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.     

压裂水平井电模拟实验研究

根据水电相似原理,设计了压裂水平井的电模拟实验,研究了单井状态下和井网条件下裂缝参数对压裂水平井产能的影响状况及其等压线分布规律.结果表明,压裂水平井存在极限产能;压裂井最优裂缝条数受水平井段长度、裂缝长度、层位是否射开等因素的影响,在不同的井网中,最优裂缝条数也会相应变化.对不同井型的等压线对比发现,压裂水平井扩大泄油面积的能力优于普通水平井.     

分段压裂水平井注水开发电模拟实验

为研究分段压裂水平井注水开发增产机理,根据水电相似原理设计了压裂水平井电模拟实验,研究了分段压裂水平井注水开发压力场分布特征和产能影响因素。结果表明,水平井中间有裂缝部分等压线平行分布,渗流方式为单向流,说明分段压裂水平井可通过改善地层渗流方式减小渗流阻力。随着水平段穿透比、裂缝条数（间距）、裂缝穿透比、裂缝与水平段夹角的增大,压裂水平井产能增加;分段压裂水平井注水开发最佳参数组合为：水平段穿透比为0.6~0.8,裂缝条数为6（裂缝间距为91 m）,裂缝穿透比为0.25~0.3,裂缝与水平段夹角为90°,井网选用排列交错井网;其对分段压裂水平井产能影响的极差分别为0.030,0.024,0.018,0.018和0.004。矿场应用表明,分段压裂注水开发水平井产能为同条件下直井的2倍,是低渗透油藏的有效开发方式。     

致密油水平井压裂数值模拟及裂缝参数优化

水平井压裂是致密油藏开发的必要技术手段。为了给出致密油水平井压裂的合理裂缝参数,以大庆油田致密油储层为例,使用油藏数值模拟软件Radial-X建立模型,模拟了致密油水平井压裂生产过程。结果表明,致密油仅在井、缝附近发生渗流,水平井开发的控制范围由水平段长度和压裂改造的缝长、缝密决定。通过水力压裂的裂缝参数敏感性分析得出:裂缝导流能力增加到一定程度即可达到增加水平井产能的目的;增加裂缝数量能提高水平井产能,但是水平井多条裂缝会互相干扰,大庆油田致密油高台子储层2 km井长模型5 a的最优裂缝条数约为20条,扶杨储层5 a的最优裂缝条数约为15条;增加裂缝长度对压后生产有利,但随着裂缝长度增加,产量增加幅度会减小。     

水平井分段压裂产能电模拟实验方法

为了对水平井分段压裂产能影响因素进行模拟,研究了一种水平井分段压裂产能电模拟实验方法。首先,根据水平井分段压裂后的实际地层情况,模仿研制了一套三维电场模拟装置;然后,根据要模拟的砂体展布特征、油气藏的流动边界类型、水平井在砂体中的井眼轨迹、地层渗透率及地层厚度等,设置电模拟的电解液和电解池尺寸等,根据水平井长度、裂缝高度、裂缝长度、压裂段数、裂缝条数和缝间距等,设置模拟井筒及裂缝;最后,通过采集电流信号,以确定产能的大小。利用该实验方法分别开展了针对某河流相沉积砂体的水平井压裂裂缝形态及位置优化模拟、裂缝条数及间距优化模拟和不同地层厚度对比模拟实验,优化出的结论及参数为现场实施提供了技术支持。这种电模拟实验方法能够精确模拟水平井压裂完井的各项参数对产能的影响,对水平井压裂完井设计具有一定指导意义。     

压裂水平井的产能研究

目前国内在多裂缝水平井流入动态的计算方法、压裂水平井在低渗透率油藏中的开发动态、水平压裂气井的渗流过程，以及水平井筒内压力损失对产能的影响等方面的研究工作中取得了初步的进展；而国外的学者主要针对产能预测方法、裂缝条数的优化、外侧裂缝间距等问题做了进一步的研究和探讨。研究认为，横向缝的生产效果好于纵向缝，压裂水平井的开发效果和经济效益均优于压裂垂直井；压裂裂缝条数以3～5条为好，最佳裂缝长度和导流能力与储层渗透率有关；井筒长度存在一个最优值。未来的研究方向和工作重点主要是缝、筒、层内的流体流动特性等方面的问题。     

稠油油藏多薄层纵向缝压裂井产能计算模型

对于裂缝性多层稠油油藏采用水平井压裂纵向缝能够实现有效增产,为分析压裂井在产生纵向缝后的产能,考虑流体在压裂裂缝和水平井筒的变质量流动,以及水平井筒内摩阻压降、加速度压降及井筒内流体流态变化,建立了储层、裂缝渗流与水平井筒流动耦合的纵向缝压裂井产能预测模型。结果表明:对于已知油藏规模、流体粘度及裂缝导流能力下对应有唯一的压裂井比采油指数;纵向缝内压力垂向上呈台阶状分布,储层物性越好层段对应裂缝内压降越大;裂缝导流能力对产能影响较小;原油粘度对采油指数影响较大,降低原油粘度可大幅提高比采油指数。     

致密油压裂水平井电模拟实验研究

在致密油水平井压裂中,描述裂缝网络、优化裂缝参数是提高产能的关键所在,针对水平井压裂裂缝参数难以确定的问题,利用水电模拟方法对分段多簇压裂水平井近井压力分布及裂缝参数(包括簇间距、裂缝长度、天然裂缝数量等)对单井产能的影响进行了电模拟实验研究。实验结果表明,分段多簇压裂改善了近井地带储层的流通性,人工裂缝与天然裂缝形成缝网有利于改善原油流动能力。在压裂裂缝长度和段间级距一定时,随着天然裂缝数量的增加,单井产量增加;垂直裂缝比斜交裂缝更能提高单井产量;水平井两端的裂缝产量贡献最大,向中间依次递减,最中间的裂缝产量贡献最小。本研究为合理、有效开发致密油提供理论支持。     

低渗油气藏压裂水平井产能电解模拟实验研究

根据水电相似原理设计了电解模拟实验,并利用实验对水平段封闭和水平段裸眼2种情况下压裂水平井产能、产量影响因素及井筒附近压力的分布进行了研究,结果表明:①压裂水平井控制油层范围广,能够明显提高低渗油气藏油井产量;②压裂水平井水平段的产量占总产量的比例较大,进行压裂水平井产能分析时不能忽略水平段的生产能力;③压裂水平井产量的影响因素主要为裂缝数量、裂缝半长、井筒长度和裂缝角度;④压裂水平井裂缝周围的等势线近似为共扼椭圆族,裂缝端部和水平井筒两端的等势线比较密集,远离水平井筒的等势线近似为椭圆族。应用实例表明,电解模拟实验结果可用于压裂水平井的参数优化和产量预测;压裂水平井的水平段具有一定的原油生产能力,采取酸化措施能够改善水平井筒附近流体的流动状况,增加油井产量。     

苏里格气田水平井压裂裂缝参数优化

近年来水平井压裂作为提高低渗气藏产量及采收率的重要手段在苏里格气田得到推广应用,利用建立的压裂水平井产能数值模型计算分析了裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、裂缝间距、裂缝平面与水平井筒夹角对压裂水平井产量的影响,并绘制了各因素与产量的关系图版,依据多因素正交试验分析方法得出影响压裂水平井产能的主要因素依次是裂缝条数、裂缝间距、裂缝长度、夹角以及裂缝导流能力,最后依据提出的综合优化思路优化了苏里格气田水平井压裂合理的裂缝参数。     

复杂缝网页岩压裂水平井多区耦合产能分析

针对页岩储层水平井压裂开发中复杂缝网形态、纳微米孔隙—复杂缝网—井筒多尺度渗流规律认识不清等问题,开展了针对性的研究:(1)通过巴西劈裂实验,诱导压裂缝的产生;(2)通过X射线CT扫描,观测岩样内部压裂缝形态,测得压裂缝开度;(3)结合压裂缝形态描述和气体在基质—复杂缝网—井筒中的渗流机理,在多尺度统一渗流模型的基础上,建立考虑扩散、滑移及解吸的水平井单段压裂改造产能方程;(4)考虑多级压裂区干扰及水平井筒压降,建立页岩储层多级压裂水平井产能预测模型。研究结果表明:(1)压裂缝形态为复杂网状缝;(2)测得压裂缝开度为4.25~453.00μm,平均为112.00μm;(3)不同缝网形态下页岩气表现出不同非线性渗流规律;(4)随着重改造区裂缝密度、重/弱改造裂缝分布范围的增大,产气量逐渐增加,压裂段间缝网渗流区域发生干扰,产气量增加幅度减小;(5)模拟水平井筒长1 500 m、重度改造区缝网半长100 m时,压裂10级产能效果最好。结论认为,需要合理地控制压裂程度、优化裂缝参数,才能为页岩气压裂优化设计等提供技术支撑。     

低渗气藏压裂水平井裂缝参数优化研究与应用

压裂井的裂缝参数是决定压裂效果好坏的关键因素.文中针对低渗气藏压裂水平井裂缝参数优化问题,建立了气藏模型和裂缝模型,并依据该模型编制了裂缝参数优化设计软件,通过对现场实例进行了模拟优化计算,研究了裂缝条数、裂缝间距、裂缝长度、裂缝宽度、裂缝导流能力,以及裂缝与水平井筒的夹角对压裂水平井产能的影响.利用正交试验优选的主要裂缝参数为：裂缝间距100m,裂缝条数5,缝长比0.8,裂缝导流能力10 μm2· cm.按照优化的裂缝参数压裂施工后,平均单井产气量由裂缝参数优化前的7.48×104 m3/d上升到15.32×104 m3/d,增产效果显著.     

水平井定面射孔近井筒的破裂形态

水平井定面射孔是致密油气藏体积压裂的一种新型射孔技术,但以往的研究较少考虑射孔对近井区域裂缝起裂位置、破裂形态的调控作用,并将定面射孔的各孔道空间位置均简化为平面,忽略了定面射孔角度参数对水平井破裂压力与近井筒裂缝形态的影响。为了弥补上述不足,建立了流固耦合形式的近井筒破裂力学模型,采用基于连续损伤力学的裂缝单元表征射孔局部三维破裂位置、形态变化,开发了耦合模型有限元数值求解程序以研究裂缝起裂与扩展规律,并运用长庆油气田现场水平井射孔完井参数,定量分析了射孔转角、射角参数变化对初始破裂压力、起裂位置的影响,对比了水平井定面射孔、螺旋射孔近井筒破裂形态的差异。研究结果表明:①射孔可调控水平井破裂压力及初始破裂位置,随射孔转角、射角改变,孔道破裂压力变化显著,初始破裂会产生于射孔—井筒界面、孔道中部等不同位置,定面射孔器材应控制射孔射角介于15°～30°;②定面射孔通过改变孔道射流方向,增加了孔道间应力干扰,能够有效降低水平井破裂压力2.0～3.5 MPa;③定面射孔能够引导和调控近井筒裂缝走向,形成垂直于水平井筒的初始破裂面、避免螺旋射孔导致的近井筒裂缝扭曲,提高了水平井近井筒裂缝系统的完善程度。结论认为,所建立的近井筒破裂力学模型可以模拟水平井射孔—近井筒动态破裂过程,模型计算结果与现场测试数据具有较好的一致性。     

从闷井压力反演页岩油水平井压裂裂缝参数和地层压力

页岩油压裂水平井投产前普遍先闷井,为快速评价体积压裂效果,提出基于页岩油藏闷井压力数据的压后评估方法。通过闷井数值模拟,表征压裂水平井缝网改造区域的压力扩散与流体运移规律,并建立闭合后线性流计算模型和裂缝储集控制数学模型,形成反演裂缝参数与地层压力的计算方法。结果表明,压裂停泵后改造区域依次经历井筒末段裂缝控制、全井段裂缝控制以及储集层基质控制下的9个流动阶段,其压降导数在双对数坐标下为不同斜率的多个直线段;应用于吉木萨尔凹陷4口典型页岩油水平井,证明了闷井压力数据能用于裂缝参数和地层压力反演,也验证了提出方法的适用性,可供评价压裂作业效果和优化平台井距借鉴。     

复合油藏压裂水平井复杂裂缝分布压力动态特征

压裂改造是提高油田产量、改善井筒附近储层物性的重要方法,但在实际多段压裂体积改造过程中,由于地层条件复杂,导致井筒附近形成了复杂的缝网体积,因此,加强对水平井体积压裂改造试井模型的研究十分必要。基于体积压裂水平井复杂裂缝分布的渗流特征,建立径向复合多段压裂水平井试井解释数学模型,耦合储层与裂缝模型解求得Laplace空间井底压力半解析解,应用Duhamel原理得到考虑井储和表皮影响的Laplace空间井底压力解,利用Stehfest数值反演求得实空间井底压力,并绘制实空间压力动态特征曲线。根据压力导数曲线特征划分流动阶段,通过模型验证证明了该方法的正确性,进而分析了裂缝不对称、裂缝夹角、裂缝分布方式、内区半径和流度比对特征曲线的影响。结果表明,裂缝不对称交错分布有助于增大裂缝控制面积,从而减少流体流入井筒的压力消耗,早期阶段对应的压力曲线也越低;内区半径越大,压裂改造效果越明显,对应压力曲线越靠下。该模型可为多段压裂水平井所形成的复杂裂缝试井资料解释和压裂方案设计提供理论依据。     

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。     

压裂水平井裂缝与井筒成任意角度时的产能预测模型

通常采用裂缝与水平井垂直时的产能公式预测低渗透油田压裂水平井产量,而对于裂缝与水平井成任意角度时的产量预测并没有针对性的计算公式,若采用垂直裂缝压裂水平井产能预测公式则使计算结果与实际生产结果偏差较大.为了使压裂水平井产量的预测更加符合实际,综合考虑水平井压裂时的有效缝长及裂缝与水平井所成角度两方面的因素,引用了缝长因子,应用位势理论和叠加原理基本渗流理论,建立了压裂水平井产能预测模型.对S油田某一口水力压裂水平井的产量进行了预测,该井在2008年6月的产液量为4.2t/d,根据该模型预测的产液量为4.5t/d,相对误差为7.1%,验证了该模型的可行性和实用性.     

裂缝转向对低渗地层水平井压裂的影响

水力裂缝转向作为压裂过程中的一种重要现象,可造成近井筒裂缝的弯曲,对于裂缝中支撑剂的传输和流体的流动规律具有很大影响,可最终影响水力压裂的成败和人工裂缝的导流能力。统计了长庆油田水平井压裂施工的部分资料,分析了长庆油田水平井压裂的特点。结合二维裂缝的平面应变模型,建立了裂缝转向的曲率半径与地层物性参数和压裂施工参数的关系,并针对性地分析了不同参数对于裂缝曲率半径的影响。结果表明,水平应力差对裂缝的转向距离有决定性的影响,压裂施工排量对水力裂缝高度的增长贡献显著,控制排量、延长注液时间能有效增加裂缝长度。结论对于压裂参数优化设计和水力压裂施工具有参考意义。     

基于产气剖面的页岩气离散裂缝网络反演方法

页岩气井压后裂缝描述对页岩气井生产动态预测、生产后期重复压裂设计以及加密井井眼轨迹设计等具有重要意义。以涪陵页岩气田开发和地质参数为基础,基于高效离散裂缝网络（EDFN）数值模拟方法,研究裂缝长度、压裂段裂缝累计总长、裂缝间距、裂缝相对位置等对压裂段贡献率的影响,通过水平井生产动态解释得到的裂缝特征参数反演离散裂缝网络。以JY46-3HF开发井产气剖面、产气贡献率和裂缝特征参数的相关性为基础,建立压裂裂缝网络模型,各压裂段产气贡献率模拟结果和实测结果高度吻合。研究结果表明,压裂段产气贡献率和压裂段裂缝累计总长正相关,裂缝间距、裂缝相对位置则通过影响裂缝对基质区域控制的大小影响压裂段对页岩气井的贡献率。