[发明专利]页岩气井体积压裂后压裂液返排率的实验测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种页岩气井体积压裂后压裂液返排率的实验测试装置及方法，该装置主要包括夹持器、压力机、恒温箱、恒速恒压泵、中间容器、恒速恒压泵出口阀、流体入口阀、流体出口阀、氮气瓶出口阀、氮气瓶、出口阀，测试方法主要包括步骤：1)岩样制备；2)页岩物性参数测试；3)测试参数计算；4)压裂液配制及压裂液密度测试；5)试验参数测试；6)页岩返排率计算；本发明综合考虑地层温度、地层应力、流体压力对页岩返排率的影响，并将影响因素因素定量化表征，能够反映页岩在真实地层条件下返排率的测试方法，为页岩返排制度优化提供理论依据。

技术领域

本发明涉及石油天然气开发领域，尤其是页岩水力压裂过程中一种页岩气井体积压裂后压裂液返排率的实验测试装置及方法。

背景技术

页岩气作为非常规油气资源的重要组成部分，由于其资源量的巨大以及能源的清洁特性得到了人们的广泛重视与开发。因其储层具有脆性高、渗透性差、天然微裂缝发育等特点，水平井大规模多段体积压裂技术，已成为页岩气等非常规油气藏经济有效开发的一种普遍采用的开发方式。在页岩气藏水力压裂的过程中，上万方的压裂液被注入到储层中，但是矿场统计的结果却表明压裂液的返排率极低且差异较大，大部分页岩气井返排率小于50％，同一页岩气藏，同一井组的不同气井在压裂后的返排率差异较大。和常规砂岩不同，页岩气井出现了低返排率，高产量的现象，由此可见准确的预测页岩气井返排率对页岩气井产能尤为重要。但影响返排率的因素众多，包括储层物性、压裂施工、生产动态等参数，且不同因素有干扰，使得页岩气井压后返排率预测十分困难。研究表明，页岩地层温度、地层应力、流体压力等都对返排率有影响，但目前的研究并未同时考虑这些因素。因此定量的表征真实地层条件页岩气井压后返排率，对页岩气井返排制度优化和提高单井产能具有重要的指导作用。目前页岩气井返排率预测方法主要有数值模拟方法和实验方法，具体内容如下：

(1)张涛等(张涛,李相方,杨立峰.关井时机对页岩气井返排率和产能的影响[J].天然气工艺,2017,37(8):48-59)该方法根据页岩气井的实际生产数据，建立典型的油藏数值模型，研究不同生产制度对页岩气井返排率和产能的影响。该方法有效的考虑了流体压力等因素，但没有考虑地层温度，同时模型简化因素较多。

(2)王飞等(王飞,潘子晴.化学势差驱动下的页岩储层压裂液返排数值模拟[J].石油勘探与开发,2016,43(6):971-977)该方法建立了考虑黏性力、毛细管力及渗透压的基质和裂缝气水两相流动数学模型，模拟了化学势差驱动下的压裂液返排动态，对页岩气井压后返排率进行了预测和影响因素分析。该方法考虑了流体压力等因素，但数值求解假设条件较多，模拟结果误差较大，同时没有考虑地层温度等因素对页岩返排率的影响。

(3)康毅力等(康毅力,张晓怡,游利军.页岩气藏自然返排缓解水相圈闭损害实验研究[J].天然气地球科学,2017,28(6):819-826)该方法采用实验的手段，利用川东龙马溪组页岩样品，在岩心柱尺度上实验模拟增产改造时压裂液自吸和返排过程，讨论了孔隙结构、裂缝发育情况、返排压差及时间影响自吸—返排效果的机理。该方法利用返排装置考虑了驱替压差和地层围压对返排率的影响，但该实验返排是在自发渗吸之后开展岩样返排，而没有模拟页岩真实的自吸和返排的动态过程，同时地层温度也没有考虑。

上述3种方法都没有综合考虑地层温度、地层应力、流体压力等因素对页岩返排率的影响，目前尚无方法同时考虑这些因素并定量化表征，因此有必要研究页岩在真实地层条件下返排率的测试方法，为页岩返排制度优化提供理论依据。

发明内容

本发明的目的是综合考虑地层温度、地层应力、流体压力对页岩返排率的影响，并将影响因素因素定量化表征。