压裂水平井半解析产能预测方法在低渗透油藏中的应用

将压裂水平井半解析产能预测方法应用于实际油田压裂水平井的产能模拟,与现场的生产数据相对比,计算结果的准确性较高。该方法避免了解析方法和有限差分数值模拟方法的不足,且简单易行,完全可以满足现场应 用的要求。利用压裂水平井半解析产能模型,结合我国实际的低渗透油田,对影响压裂水平井产能的几个重要因素进行了分析,并得出了一些有益的结论。结果表明,裂缝井的产量随着裂缝条数、裂缝长度、裂缝高度的增加而增加;当裂缝与水平井夹角成90°时,裂缝井产量随裂缝长度的增加而线性增加,随着夹角的减小,这种增加的趋势变缓;为了获得较高的产量,裂缝与水平井最优夹角应为75°-90°,裂缝高度应至少达到油层厚度的70％;在裂缝总长度一定的情况下,为了避免缝间干扰造成产量损失,压裂时应尽可能使两侧缝长大于中间缝长。     

封闭边界压裂水平井非稳态产能评价新模型

在压裂水平井垂直裂缝等效井径模型的基础上,应用镜像反演理论及压降叠加原理,建立了矩形封闭地层压裂水平井产能分析方法;利用数值求解,得到了压裂水平井各条裂缝的产量变化规律,并分析了压裂水平井产能影响因素.结果 表明:压裂水平井初期产能高,产量递减快,之后产量趋于平缓;生产初期,各条裂缝产量相差不大,压裂水平井产量随裂缝条数的增加而增加,而各条裂缝间的产量差距随生产时间延长逐渐增大,表现为边部裂缝产量高,中间裂缝产量低;压裂水平井产能受裂缝条数、无因次裂缝导流能力、裂缝缝长的综合影响,其中裂缝条数和无因次裂缝导流能力对压裂水平井产能影响较大,裂缝缝长对压裂水平井产能影响相对较小.     

基于偏心井反演理论的压裂水平井产能计算方法

基于垂直裂缝稳态渗流等效井径模型、圆形供给边界偏心井反演理论和压降叠加原理,建立了考虑油藏及裂缝渗流的耦合模型,推导了圆形供给边界压裂水平井产能计算新公式,分析了裂缝半长、裂缝条数、裂缝导流能力、裂缝布缝方式对压裂水平井产能的影响。结果表明:压裂水平井裂缝产量是非均匀的,具有边部裂缝产量高,中间裂缝产量低的特点;压裂水平井裂缝存在最优条数,当裂缝条数大于最优条数,水平井产量增加缓慢;裂缝半长增加,水平井产量增加,其中边部裂缝产量增加最显著,中间裂缝产量略有增加;裂缝无因次导流能力增加,水平井产量增加,且很快趋于平稳,在压裂设计中,应避免裂缝导流能力小于曲线的拐点值,引起压裂水平井产能快速下降。最后,通过分析4种布缝方式发现,压裂水平井宜采用交错布缝,同时延长边部裂缝的缝长,适当减小中间裂缝缝长,降低裂缝间的干扰,提高水平井产量。     

点汇离散法在压裂水平井产能评价中的应用

在裂缝离散的基础上,应用无限大地层点汇位势理论、势叠加原理及矩阵变换方法,同时考虑裂缝的有限导流,推导了单裂缝压裂水平井和多裂缝压裂水平井产能计算线性方程组,利用数值分析方法获得了每条裂缝产量及水平井总的产量,并在此基础上进行了压裂水平井产能影响因素分析。结果表明:压裂水平井初期产能高,产量下降快,之后逐步趋于平缓,且外部裂缝产量高于内部裂缝;压裂水平井产能受多种因素的综合影响,其中裂缝条数和裂缝无因次导流能力对压裂水平井产能影响最大,其次是裂缝缝长,最后是裂缝与水平井筒夹角。相比以往的压裂水平井产能公式,该公式形式简洁,每一项物理意义明确,易于理解。通过与经典的源函数方法计算结果进行对比证明该公式及算法的可靠性和适用性。     

鄂尔多斯盆地页岩油缝网波及研究及其在体积开发中的应用

鄂尔多斯盆地庆城油田是中国发现的首个页岩油10亿吨级大油田,水平井体积开发是页岩油效益开发的关键技术。文中提出了一种细分切割体积压裂缝网波及体积计算模型,应用多元线性回归的方法建立了关键地质工程参数与微地震覆盖体积关系式,进一步利用矿场实际产量数据对关系式进行校正,建立了缝网波及体积定量表征经验公式,进而绘制了其与产能的相关性图版,为体积压裂工程参数优化给予指导。研究结果表明：鄂尔多斯盆地页岩油体积改造裂缝总体呈现以主裂缝为主、分支缝为辅的条带状缝网形态,形似“仙人掌”。影响缝网波及体积的主控因素依次为入地液量、裂缝密度、排量、油层厚度和砂量。经矿场实践证实,该研究建立的经验公式及相关性图版预测结果准确、可靠,可为庆城油田页岩油水平井体积压裂优化设计及效果评价提供科学依据。     

不共面裂缝气藏水平井产能预测模型

考虑到实际压裂水平井得到的裂缝左右两翼并不完全在同一个平面上,为使产能方程预测结果能更切合实际的产量,重点研究气藏压裂水平井裂缝左右两翼与水平井筒形成不同夹角时的产能方程。根据点源累加求和的思想将裂缝的左右翼分成n等份,求出地层中任意点的压降模型,进而推导出裂缝左右两翼与水平井筒成不同夹角时的产能方程,并利用该产能方程分析了左右两翼形成的不同角度组合对产能的影响。结果表明:裂缝与水平井筒所形成的夹角越小,其压裂增产效果越差;当裂缝左右两翼都垂直或接近于垂直于水平井筒时,其压裂增产效果最好。因此,建议在气藏水平井压裂过程中,应在工艺许可范围内尽量压出与水平井筒垂直的裂缝。      

压裂后水平井产能预测新模型

应用复位势理论和势叠加原理等基本渗流理论,进行了数学推导,得出了压裂后水平井的产能计算新模型.该模型通用性强,不仅考虑了多条裂缝之间的相互干扰,而且还考虑了各条裂缝的长度、缝宽、导流能力、缝间距以及裂缝平面与水平井筒之间的夹角对各条裂缝产量的影响.而以往研究中将裂缝按等缝长、等缝宽、等缝间距和等导流能力来计算压裂井产量,在压裂后水平井产能计算中含有偏差.     

低渗透气藏多级压裂水平井稳态产能模型

致密砂岩气藏储层物性差,需要采用水平井配合多级水力压裂技术进行开发,为此,对低渗透气藏多级压裂水平井稳态产能模型进行了研究.首先,由渗流力学基本原理,建立单条裂缝水平井等效井径模型;然后,运用叠加原理,建立了耦合水平井段管流动态的多级压裂水平井稳态产能模型,在Visual Studio 2008 C#编程环境下,对模型进行了求解,获得了多级压裂水平井产量及压力分布.在此基础上,对多级压裂水平井稳态产能的相关影响因素进行了分析,认为缝长是影响低渗透气藏产能的主要因素,而裂缝导流能力对其影响不大.通过矿场实例,计算得到西部某气藏压裂水平井单井产能为11.357× 104 m3/d,与实测产能误差为15.7％,验证了计算结果的准确性.该井在压裂施工中应尽可能提高缝长,以获得更好的增产效果.     

压裂水平井裂缝参数优化实验

压裂是开发低渗透油气藏的有效技术手段,人工裂缝参数是影响水平井产能的主要因素,因此压裂前需分析裂缝参数对压裂水平井产能的影响。针对低渗透油藏井网产能以及单缝贡献率物理模拟研究成果甚少的现状,利用电解模拟实验,分析了水平段封闭条件下交错排状井网中水平井不等缝长压裂、人工裂缝数以及裂缝穿透比对单条裂缝及井网产能的影响规律。结果表明:在总缝长一定时,不等缝长压裂对井网产能影响很小;在固定水平段长度和固定裂缝间距两种情况下增加压裂水平井人工裂缝数,单井产量递增,但缝数增加到3条后,增产幅度逐渐变缓;增大人工裂缝穿透比,中缝贡献率减小,端缝贡献率增大,但井网产量增幅不明显。      

有限导流裂缝水平井产能研究

主要研究了压裂水平井产能特征.从理论基础出发,在分析已有模型优缺点的基础上,正确认识地层中裂缝产量的分布特征和规律;利用有限导流垂直井Dupuit公式原理,计算出有限导流水平井产能公式的当量井径.利用当量井径,确定油藏的水平井压裂n条裂缝的产能方程组.其中,重点以3条有限导流垂直裂缝产能推导计算为例,分析其生产动态特征,获取地层、水平井裂缝的几何参数和物性参数的变化关系,动态地分析裂缝条数、间距等因素对水平井裂缝流量分布造成的影响.     

Factors Affecting the Productivity of a Multifractured Horizontal Well

Horizontal well technology has been widely used in developing oil fields. Very commonly, these wells are hydraulically fractured to improve productivity in low permeability reservoirs. The productivity of a multifractured horizontal well is mainly affected by reservoir properties and fracture parameters. A simple and accurate method for evaluating and optimizing productivity of this type of wells is not available and is highly desirable to reservoir engineers. The authors analyzed the equipressure contour, velocity vector distributions, and the influence of factors such as ratio of vertical permeability to horizontal permeability, anisotropy of plane permeability, hydraulic fracturing angle, fracture distribution, and morphology on horizontal well's productivity by finite element numerical simulation method. The results show that optimizing the well trajectory and direction can reduce the degree of reservoir permeability anisotropy influencing on the productivity of well. Hydraulic fracture tilt or angles among multifractures due to natural fractures or ground stress can lower the productivity. Asymmetric distribution of fractures about wellbore can improve production and distribution with staggered interval can generate greater production. When the space between hydraulic fractures is small, fractures bend at a small angle and display a separated trend due to interference among fractures. In this case production has a little increase. Finite element numerical simulation method is accurate and intuitive when simulating percolation field of fractured horizontal wells. The results have certain reference significance for in situ fracturing operations.     

水平井-直井整体压裂组合井网产量预测模型的建立与应用

针对低渗透油藏水平井-直井整体压裂组合井网中裂缝-基质耦合渗流的特殊性,以等值渗流阻力法及叠加原理为基础,采用流场划分原则,划分渗流区域,建立多条横向裂缝相互干扰的水平井-直井整体压裂组合井网产量预测模型。分析水平井压裂缝长、裂缝条数、裂缝位置及与水平井筒的夹角对井网产量的影响,揭示低渗透油藏水平井-直井整体压裂组合井网开采变化规律,指导油田整体压裂开发方案设计。研究结果表明:裂缝条数越多,裂缝干扰越强,水平井压裂存在1个最优裂缝条数;压裂裂缝沿水平井筒等间距排布时,两端长、中间短的开发效果最好;水平井裂缝产生互相干扰时,裂缝越靠近水平段两端排布,开发效果越好;目标水平井-直井整体压裂组合采用矩形七点井网,水平井压裂裂缝与水平井筒最优夹角为60°。     

完井方式对致密气藏压裂水平井产能的影响

针对致密气藏储层特征,考虑了常规水平井、垂直压裂水平井在采用射孔和裸眼2种不同完井方式时水平井筒与裂缝的相互干扰情况,运用Green函数Newman积分法,分别推导出各向异性致密气藏压裂水平井在不同完井方式下井筒与储层耦合的非稳态渗流模型,并给出求解方法。实例计算结果表明,在相同储层与施工工艺条件下,常规水平井产能较低,压裂水平井采用裸眼完井方式所获得的产气量仅在生产初期高于射孔完井方式,生产稳定后两者基本一致;产气量随裂缝条数的增加而增加,在非稳态阶段,裂缝产气量相近;在拟稳态渗流阶段,由于裂缝间干扰明显,各裂缝中的产气量沿井筒呈"U"型分布。综合考虑生产技术与经济因素,推荐油田现场采用射孔完井的压裂水平井进行生产,压裂设计时应考虑裂缝干扰影响,适当扩大水平段两端的压裂规模。     

低渗透气藏压裂水平井产出剖面与裂缝参数反演解释

为解决低渗透气藏水平井投产后产气剖面不清、裂缝贡献未知、裂缝参数难以确定等问题,以耦合的压裂水平井温度剖面预测模型作为正演模型,基于Simulated Annealing（SA）算法建立了分布式温度测试（DTS）数据反演模型,并对反演流程进行了优化,最终形成了一套基于DTS的压裂水平井产出剖面与裂缝参数定量解释方法。通过模拟分析裂缝半长对温度剖面的影响发现,压裂水平井温度剖面呈不规则"锯齿状",且随裂缝半长的增加,井筒温度剖面整体升高,各级裂缝对应温度降与裂缝流量呈正相关关系。对1口现场实例井的DTS数据进行了反演,基于准确的有效人工裂缝诊断,反演误差函数值达到了5×10^-6,各级裂缝位置处温度误差绝对值小于0.02 K,反演获得的单井产量与井口实测产量误差小于5 m³/d,解释出的各级裂缝流量与拖动式生产测井工具实测值也较为吻合,从而验证了反演解释模型的可靠性。     

倾斜裂缝水平井非稳态压力模型

由于地层各向异性以及地应力分布不均匀等因素影响,导致水力压裂裂缝与水平井筒之间并不是垂直关系,但目前压裂水平井非稳态压力模型大部分都是在垂直裂缝前提下建立的。为解决现场实际问题,基于Gringarten源函数应用坐标旋转以及坐标平移原理,建立了任意裂缝与水平井筒夹角的分段压裂水平井压力模型。经计算可知分段压裂水平井油藏渗流过程可分为4个流动阶段,即线性流、第一径向流、双径向流以及拟径向流。计算结果表明,裂缝与水平井筒之间的夹角越小,第一径向流持续时间越短,进入拟径向流时间则越早。裂缝穿透比主要影响压裂水平井早期渗流,当裂缝穿透比小于特定值时会出现纵向径向流,裂缝穿透比越低,则纵向径向渗流持续时间越长。裂缝均匀分布且垂直井筒的压裂水平井,开发后期裂缝之间的产量两两相等。但在含有倾斜裂缝的分段压裂水平井中,由于与水平井筒夹角的影响,开发后期每条裂缝的产量互不相等。     

致密气藏压裂水平井温度剖面影响因素分析

由于缺少水平井温度剖面预测模型,且影响温度剖面的主导因素不明确,导致根据分布式光纤温度测试数据反演解释致密气藏压裂水平井产出剖面十分困难。为此,建立了考虑多种微量热效应和裂缝系统传热的致密气藏压裂水平井温度剖面耦合预测模型,模拟分析致密气藏压裂水平井储层温度分布和井筒温度剖面特征,并采用正交实验分析和定量实验分析方法评价不同影响因素对温度剖面的影响程度。研究表明:各因素对致密气藏压裂水平井温度剖面的影响程度由大至小依次为裂缝半长、单井日产气量、储层渗透率、井筒直径、裂缝导流能力、水平段井筒倾角、储层总导热系数;主导因素为裂缝半长、单井日产气量和储层渗透率。温度模型的建立和温度剖面主导因素的确定为致密气藏压裂水平井产出剖面、裂缝参数等定量解释奠定了理论基础。     

考虑基岩向井筒供液的压裂水平井非稳态模型

应用Green函数和Newman积原理,建立了基岩和压裂缝同时向水平井筒供液的井筒与油藏耦合的压裂水平井非稳态模型,并给出一种由拟牛顿法和PSO算法结合求解的新方法。该方法结合了两种方法的优点,求解快速准确。该模型能够准确地对水平井和带压裂缝的压裂水平井进行产能计算,并结合实例与前人方法进行了对比。研究了裂缝对水平井压力和流量分布的影响,并对水平井流量的影响参数进行了分析。压裂缝渗透率是影响井筒流量来源的主要因素,当压裂缝渗透率很大时,井筒流量主要来源于压裂缝;而压裂缝渗透率很小时,井筒主要由基岩供液,压裂缝流量相对较少。     

低渗致密气藏压裂水平井产能预测新方法

水平井分段压裂是低渗致密气藏增产改造的关键手段,压裂水平井的产能预测和影响因素分析对气藏的高效开发具有重要指导意义。基于气体流动中的压降分析,通过对地层段、裂缝段、射孔孔眼段和井筒段的压降进行耦合,综合考虑裂缝应力敏感性、孔眼周围气体汇聚效应和井斜角的影响,建立了压裂水平井产能预测新模型,并分析了速度系数、井斜角、应力敏感系数等因素对产能的影响。实例计算表明新模型预测精度较高,便于工程应用。垂直裂缝产量沿井筒呈中部低、端部高的"倒钟形"分布,且跟端方向裂缝产量略高于趾端方向。随速度系数减小,气井产量先增加后稳定不变,增加幅度随裂缝条数增加而加大;气井产量随井斜角增加而增加,且增加幅度随水平段长度增加而加大;生产后期,裂缝应力敏感会显著降低气井产量,应力敏感系数越大,产量越低。     

压裂水平井产能影响因素

水平井压裂后一般形成多条裂缝，由于地应力在水平井长度方向上的差异以及压裂工艺技术的限制，形成的多条裂缝在长度、导流能力、与水平井筒的夹角等方面不尽相同，且在生产过程中各裂缝相互干扰，增加了压裂后水平井产能计算的复杂性。结合水平井压后裂缝形态和生产过程中油气在裂缝中的渗流机理，建立考虑裂缝干扰的产能计算模型，并进一步分析了压裂水平井产能的影响因素。结果表明：产量随着裂缝条数、裂缝长度和裂缝导流能力的增加而增加；裂缝与水平井筒夹角越大，产量越高；对于不同的裂缝布局，不同位置的裂缝应该尽量错开排列，根部和端部裂缝的间距小于内部裂缝的间距；由于裂缝的干扰作用，不同位置的裂缝产量不同，处在中间位置的裂缝产量低。图6表4参13