使用声波材料确定页岩气井套变风险的方法与流程

本发明涉及石油工程固完井，具体涉及使用声波材料确定页岩气井套变风险的方法。

背景技术：

1、大规模体积压裂技术逐渐成为页岩气井开发的主体模式，在压裂过程中液量大，砂量高，特别是对于天然裂缝发育的页岩储层，压裂过程常常出现套管变形的风险。截至2018年底，长宁—威远、昭通等区块共压裂377口井，其中套变/遇阻井133口井，占比35.3％，在威远某些区块套变率甚至在50％以上，套变的发生已经严重影响了页岩气井产能和压裂时效。

2、目前认为裂缝滑移剪切井筒，井筒管壁屈服挤毁，以及热应力是引起套变的几类主要因素。为了降低压裂过程中套变的发生，首先要做的就是预测页岩气井易发生套变位置，评价套变风险的高低，有的放矢，通过优化施工顺序，控制压裂规模等方法来减小套变的发生概率。目前主要的套变风险预测方法有地质力学机理方法和微地震监测方法。但是目前的基于地质力学方法和微地震方法对套变位置和风险只能进行宏观评估，不能定量识别套变风险位置和套变风险大小。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的不能定量识别套变风险位置和套变风险大小问题，提供使用声波材料确定页岩气井套变风险的方法，该方法使用常规的声波测井仪器监测，在压裂施工前、压裂施工期间和压裂施工后对井筒套变风险位置和风险大小进行评估，实现套变位置和套变风险的定量评价。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种使用声波材料确定页岩气井套变风险的方法，所述方法包括以下步骤：

3、在固井过程中，将声波材料混入水泥浆中；其中，所述声波材料在不同应力条件下被特定频段的声波激发后会发出声波信号；

4、在固井完成后，对待测井筒进行声波测井，得到声波频段特征，根据所述声波频段特征，得到待测井筒的应力异常点位置和应力强度异常幅度；其中，所述声波测井在压裂施工之前、压裂施工过程中和压裂施工之后进行；

5、根据所述应力异常点位置确定待测井筒易发生套变位置；并根据所述应力强度异常幅度确定所述易发生套变位置的套变发生概率。

6、通过上述技术方案，本发明所取得的有益技术效果如下：

7、本发明采用的声波材料在不同应力条件下会发出特定频段的声波，依据声波测井获得的声波频段特征，可以获得异常应力点的位置和应力强度，进而可以精确计算得到井筒套变量，在判断套变风险较高的地区，可以考虑采用优化井筒方位、加强固井质量、适当降低排量、采用暂堵技术等措施合理控制缝内流体压力降低套变风险。

技术特征：

1.一种使用声波材料确定页岩气井套变风险的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在待测井筒的压裂施工之前，对声波材料水泥环的声波频段特征进行监测，对声波反应异常点进行标记，并记录不同频率声波强度；根据地面声波材料水泥环实验标定的应力与不同频率声波强度的对应关系，得到待测井筒各位置处声波材料水泥环的应力异常点位置和应力强度异常幅度，确定易发生套变位置和套变发生概率。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在待测井筒的压裂施工过程中和压裂施工之后，对声波材料水泥环的声波频段特征进行监测，对声波反应异常点进行标记，并记录不同频率声波强度；并与压裂前的声波频段特征进行对比，得到待测井筒各位置处声波材料水泥环的应力异常点位置和应力强度异常幅度，确定易发生套变位置和套变发生概率。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在待测井筒的压裂施工过程中，同时对待测井筒的邻井进行声波测井，获得压裂施工过程中压裂作业井对邻井地应力的影响，根据邻井的声波信号和地应力变化异常位置，确定待测井筒易发生套变位置和套变发生概率。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述方法还包括：在固井之前，获得地面声波材料水泥环实验标定的应力与不同频率声波强度的对应关系；基于所述对应关系，以得到待测井筒各位置处声波材料水泥环的应力强度异常点和应力强度异常幅度。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述套变发生概率用套变风险系数α表示；

7.根据权利要求6所述的方法，其中，α的范围在0～1之间，α越大代表套变风险越高。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，所述声波材料包括：固体核芯、包覆在所述固体核芯外的弹性中间层和包覆在所述弹性中间层外的外壳层；其中，所述固体核芯的密度为8-15g/cm3，所述弹性中间层的弹性模量不小于1gpa，泊松比为0.35-0.5；所述外壳层的耐温在180℃以上，抗压在70mpa以上。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述声波材料对20000hz以下的声波反射率大于80％；

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述声波材料的粒径为4-8mm；

技术总结本发明涉及石油工程固完井技术领域，公开了使用声波材料确定页岩气井套变风险的方法。所述方法包括以下步骤：在固井过程中，将声波材料混入水泥浆中；其中，所述声波材料在不同应力条件下被特定频段的声波激发后会发出声波信号；在固井完成后，对待测井筒进行声波测井，得到声波频段特征，根据所述声波频段特征，得到待测井筒的应力异常点位置和应力强度异常幅度；其中，所述声波测井在压裂施工之前、压裂施工过程中和压裂施工之后进行；根据所述应力异常点位置确定待测井筒易发生套变位置；并根据所述应力强度异常幅度确定所述易发生套变位置的套变发生概率。本发明方法可以实现页岩气井套变风险的定量计算。技术研发人员：郭肖,庞伟,丁士东,马广军受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9