超低渗透油藏水平井压裂优化及应用

鄂尔多斯盆地超低渗透油藏储层致密、物性差、孔喉细微,是典型的低压、低渗、低丰度油藏,超前注水和水平井分段压裂技术可提高其开发效果.文中以最具代表性的华庆油田长6超低渗透油藏为研究对象,结合注采井网根据水平并段与注水井的相对位置,将常规压裂和体积压裂进行组合设计,在距离水线较近的井段实施小规模压裂,距离水线较远的井段实施大规模体积压裂.该方案的实施,在减小早期水淹风险的同时进一步扩大了储层改造体积,提高了人工裂缝和井网、注水的适配性.同时,开展了8口水平井新型压裂设计的矿场试验,与采用常规压裂设计的邻近水平井相比,试油产量提高20 m3/d左右,投产初期3个月累计产油量提高184t,含水率较低且保持稳定.     

超低渗透油藏水平井储能压裂机理研究与现场试验

针对超低渗透油藏部分水平井生产一段时间后,出现单井产能降低的问题,开展了超低渗透油藏水平井储能压裂机理研究与现场试验。根据岩石破坏机理,进行了室内储能压裂模拟试验,利用声发射信号检测储能压裂对试件内部的破坏情况,并采用有限元法计算近井地带地应力变化情况。试验及数值模拟结果表明:在高孔隙压力作用下,天然裂缝面错动痕迹明显,憋压过程中试件内部产生了大量微破裂;压裂后焖井过程中,一段时间内地应力场受到影响。研究表明,压裂前注入适量的驱油压裂液,压裂后焖井进行渗吸扩散,可以有效补充地层能量,同时结合优化后的体积压裂重复改造技术,能够进一步增大压裂改造体积和裂缝复杂程度。该技术对能量亏空、裂缝闭合导致的低产水平井提高产量具有较好的适应性,可为同类超低渗透油藏重复压裂提供技术参考。      

长庆油田华庆超低渗油藏水平井压裂裂缝优化

长庆油田华庆超低渗透油藏主要采用水平井注水开发技术来提高开发效果,如何进行压裂裂缝优化设计是提高开发效果的关键。文中在对油藏特征分析的基础上,结合注采井网对水平井压裂裂缝长度、改造段数、布缝方式及施工参数进行了优化研究,提出了适合华庆超低渗油藏水平井的改造参数。24口水平井矿场实践表明,该参数组合具有较好的适应性,水平井产量达10.3 t/d,为直井的5倍,对类似油藏水平井压裂参数优化具有借鉴意义。     

基于多目标遗传算法的压裂水平井裂缝参数优化研究

为了改善低渗透、超低渗透油藏油井自然产能低的状况,需对压裂水平井采油、直井注水的采油方式进行参数优化研究。以国内某区块低渗透油藏开发实例为基础,以七点法直井-水平井混合井网压裂水平井为研究对象,将多目标优化遗传算法NSGA-Ⅱ引入到水平井压裂裂缝参数优化设计中,形成了1种新的优化方法,并编制了相应的软件。该方法将水平井采出程度和含水率作为目标函数,以寻求Pareto最优解集为目的,利用软件对低渗透油藏七点法直井-水平井混合井网压裂水平井裂缝参数进行了优化设计。研究证明,该优化方法适合推广应用。     

低渗透油藏压裂水平井裂缝优化研究

针对低渗透油藏压裂水平井裂缝参数难确定的问题,在某低渗透油藏概念模型的基础上,结合裂缝性低渗透油藏的实验研究,运用油藏数值模拟方法,对压裂水平井的裂缝参数包括裂缝方位、裂缝位置、裂缝条数和非均匀裂缝长度等影响因素进行了优化研究。研究结果表明,在概念模型的基础上,考虑直井注水水平井采油的井型组合时,水平采油井走向应垂直于最大主应力方向,且裂缝方位应平行于最大主应力;裂缝最优缝数为3条,且裂缝最优间距为水平井水平段长度的0.23～0.30倍;对于非均匀裂缝长度的3条裂缝,中间缝较长两端缝较短的部署方式为最优。通过本次数值模拟研究发现,低渗透油藏压裂水平井的裂缝参数确实存在最优情况,实际油田应根据不同的模型类型考虑优化各裂缝参数。     

基于自适应遗传算法的压裂水平井参数优化

鉴于低渗透油藏水平井压裂设计中参数多且交叉影响,采用常规方法进行正交优化存在较多局限性,结合油田生产实际,选择油井的累积产油量、累积注水量和累积产水量作为分析对象,提出一种以生产净现值最大化为目标,基于自适应遗传算法的水平井压裂参数优化方法.该方法根据个体适应值大小自动选择合适的交叉与变异概率,有效避免了传统遗传算法的“早熟”和盲目搜索等问题;通过编程实现了对水平段长度、裂缝半长、裂缝条数以及裂缝导流能力的自动优化求解.以长庆油区某油田的实际资料为基础,分析了五点井网下水平井压裂参数优化过程,分析结果表明,该方法参数覆盖范围更广,与枚举法需计算4 096次才能确定最优解相比,新方法只需迭代200次,大大提高了求解速度,增强了算法的实用性.     

超低渗透油藏水平井参数正交试验设计与分析

超低渗透油藏水平井产能影响因素之间相互关联与干扰,传统的单一因素分析难以定量描述水平井参数对其产能影响的主次顺序和显著程度。针对该问题,引入正交试验设计方法,就压裂裂缝参数及水平井参数对产量的影响进行了直观分析,包括裂缝条数、裂缝半长、裂缝导流能力和水平井长度等影响参数。根据所得到的主次关系结果,优选了适合于超低渗透油藏水平井开发的压裂裂缝参数和水平井长度的最佳组合方案。结果对于超低渗透油藏水平井开发井网布置方案的优化设计具有一定指导意义。     

基于遗传算法的低渗透气藏水平井压裂参数优化

采用传统的正交设计方法对低渗透气藏水平井压裂进行优化设计，难以涵盖整个最优解搜索空间，优化对象数目的增加也会导致方案数量大幅增加。为了突破这一限制，基于遗传算法建立了新的水平井压裂智能优化设计方法，并编程实现了优化设计的全程自动化。计算结果表明：遗传算法在优化过程中不需要人为干预，大大降低了工作量，采用二进制编码形式替代水平井参数和裂缝参数极大地拓展了最优解搜索空间，算法复杂程度受优化对象数目的影响较小。与传统方法相比，该方法具有很大的优越性和实用价值，值得推广。     

低渗透油藏压裂水平井井网优化方法研究

采用压裂水平井井网是开发低渗透油藏的有效手段,但此类井网的缝网参数较多,注水开发使得渗流规律与油水分布更为复杂,诸多参数存在交互作用,井网优化难度增大。针对压裂水平井缝网参数优化过程中面临的问题,按照从局部到整体,从主要到次要的研究思路,分析裂缝半长与裂缝密度对压裂水平井单井产能的影响规律;然后根据裂缝参数技术界限,以最大采出程度和净现值为目标,研究了注采井距、水平段长度、水平井裂缝半长、注水井裂缝半长、排距等缝网参数对目标值的影响规律及相应机理,得出了缝网参数的最优组合,为低渗透油藏压裂水平井网优化提供了方法和借鉴。     

压裂水平井井网参数自动优化研究

应用压裂水平井井网开发低渗透油气藏时,选择合理的井网参数、裂缝参数是获得良好开发效果的重要保证.针对常规正交优化算法存在的局限性,应用遗传算法对水平井长度、裂缝条数、裂缝半长、裂缝导流能力、井距、排距等参数进行了优化设计研究,利用数值模拟软件与编程软件的调用接口,编制了压裂水平井井网自动优化软件,实现了智能化操作,极大提高了工作效率.应用结果表明,利用所建立的方法进行压裂水平井井网参数优化,优化结果比常规正交优化算法提高10%,具有较强的实用性.     

超低渗透油藏老井宽带体积压裂缝网参数优化

超低渗透油藏具有储层致密、天然裂缝发育等特征,难以建立有效的注采驱替系统,为提高单井产量,通常采用常规重复压裂,但常规重复压裂仅能增加裂缝长度,提高裂缝导流能力,而不能有效增加裂缝带宽,扩大裂缝侧向波及范围。提出了宽带体积压裂技术理念,即通过在原人工裂缝侧向开启次生裂缝或沟通天然裂缝,增加裂缝带宽,对宽带体积压裂裂缝的合理带宽进行了优化,建立了合理裂缝带宽计算方法,在此基础上采用正交试验方法对主、次裂缝的导流能力,裂缝半长等其他缝网参数进行了优化设计。结果表明:以超低渗透油藏某一井组为例,重复压裂合理裂缝带宽范围为13~46 m,其中G127-160井缝网参数最优方案为主裂缝导流能力0.15 μm2 · cm,裂缝半长140 m,裂缝带宽50 m,次裂缝导流能力0.04 μm2 · cm,在此方案下模拟的重复压裂可控制含水上升速度,显著提高措施累计产油量。该研究为挖潜超低渗透油藏老井裂缝侧向剩余油提供了技术思路。     

超低渗透油藏分段多簇压裂水平井产能影响因素与渗流规律 ——以鄂尔多斯盆地长8超低渗透油藏为例

水平井分段多簇压裂是开发超低渗透油藏的有效手段之一。以鄂尔多斯盆地长8超低渗透油藏黄平34-22分段多簇压裂水平井井组为研究对象,对裂缝参数与分段射孔参数进行了优化。利用网格加密技术,建立了分段多簇压裂水平井井组数值机理模型,研究了储层应力敏感、裂缝半长、裂缝导流能力、改造区和非改造区渗透率以及采油速度对分段多簇压裂水平井产能的影响。研究结果表明:弹性开发时上述参数对产能的影响比注水开发时更加显著;储层应力敏感对产能不利,裂缝半长和导流能力的增大对产能有利,但综合考虑收益与施工成本及难度,与采油速度一样,它们均存在最优值;进一步提高改造区的渗透率对产能的提升有限,而提高非改造区的渗透率可以大幅提高产能;封闭油藏分段多簇压裂水平井的渗流可分为井筒储集影响阶段、初始拟径向流动阶段、裂缝线性流阶段、系统椭圆流阶段和边界影响流阶段。     

低渗透油藏仿水平井压裂参数优化研究

为提高低渗透油藏储层动用程度,可采用仿水平井(直井大型压裂)注水开发技术,但地层参数与压裂参数对仿水平井注水开发的影响有多大尚不清楚,为此,以胜利油田某区块地质数据及生产动态为基础,建立随机模型,对影响仿水平井的主要因素进行研究。主要运用单变量法和正交试验设计方法设定不同的注采参数方案,利用数值模拟技术预测各方案对应的开发指标;通过极差、方差分析,研究了地层渗透率、原油黏度、裂缝角度、裂缝半缝长、裂缝与地层渗透率倍数等对开发效果的影响。研究表明应用仿水平井注水开发效果理想。     

基于电模拟实验的低渗透油藏压裂水平井产能研究

基于水电相似原理,通过电模拟实验,研究了低渗透油藏水平井长度、裂缝长度、裂缝条数与间距、主井筒与裂缝夹角等因素对产能的影响.结果表明:产能随着主井筒长度增大而增大,但增大趋势逐渐变缓;产能随着裂缝间距和裂缝条数的增大而增大,并且均存在一最佳间距和条数匹配值;缝条数较少时,主井筒流入对产能的贡献较大,但随着缝条数的增多,贡献值减小;裂缝长度对产能也有较大影响;裂缝与主井筒成较大夹角时能获得较高产能,最佳角度约为75～90°.分清各因素对产能的影响,可为压裂水平井的设计提供理论指导.     

长庆油田华庆长6水平井压裂裂缝优化设计研究

长庆油田华庆长6油藏为典型的超低渗透油藏,水平井注水开发技术可提高开发效果,如何进行压裂裂缝优化设计是提高开发效果的关键。在对油藏特征分析的基础上,结合注采井网对水平井压裂裂缝长度、改造段数、布缝方式及施工参数进行了优化研究,提出了适合华庆长6超低渗透油藏水平井的改造参数。24口水平井矿场实践表明,该参数组合具有较好的适应性,水平井产量达10．3t／d,为直井的5倍。     

低渗透薄互层油藏压裂水平井开发井网优化方法研究

根据F147区块低渗透薄互层油藏的地质特征,利用数值模拟与油藏工程方法,研究了水平井与直井联合布井井网方位、井网类型和井距排距对开发效果的影响。结果表明：该块压裂水平井与直井联合布井井网方位应以水平井位置平行于最小地应力方向为最优;井网类型应选择反九点井网;考虑启动压力梯度下F147区块极限供油半径为110 m;井网井距应该选择400 m×200 m（井距×排距）为最优。该研究对于提高压裂水平井开发此类油藏的开发效果具有重要的参考价值。     

一种优化压裂水平井井网参数的新方法

随着水平井数量和产量比重的增加,如何成功地开展水平井压裂改造就成了一个难题。压裂水平井参数的优化设计,是压裂施工前必须要考虑的一个基本问题。目前,水平井压裂参数的优化设计方法有常规正交优化算法和遗传算法,后者试验获得的寻优结果比前者高。文中提出了一种压裂水平井井网参数优化设计的新方法,在应用遗传算法对水平井长度、裂缝条数、裂缝半长、裂缝导流能力、井距及排距等参数进行优化设计研究的基础上,应用正交设计方法对遗传算法的初值选择问题进行了改进,从而很好地克服了遗传初值问题的不确定性,极大地提高了参数的优化效率。     

超低渗透油藏水平井重复压裂新老缝合理配比研究

超低渗透油藏初次压裂投产后,由于地层能量亏空严重、裂缝失效等原因,油井产量递减迅速,无法满足生产需求,需要进行重复压裂,重复压裂设计的关键是确定合理的布缝位置和重复压裂的新缝数量。基于长庆油田元284井区储层地质特征,结合初次压裂生产情况,建立了水平井重复压裂裂缝延伸数值模拟模型;对比了不同新老缝配比条件下重复压裂储层改造体积与最终开采效果,明确了重复压裂前注水补能提高重复压裂改造效果的机理;通过分析经济收益,获得了合理的新老缝配比关系。模拟结果表明：重复压裂新缝为2条、缝间距为20 m时,更有利于形成复杂缝网,提高采收率;随着2条老缝间重复压裂新缝数量增加,更有利于裂缝间相互沟通形成复杂缝网,提高储层改造效果;老缝间重复压裂的新缝数量较多时,由于裂缝之间的相互干扰,会导致开发生产前期产量增幅递减,但随着不断生产,由于储层改造更为充分,对后期稳产较为有利。研究结果为超低渗透油藏水平井重复压裂方案设计提供了理论依据。     

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。      

低渗透油藏压裂水平井地质优化设计技术

压裂水平井技术是开发低渗透油藏的优势技术,地质设计是压裂水平井成功的基础。通过数值模拟和油藏工程方法,对水平井与地层应力方向的配置、裂缝间距、裂缝长度和裂缝导流能力进行了优化。结果表明．压裂水平井应垂直于地层最大主应力,合理的裂缝间距为极限控油半径的2倍,无因次裂缝长度为0．5～0．6,不同的储层渗透率具有与之匹配的最佳裂缝导流能力。现场应用压裂水平井6口,日产油均在在10t以上,为相邻直井的2倍以上。