一种冲击振动对页岩物性参数影响的分析方法与流程

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一种冲击振动对页岩物性参数影响的分析方法与流程

本发明涉及页岩气储层改造的技术领域,具体地涉及一种冲击振动对页岩物性参数影响的分析方法。



背景技术:

页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气,成分以甲烷为主,是一种清洁、高效的能源资源和化工原料,主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等,用途广泛。页岩气生产过程中一般无需排水,生产周期长,一般为30年~50年,勘探开发成功率高,具有较高的工业经济价值。我国页岩气资源潜力大,初步估计我国页岩气可采资源量在25万亿立方米。

页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点——大部分产气页岩分布范围广、厚度大,且普遍含气,使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低,开采难度较大。随着世界能源消费的不断攀升,包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征,气流的阻力比常规天然气大,所有的井都需要实施储层压裂改造才能开采出来。另一方面,页岩气采收率比常规天然气低,常规天然气采收率在60%以上,而页岩气仅为5%~60%。低产影响着人们对它的热衷,美国已经有一些先进技术可以提高页岩气井的产量。中国页岩气藏的储层与美国相比有所差异,如四川盆地的页岩气层埋深要比美国的大,美国的页岩气层深度在800~2600米,而四川盆地的页岩气层埋深在2000~3500米。页岩气层深度的增加无疑在我们本不成熟的技术上又增添了难度。

随着技术的进步,页岩气井压裂措施的费用也逐步降低。水平井是页岩气藏成功开发的另一关键因素。根据美国经验,水平井的日均产气量及最终产气量是垂直井的3-5倍,产气速率则提高10倍,而水平井的成本则不足垂直井的2-4倍。因此,水平井的推广应用加速了页岩气的开发进程。由于页岩气发育规模较大、单口井的控制可采储量高(可达6千万方),采取措施后的单井日产量可达3万方。加之页岩气井的产量递减率低,容易实现30-50年的稳产时间,因此能实现相对的高产的经济价值。

目前页岩气的开采技术主要包括水平井钻完井技术和分段压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术及最新的同步压裂技术,这些技术正不断提高着页岩气井的产量。

页岩气勘探开发已在美国取得成功,而国内页岩气的研究还处于起步阶段,但作为一种潜力巨大的非常规能源,正逐渐受到国家相关机构和各石油公司的重视。页岩气储层改造技术的研究一直是开发人员研究的热点和重点。

页岩气储层改造技术一般包括水力压裂和酸化。可以通过常规油管或连续油管进行施工。国外在新井老井再次增产或二次完井中,经常采用连续油管进行施工作业。可用于分支水平井压裂增产措施有多种,包括氮气泡沫压裂、凝胶压裂、多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂、重复压裂等。多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂和重复压裂是目前页岩气水力压裂常用的技术。水力压裂是页岩气开发的主体技术,而如何获得页岩物性参数是页岩气开采的关键。



技术实现要素:

本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供一种冲击振动对页岩物性参数影响的分析方法,其能够获得冲击振动对页岩物性参数变化的影响规律,剖析页岩储层冲击振动增渗协同作用机理,为页岩储层改造技术应用提供实验依据。

本发明的技术解决方案是:这种冲击振动对页岩物性参数影响的分析方法,其包括以下步骤:

(1)对于不同冲击振动幅度作用前后的页岩样品,开展X射线三维立体Micro-CT扫描测试;

(2)根据CT扫描剖面图的颜色变化来判断振动前后页岩样品裂隙发育形态和分布、页岩组构、微观破坏形貌差异情况,获得冲击振动前后样品在孔隙裂隙发育数量和规模上的改变,获取冲击振动幅度和冲击振动次数对页岩裂隙发育特征的影响;

(3)对于不同冲击振动幅度作用前后的页岩样品,利用岩石物理力学实验手段,分别测定振动前后页岩样品的弹性模量、抗压强度、泊松比;

(4)获得振动后弹性模量、抗压强度、泊松比这些力学参数随人工振动频率、振幅变化的规律;

(5)通过不同冲击振动幅度条件下的页岩渗透率变化实验,剖析页岩渗透率变化与冲击振动作用次数、冲击振动作用时间及冲击振动振幅之间的相关关系,明确页岩储层的冲击振动增渗效应与响应机理,建立冲击振动参数与页岩渗透率之间的变化关系式;

(6)开展冲击振动作用下的页岩吸附/解吸试验,运用页岩气吸附/解吸以及振动力学等方面的理论及方法对试验结果进行分析,从而明确冲击振动参数对页岩气吸附/解吸特性的影响规律,建立冲击振动参数与页岩气吸附量之间的描述关系式;

(7)通过冲击振动增渗技术控制参数之间的配置关系研究,选出对页岩气开采最为有利的冲击振动参数组合。

本发明通过对于不同冲击振动幅度作用前后的页岩样品,获得冲击振动前后样品在孔隙裂隙发育数量和规模上的改变,获取冲击振动幅度和冲击振动次数对页岩裂隙发育特征的影响,获得振动后弹性模量、抗压强度、泊松比这些力学参数随人工振动频率、振幅变化的规律,建立冲击振动参数与页岩渗透率之间的变化关系式,选出对页岩气开采最为有利的冲击振动参数组合,从而能够获得冲击振动对页岩物性参数变化的影响规律,剖析页岩储层冲击振动增渗协同作用机理,为页岩储层改造技术应用提供实验依据。

附图说明

图1是根据本发明的冲击振动对页岩物性参数影响的分析方法的流程图。

图2是根据本发明的一个具体实施方式的流程图。

具体实施方式

如图2所示,针对页岩冲击振动增渗技术进行前期文献调研,通过页岩人工冲击振动物性测试分析系统,开展人工冲击振动作用下页岩物性物理模拟试验研究,主要包括冲击振动前后样品的孔裂隙特征、岩石力学性质、渗透率变化规律以及吸附/解吸规律测试;以大量试验数据为基础,对比分析冲击振动前后页岩孔裂隙的空间展布规律及物理力学性质变化规律,明确冲击振动对页岩物性参数影响规律,并基于岩石力学、振动力学、多孔介质流体动力学、渗流力学以及吸附动力学等理论与方法,建立页岩物性参数变化与冲击振动参数之间的量化关系;进一步在冲击振动对页岩物性参数影响规律认识的基础上,综合页岩储层冲击振动增渗与冲击振动促进吸附气解吸作用,阐明剖析页岩储层振动增渗协同作用机理,通过冲击振动增渗控制参数之间的配置关系研究,优选出对页岩气开采最为有利的冲击振动参数组合,为页岩储层人工冲击振动增渗技术应用提供实验依据。具体的技术路线如图2所示。

如图1所示,这种冲击振动对页岩物性参数影响的分析方法,其包括以下步骤:

(1)对于不同冲击振动幅度作用前后的页岩样品,开展X射线三维立体Micro-CT扫描测试;

(2)根据CT扫描剖面图的颜色变化来判断振动前后页岩样品裂隙发育形态和分布、页岩组构、微观破坏形貌差异情况,获得冲击振动前后样品在孔隙裂隙发育数量和规模上的改变,获取冲击振动幅度和冲击振动次数对页岩裂隙发育特征的影响;

(3)对于不同冲击振动幅度作用前后的页岩样品,利用岩石物理力学实验手段,分别测定振动前后页岩样品的弹性模量、抗压强度、泊松比;

(4)获得振动后弹性模量、抗压强度、泊松比这些力学参数随人工振动频率、振幅变化的规律;

(5)通过不同冲击振动幅度条件下的页岩渗透率变化实验,剖析页岩渗透率变化与冲击振动作用次数、冲击振动作用时间及冲击振动振幅之间的相关关系,明确页岩储层的冲击振动增渗效应与响应机理,建立冲击振动参数与页岩渗透率之间的变化关系式;

(6)开展冲击振动作用下的页岩吸附/解吸试验,运用页岩气吸附/解吸以及振动力学等方面的理论及方法对试验结果进行分析,从而明确冲击振动参数对页岩气吸附/解吸特性的影响规律,建立冲击振动参数与页岩气吸附量之间的描述关系式;

(7)通过冲击振动增渗技术控制参数之间的配置关系研究,选出对页岩气开采最为有利的冲击振动参数组合。

本发明通过对于不同冲击振动幅度作用前后的页岩样品,获得冲击振动前后样品在孔隙裂隙发育数量和规模上的改变,获取冲击振动幅度和冲击振动次数对页岩裂隙发育特征的影响,获得振动后弹性模量、抗压强度、泊松比这些力学参数随人工振动频率、振幅变化的规律,建立冲击振动参数与页岩渗透率之间的变化关系式,选出对页岩气开采最为有利的冲击振动参数组合,从而能够获得冲击振动对页岩物性参数变化的影响规律,剖析页岩储层冲击振动增渗协同作用机理,为页岩储层改造技术应用提供实验依据。

另外,所述步骤(3)包括:不同冲击振动幅度条件下页岩力学参数测定,不同冲击振动次数下页岩力学参数测定。

另外,所述步骤(5)包括:无振动作用下页岩渗透率变化,不同冲击振动振幅条件下页岩渗透率变化特征,不同冲击振动时间下页岩渗透率变化特征,冲击振动参数与页岩渗透率之间的变化关系。

另外,所述步骤(6)包括:无振动作用下页岩吸附/解吸特征,冲击振动作用下页岩吸附/解吸特征,冲击振动对页岩吸附/解吸规律的影响,冲击振动参数与页岩气吸附量之间的描述关系式。

另外,所述步骤(7)包括:页岩储层冲击振动增渗效应与协同增渗作用机理,页岩储层冲击振动增渗作用参数(振幅、频率等)配置关系。

以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属本发明技术方案的保护范围。

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