用于頁巖氣開采的寬網(wǎng)壓裂方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于頁巖氣開采的寬網(wǎng)壓裂方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 頁巖氣水平井的長期生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析表明，有效的壓裂改造體積（ESRV)遠小于 線網(wǎng)壓裂模型擬合的改造體積（SSRV)和微地震監(jiān)測的改造體積（MSRV)。實踐表明，頁巖氣 壓裂效果與ESRV密切相關(guān)，壓裂形成的有效裂縫體積是描述頁巖氣壓裂的關(guān)鍵參數(shù)，即壓 裂改造體積（ESRV)所波及的范圍越小，頁巖氣壓裂效果也就越差。
[0003] 假定所有射孔簇壓裂過程中都有效進液，若采用條帶狀裂縫密集切割砂體，盡管 能夠利用縫間應(yīng)力干擾增強壓裂改造能力，但由于頁巖的滲透率極低，未能有效建立縫間 滲流場，縫間仍存在未動用區(qū)域，不能從根本上提高沿水平井筒的整體滲流能力。
[0004] 若采用寬網(wǎng)壓裂技術(shù)實現(xiàn)寬網(wǎng)控制（詳見圖1，其中101代表打碎儲層，102代表 改善滲流），即通過實時控制裂縫內(nèi)凈壓力增長，促使裂縫網(wǎng)絡(luò)在近遠井縱橫向不斷擴展， 充分利用適度的應(yīng)力和滲流干擾，徹底打碎儲層，形成近遠井縱橫向上具有更大寬度的復 雜裂縫系統(tǒng)，最大化動用單井控制儲量，所形成的近井裂縫網(wǎng)絡(luò)、遠井裂縫網(wǎng)絡(luò)和近遠井寬 網(wǎng)裂縫效果，如圖2所示。圖2中，201為井筒，202為邊井邊界，203為邊井層理縫，204為 主裂縫。需要滿足以下三個條件來實現(xiàn)在頁巖氣水平井壓裂過程中形成近遠井的寬度裂縫 網(wǎng)絡(luò)的目的：
[0005] (1)所有射孔簇都進液形成有效裂縫；
[0006] (2)裂縫延伸過程中始終保持高凈壓力，不斷開啟層理縫建立起滲流場；
[0007] (3)裂縫間在應(yīng)力和滲流干擾雙重作用下形成寬網(wǎng)裂縫。
[0008] 然而，從生產(chǎn)超過400天的頁巖氣水平井生產(chǎn)測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有相當數(shù)量的射孔 簇沒有壓開，多數(shù)層段只有一簇開啟形成了有效裂縫，且水平段產(chǎn)氣剖面嚴重不均衡。如表 1所示，以H1井為例，該井共分15級，38個射孔簇，15個簇沒有產(chǎn)量，射孔簇壓開率61 %。 產(chǎn)量分布表現(xiàn)出嚴重不均，射孔簇2769m~2770m貢獻最大，高達31. 7%。
[0009] 表 1
[0010]
【主權(quán)項】
1. 一種用于頁巖氣開采的寬網(wǎng)壓裂方法，其特征在于，包括： 根據(jù)地震數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)、氣藏數(shù)據(jù)和巖石力學數(shù)據(jù)構(gòu)造地質(zhì)模型，并建立 巖石滲流-應(yīng)力-損傷耦合模型； 根據(jù)所述巖石滲流-應(yīng)力-損傷耦合模型的要求，在所述地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上對壓前初 始應(yīng)力場進行建模，得到應(yīng)力場模型； 通過所述地質(zhì)模型和所述應(yīng)力場模型，獲取研宄對象的氣藏數(shù)值模型，對所述地質(zhì) 模型、氣藏數(shù)值模型與巖石滲流-應(yīng)力-損傷耦合模型進行耦合，得到地質(zhì)模型-數(shù)值模 型-FSD耦合模型； 利用所述地質(zhì)模型-數(shù)值模型-FSD耦合模型，確定頁巖氣水平井的射孔參數(shù)、措施井 段和產(chǎn)氣剖面； 基于確定的所述射孔參數(shù)、措施井段和產(chǎn)氣剖面進行寬網(wǎng)裂縫壓裂。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頁巖氣開采的寬網(wǎng)壓裂方法，其特征在于，所述射孔參 數(shù)包括：射孔密度、射孔方式和射孔間距；利用所述地質(zhì)模型-數(shù)值模型-FSD耦合模型，確 定頁巖氣水平井的射孔參數(shù)，包括： 根據(jù)所述地質(zhì)模型-數(shù)值模型-FSD耦合模型確定最大水平段滲透層產(chǎn)氣強度對應(yīng)所 需要的射孔密度； 當壓裂形成縱向縫和水平縫時，采用定向射孔方式，使射孔方向與最大水平主應(yīng)力方 向保持一致；當壓裂形成橫向縫時，采用螺旋射孔方式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于頁巖氣開采的寬網(wǎng)壓裂方法，其特征在于，利用所述地 質(zhì)模型-數(shù)值模型-FSD耦合模型，確定頁巖氣水平井的射孔參數(shù)，包括：利用ABAQUS非線 性有限元分析工具，模擬計算多條裂縫間間距對裂縫形態(tài)和壓后生產(chǎn)動態(tài)的影響，以確定 合理的裂縫間距。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頁巖氣開采的寬網(wǎng)壓裂方法，其特征在于，利用所述地 質(zhì)模型-數(shù)值模型-FSD耦合模型，確定頁巖氣水平井的射孔參數(shù)、措施井段和產(chǎn)氣剖面，包 括：根據(jù)所述地質(zhì)模型-數(shù)值模型-FSD耦合模型計算出的水平段吸液強度分布結(jié)果，按照 吸液強度將水平段劃分為多個段改造。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頁巖氣開采的寬網(wǎng)壓裂方法，其特征在于，利用所述地 質(zhì)模型-數(shù)值模型-FSD耦合模型，確定頁巖氣水平井的射孔參數(shù)、措施井段和產(chǎn)氣剖面，包 括：采用多射孔簇橋塞分段壓裂方式進行頁巖氣水平井改造。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的用于頁巖氣開采的寬網(wǎng)壓裂方法，其特征在于， 還包括： 步驟1 :泵入可降解的寬網(wǎng)裂縫促進劑，當寬網(wǎng)裂縫促進劑進入裂縫網(wǎng)絡(luò)后，所述寬網(wǎng) 裂縫促進劑削減裂縫端部造縫效應(yīng)，在裂縫網(wǎng)絡(luò)中造成砂堵，壓開第一級裂縫； 步驟2 :繼續(xù)泵入所述寬網(wǎng)裂縫促進劑，促使所述寬網(wǎng)裂縫促進劑進入裂縫網(wǎng)絡(luò)造成 砂堵，壓開第二級裂縫，重復執(zhí)行所述步驟2,形成預定寬度的裂縫網(wǎng)絡(luò)； 所述寬網(wǎng)裂縫促進劑在地層溫度下溶解于壓裂液。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于頁巖氣開采的寬網(wǎng)壓裂方法，其特征在于，所述寬網(wǎng)裂 縫促進劑是將稠化劑、分散劑、膠合劑以及納米材料經(jīng)過化學反應(yīng)與物理勢能相互催化得 到的復合體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于頁巖氣開采的寬網(wǎng)壓裂方法，其特征在于，所述稠化劑、 分散劑、膠合劑以及納米材料的比例是3:2. 5:3:2。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的用于頁巖氣開采的寬網(wǎng)壓裂方法，其特征在于， 還包括： 將返排數(shù)值模型導入所述氣藏數(shù)值模型，根據(jù)所述氣藏數(shù)值模型和相滲模型分析裂縫 中氣液兩相滲流過程； 根據(jù)分析結(jié)果確定是否壓裂形成具有預定寬度的裂縫網(wǎng)絡(luò)。
【專利摘要】一種用于頁巖氣開采的寬網(wǎng)壓裂方法，包括：根據(jù)地震數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)、氣藏數(shù)據(jù)和巖石力學數(shù)據(jù)構(gòu)造地質(zhì)模型，并建立巖石滲流-應(yīng)力-損傷耦合模型；根據(jù)巖石滲流-應(yīng)力-損傷耦合模型的要求，對壓前初始應(yīng)力場進行建模，得到應(yīng)力場模型；通過地質(zhì)模型和應(yīng)力場模型，獲取研究對象的氣藏數(shù)值模型，對地質(zhì)模型、氣藏數(shù)值模型與巖石滲流-應(yīng)力-損傷耦合模型進行耦合得到地質(zhì)模型-數(shù)值模型-FSD耦合模型；利用地質(zhì)模型-數(shù)值模型-FSD耦合模型，確定頁巖氣水平井的射孔參數(shù)、措施井段和產(chǎn)氣剖面；基于確定的射孔參數(shù)、措施井段和產(chǎn)氣剖面進行寬網(wǎng)裂縫壓裂。本發(fā)明能使射孔與均衡產(chǎn)氣匹配優(yōu)化，所有射孔簇都進液形成有效裂縫，提高了頁巖氣的產(chǎn)量。
【IPC分類】E21B47-00, E21B43-26
【公開號】CN104863560
【申請?zhí)枴緾N201510102737
【發(fā)明人】杜林麟, 賈長貴, 陳守雨
【申請人】東方寶麟科技發(fā)展(北京)有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年3月9日