[發明專利]一種頁巖氣井試氣時機的確定方法

在審

• 申請號: 201911072743.9
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110807259A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 袁發勇;鄒順良;楊加祥;倪方杰;褚曉丹;付瑩瑩
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化江漢石油工程有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E21B43/00;G06F119/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 朱宏偉

本發明公開了一種頁巖氣井試氣時機的確定方法，其通過巖石的彈性力學參數、裂縫尖端的最大周向應力以及井口壓力等，可以確定頁巖氣井壓裂后試氣的開井時機和關井時間，進而達到降低返排率和提高頁巖氣井的產能的目的，更加有效地開發頁巖氣，提高極限采收率。

技術領域

本發明涉及頁巖氣井試氣技術領域，尤其涉及一種頁巖氣井試氣時機的確定方法。

背景技術

我的巖氣資源盡管很豐富，但是開發得很晚。我國于2009年正式進行頁巖氣的勘探開發，第一口頁巖氣評價井是威201井，從該井的出現就標志著中國的巖氣勘探開發拉開了序幕。到2012年的時候，中國的壓裂試氣工程技術充分地借鑒外國的一些先進的技術，進而完成了水平井分段壓裂以及試氣工藝等的研究應用，中國已經實現了一種跨越式的發展，進而積極地為中國的頁巖氣勘探開發提供了強有力的技術支撐。

在獲取產能的主動環節中，頁巖試氣投產為重要的環節。頁巖氣井大規模壓裂后，有的井在壓裂后即刻開始放噴試氣，有的選擇進行適當關井，再行放噴試氣。根據現場試驗，對于常壓頁巖氣井來說，在壓裂后關井一定時間再開井放噴可以降低返排率和一定程度提高井的產能。研究認為，增產的主要原因之一是由于壓裂停泵后，地層裂縫不會馬上停止延伸，而是在續流和大液量增壓作用下，還會在一段時間內持續延伸擴展，從而增加裂縫網絡面積及壓裂改造體積。但是，目前還沒有可靠的方法來確定合理的關井時間，只能憑經驗隨意確定，而關井時間長，會影響試氣施工效率，關井時間短，又達不到更好的增產效果。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明所解決的技術問題是一種頁巖氣井試氣時機的確定方法，其可以準確確定頁巖氣的試氣時機。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案內容具體如下：

一種頁巖氣井試氣時機的確定方法，包括如下步驟：

S1：利用三軸及單軸巖石抗壓力學實驗和巴西劈裂抗拉強度實驗獲取巖石的彈性力學參數；

S2：確定裂縫尖端的最大周向應力；

S3：當裂縫尖端的最大周向應力與巖石抗拉強度相等時，利用最大周向應力及巖石抗拉強度，計算裂縫停止延伸擴展時的臨界縫內流體壓力，即臨界井底壓力；

S4：根據井口壓力，計算實際井底壓力；

S5：當實際井底壓力等于臨界井底壓力時，即為頁巖氣的試氣開井時機；

S6：利用壓裂泵停泵時的井底壓力、壓降速率以及臨界井底壓力確定頁巖氣的試氣關井時機。

作為上述方案的優選，所述彈性力學參數包括巖石抗拉強度R_m、起裂角θ、裂縫曲率半徑r、巖石臨時裂紋半徑r_c、裂縫傾角β、最大水平主應力v_h以及垂直主應力v_c。

作為上述方案的優選，在步驟S2中，確定裂縫尖端的最大周向應力的具體方法是基于巖石的彈性力學參數和流體壓力參數，利用斷裂力學理論確定裂縫尖端的最大周向應力v，即：

；其中：T為平行于裂縫面的應力；N為垂直于裂縫面的應力，則平行于裂縫面的應力T和垂直于裂縫面的應力N的計算公式為：

其中：P為縫內流體壓力，K₁、K₂為裂縫尖端應力強度因子，其計算公式為：