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CN106894802B - 一种适合于页岩气井的小型测试压裂方法 - Google Patents

一种适合于页岩气井的小型测试压裂方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其包括以下步骤:(1)酸预处理的步骤;(2)确定最高排量的稳定注入时间及液量的步骤;(3)台阶升的步骤:台阶式地逐渐提升排量至所述最高排量;(4)台阶降的步骤:从所述的最高排量台阶式地逐渐降低排量;(5)压力降落测试的步骤:压裂停泵后,停泵关井一段预设时间直至压力降落的曲线出现拐点。本发明能够获取页岩地层的最小水平主应力、裂缝闭合时间、天然裂缝发育程度及地层的滤失情况等关键特性参数,并达到诱导裂缝转向的效果,为主压裂时的裂缝转向或形成复杂裂缝奠定基础,提高主压裂改造体积和压裂效果。本发明设计合理、工艺简单、便于操作。

Description

一种适合于页岩气井的小型测试压裂方法
技术领域
本发明涉及页岩储层压裂增产改造领域,更具体涉及一种适合于页岩气井的小型测试压裂方法。
背景技术
目前,测试压裂在页岩气中的做法通常采用常规砂岩中的方法,只是规模稍微大了些。但由于页岩气与常规砂岩气的特殊性与复杂性,常规测试压裂的设计方法主要存在以下问题:
1)由于页岩不是渗吸涨破,而是弯曲变形破裂,所以,常规的台阶式升排量设计,尤其是多级台阶升模式需要改进;
2)由于页岩的水平层理缝/纹理缝相对发育,起步排量设计如太小,会造成后续即使高排量也难以穿过第一个层理缝/纹理缝;
3)尤其是水平井第一段压裂时的井筒堵塞物严重,以往一般不先行酸化预处理就进行测试压裂,会给地层特性解释造成一定的假象和干扰效应;
4)最高台阶式排量的持续时间相对较短,一来裂缝遇到天然裂缝的概率降低,二来此段液量决定整个的测试压裂用液规模,用液量少了,产生的诱导应力较小,对裂缝附近地应力场的改变(两向水平应力趋于均匀化)效果不明显,导致主压裂时产生裂缝复杂性或裂缝转向的概率大幅降低;
5)压后停泵关井的时间相对较短,一般只有1个小时,与常规测试压裂的停泵关井时间相当。由于页岩基质的极低渗透性,除非连续沟通相互连通的天然裂缝或层理缝/纹理缝,否则,停泵关井时间过短,裂缝可能远未达到闭合时间,给裂缝解释带来很大的困难。
因此,必须设计一种适合于页岩气井的小型测试压裂方法,至少解决上述的其中一个问题。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种适合于页岩气井的小型测试压裂方法,以获取页岩地层的最小水平主应力、裂缝闭合时间、天然裂缝发育程度及地层的滤失情况等关键特性参数,并达到诱导裂缝转向的效果,为主压裂时的裂缝转向或形成复杂裂缝奠定基础,提高主压裂改造体积和压裂效果。
为达上述目的,本发明提供一种适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其包括以下步骤:
(1)酸预处理的步骤;
(2)确定最高排量的稳定注入时间及液量的步骤;
(3)台阶升的步骤:台阶式地逐渐提升排量至所述最高排量;
(4)台阶降的步骤:从所述的最高排量台阶式地逐渐降低排量;
(5)压力降落测试的步骤:压裂停泵后,停泵关井一段预设时间直至压力降落的曲线出现拐点。
所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其中,步骤(2)中,通过模拟手段,只改变排量,而不改变其他参数,考察排量对裂缝净压力的敏感性。
所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其中,步骤(2)中,当裂缝净压力超过原始水平应力差值时,则认为此时排量为最高排量。
所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其中,步骤(2)中,当裂缝净压力无法超过原始水平应力差值时,则采用常规端部脱砂技术提升裂缝净压力,使裂缝净压力超过原始水平应力差值,并认为此时排量为最高排量。
所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其中,步骤(2)中,通过模拟手段,只改变液量,而不改变其他参数,考察液量对裂缝净压力的敏感性。
所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其中,步骤(2)中,通过模拟手段,只改变压裂液黏度,而不改变其他参数,考察压裂液黏度对裂缝净压力的敏感性。
所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其中,步骤(2)中,需要保证测试压裂的裂缝长度至少达到主压裂裂缝的50%以上。
所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其中,步骤(3)中的台阶数为2个,步骤(4)中的台阶数为3-5个。
所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其中,步骤(5)中,停泵关井时间为120-240分钟。
所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其中,步骤(1)中,使用15%的工业盐酸进行酸预处理,用量为10-15m3,排量为1-1.5m3/min。
本发明的有益效果是:本发明通过酸预处理、确定最高排量的稳定注入时间及液量、台阶升、台阶降设计和压力降落测试等步骤,获取页岩地层的最小水平主应力、裂缝闭合时间、天然裂缝发育程度及地层的滤失情况等关键特性参数,并达到诱导裂缝转向的效果,为主压裂时的裂缝转向或形成复杂裂缝奠定基础,提高主压裂改造体积和压裂效果。本发明设计合理、工艺简单、便于操作。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
本发明的主要设计思路为:
①测试压裂除了认识页岩地层的关键特性参数和使诱导裂缝转向的两个目标,还主要肩负着为主压裂裂缝探路的目的,因此,为避免大部分液体都进入邻近的层理缝/纹理缝中,在台阶升过程中,一要提高起步排量,二是缩小台阶升排量的台阶数,以达到压开所有层理缝/纹理缝的目的。
②裂缝正常起裂延伸后,以裂缝内净压力为目标函数,优化排量、液量及液体黏度的最佳组合。裂缝净压力的目标值,至少要超过页岩地层原始的两向水平应力差值。如果排量、液量及黏度组合可以突破上述应力差的临界值,则测试压裂的第二个目标基本达到了;如果裂缝净压力很难达到上述应力差的临界值,则在主压裂时要考虑其它的裂缝转向措施,如提高施工砂液比或其它缝内暂堵剂。
③常规的台阶降过程中,以压力稳定为原则,有时15秒就变化一个排量,在页岩中,考虑到页岩的强非均质性,15秒的压力稳定时间可能偏短,可适当延长到1分钟以上。
④压力降落测试时间由常规的1小时延长到2-3小时以上,由于页岩基质的极低渗透性,2-3小时裂缝可能仍无法闭合,现场测试时可观察压力降落的速率,如速率有明显的变化即认为裂缝的闭合点可能已经到了。
基于以上的设计思路,本发明提供了一种适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其主要包括以下步骤:
(1)酸预处理的步骤:
一般用15%的工业盐酸,用量10-15m3为宜,排量1-1.5m3/min。目的是解除井筒内污染堵塞物。
(2)确定最高排量的稳定注入时间及液量的步骤:
以常用的成熟商业软件MEYER为模拟手段,先考察单因素敏感性,如只变排量,其他参数不变,考察裂缝净压力与排量的敏感性(当净压力超过原始水平应力差值,即可视为最高排量;若净压力无法超过原始水平应力差值,则采用常规端部脱砂技术提升净压力,使净压力超过原始水平应力差值,来获取最高排量)依此类推再分别考察液量及压裂液黏度等因素对裂缝净压力的敏感性。
为方便起见,可以综合调整裂缝净压力敏感性最强的两个参数组合。
有时即使液量对裂缝净压力影响不敏感,为了实现大范围内的应力场的趋均化的有利变化,也可适当多注入一些液量,测试压裂的裂缝长度至少达到主压裂裂缝的50%-60%以上。
(3)台阶升的步骤:
考虑到页岩破裂的特殊性及压开所有层理缝/纹理缝的目的,初始的排量设计可以适当从原先的2-3m3/min提升到5-6m3/min。
一般设计2个台阶,第二个排量就提升到主压裂设计的预期最高排量,如10m3/min,或15m3/min。
(4)台阶降的步骤:
虽然台阶升只有2个,但是台阶降可以达到3-5个,可从最高排量开始,每次降低25-30%左右,或者每次降低固定的排量,如3-4m3/min。每次台阶稳定的时间60-120秒。
(5)压力降落测试的步骤:
压裂停泵后,停泵关井120-180分钟,视压力降落速率的变化情况,适当降低或延长停泵时间。如压力降落速率一直没有变化,最多可将停泵时间延长到240分钟,直至压力降落的速率有明显的变化即认为裂缝的闭合点可能已经到了。
所谓的明显的变化,是指在页岩气井测试压裂中,停泵后压力曲线会迅速下降,将出现拐点,之后压力曲线又变为平缓,而停泵时间必须在拐点之后。
本发明能够达到以下的技术效果:
(1)认识页岩地层的关键特性参数,如最小水平主应力、裂缝闭合时间、天然裂缝发育程度及地层的滤失情况;
(2)达到诱导裂缝转向的效果,即为主压裂时的裂缝转向或形成复杂裂缝奠定基础。
由于常规测试压裂一般只具有上述第一个目标,而本发明还具有第二个目标,而这个目标对页岩气压裂设计而言更为重要。
本发明是一种适合于页岩气井的小型测试压裂方法,通过酸预处理、确定最高排量的稳定注入时间及液量、台阶升、台阶降设计和压力降落测试等步骤,获取页岩地层的最小水平主应力、裂缝闭合时间、天然裂缝发育程度及地层的滤失情况等关键特性参数,并达到诱导裂缝转向的效果,为主压裂时的裂缝转向或形成复杂裂缝奠定基础,提高主压裂改造体积和压裂效果。本发明设计合理、工艺简单、便于操作。
相关技术术语的名词解释虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述,但在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)酸预处理的步骤;
(2)确定最高排量的稳定注入时间及液量的步骤,
以裂缝净压力为目标函数,对排量、液量及液体黏度进行优化,
当排量、液量及液体黏度的组合所对应的裂缝净压力的目标值超过页岩地层原始的两向水平应力差值,则能够诱导裂缝转向;
(3)台阶升的步骤:台阶式地逐渐提升排量至所述最高排量,其中,台阶数为2个,初始的排量设计提升到5-6m3/min,第二个排量提升到所述最高排量;
(4)台阶降的步骤:从所述的最高排量台阶式地逐渐降低排量,其中,台阶降的台阶数多于台阶升的台阶数,从最高排量开始,每次降低固定的排量,每次台阶稳定的时间60-120秒;
(5)压力降落测试的步骤:压裂停泵后,停泵关井一段预设时间直至压力降落的曲线出现拐点。
2.根据权利要求1所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其特征在于,步骤(2)中,通过模拟手段,只改变排量,而不改变其他参数,考察排量对裂缝净压力的敏感性。
3.根据权利要求2所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其特征在于,步骤(2)中,当裂缝净压力超过原始水平应力差值时,则认为此时排量为最高排量。
4.根据权利要求2所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其特征在于,步骤(2)中,当裂缝净压力无法超过原始水平应力差值时,则采用常规端部脱砂技术提升裂缝净压力,使裂缝净压力超过原始水平应力差值,并认为此时排量为最高排量。
5.根据权利要求1所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其特征在于,步骤(2)中,通过模拟手段,只改变液量,而不改变其他参数,考察液量对裂缝净压力的敏感性。
6.根据权利要求1所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其特征在于,步骤(2)中,通过模拟手段,只改变压裂液黏度,而不改变其他参数,考察压裂液黏度对裂缝净压力的敏感性。
7.根据权利要求1所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其特征在于,步骤(2)中,需要保证测试压裂的裂缝长度至少达到主压裂裂缝的50%。
8.根据权利要求1所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其特征在于,步骤(5)中,停泵关井时间为120-240分钟。
9.根据权利要求1所述的适合于页岩气井的小型测试压裂方法,其特征在于,步骤(1)中,使用15%的工业盐酸进行酸预处理,用量为10-15m3,排量为1-1.5m3/min。
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