操作簡便，礦場適應性強和成本低的優勢。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供一種試驗預測頁巖水力壓裂效果的方法。

為達到以上技術目的，本發明提供以下技術方案。

一種試驗預測頁巖水力壓裂效果的方法，依次包括以下步驟：

選取井下巖樣，制備相應尺寸的巖心，將巖樣烘干、稱重、密封，并測量自吸面面積，其中密封巖心時只留下一個端面；

配制壓裂液，測試壓裂液密度，將壓裂液置入壓裂效果評估裝置中，所述壓裂效果評估裝置包括壓裂液容器、高精度分析天平和數據處理系統；

巖心自吸實驗，采用不吸水、無彈性的懸線將完全浸入壓裂液中的巖心懸掛在高精度分析天平下端，當壓裂液吸入巖樣中時，通過控制數據處理系統定時記錄高精度分析天平測試數值；