[發(fā)明專利]一種基于海相頁巖水化特性的儲層可壓性測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010380532.8
• 申請日: 2020-05-08
• 公開（公告）號: CN111411945B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊海;李軍龍;伍洲;石孝志;朱炬輝;管彬;陳明忠;郭凌峣;周文高;李松林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團(tuán)有限公司;中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/00;E21B43/26
• 代理公司: 成都中璽知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51233
• 代理人: 安宇宏;邢偉

本發(fā)明提供了一種基于海相頁巖水化特性的儲層可壓性測試方法。所述儲層可壓性測試方法包括：在巖柱獲取地層的地層溫度下，通過壓裂液對巖柱進(jìn)行水化實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取巖柱長度、巖柱在水化過程滲吸階段的滲吸速率以及水化時間平方根；水化實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將巖柱烘干至質(zhì)量不變，然后測試巖柱的抗張強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和黏土礦物質(zhì)含量；根據(jù)所述抗壓強(qiáng)度、所述抗張強(qiáng)度、所述滲吸速率、水化巖柱的長度、所述水化時間平方根、所述黏土礦物含量計(jì)算巖石無量綱可壓性指數(shù)，可壓性指數(shù)越高，可壓性越強(qiáng)。本發(fā)明的有益效果包括：本發(fā)明的測試方法簡便且操作性強(qiáng)，能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有可壓性評價方法的不足，指導(dǎo)水力壓裂改造策略。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣儲層水力壓裂增產(chǎn)改造技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于海相頁巖水化特性的儲層可壓性測試方法。

背景技術(shù)

國家能源局《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》中指出國家加大頁巖氣科技攻關(guān)支持力度，設(shè)立了國家能源頁巖氣研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心，在“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”國家科技重大專項(xiàng)中設(shè)立“頁巖氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”研究項(xiàng)目，在“973”計(jì)劃中設(shè)立“南方古生界頁巖氣賦存富集機(jī)理和資源潛力評價”和“南方海相頁巖氣高效開發(fā)的基礎(chǔ)研究”等項(xiàng)目，廣泛開展各領(lǐng)域技術(shù)探索。雖然我國已經(jīng)基本掌握3500米淺海相頁巖氣勘探開發(fā)主體技術(shù)，有效支撐了我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展，但開發(fā)成本依然較高，需進(jìn)一步對頁巖特性開展基礎(chǔ)性研究，立足“降本、提質(zhì)、增效”，探尋適合我國的低成本高效壓裂技術(shù)。

海相頁巖氣儲層水力壓裂裂縫復(fù)雜程度是決定能否獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵工程因素。頁巖氣儲層水力壓裂改造之前會進(jìn)行可壓性評價，根據(jù)可壓性評價結(jié)果制定水力壓裂工藝，優(yōu)選壓裂液體系，制定合理的泵注策略。目前關(guān)于頁巖氣儲層可壓性評價的方法主要考慮巖石脆性指數(shù)、斷裂韌性、天然裂縫弱面張開或穿過難以程度、儲層水平應(yīng)力狀態(tài)、巖石力學(xué)參數(shù)、應(yīng)力-應(yīng)變曲線、天然裂縫發(fā)育指數(shù)、裂縫擴(kuò)展能力指數(shù)，上述部分參數(shù)難以準(zhǔn)確獲取且主觀性較強(qiáng)，部分參數(shù)基于數(shù)值模擬結(jié)果未進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，且均未考慮海相頁巖水化特性，因此僅由上述參數(shù)計(jì)算獲得的海相頁巖可壓性評價結(jié)果較難全面反映海相頁巖氣儲層水力壓裂裂縫復(fù)雜程度。

與常規(guī)砂巖等儲層不同，海相頁巖具有獨(dú)特的水化特性，即水巖作用過程中會形成大量新的微細(xì)裂縫以及溶蝕性孔縫，使得儲層內(nèi)應(yīng)力弱點(diǎn)或弱面增加，壓裂裂縫形態(tài)會出現(xiàn)多樣性。不同地質(zhì)環(huán)境會導(dǎo)致頁巖水化程度不同，將在很大程度上影響壓裂裂縫網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度?，F(xiàn)有可壓性評價方法均未考慮海相頁巖水化特性，而導(dǎo)致通過常規(guī)方法得到的可壓性程度相近的儲層，壓裂裂縫網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度具有明顯差異，嚴(yán)重影響了水力壓裂改造方案和設(shè)計(jì)，最終影響壓裂效果。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個或多個問題。例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于海相頁巖水化特性的儲層可壓性測試方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于海相頁巖水化特性的儲層可壓性測試方法。所述儲層可壓性測試方法可包括：步驟一：在巖柱獲取地層的地層溫度下，通過壓裂液對巖柱進(jìn)行水化實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取巖柱長度、巖柱在水化過程滲吸階段的滲吸速率以及水化時間平方根；步驟二：水化實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將巖柱烘干至質(zhì)量不變，然后測試巖柱的抗張強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和黏土礦物質(zhì)含量；步驟三：通過下式計(jì)算無量綱可壓性指數(shù)F，

可壓性指數(shù)越高，可壓性越強(qiáng)，其中，σ_c為所述抗壓強(qiáng)度，σ_t為所述抗張強(qiáng)度，v為所述滲吸速率，L為所述巖柱長度，t為所述水化時間平方根，M_c為所述黏土礦物質(zhì)含量。

在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，所述儲層可壓性測試方法還可包括：

選取至少9個相同地層層位的巖柱，并分別執(zhí)行步驟一和步驟二；

然后通過無量綱可壓性指數(shù)的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式中的各個參數(shù)分別選用至少9個巖柱的各個對應(yīng)參數(shù)的平均值。