安棚深层系致密砂岩油藏水平井压裂参数优化设计研究

安棚油田储层致密低渗,物性差、渗流阻力大,自然产能低,采用常规直井进行开采,初期产能低,产量递减快。基于对安棚深层储层地质特征的认识,在致密砂岩渗流试验的基础上,考虑致密砂岩储层的冲击压力梯度和储层应力敏感性,建立了大型储层数值模拟模型,优化水平井的裂缝条数、长度和导流能力等参数。采用"不等长布缝"和"不等量注水"的优化思路,降低水平井注采井网的水窜风险,最终得到了合理的水平井裂缝设计参数和井网。结果表明,优化后的井网获得了较高产能,也推迟了水平井的见水时间,改善了分段压裂水平井的开发效果。     

致密油藏多角度裂缝压裂水平井产能计算方法

水平井分段压裂是致密油藏开发的关键技术。由于受复杂的地应力和天然裂缝的影响,人工裂缝通常与井筒呈一定角度,导致压裂水平井产能预测变得十分复杂。基于天然裂缝等效渗透率张量理论,建立考虑全渗透率张量的各向异性稳定渗流数学模型。在该模型的基础上,结合势叠加原理,采用考虑应力敏感的半解析方法,构建基质向人工裂缝流动的离散势函数单元。将裂缝内流体流动处理为离散单元之间的线性流动,将基质与裂缝流动耦合求解,得到考虑天然裂缝下多角度裂缝压裂水平井产能计算方法。实例计算结果表明,由于考虑了天然裂缝和人工裂缝角度的影响,计算结果与实际产量误差小于7%。敏感性分析发现,储层主渗透率方向与人工裂缝的夹角对产能影响较大。     

致密油藏压裂水平井非稳态产能预测模型

考虑启动压力梯度和压敏效应影响下的基质—裂缝、裂缝—井筒的耦合流动,以椭圆渗流理论和叠加原理为基础,通过当量井径原理,建立了带有多条横向裂缝且裂缝间相互干扰的压裂水平井的非稳态产能预测模型,并分析了压裂水平井产量变化规律及各因素对产能的影响。实例计算结果表明,致密油藏压裂水平井初期产量高、递减快、高产期短,后期产量低、趋于平稳、稳产期长。启动压力梯度和应力敏感效应影响大,启动压力梯度、变形系数越大,压裂水平井单井产量越低。水平段长度越长、压裂缝条数越多、裂缝越长、导流能力越大,压裂水平井产量越高,但各自存在最优范围。     

致密油藏体积压裂水平井产量预测研究

致密油藏水平井体积压裂后形成不同尺度的孔-缝介质,不同尺度介质中的渗流规律不同,产量预测难度大。为此,在总结前人对不同尺度介质渗流规律认识的基础上,建立致密油藏体积压裂水平井产量预测模型,并用油田实际数据对其准确性进行验证。同时,对致密油藏体积压裂水平井产量的影响因素进行分析,发现不同介质的应力敏感系数对产量的影响程度从大到小依次为次级裂缝应力敏感系数、人工主裂缝应力敏感系数、基质应力敏感系数;高速非线性系数对产量的影响较大,而启动压力梯度对产量的影响较小。     

致密低渗透气藏压裂水平井产能计算与分析

为准确预测致密低渗透气藏压裂水平井产能,利用保角变换对渗流场变换,建立考虑压敏效应和启动压力梯度的渗流方程,积分得到压力函数降,并利用叠加原理建立压裂水平井产能模型。结果表明：产能模型与试采产能的误差为8.26%,产能模型准确可靠;压敏效应对产能的影响大于启动压力梯度对产能的影响;裂缝多于3条时,产能增加幅度变缓;增加裂缝长度和中间裂缝间距有利于提高产能。该模型为致密低渗透气藏压裂水平井产能预测和压裂参数优化提供了借鉴。     

低渗油藏穿层压裂水平井非线性渗流产能模型

由于低渗油藏特殊的储层特征,当流体在储层中流动时,流体和多孔介质间的相互作用力使其在渗流过程中表现出明显的非线性渗流特征。为了进一步研究低渗油藏的非线性渗流特征,基于椭圆渗流理论和叠加原理,建立了穿层压裂水平井非线性渗流产能模型;以冀东某低渗油藏区块为例,分析地质参数和工艺参数等主要因素对压裂水平井产能的影响。研究结果表明：1)油井产能随启动压力梯度的增加而降低,启动压力梯度为0.00～0.05 MPa/m时对产量影响较大;2)基质应力敏感系数为0.0～0.2时产量变化较大,裂缝应力敏感系数为0.0～0.1时产量下降较大,裂缝应力敏感系数对产能的影响强于基质应力敏感系数;3)在裂缝有限导流能力的影响下,随裂缝半长的增大,油井产量由快速上升到趋于平缓,且存在着最优裂缝半长,最优裂缝半长为100～150 m。该研究成果对提高穿层压裂水平井产能具有指导意义。     

火山岩气藏压裂水平井产能预测新方法

火山岩气藏发育多尺度孔、洞、缝介质,压裂水平井投产具有多重介质接力排供气与非线性渗流的特征。引入新的拟压力函数,以等值渗流阻力法及叠加原理为基础,综合考虑气体滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感效应及裂缝内紊流效应,构建了火山岩气藏水平井压裂多条横向裂缝相互干扰的产能预测新方法。结果表明：在气井生产过程中,近井筒附近,裂缝内需考虑紊流效应影响,启动压力梯度对气井产能影响最大,其次是应力敏感效应与紊流效应,滑脱效应影响最小|随着水平井段长度减小,裂缝条数增加,裂缝间干扰越严重,水平井段长度与裂缝条数存在一最佳匹配关系|随着裂缝半长增加,气井产量增大|裂缝导流能力变化对气井产量影响最明显,导流能力越大,气井累计产量越高,裂缝导流能力增加到一定程度时,气井产量随着导流能力增加幅度减小。     

裂缝性致密油藏多级压裂水平井试井模型

致密油藏由于渗透率低,表现出很强的非线性渗流特征,因此多采用水平井多级压裂技术提高单井产量.基于此,考虑了应力敏感和启动压力梯度的影响,根据物理模型建立裂缝性致密油藏多级压裂水平井试井模型,通过Laplace变换和有限余弦Fourier变换对数学模型进行求解,离散压裂裂缝并结合压降叠加原理,求得有限导流多级压裂水平井井...     

致密砂岩油藏水平井分段压裂布缝与参数优化

针对鄂尔多斯盆地致密砂岩油藏五点法联合注采井网的特点,为实现储层改造并控制水窜,对水平井分段压裂的布缝方式和裂缝参数进行了研究.基于水电相似原理,对联合注采井网不同压裂方式进行了电模拟试验,优选了压裂方式及裂缝展布形态;采用油藏数值模拟方法对分段压裂的具体参数进行了优化.电模拟试验结果表明,分段压裂比传统双翼压裂的低压区面积增大36.4%、产能提高72.5%,纺锤形布缝方式最适于五点法联合注采井网;油藏数值模拟结果表明,当裂缝端部连线与油藏边界夹角为23.2°、段间距为92.7 m、裂缝导流能力为15 D·cm时最优.根据研究结果进行了 YP-8 井的压裂设计,压裂后初期日产液量22.66 m3、日产油量18.11 t,投产至今生产基本稳定.研究结果表明,水平井分段压裂采用纺锤形布缝方式,可有效改善近井区域的渗流状况,获得较高的产能,并可均化油藏压力分布,防止过早水窜.      

致密砂岩气藏压裂井两相流流入动态研究

由于裂缝的影响,致密砂岩气藏压裂井易产水,准确地预测地层内流入动态对合理配产非常重要。针对致密砂岩气藏气水同产压裂井的渗流特征,将渗流场划分为地层及裂缝两个部分,以非达西稳态渗流理论为基础,基于扰动椭圆及等价发展矩形思想,分别建立了启动压力梯度及应力敏感的气水两相拟压力函数,推导出各区相应的产能方程,最终采用Newton-Raphson数值方法对产能方程进行求解。实例计算表明,该方程计算的气井无阻流量与实际产能测试结果误差较小,具有较强的实用性。     

低渗透应力敏感气藏压裂井产能分析

应用保角变换原理,将平面垂直裂缝气井的渗流问题转化为易于求解的一维带状渗流问题。基于Forchheimer二项式渗流方程,考虑启动压力梯度和渗透率应力敏感性的影响,推导得到低渗透应力敏感气藏中垂直裂缝井的产能公式,并简化得到低压、高压条件下的产量公式。用现场数据对公式进行验证,并绘制分析了理论产能曲线。结果表明:启动压力梯度和应力敏感性会影响压裂井的产能,压裂气井的产量随着启动压力梯度或者应力敏感性的增加而降低;当气井高产时,必须考虑非达西渗流效应。     

低渗透气藏水平井产能计算新公式

低渗透气藏由于储层的特殊性,常出现应力敏感、启动压力梯度、高速非达西效应等现象。因此,在低渗透气藏水平井产能分析时,应该考虑这些因素的影响。通过保角变换方法,推导得到同时考虑高速非达西效应、应力敏感和启动压力梯度的低渗透气藏水平井产能新公式。研究结果表明:高速非达西效应、应力敏感、启动压力梯度将使低渗透气藏水平井产量减小;在同一井底压力下,随着应力敏感系数、启动压力梯度的增加,水平井产量降低。该公式对应力敏感性较强的低渗透气藏的开发具有重要的指导意义。     

双孔双渗火山岩气藏裸眼压裂水平井产能预测方法

基于火山岩气藏双孔双渗储集层压裂水平井渗流的特殊性,引入新的拟压力函数,以等值渗流阻力法及叠加原理为基础,综合考虑气体滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感效应及裂缝内紊流效应的影响,构建了火山岩气藏裸眼水平井压裂多条横向裂缝时的产能预测方法。结果表明:气井全生命周期中,启动压力梯度对气井产能影响最大,其次是应力敏感效应、紊流效应,滑脱效应影响最小,应力敏感效应较强的气藏,应减小气井生产压差;随着裂缝半长增加,气井产量增大;随裂缝条数增多,产量增加幅度减缓,存在一个最优裂缝条数;裂缝导流能力变化对气井产量影响最明显,导流能力越大,气井累计产量越高,裂缝导流能力增加到一定程度时,气井产量随着导流能力增加幅度减小,不同类型储层集对应不同的最优裂缝导流能力。图6参15     

稠油油藏水平井产能预测新模型

不同黏度下稠油室内实验研究结果,证明了稠油流动中存在启动压力梯度,启动压力梯度随原油黏度的增大而增大。考虑水平井三维空间渗流特征和启动压力梯度,应用速度势理论建立了稠油油藏水平井产能预测新的数学模型。应用新模型,对海上稠油油藏水平井产能进行了预测,分析了启动压力梯度对稠油油藏水平井产量和动用范围的影响:启动压力越大,水平井产能越低;启动压力梯度增大了渗流的阻力,减小了水平井的动用范围。     

低渗透油藏压裂井产能分析

根据低渗透油藏的非达西渗流规律,建立并求解了常流压条件下垂直裂缝井双线性流数学模型,绘制并分析了产能理论曲线.研究表明:表皮系数对压裂井的初期产量影响较大.表皮系数越大,裂缝井初期产量就越低.随生产时间增长,表皮效应的影响逐渐消失.启动压力梯度主要影响压裂井的中后期产能,启动压力越大,产量下降就越快.因此,在进行低渗透油藏垂直裂缝井产能分析时,必须考虑启动压力梯度的影响.     

含多条垂直裂缝的压裂气井产能研究

根据压裂水平气井的渗流过程，对压裂水平气井的压降进行了分析，将气体从地层流入水平井底的压降分为三部分：一是气体从地层流入裂缝，通过复位势理论和势的叠加原理得出了有关产能的压降公式；二是从裂缝流入水平井段，通过对裂缝微元体的分析得出有关裂缝参数的产能压降公式；三是气体从水平井段指端流入水平井的跟端，通过动量定理得出了压降关系。这样就得出了产量与裂缝半长和裂缝条数等参数的关系模型，由于整个模型的建立都是通过严格的解析方法来得出的，因而该方法与目前所用的方法相比，准确性较高     

低渗透油藏水平井裂缝参数优化研究

低渗透油藏经常采用水平井压裂的方法来实现油井增产,而合理的水平井裂缝参数设计能充分发挥人工裂缝的增产作用.以江苏油田M断块地质特征和目前开发状况为基础,抽象出相应的机理模型,应用数模软件的门限压力建立了考虑启动压力梯度影响的水平井压裂模型,并与PEBI网格加密法的水平井模型进行了对比.结果表明：启动压力梯度对模拟结果影响相对较大,而裂缝形态对模拟结果的影响相对较小;M断块水平井最优裂缝间距为90 m,最优裂缝条数为6条,最优裂缝半长为130 m.该研究成果为江苏油田M断块水平井裂缝参数优化提供了思路与借鉴.     

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.     

低渗透油藏水平井压裂理论及现场工艺探讨

水平井井筒应力分布和岩石破坏准则构成了水平井压裂裂缝起裂数学模型,利用迭代法对模型进行了求解.分析表明,井筒方位角不同,最小水平主应力和垂直主应力对裂缝的起裂压力影响规律不同,在井筒方位角为0时最不容易起裂,而在井筒方位角为90°时最容易起裂.现有的裂缝延伸模型中,全三维裂缝延伸模型计算结果与Fracpro-PT软件计算结果具有很好的一致性,适合水平井压裂裂缝延伸模拟,裂缝间距较长时,多条裂缝延伸模型可以在考虑裂缝之间干扰的基础上结合单裂缝延伸模型建立.现场多条裂缝压裂可以总结为限流法压裂和分段压裂两种,限流法施工相对简单,改造强度相对较小,分段压裂改造强度大,但工具设备和工艺要求高,现场水平井压裂作业时应根据现场情况选择合适的压裂工艺.图4表1参14