[发明专利]一种确定页岩气压裂液返排模型的方法

说明书

本发明公开了一种确定页岩气压裂液返排模型的方法，包括以下步骤：计算水以汽态形式存在于天然气中的溶解饱和度；使用页岩气井实际生产数据，绘制水气比与累计产气量的双对数曲线图，基于溶解饱和度，当水气比的变化范围与溶解饱和度相当时，表明水以蒸汽形态进行返排；根据水气比与累计产气量的双对数曲线图，分析曲线斜率与压裂液返排机理的关系，得到负二分之一斜率对应天然气置换压裂液返排，负一斜率对应水以蒸汽状态溶解于天然气中返排，从而建立压裂液返排模型；基于压裂液返排模型，根据待检测某页岩气井的水气比与累计产气量在双对数曲线中的斜率，判断其压裂液返排模型属于天然气置换压裂液返排还是水以蒸汽状态溶解于天然气中返排。

技术领域

本发明涉及页岩气藏开发技术领域，特别涉及一种确定页岩气压裂液返排模型的方法。

背景技术

近十几年来，水平井分段压裂技术使页岩气藏的开发生产取得了巨大成功。在水力压裂施工过程中，大量的压裂液注入地层中形成裂缝，压裂液量是常规油气藏的5到10倍。根据压裂现场收集到的资料，压裂施工结束后只有少部分压裂液返排到地面，返排率通常为10％到40％。

研究表明，造成压裂液返排率较低的主要原因有人造裂缝中压裂液返排效果差，页岩润湿作用、毛管作用和相对渗透率造成压裂液滞留在基质孔隙中，以及复杂缝网中的压裂液不能有效排出。Mahadevan(2005)认为页岩具有较高的毛管压力使得压裂液滞留在人造裂缝周围的基质孔隙中，基质孔隙中较高的含水饱和度会降低页岩气的相对渗透率，从而影响气井产能。King(2010)指出较低的压裂液返排率与天然裂缝的渗透率、相关润湿环境和人造裂缝中返排路径曲折程度有关。储层改造有效体积可能比压裂液压穿的范围要小，而残留在复杂缝网中的压裂液会阻断天然气的产出。Clarkson(2012)压裂施工结束后的压裂液生产和压力数据可以用于确定裂缝改造参数和预测页岩气储层的最终采收率(EUR)。

Mahadevan和Sharma(2003)实验研究表明地层中残留压裂液的返排机理有两种：首先是天然气置换地层水，随后当地层压力降低时，水蒸气在天然气中的溶解达到不饱和状态，水以蒸汽形态溶解在天然气中随天然气一同生产。水以汽态形式下进行的返排通常会持续很长时间，一般达数月以上。

虽然返排测试阶段压裂液返排率较低，但实际生产数据表明北美页岩气藏的生产井在生产两年多后还在产出压裂液，很少有人研究在页岩气井生产阶段的压裂液生产规律以及压裂液生产对气井产能的影响。目前，尚未看到确定页岩气井压裂液生产机理和反映压裂液返排率对气井产能影响的研究方法，无法诊断气井生产过程中出现的问题，无法确定产水对气井产能的影响，从而限制了页岩气井的稳产能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的尚未看到确定页岩气井压裂液生产机理和反映压裂液返排率对气井产能影响的研究方法，无法诊断气井生产过程中出现的问题，无法确定压裂液生产对气井产能的影响，从而限制了页岩气井的稳产能力的不足，提供一种确定页岩气压裂液返排模型的方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种确定页岩气压裂液返排模型的方法，包括以下步骤：

步骤一：计算水以汽态形式存在于天然气中的溶解饱和度；

步骤二：使用页岩气井实际生产数据，绘制水气比与累计产气量的双对数曲线图，基于步骤一得到的溶解饱和度，当水气比的变化范围与溶解饱和度相当时，表明水以蒸汽形态进行返排；

步骤三：根据水气比与累计产气量的双对数曲线图，分析曲线斜率与压裂液返排机理的关系，得到负二分之一斜率对应天然气置换压裂液返排，负一斜率对应水以蒸汽状态溶解于天然气中返排，从而建立压裂液返排模型；

步骤四：基于步骤三所述的压裂液返排模型，根据待检测某页岩气井的水气比与累计产气量在双对数曲线中的斜率，判断其压裂液返排模型属于天然气置换压裂液返排还是水以蒸汽状态溶解于天然气中返排。