一种用于现场测试页岩气井减阻水的降阻率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于测试减阻水的降阻率的方法，特别涉及一种用于现场测试页 岩气井减阻水的降阻率的方法。
【背景技术】
[0002] -般采用管路摩阻测量仪对页岩气井进行实验模拟的方法来测量减阻水的降阻 率，该实验测试方法只能测得剪切速率低于10000S 1的减阻水的降阻率。受流量和剪切速 率的限制，无法准确地测出剪切速率高于10000s 1环境下的减阻水的降阻率。准确测量出 减阻水的降阻率的数据可以为从几种不同的减阻水中进行优选提供依据，也可为压裂设计 和施工压力预测提供重要的依据。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明提出了一种用于现场测试页岩气井减阻水的降阻率的方 法，用该方法在高剪切速率（剪切速率大于10000s 4的环境下也能准确测量出减阻水的降 阻率。该方法包括下列步骤：
[0004] 步骤1 :用活性水注满套管完井井筒，然后将活性水以流量Q注入套管柱，记录活 性水以流量Q注入套管柱时套管完井井筒的井口内的压强Ρ:，并基于套管柱的内径D、活性 水流量Q和从套管完井井筒的井口沿套管柱至射孔孔眼的长度Η计算出活性水以流量Q注 入套管柱时的活性水摩阻ΔΡ ;
[0005] 步骤2 :用减阻水注满套管完井井筒，然后将减阻水以流量Q注入套管柱，记录减 阻水以流量Q注入套管柱时套管完井井筒的井口内的压强Ρ 2，并基于活性水以流量Q注入 套管柱时套管完井井筒的井口内的压强Ρ:、减阻水以流量Q注入套管柱时套管完井井筒的 井口内的压强P 2和活性水以流量Q注入套管柱时的活性水摩阻△ P计算出减阻水以流量Q 注入套管柱时的降阻率μ。
[0006] 在一个具体的实施例中，通过式（1)来计算活性水以流量Q注入套管柱时的活性 水摩阻ΔΡ，
[0007] ΔΡ = 1.385X 106XD4.8XQL8XH (1)，
[0008] 其中：Δ P的单位为MPa ;D的单位为mm ;Q的单位为m3/min ;H的单位为m。
[0009] 在一个具体的实施例中，用式（2)计算减阻水以流量Q注入套管柱时的降阻率μ，
[0010]
[0011] 其中：ΔΡ的单位为MPa ;Pi的单位为MPa ;Ρ2的单位为MPa ; μ为百分数。
[0012] 在一个具体的实施例中，该方法还包括处于步骤2后的步骤3 :在同一套管完井井 筒中测出若干组以不同流量注入套管柱的减阻水的降阻率，用曲线拟合的方法计算出以减 阻水流量和减阻水的降阻率为变量的曲线方程。准确测量不同排量下的减阻水的减阻率并 推导出以减阻水流量和减阻水的降阻率为变量的曲线方程可为井口施工压力的预充提供 依据。
[0013] 在一个具体的实施例中，该方法在步骤1前还包括预步骤1和预步骤2,其中
[0014] 预步骤1 :用活性水注满套管完井井筒后，将活性水流量慢慢增大，活性水流量升 高至流量Q的过程中，若套管完井井筒的井口内的压强达到安全限压时则停止注入活性水 并执行预步骤2,若套管完井井筒的井口内的压强始终低于安全限压则执行步骤1，
[0015] 预步骤2 :将酸液注入套管完井井筒并通过射孔孔眼进入页岩气层，重新开始执 行预步骤1。
[0016] 预步骤1的好处在于，在套管完井井筒从射孔孔眼排液的能力小于水泵注入的流 量Q时，可以避免承压部件爆裂，确保整套装置和测试人员的安全。
[0017] 预步骤2的好处在于，酸液腐蚀页岩地层，使得射孔孔眼增大，从而增大套管完井 井筒的排液能力，使得试验可以继续增大水泵注入的流量Q。
[0018] 在一个具体的实施例中，在步骤1执行后间隔一段时间再执行步骤2。步骤1向页 岩地层排入了活性水，活性水在一定的时间内还会滞留在射孔孔眼附近的页岩里，如果这 时立即实施步骤2则会产生一定的误差，在步骤1执行后间隔一段时间再执行步骤2,即可 减小误差。
[0019] 在一个具体的实施例中，该一段时间为2min。两分钟的时间可以使绝大部分活性 水都排入到页岩地层的深处。
[0020] 在一个具体的实施例中，在步骤2中用至少1. 5倍于套管完井井筒体积的减阻水 来注满套管完井井筒。多于一个套管完井井筒体积的减阻水进入射孔孔眼附近的页岩替换 掉滞留在此的活性水，从而增加测量的精确度。
[0021 ] 在一个具体的实施例中，在步骤1或步骤2中，将活性水或减阻水的流量切换到Q 后过一个时间段再记录活性水套管完井井筒的井口内的压强Pi或P2。流量突然变化导致套 管柱内的流体产生震荡，这时等该震荡减小或消失再来读取压力表的数据可以减小误差。
[0022] 在一个具体的实施例中，该一个时间段为2min。两分钟可以使得切换流量带来的 震荡消失。
[0023] 在一个具体的实施例中，若干组减阻水注入套管柱的流量数值由小到大排列为等 差数列。等差数列排列的流量数值在判断曲线类型时更加准确。
[0024] 在一个具体的实施例中，测出减阻水以不同的6个流量注入套管柱时的降阻率， 并以此拟合以减阻水流量和减阻水的降阻率为变量的曲线方程。对六组不同的流量下的减 阻水的降阻率进行测量既能保证曲线方程能达到所需的精度，也具有很高的经济性，即曲 线方程的精度和经济性达到一个合理的平衡。
[0025] 在一个具体的实施例中，测出减阻水以流量2、4、6、8、10、12m3/min注入套管柱时 的降阻率，并以此拟合以减阻水流量和减阻水的降阻率为变量的曲线方程。选择该组流量 贴近与施工流量，在更加贴近施工流量下得到的曲线方程用于预测施工压力将更加准确。
【附图说明】
[0026] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
[0027] 图1为本发明一种实施方式的试验装置与套管完井井筒的装配示意图。
[0028] 在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0029] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0030] 图1为本发明的一种实施方式的试验装置与套管完井井筒的装配示意图。该实施 方式在对页岩气井进行下套管完井工艺、射孔工艺施工以后进行实施。下套管完井工艺是 指将若干个两两密封连接的套管构成的套管柱22放入页岩气井21内，并用套管柱22支撑 住页岩气井21，套管柱22内形成通道，套管柱22将该通道与地层隔离开来。射孔工艺是 指将射孔专用仪器设备通过套管柱输送到井下预定深度，对准页岩地层1引爆射孔器，聚 能射孔弹被导爆索引爆后，爆轰波以7000~8000m/s向前传播，产生高温、高压冲击波，从 而穿透套管柱22进入地层，形成一个孔道，孔道即为射孔孔眼3,构成页岩地层至套管柱22 内连通的一项技术。
[0031] 本实施方式在页岩气水平裂压技术的下套管完井工艺、射孔工艺实施后进行。这 时，形成了具有射孔孔眼3的套管完井井筒2。套管完井井筒2包括页岩气井21以及紧贴 页岩气井21井壁的套管柱22。套管柱22上的孔眼31与页岩地层1上的裂缝32连通，形 成射孔孔眼3。套管柱22封固页岩气井21，使得页岩气井21在没有射孔孔眼3的位置无 法通过套管柱22内的通道与地表连通。
[0032] 活性水源5、减阻水源6以及酸液源7分别可以提供活性水、减阻水以及酸液。例 如，活性水源5、减阻水源6以及酸液源7分别是活性水池、减阻水池以及酸液池，或者，活性 水源5、减阻水源6以及酸液源7分别是装载活性水的活性水罐、装载减阻水的减阻水罐以 及装载酸液的酸液罐。优选地，酸液为浓度为15%的稀盐酸或稀硝酸。
[0033] 压裂车组包括压裂车。压裂车包括水泵4。水泵4的出液口 41连接套管柱22背 离页岩气井21的井底的端部23。水泵4的进液口 42可选择的接通到活性水源5、减阻水 源6或酸液源7,且水泵4不同时接通活性水源5、减阻水源6或酸液源7。例如，水泵4的 进液口连接一个四通件，活性水源5、减阻水源6和酸液源7通过一个阀门连接到四通件上， 一次只打开一个阀门。水泵4的可以将活性水源5提供的活性水或减阻水源6提供的减阻 水以一定流量Q注入套管柱22内。活性水或减阻水流至套管柱22的孔眼31位置，从射孔 孔眼3流出到页岩地层1中。页岩地层1的对液体的容量非常大。优选地，水泵4为容积 泵，保证注入流量稳定。
[0034] 压力表8设置在套管柱22的页岩气井口位置，用于测量套管柱22内水平于页岩 气井井口位置的液压压强。
[0035] 在本实施例中，现场测试用于现场测试页岩气井减阻水的降阻率的方法包括预步 骤1和预步骤2。
[0036] 预步骤1 :在整套装置连接后，将水泵4的进液口 42接通到活性水水源5,打开水 泵4,将活性水注满套管柱22。活性水注满套管柱22后先将水泵4流量调小，然后缓缓增 大水泵4流量，同时观察压力表8。若水泵4流量升高至流量Q的过程中，压力表8显示的 压强接近整套装置的安全限压时则停泵，并进入预步骤2。若水泵4流量升高至流量Q的过 程中，压力表8显示的压强低于整套装置的安全限压则进入步骤1。
[0037] 预步骤2 :将水泵4的进液口 42接通至酸液源7,打开水泵4,将酸液经套管柱22 注入页岩地层1。再进入预步骤1。
[0038] 预步骤1的好处在于，在套管完井井筒2从射孔孔眼3排液的能力小于水泵4注 入的流量Q时，避免承压部件爆裂，确保整套装置和测试人员的安全。当然，在水泵4注入 的流量Q非常小时，本领域的技术人员可以根据经验判断套管完井井筒2的排液能力远大 于水泵4注入的流量Q时，直接进入步骤1。预步骤2的好处在于，酸液腐蚀页岩地层，使得 射孔孔眼3增大