一种开采页岩气的方法

摘要

本发明提出一种开采页岩气的方法。该方法采用压裂水平井，通过射孔技术形成人工裂缝，进行试验性开采确定压裂水平井控制区域面积、动用半径，准确评估压裂缝控制区域内气体体积流量，形成有效合理的动用开发系统，开采页岩气藏。本发明提供的方法可行性强、可靠性高、能够提供页岩储层不同孔隙介质尺寸及地层压力下的有效开采，明确页岩储层的压力分布特征，是一种经济效益高的开采方法。

主权项

一种开采页岩气的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在所要开采的页岩气储层全区中选定一块试验区，确定该试验区的扩散系数D_k，其中，所述扩散系数D_k满足如下公式：$D_k=\frac{d_{pore}}{3}\sqrt{\frac{8RT}{\pi M}},$其中，d_pore为储层基质平均孔隙直径，单位为m；M为气体分子质量，单位为kg/mol；T为气层温度，单位为K；R为气体常数，单位为Pa·m³/(mol·K)；(2)选择试验区的压裂缝半长x_f、压裂缝间距x_d，按照所选择的压裂缝半长x_f、压裂缝间距x_d对试验区的水平井进行射孔和压裂，使其生成垂直井筒的孔眼和压裂缝；测量地层压力p_e，选择压裂水平井井底流压p_w，对试验区进行页岩气开采；(3)确定出试验区页岩储层的单条裂缝的动用半径r_c、单条裂缝的控制区域形状和单条裂缝的控制区域面积S_f，以满足该试验区页岩气储层的有效动用；并确定出试验区压裂水平井多条裂缝共同作用时，试验区的气体体积流量Q_f；其中所述动用半径r_c满足如下公式：$r_c=e^{\frac{3{\left({\mathrm{\mu D}}_k\right)}^2-2{\mathrm{kC}}_2}{2{\mathrm{kC}}_1}}$其中，$C_1=\frac{k({p_e}^2-{p_w}^2)+{\mathrm{\mu D}}_k(p_e-p_w)}{2\ln \frac{r_e}{r_w}},C_2\frac{k({p_w}^2{\mathrm{lnr}}_e-{p_e}^2{\mathrm{lnr}}_w)+2{\mathrm{\mu D}}_k(p_k{\mathrm{lnr}}_e-p_e{\mathrm{lnr}}_w)}{2\ln \frac{r_e}{r_w}},$其中，k为储层基质渗透率，单位为m²；μ为页岩气体粘度，单位为Pa·s；r_w为压裂水平井半径，单位为m；p_w为压裂水平井井底流压，单位为Pa；r_e为泄压半径，单位为m；p_e为地层压力，单位为Pa；(4)优化压裂缝半长x_f、压裂缝间距x_d、压裂水平井井底流压p_w使试验区的所述气体体积流量Q_f达到最优体积流量，优化得到最优的压裂缝半长x_f、压裂缝间距x_d、压裂水平井井底流压p_w；根据试验区确定的所述最优的压裂缝半长x_f、压裂缝间距x_d、压裂水平井井底流压p_w对全区进行页岩气开采。