本發(fā)明涉及頁巖氣儲層改造的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種沖擊振動對頁巖物性參數(shù)影響的分析方法。

背景技術(shù)：

頁巖氣是指賦存于富有機質(zhì)泥頁巖及其夾層中，以吸附和游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源和化工原料，主要用于居民燃氣、城市供熱、發(fā)電、汽車燃料和化工生產(chǎn)等，用途廣泛。頁巖氣生產(chǎn)過程中一般無需排水，生產(chǎn)周期長，一般為30年～50年，勘探開發(fā)成功率高，具有較高的工業(yè)經(jīng)濟價值。我國頁巖氣資源潛力大，初步估計我國頁巖氣可采資源量在25萬億立方米。

頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點——大部分產(chǎn)氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，使得頁巖氣井能夠長期地穩(wěn)定產(chǎn)氣。但頁巖氣儲集層滲透率低，開采難度較大。隨著世界能源消費的不斷攀升，包括頁巖氣在內(nèi)的非常規(guī)能源越來越受到重視。美國和加拿大等國已實現(xiàn)頁巖氣商業(yè)性開發(fā)。頁巖氣藏的儲層一般呈低孔、低滲透率的物性特征，氣流的阻力比常規(guī)天然氣大，所有的井都需要實施儲層壓裂改造才能開采出來。另一方面，頁巖氣采收率比常規(guī)天然氣低，常規(guī)天然氣采收率在60％以上，而頁巖氣僅為5％～60％。低產(chǎn)影響著人們對它的熱衷，美國已經(jīng)有一些先進技術(shù)可以提高頁巖氣井的產(chǎn)量。中國頁巖氣藏的儲層與美國相比有所差異，如四川盆地的頁巖氣層埋深要比美國的大，美國的頁巖氣層深度在800～2600米，而四川盆地的頁巖氣層埋深在2000～3500米。頁巖氣層深度的增加無疑在我們本不成熟的技術(shù)上又增添了難度。

隨著技術(shù)的進步，頁巖氣井壓裂措施的費用也逐步降低。水平井是頁巖氣藏成功開發(fā)的另一關(guān)鍵因素。根據(jù)美國經(jīng)驗，水平井的日均產(chǎn)氣量及最終產(chǎn)氣量是垂直井的3-5倍，產(chǎn)氣速率則提高10倍，而水平井的成本則不足垂直井的2-4倍。因此，水平井的推廣應用加速了頁巖氣的開發(fā)進程。由于頁巖氣發(fā)育規(guī)模較大、單口井的控制可采儲量高(可達6千萬方)，采取措施后的單井日產(chǎn)量可達3萬方。加之頁巖氣井的產(chǎn)量遞減率低，容易實現(xiàn)30-50年的穩(wěn)產(chǎn)時間，因此能實現(xiàn)相對的高產(chǎn)的經(jīng)濟價值。

目前頁巖氣的開采技術(shù)主要包括水平井鉆完井技術(shù)和分段壓裂技術(shù)、清水壓裂技術(shù)、重復壓裂技術(shù)及最新的同步壓裂技術(shù)，這些技術(shù)正不斷提高著頁巖氣井的產(chǎn)量。

頁巖氣勘探開發(fā)已在美國取得成功,而國內(nèi)頁巖氣的研究還處于起步階段,但作為一種潛力巨大的非常規(guī)能源,正逐漸受到國家相關(guān)機構(gòu)和各石油公司的重視。頁巖氣儲層改造技術(shù)的研究一直是開發(fā)人員研究的熱點和重點。

頁巖氣儲層改造技術(shù)一般包括水力壓裂和酸化?？梢酝ㄟ^常規(guī)油管或連續(xù)油管進行施工。國外在新井老井再次增產(chǎn)或二次完井中，經(jīng)常采用連續(xù)油管進行施工作業(yè)?？捎糜诜种骄畨毫言霎a(chǎn)措施有多種，包括氮氣泡沫壓裂、凝膠壓裂、多級壓裂、清水壓裂、同步壓裂、水力噴射壓裂、重復壓裂等。多級壓裂、清水壓裂、同步壓裂、水力噴射壓裂和重復壓裂是目前頁巖氣水力壓裂常用的技術(shù)。水力壓裂是頁巖氣開發(fā)的主體技術(shù)，而如何獲得頁巖物性參數(shù)是頁巖氣開采的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種沖擊振動對頁巖物性參數(shù)影響的分析方法,其能夠獲得沖擊振動對頁巖物性參數(shù)變化的影響規(guī)律，剖析頁巖儲層沖擊振動增滲協(xié)同作用機理，為頁巖儲層改造技術(shù)應用提供實驗依據(jù)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：這種沖擊振動對頁巖物性參數(shù)影響的分析方法，其包括以下步驟：

(1)對于不同沖擊振動幅度作用前后的頁巖樣品，開展x射線三維立體micro-ct掃描測試；

(2)根據(jù)ct掃描剖面圖的顏色變化來判斷振動前后頁巖樣品裂隙發(fā)育形態(tài)和分布、頁巖組構(gòu)、微觀破壞形貌差異情況，獲得沖擊振動前后樣品在孔隙裂隙發(fā)育數(shù)量和規(guī)模上的改變，獲取沖擊振動幅度和沖擊振動次數(shù)對頁巖裂隙發(fā)育特征的影響；

(3)對于不同沖擊振動幅度作用前后的頁巖樣品，利用巖石物理力學實驗手段，分別測定振動前后頁巖樣品的彈性模量、抗壓強度、泊松比；

(4)獲得振動后彈性模量、抗壓強度、泊松比這些力學參數(shù)隨人工振動頻率、振幅變化的規(guī)律；

(5)通過不同沖擊振動幅度條件下的頁巖滲透率變化實驗，剖析頁巖滲透率變化與沖擊振動作用次數(shù)、沖擊振動作用時間及沖擊振動振幅之間的相關(guān)關(guān)系，明確頁巖儲層的沖擊振動增滲效應與響應機理，建立沖擊振動參數(shù)與頁巖滲透率之間的變化關(guān)系式；

(6)開展沖擊振動作用下的頁巖吸附/解吸試驗，運用頁巖氣吸附/解吸以及振動力學等方面的理論及方法對試驗結(jié)果進行分析，從而明確沖擊振動參數(shù)對頁巖氣吸附/解吸特性的影響規(guī)律，建立沖擊振動參數(shù)與頁巖氣吸附量之間的描述關(guān)系式；

(7)通過沖擊振動增滲技術(shù)控制參數(shù)之間的配置關(guān)系研究，選出對頁巖氣開采最為有利的沖擊振動參數(shù)組合。

本發(fā)明通過對于不同沖擊振動幅度作用前后的頁巖樣品，獲得沖擊振動前后樣品在孔隙裂隙發(fā)育數(shù)量和規(guī)模上的改變，獲取沖擊振動幅度和沖擊振動次數(shù)對頁巖裂隙發(fā)育特征的影響，獲得振動后彈性模量、抗壓強度、泊松比這些力學參數(shù)隨人工振動頻率、振幅變化的規(guī)律，建立沖擊振動參數(shù)與頁巖滲透率之間的變化關(guān)系式，選出對頁巖氣開采最為有利的沖擊振動參數(shù)組合，從而能夠獲得沖擊振動對頁巖物性參數(shù)變化的影響規(guī)律，剖析頁巖儲層沖擊振動增滲協(xié)同作用機理，為頁巖儲層改造技術(shù)應用提供實驗依據(jù)。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的沖擊振動對頁巖物性參數(shù)影響的分析方法的流程圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式的流程圖。

具體實施方式

如圖2所示，針對頁巖沖擊振動增滲技術(shù)進行前期文獻調(diào)研，通過頁巖人工沖擊振動物性測試分析系統(tǒng)，開展人工沖擊振動作用下頁巖物性物理模擬試驗研究，主要包括沖擊振動前后樣品的孔裂隙特征、巖石力學性質(zhì)、滲透率變化規(guī)律以及吸附/解吸規(guī)律測試；以大量試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對比分析沖擊振動前后頁巖孔裂隙的空間展布規(guī)律及物理力學性質(zhì)變化規(guī)律，明確沖擊振動對頁巖物性參數(shù)影響規(guī)律，并基于巖石力學、振動力學、多孔介質(zhì)流體動力學、滲流力學以及吸附動力學等理論與方法，建立頁巖物性參數(shù)變化與沖擊振動參數(shù)之間的量化關(guān)系；進一步在沖擊振動對頁巖物性參數(shù)影響規(guī)律認識的基礎(chǔ)上，綜合頁巖儲層沖擊振動增滲與沖擊振動促進吸附氣解吸作用，闡明剖析頁巖儲層振動增滲協(xié)同作用機理，通過沖擊振動增滲控制參數(shù)之間的配置關(guān)系研究，優(yōu)選出對頁巖氣開采最為有利的沖擊振動參數(shù)組合，為頁巖儲層人工沖擊振動增滲技術(shù)應用提供實驗依據(jù)。具體的技術(shù)路線如圖2所示。

如圖1所示，這種沖擊振動對頁巖物性參數(shù)影響的分析方法，其包括以下步驟：

(1)對于不同沖擊振動幅度作用前后的頁巖樣品，開展x射線三維立體micro-ct掃描測試；

(2)根據(jù)ct掃描剖面圖的顏色變化來判斷振動前后頁巖樣品裂隙發(fā)育形態(tài)和分布、頁巖組構(gòu)、微觀破壞形貌差異情況，獲得沖擊振動前后樣品在孔隙裂隙發(fā)育數(shù)量和規(guī)模上的改變，獲取沖擊振動幅度和沖擊振動次數(shù)對頁巖裂隙發(fā)育特征的影響；

(3)對于不同沖擊振動幅度作用前后的頁巖樣品，利用巖石物理力學實驗手段，分別測定振動前后頁巖樣品的彈性模量、抗壓強度、泊松比；

(4)獲得振動后彈性模量、抗壓強度、泊松比這些力學參數(shù)隨人工振動頻率、振幅變化的規(guī)律；

(5)通過不同沖擊振動幅度條件下的頁巖滲透率變化實驗，剖析頁巖滲透率變化與沖擊振動作用次數(shù)、沖擊振動作用時間及沖擊振動振幅之間的相關(guān)關(guān)系，明確頁巖儲層的沖擊振動增滲效應與響應機理，建立沖擊振動參數(shù)與頁巖滲透率之間的變化關(guān)系式；

(6)開展沖擊振動作用下的頁巖吸附/解吸試驗，運用頁巖氣吸附/解吸以及振動力學等方面的理論及方法對試驗結(jié)果進行分析，從而明確沖擊振動參數(shù)對頁巖氣吸附/解吸特性的影響規(guī)律，建立沖擊振動參數(shù)與頁巖氣吸附量之間的描述關(guān)系式；

(7)通過沖擊振動增滲技術(shù)控制參數(shù)之間的配置關(guān)系研究，選出對頁巖氣開采最為有利的沖擊振動參數(shù)組合。

本發(fā)明通過對于不同沖擊振動幅度作用前后的頁巖樣品，獲得沖擊振動前后樣品在孔隙裂隙發(fā)育數(shù)量和規(guī)模上的改變，獲取沖擊振動幅度和沖擊振動次數(shù)對頁巖裂隙發(fā)育特征的影響，獲得振動后彈性模量、抗壓強度、泊松比這些力學參數(shù)隨人工振動頻率、振幅變化的規(guī)律，建立沖擊振動參數(shù)與頁巖滲透率之間的變化關(guān)系式，選出對頁巖氣開采最為有利的沖擊振動參數(shù)組合，從而能夠獲得沖擊振動對頁巖物性參數(shù)變化的影響規(guī)律，剖析頁巖儲層沖擊振動增滲協(xié)同作用機理，為頁巖儲層改造技術(shù)應用提供實驗依據(jù)。

另外，所述步驟(3)包括：不同沖擊振動幅度條件下頁巖力學參數(shù)測定，不同沖擊振動次數(shù)下頁巖力學參數(shù)測定。

另外，所述步驟(5)包括：無振動作用下頁巖滲透率變化，不同沖擊振動振幅條件下頁巖滲透率變化特征，不同沖擊振動時間下頁巖滲透率變化特征，沖擊振動參數(shù)與頁巖滲透率之間的變化關(guān)系。

另外，所述步驟(6)包括：無振動作用下頁巖吸附/解吸特征，沖擊振動作用下頁巖吸附/解吸特征，沖擊振動對頁巖吸附/解吸規(guī)律的影響，沖擊振動參數(shù)與頁巖氣吸附量之間的描述關(guān)系式。

另外，所述步驟(7)包括：頁巖儲層沖擊振動增滲效應與協(xié)同增滲作用機理，頁巖儲層沖擊振動增滲作用參數(shù)(振幅、頻率等)配置關(guān)系。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。