受美国浓淡商店成功开发的影响,全球浓淡商店的探索开发正在蓬勃进行。据权威专家估算,2010年美国页岩气总产量为1000亿立方米,占美国当时天然气总产量的20%。页岩气田的开发方式与通常的砂岩气田不同,页岩气井通常需要体积压缩工程。
随着世界经济的发展,能源在发达国家和发展中国家中的经济地位日益激增。各国的石油科学技术人员加深了对页岩贮藏层的特点和成藏条件的理解,裂缝技术不断优化,页岩贮藏层的探查也在全世界蔓延。然而,在体积裂纹工程之前,可能需要可靠的遮蔽层的基础物理参数。
微包络测试技术可以通过识别测试的压力变化材料的流动状态来进一步获得储层和裂纹相关参数。从国内外文献资料中可以看出,目前对页岩气井的微缩测试诊断技术大多基于二维裂纹模型,基于三维裂纹模型的诊断技术相对较少。在本文中,我们讨论了微包络测试的诊断技术及其应用,首先建立了浓淡井微包络阶段泵注入流体的渗流模型,然后根据压降导数曲线和压力导数曲线建立浓淡确定气溶胶的各流动形态,针对页岩气溶胶的各流动形态,构建考虑到高变化的三维微包络下降试验诊断模型,并反转剃须刀参数、裂纹参数、裂纹改造体积。因此,可以为页岩气田的开发提供地质资料,为页岩气田的裂纹方案的调整和裂纹参数的优化提供重要的依据。1.2研究国内外现状1.2.1页岩储存层的基本特性岩石矿物的特征:通常页岩矿物成分主要包括石英、碳酸盐岩、粘土矿物及少量方解石、长石等[1]。
个不同盆地的页岩矿物成分有很大区别。在美国主要的页岩块中,石英含量都大于30%。但是,各盆地之间的碳酸盐岩量差异很大。碳酸盐岩的含量在英福特页岩盆地中最高,达到56%,是伍德福特页岩盆地中最低的4%。与美国主要页岩存储层相比,我国页岩存储层中的脆性矿物含量、粘土矿物含量及石英矿物含量整体较高,但碳酸盐矿物含量总体较少。
以四川盆地A块的页岩地层为例,石英的平均含量为44.7%,粘土矿物的平均含量为32.6%,碳酸盐岩的矿物平均含量为10.5%。嵌入天然裂缝中的脆性矿物含量越高,该页岩地层就越容易达到体积的裂缝。相反,如果页岩地层中伊利石、绿土石灰含量高,地层就很难开裂。因此,脆性矿物含量和粘土含量大大确定了遮蔽层的脆性指数。空隙和喉道的特征:浓淡存储层非常致密,其喉喉的选择性与以往的砂岩存储层大不相同,以纳米级的空隙半径为中心,空隙率和磁导率极低[2]。
根据基础资料,密西西比盆地的香草块的浓淡间隙半径范围为5nm~750nm[3],平均为100nm。在麦肯锡盆地,浅遮蔽空隙的半径为25nm~1000nm,深层遮蔽空隙的半径缩小到2.5nm~25nm。中国四川盆地优质遮蔽层空隙半径约为100nm。在北美,以巴尔块岩为例,空隙率为4%~10%,渗透率为0.05mm~1.0mD,中国四川盆地威远块B1页岩小层的空隙率为0.34%~8.1%,平均空隙率为3.02%前后[4];奥尔多斯盆地B2页岩小层的空隙率为0.4%-1.5%,渗透率为0.012mD~0.6953D。气体的固有性:在页岩地层中,20%~85%的气体在吸附状态下被有机质保存,剩下的15%-80%的游离状态气体主要存在于纳米级的空隙和天然裂缝中。在
页岩井正式生产的初期,小层内游离状态的气体首先从地层流向井筒[5],随着生产压力逐渐下降,脱附的气体开始从页岩地层上升。1.2.2微注压降试验的研究进展微注压降测试的定义:微注压降试验又被称为诊断性压缩注入试验。该测试技术的主要内容是以一定的微小排气量向地层注入一定量的液体,使地层产生微小的破裂,使井筒周围产生比原始地层压力更高的区域,关闭水井,将微小的裂缝内的液体通过差压过滤而流失到地层,井筒压力逐渐恢复。地层压力[6]下降。该技术可以识别测试的气井压力变化材料的流动状态,并且可以获得关于储层和裂纹的参数。
微浮雕测试流程如图1.1所示。图1.1微压印测试流程示意图Fig.1.1Atypicalprocessdiageramofadiagnosticinjection/fall-offtest1979年,Nolte[7]提出了一种分析技术,该分析技术从储层压缩施工后的压降曲线中确定裂纹参数。此后,我们改进了压降分析方法,并将该方法应用于二维裂纹模型。
年,Nolte[7]使用分析方法构建龟裂闭塞时间与泵注水时间的G函数关系,当压力和G函数制作图纸时,可以绘制某个点的切线。通过裂缝闭合虚线的倾斜,可以计算裂纹闭合阶段流体的总过滤系数,裂纹液效率,裂纹几何形状和裂纹闭合时间。1985年,Martins和Harper[8]对椭圆形裂缝进行压降分析。他们认为平均压力降低的速度取决于流体过滤速度和裂缝的复杂性。他们指出,在已知的裂纹长度和高度或径向裂纹的情况下,裂纹处于开裂状态,复杂程度保持恒定。
之间的研究活动的重点主要是确定整体的滤波系数。1986年,绘制了Soliman[9]压力和时间的半对数导数曲线。在泵停止时间之前,特征性的切线倾斜1/4对应于裂缝双线性流,切线梯度1/2对应地层线性流,切线梯度0对应地层直径流。泵停止时间后,特征切线倾斜-3/4对应于裂缝双线性流。19
年,Bourdet[11]使用Horner时间、Agarwal有效时间[12]和重叠时间计算了各流动形式的特征直线的倾斜,但是该方法仅适用于传统的存储层试运行,不适用于短时间内的非常规量存储层试验。1
7年,Nolte[13]绘制了一条直线流动时间平方的压降导数曲线,并利用其切线倾斜来识别预留流形式。年,Castillo[14]认为,如果滤波器系数由未压缩滤波器控制并且与压力、粘度和渗透率有关,则Nolte提出的压降曲线的分析方法是不合理的。利用压力及其导函数与G函数的时间关系曲线、平方根时间曲线,他解决了瞬时停止泵压力、裂纹闭合压力、接头压力、裂纹液效率和压力敏感存储层的滤波损失系数。19
年,Nolte[15]的后续工作覆盖了裂纹液泵的注入阶段和裂缝关闭后的压力动态分析。
从净压力和时间双重对数曲线的斜率分析了二维裂纹模型,观察到裂纹高度和裂缝闭合,可以推测二维裂纹模型的基本参数,为后续的裂纹工程提供了重要资料。1989年,Meyer[16]总结了比G函数更完美的分析。
还提出了一种可以结合岩石弹塑性力学和流体动力学的三维裂纹模型,该模型的建议改进了传统油井泵停止后的压降曲线分析方法,并比较全面地考虑了三维地层裂缝的延长问题。1
1年,Nolte[17]是二次元裂缝模型的净压