[发明专利]一种页岩气井注入二氧化碳增产增效与地质封存一体化方法

说明书

本发明提供一种页岩气井注入二氧化碳增产增效与地质封存一体化方法，包括确定注入二氧化碳的页岩气井分布区域和注入二氧化碳页岩气井、确定第一次二氧化碳注入量和施工排量、确定焖井时间、恢复页岩气生产井生产方法、循环间歇性注入二氧化碳方式。能够实现中后期页岩气井或者报废页岩气井多元化利用，提高页岩气井单井产量，提高页岩储层采收率。实现页岩气井增产增效和地质封存一体化，减少温室气体，达到了碳中和的效果。

技术领域

本发明应用于页岩气增产及二氧化碳封存技术领域，具体涉及一种页岩气井注入二氧化碳增产增效与地质封存一体化方法。

背景技术

目前，如何提高清洁能源使用和减少二氧化碳排放是控制全球温室气体排放的重要事项。页岩气是一种高效清洁能源，相对于煤炭资源，可大幅度降低二氧化碳排放量和对环境的污染。但开采页岩气的方法主要是采用衰竭式开采，其采收率有限或者是页岩储层中吸附的大量吸附气未采出，仍然吸附在页岩储层中，这大大降低了页岩气资源开采效率。二氧化碳相对于页岩气(主要成分为甲烷)在页岩中具有更强的吸附性，当两者共同与页岩作用时，二氧化碳可通过竞争性吸附置换出吸附在页岩中甲烷气体。根据这项特性，我们可以通过注入二氧化碳提高页岩气采收率，置换出吸附在页岩中甲烷气体。在置换的同时在页岩储层中封存注入的二氧化碳达到即可实现页岩气井增产增效，又可实现二氧化碳地质封存，实现减少温室气体目的。

在提高原油采收率中，已大量推广了通过注入二氧化碳来降低原油粘度和驱替原油，从而提高原油采收率，实现原油开采增产和地质封存部分二氧化碳的目的。在二氧化碳增能压裂中，有利用注入前置二氧化碳来提高储层能量，实现更高效率的储层压裂，达到油气生产井增产的目的。但针对页岩气井，常规方法注入二氧化碳压裂增产效果受限，注入二氧化碳置换甲烷并实现地质封存难度大，存在生产井注入大量的二氧化碳会随着甲烷气体一起采出，大幅度降低了二氧化碳地质封存效果。特别是中后期页岩气生产井储层应力环境改变较大、页岩储层中井眼轨迹错综复杂、不同页岩气井生产制度不同、前期水力压裂改造生成缝网复杂等，要实现页岩气井注入二氧化碳增产增效与地质封存难度大。此外，当前的相关研究和专利成果，主要集中于页岩气开采初期，采用二氧化碳来压裂改造页岩储层，兼顾二氧化碳地质封存，针对已经完成压裂改造并正在生产的中后期页岩气井增产增效和地质封存较少。

因此，针对中后期页岩气生产井，在提高页岩储层采收率，实现页岩气井增产增效，同时实现二氧化碳地质封存，减少温室气体。本发明提供了一种页岩气井注入二氧化碳增产增效与地质封存一体化方法。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种页岩气井注入二氧化碳增产增效与地质封存一体化方法，以实现中后期页岩气生产井增产增效和二氧化碳地质封存的目的，指导开采中后期的页岩气生产井增产以及即将废弃的页岩气生产井综合利用，实现二氧化碳地质封存。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：

一种页岩气井注入二氧化碳增产增效与地质封存一体化方法，其特征在于，包括：

步骤S1，根据页岩储层断层分布、地质模型特征、储层物性参数、区域单位面积，采用主因素分析法优选出适合能注入二氧化碳的页岩气井分布区域；在分布区域内，根据页岩气井水平井段方位、水平井段长度、分布特征、生产曲线特征、前期压裂改造缝网发育特征，采用因次分析法确定可以注入二氧化碳的页岩气井顺序；

步骤S2，根据前期压裂改造缝网规模和分布情况、压裂施工曲线特征、加砂量以及裂缝有效支撑分布情况、压力波及区域，结合室内二氧化碳注入裂缝扩展实验结果以及数值模拟结果，确定第一次二氧化碳注入量和施工排量，达到重复压裂改造效果；

步骤S3，利用页岩储层的等温吸附数据、TOC值、泥质含量、矿物成分、孔隙度、储层温度、渗透率数据，采用叠加分析法和分子动力学模拟手段，确定置换甲烷气体量和焖井时间，实现二氧化碳与页岩储层充分接触和置换页岩中吸附的甲烷气体；