本發(fā)明涉及頁巖儲層壓裂增產(chǎn)改造領(lǐng)域，更具體涉及一種適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法。
背景技術(shù)：
目前，測試壓裂在頁巖氣中的做法通常采用常規(guī)砂巖中的方法，只是規(guī)模稍微大了些。但由于頁巖氣與常規(guī)砂巖氣的特殊性與復(fù)雜性，常規(guī)測試壓裂的設(shè)計方法主要存在以下問題：
1)由于頁巖不是滲吸漲破，而是彎曲變形破裂，所以，常規(guī)的臺階式升排量設(shè)計，尤其是多級臺階升模式需要改進；
2)由于頁巖的水平層理縫/紋理縫相對發(fā)育，起步排量設(shè)計如太小，會造成后續(xù)即使高排量也難以穿過第一個層理縫/紋理縫；
3)尤其是水平井第一段壓裂時的井筒堵塞物嚴(yán)重，以往一般不先行酸化預(yù)處理就進行測試壓裂，會給地層特性解釋造成一定的假象和干擾效應(yīng)；
4)最高臺階式排量的持續(xù)時間相對較短，一來裂縫遇到天然裂縫的概率降低，二來此段液量決定整個的測試壓裂用液規(guī)模，用液量少了，產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力較小，對裂縫附近地應(yīng)力場的改變(兩向水平應(yīng)力趨于均勻化)效果不明顯，導(dǎo)致主壓裂時產(chǎn)生裂縫復(fù)雜性或裂縫轉(zhuǎn)向的概率大幅降低；
5)壓后停泵關(guān)井的時間相對較短，一般只有1個小時，與常規(guī)測試壓裂的停泵關(guān)井時間相當(dāng)。由于頁巖基質(zhì)的極低滲透性，除非連續(xù)溝通相互連通的天然裂縫或?qū)永砜p/紋理縫，否則，停泵關(guān)井時間過短，裂縫可能遠未達到閉合時間，給裂縫解釋帶來很大的困難。
因此，必須設(shè)計一種適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，至少解決上述的其中一個問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，以獲取頁巖地層的最小水平主應(yīng)力、裂縫閉合時間、天然裂縫發(fā)育程度及地層的濾失情況等關(guān)鍵特性參數(shù)，并達到誘導(dǎo)裂縫轉(zhuǎn)向的效果，為主壓裂時的裂縫轉(zhuǎn)向或形成復(fù)雜裂縫奠定基礎(chǔ)，提高主壓裂改造體積和壓裂效果。
為達上述目的，本發(fā)明提供一種適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，其包括以下步驟：
(1)酸預(yù)處理的步驟；
(2)確定最高排量的穩(wěn)定注入時間及液量的步驟；
(3)臺階升的步驟：臺階式地逐漸提升排量至所述最高排量；
(4)臺階降的步驟：從所述的最高排量臺階式地逐漸降低排量；
(5)壓力降落測試的步驟：壓裂停泵后，停泵關(guān)井一段預(yù)設(shè)時間直至壓力降落的曲線出現(xiàn)拐點。
所述的適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，其中，步驟(2)中，通過模擬手段，只改變排量，而不改變其他參數(shù)，考察排量對裂縫凈壓力的敏感性。
所述的適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，其中，步驟(2)中，當(dāng)裂縫凈壓力超過原始水平應(yīng)力差值時，則認(rèn)為此時排量為最高排量。
所述的適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，其中，步驟(2)中，當(dāng)裂縫凈壓力無法超過原始水平應(yīng)力差值時，則采用常規(guī)端部脫砂技術(shù)提升裂縫凈壓力，使裂縫凈壓力超過原始水平應(yīng)力差值，并認(rèn)為此時排量為最高排量。
所述的適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，其中，步驟(2)中，通過模擬手段，只改變液量，而不改變其他參數(shù)，考察液量對裂縫凈壓力的敏感性。
所述的適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，其中，步驟(2)中，通過模擬手段，只改變壓裂液黏度，而不改變其他參數(shù)，考察壓裂液黏度對裂縫凈壓力的敏感性。
所述的適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，其中，步驟(2)中，需要保證測試壓裂的裂縫長度至少達到主壓裂裂縫的50％以上。
所述的適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，其中，步驟(3)中的臺階數(shù)為2個，步驟(4)中的臺階數(shù)為3-5個。
所述的適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，其中，步驟(5)中，停泵關(guān)井時間為120-240分鐘。
所述的適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，其中，步驟(1)中，使用15％的工業(yè)鹽酸進行酸預(yù)處理，用量為10-15m3，排量為1-1.5m3/min。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過酸預(yù)處理、確定最高排量的穩(wěn)定注入時間及液量、臺階升、臺階降設(shè)計和壓力降落測試等步驟，獲取頁巖地層的最小水平主應(yīng)力、裂縫閉合時間、天然裂縫發(fā)育程度及地層的濾失情況等關(guān)鍵特性參數(shù)，并達到誘導(dǎo)裂縫轉(zhuǎn)向的效果，為主壓裂時的裂縫轉(zhuǎn)向或形成復(fù)雜裂縫奠定基礎(chǔ)，提高主壓裂改造體積和壓裂效果。本發(fā)明設(shè)計合理、工藝簡單、便于操作。
具體實施方式
下面將對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明的主要設(shè)計思路為：
①測試壓裂除了認(rèn)識頁巖地層的關(guān)鍵特性參數(shù)和使誘導(dǎo)裂縫轉(zhuǎn)向的兩個目標(biāo)，還主要肩負著為主壓裂裂縫探路的目的，因此，為避免大部分液體都進入鄰近的層理縫/紋理縫中，在臺階升過程中，一要提高起步排量，二是縮小臺階升排量的臺階數(shù)，以達到壓開所有層理縫/紋理縫的目的。
②裂縫正常起裂延伸后，以裂縫內(nèi)凈壓力為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化排量、液量及液體黏度的最佳組合。裂縫凈壓力的目標(biāo)值，至少要超過頁巖地層原始的兩向水平應(yīng)力差值。如果排量、液量及黏度組合可以突破上述應(yīng)力差的臨界值，則測試壓裂的第二個目標(biāo)基本達到了；如果裂縫凈壓力很難達到上述應(yīng)力差的臨界值，則在主壓裂時要考慮其它的裂縫轉(zhuǎn)向措施，如提高施工砂液比或其它縫內(nèi)暫堵劑。
③常規(guī)的臺階降過程中，以壓力穩(wěn)定為原則，有時15秒就變化一個排量，在頁巖中，考慮到頁巖的強非均質(zhì)性，15秒的壓力穩(wěn)定時間可能偏短，可適當(dāng)延長到1分鐘以上。
④壓力降落測試時間由常規(guī)的1小時延長到2-3小時以上，由于頁巖基質(zhì)的極低滲透性，2-3小時裂縫可能仍無法閉合，現(xiàn)場測試時可觀察壓力降落的速率，如速率有明顯的變化即認(rèn)為裂縫的閉合點可能已經(jīng)到了。
基于以上的設(shè)計思路，本發(fā)明提供了一種適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，其主要包括以下步驟：
(1)酸預(yù)處理的步驟：
一般用15％的工業(yè)鹽酸，用量10-15m3為宜，排量1-1.5m3/min。目的是解除 井筒內(nèi)污染堵塞物。
(2)確定最高排量的穩(wěn)定注入時間及液量的步驟：
以常用的成熟商業(yè)軟件MEYER為模擬手段，先考察單因素敏感性，如只變排量，其他參數(shù)不變，考察裂縫凈壓力與排量的敏感性(當(dāng)凈壓力超過原始水平應(yīng)力差值，即可視為最高排量；若凈壓力無法超過原始水平應(yīng)力差值，則采用常規(guī)端部脫砂技術(shù)提升凈壓力，使凈壓力超過原始水平應(yīng)力差值，來獲取最高排量)依此類推再分別考察液量及壓裂液黏度等因素對裂縫凈壓力的敏感性。
為方便起見，可以綜合調(diào)整裂縫凈壓力敏感性最強的兩個參數(shù)組合。
有時即使液量對裂縫凈壓力影響不敏感，為了實現(xiàn)大范圍內(nèi)的應(yīng)力場的趨均化的有利變化，也可適當(dāng)多注入一些液量，測試壓裂的裂縫長度至少達到主壓裂裂縫的50％-60％以上。
(3)臺階升的步驟：
考慮到頁巖破裂的特殊性及壓開所有層理縫/紋理縫的目的，初始的排量設(shè)計可以適當(dāng)從原先的2-3m3/min提升到5-6m3/min。
一般設(shè)計2個臺階，第二個排量就提升到主壓裂設(shè)計的預(yù)期最高排量，如10m3/min，或15m3/min。
(4)臺階降的步驟：
雖然臺階升只有2個，但是臺階降可以達到3-5個，可從最高排量開始，每次降低25-30％左右，或者每次降低固定的排量，如3-4m3/min。每次臺階穩(wěn)定的時間60-120秒。
(5)壓力降落測試的步驟：
壓裂停泵后，停泵關(guān)井120-180分鐘，視壓力降落速率的變化情況，適當(dāng)降低或延長停泵時間。如壓力降落速率一直沒有變化，最多可將停泵時間延長到240分鐘，直至壓力降落的速率有明顯的變化即認(rèn)為裂縫的閉合點可能已經(jīng)到了。
所謂的明顯的變化，是指在頁巖氣井測試壓裂中，停泵后壓力曲線會迅速下降，將出現(xiàn)拐點，之后壓力曲線又變?yōu)槠骄?，而停泵時間必須在拐點之后。
本發(fā)明能夠達到以下的技術(shù)效果：
(1)認(rèn)識頁巖地層的關(guān)鍵特性參數(shù)，如最小水平主應(yīng)力、裂縫閉合時間、天然裂縫發(fā)育程度及地層的濾失情況；
(2)達到誘導(dǎo)裂縫轉(zhuǎn)向的效果，即為主壓裂時的裂縫轉(zhuǎn)向或形成復(fù)雜裂縫 奠定基礎(chǔ)。
由于常規(guī)測試壓裂一般只具有上述第一個目標(biāo)，而本發(fā)明還具有第二個目標(biāo)，而這個目標(biāo)對頁巖氣壓裂設(shè)計而言更為重要。
本發(fā)明是一種適合于頁巖氣井的小型測試壓裂方法，通過酸預(yù)處理、確定最高排量的穩(wěn)定注入時間及液量、臺階升、臺階降設(shè)計和壓力降落測試等步驟，獲取頁巖地層的最小水平主應(yīng)力、裂縫閉合時間、天然裂縫發(fā)育程度及地層的濾失情況等關(guān)鍵特性參數(shù)，并達到誘導(dǎo)裂縫轉(zhuǎn)向的效果，為主壓裂時的裂縫轉(zhuǎn)向或形成復(fù)雜裂縫奠定基礎(chǔ)，提高主壓裂改造體積和壓裂效果。本發(fā)明設(shè)計合理、工藝簡單、便于操作。
相關(guān)技術(shù)術(shù)語的名詞解釋雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。