致密油藏水平井压裂裂缝参数优化方法北大核心CSCD

致密油藏基质渗透率极低,往往采用水力压裂的方式进行开发。压裂缝网决定了油井的产能,因此缝网参数的优化是致密油高效开发中的关键问题。本文在致密油藏非线性渗流数值模拟方法的基础上,研究了水平井单井压裂裂缝的数量、位置分布、长度、开度、方位角等参数对致密油藏衰竭式开采产量的影响规律,并进行了优化设计,形成了基于模拟退火算法的参数优化方法。基于优化结果,本文提出了一种哑铃交错型水平井压裂技术,为现场压裂方案的优选提供了借鉴。     

低渗致密油藏水平井缝网压裂裂缝参数优化

水平井缝网压裂在提高低渗致密油藏水平井产能、延长稳产时间方面发挥了重要作用。目前,针对低渗致密油藏缝网压裂裂缝参数优化的研究还很少,且普遍没有考虑储层的低渗特点。为此,文中考虑了启动压力梯度和井筒摩阻的影响,采用Eclipse数值模拟工具,建立了缝网压裂的模型;并运用正交试验设计优化思路,以黄陵长6浅层低渗透致密储层为基础,开展了水平井缝网压裂裂缝参数优化研究;分析了缝网特征对缝网压裂改造效果的影响,为缝网压裂裂缝参数优化提供了一套完整思路。黄陵地区现场应用了11口井,均取得了良好效果,为低渗致密油藏水平井缝网压裂设计提供了有效指导。     

致密油藏体积压裂水平井参数优化研究

“水平井+体积压裂”技术是获取致密性储层中工业油流的重要手段。为了对影响体积压裂水平井开发效果的参数进行优化设计,基于离散裂缝模型的数值模拟方法,采用更为灵活的非结构化网格,建立了体积压裂水平井模拟模型,经Eclipse软件及矿场实际井资料验证该模型可靠性较高,可准确地表征复杂裂缝的几何参数和描述流体在裂缝中的流动。利用长庆油田某致密油藏实际参数,对水平井方位、布缝方式、段间距、簇间距、改造体积等参数进行了优化设计,结果表明：当水平井方位与天然裂缝平行时,开发效果最好;根据累计产量的大小,哑铃型布缝方式优于交错型、均匀型、纺锤型布缝方式;段间距应大于相邻2段的泄油半径之和,避免段间干扰;簇间距应尽可能大,但要小于天然裂缝平均缝长;当改造体积一定时,细长形状的改造区域比短粗形状的改造区域开发效果更好,当工艺上难以增加压裂裂缝长度时,可通过增加段内簇数改善开发效果,簇数越多,初期累计产量越高,但最优簇数取决于开采时间的长短。研究结果可为致密油藏体积压裂水平井造缝设计提供依据。     

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。     

致密油藏水平井水力压裂CO_2吞吐参数优化

为了快速准确地找出水平井井网设计和CO_2吞吐增产工艺措施中的关键影响因素、确定合理的参数,以有效提高产能,针对松辽盆地南部扶余油层致密油藏特点,采用正交试验设计方法,应用油藏数值模拟技术对井网形式、井网参数以及CO_2吞吐工艺参数进行优化研究。结果表明,穿透系数(缝长/井距)和井底流压是影响松辽盆地南部致密油藏水力压裂水平井产能的主要参数,优选交错式井网,其井网参数为:水平井段长度1 000 m,井距300 m,排距200 m,穿透系数0.8;衰竭式开发到初始地层压力50%时进行CO_2吞吐,注气速度为3 000 m3/d,单周期注入40 d,浸泡20 d,开井生产100 d,控制井底流压3 MPa。水平井大规模水力压裂后,采用CO_2吞吐增油效果明显,对致密油藏增产具有重要的意义。     

致密油藏压裂水平井生产动态分析方法

致密油藏中流体存在着多种流动特性,包括线性流、径向流、复合线性流,复合径向流等。文章介绍了一种利用生产动态分析方法来判断压裂水平井流动特性的方法,并提出一套相关的判断流程和步骤。通过对北美巴肯致密油田600多口在产井的实例分析,指出绝大部分油井表现出裂缝向井筒线性流动的特性,同时很多油井的生产表现出双重介质的特征。     

裂缝性致密油藏体积压裂水平井压力动态分析

基于格林函数、镜像反演及压力叠加原理,建立了箱式封闭边界裂缝性致密油藏体积压裂水平井压力动态分析半解析模型,模型使用经典的Warren-Root模型表征体积改造区域内基质—裂缝间渗流关系及裂缝系统空间展布,考虑了相邻主裂缝间压力干扰,能更好地描述储集层渗流特征,解释参数更符合实际情况。并利用建立的模型对裂缝数、裂缝半长、裂缝间距、储容比和窜流系数等相关参数敏感性进行分析。结果表明,在双对数曲线图版上井底压力响应过程可划分为人工裂缝线性流、双重介质窜流、第一径向流、第二线性流、拟径向流和封闭边界流6个渗流阶段。裂缝数对整个井底压力响应过程都有显著影响,裂缝数越多,生产压差越大,单井产能越高,裂缝数增加,生产压差增幅减小,存在一个经济最优值;裂缝半长越长,初期生产压差越大,单井产能越高;裂缝间距越大,第一径向流阶段时间相对增加,第二线性流阶段时间相对减少,生产后期压差越大,产量增幅越小;储容比越小,窜流越明显;窜流系数越小,窜流发生得越晚。     

致密油藏压裂水平井产量预测

针对致密油藏压裂水平井流态复杂及全生命周期产量预测误差大的问题,在对前人经验递减模型适用性研究的基础上,选取以不稳定流和过渡流为主导的产量指数递减（SEPD）模型及以边界控制流为主导的指数模型进行组合,通过结合节点处的产量相等和递减率相等,构建了以边界控制流时间为节点的全生命周期新型分段产量预测模型,同时建立了广义回归神经网络算法下的边界控制流时间预测方法及分段函数的最小二乘法拟合参数求取方法。结果表明,不论是否到达边界控制流,新模型普遍比单一SEPD模型和指数模型的拟合度高,其预测结果更接近于生产后期的指数评估结果,误差小于5%。     

致密油藏水平井压裂工艺技术研究

本文主要研究致密油藏压裂提高产能配套技术,系统分析了影响水平井产能发挥的因素,明确了压裂提高产能的技术对策,实现了致密油藏产能突破与提升,有效保证了致密油藏储量发现、升级和高效动用。     

致密油藏水平井压裂后产能预测方法

以松辽盆地南部红岗北水平井开发目标区扶余油层水平井压裂后各项参数为基础,首先采用灰色关联分析方法对扶余致密油藏压裂水平井产能参数的影响程度进行排序,优选出主要影响参数;然后对研究区压裂水平井进行模糊聚类分析,将研究区压裂水平井分成4类;最后将水平井分类结果与影响参数一起加入到BP神经网络输入端,以日产能指标为硬数据,建立预测压裂后水平井产能的神经网络模型,并利用检验数据对模型进行验证。结果表明,基于水平井类型控制的神经网络模型产能预测效果要优于传统神经网络模型,可以作为有效的水平井压裂后产能预测方法。     

致密砂岩气藏压裂水平井裂缝参数的优化

为了解决压裂水平井的多参数综合优化问题,基于不稳定渗流原理,应用复位势理论、叠加原理和数值求解方法,建立了考虑裂缝干扰的压裂气藏水平井产量预测模型,研究了影响压裂水平井产量的单因素变化规律;结合正交试验设计方法和灰色关联理论,确定了影响压裂水平井产能的敏感因素排序,并实现了考虑多参数综合作用的压裂水平井参数优化设计。计算结果表明：算例中影响产量的重要性排序依次为地层渗透率、储层厚度、孔隙度、水平段长度、裂缝条数、裂缝长度和导流能力;优选区块水平井组合参数为水平段长度1 000 m、裂缝条数10条、裂缝长度60 m、导流能力10 μm²·cm,按照优化参数施工后,无阻流量显著增加。     

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...     

裂缝型致密油藏分段压裂水平井伤害实验研究

红河油田长8油藏具有典型的低孔特低渗储层特点,储层孔喉细小,天然微裂缝发育,入井液易污染储层。裂缝发育区主要在断层带附近分布。红河油田长8油藏水平井在钻井、完井、压裂过程中,带入许多外来流体,外来流体通过断缝系统侵入储层易产生水锁伤害、粘土膨胀与运移伤害、沉淀堵塞伤害、压裂残渣伤害以及微裂缝发育引起压裂液大量滤失导致砂堵等多种伤害。通过对储层地质特征认识,储层伤害机理及因素分析,从而确定红河油田长8油藏伤害主要以水锁伤害为主。并提出抑制和解除水锁伤害的方法。     

工程参数对致密油藏压裂水平井产能的影响

中国陆相致密油藏储层物性差,非均质性强,大规模体积压裂往往形成复杂的缝网结构,次级裂缝对产能的影响有着不可忽略的影响。为此,利用数值模拟方法,通过局部加密网格的方法,设计包含主裂缝和次级裂缝的椭球形缝网,对新疆X油田致密油藏在经过大规模体积压裂后的单井生产动态进行模拟,分析压裂水平井的产能影响因素。结果表明,水平井单井产能随水平井段长度、压裂规模、储层改造体积、缝网复杂程度和裂缝导流能力的增加而增大,但增幅越来越小,均存在一个最优范围。利用正交试验法,将工程参数对产能的影响程度进行排序,发现对致密油藏压裂水平井产能影响程度由大到小依次为储层改造体积、压裂规模、缝网复杂程度、水平井段长度和裂缝导流能力。     

致密油藏压裂水平井Blasingame 曲线分析

致密油藏渗透率较低,需要应用水平井大规模压裂的方法才能进行有效开发,压裂后形成的基质与裂缝为2种渗流规律差异性较大的介质,需要新的产量分析模型才能适应致密油藏压裂水平井开发动态分析的需求。在对致密油藏基质与裂缝2种介质不同渗流规律研究的基础上,建立水平井多段压裂双重介质耦合产量模型,并应用有限体积法在非结构混合网格的基础上进行模型求解,同时,制作典型致密油藏压裂水平井Blasingame曲线,并对该曲线特征进行分析,将压裂水平井开发生产阶段划分成裂缝线性流、过渡流和边界控制流3个阶段;基质启动压力梯度、裂缝条数、裂缝间距和裂缝长度对Blasingame曲线有着重要的影响,该曲线在后期的边界控制流阶段随着启动压力梯度的增加而线性地平行下移,在中、前期随着裂缝条数的增加而向上分散,在中期过渡流阶段随着裂缝间距与裂缝长度的增加而向上突出,但裂缝间距对曲线的影响更显著。     

致密油藏体积压裂水平井压力特征

为研究致密油藏水平井体积压裂改造后的储层和渗流特征,文中建立了考虑基质应力敏感性的体积压裂水平井复合试井模型。内区为压裂改造区,由多级压裂水力裂缝与双孔介质模型共同表征;外区为非改造区,由单孔介质模型表征。应用叠加原理、Laplace变换、Stehfest数值反演和摄动变换技术进行求解,得到了体积压裂水平井试井模型的井底压力特征曲线。研究结果表明,体积压裂水平井的渗流可以划分为裂缝双线性流、垂直于裂缝的线性流、裂缝拟径向流等7个特征阶段。敏感性参数分析表明,致密储层的应力敏感特征在试井解释中不可忽视,渗透率模数、储容比、窜流系数、水力裂缝条数和水力裂缝导流能力对压力和压力导数特征曲线会产生较大的影响。     

致密油藏体积压裂水平井开发效果

基于致密油藏储层特征和体积压裂微地震监测资料,通过水电模拟实验研究了不同井型的渗流场特征,利用油藏数值模拟方法从井间压力梯度分布、单井产能及采出程度等方面对不同井型的开发效果进行了评价,论证了体积压裂水平井开发致密油藏的可行性,并首次分析了压裂改造体积大小和储层综合改造因子对体积压裂水平井产能的影响,在此基础上开展了合理井网形式优选。研究表明:体积压裂可以大幅度减小近井区域渗流阻力,体积压裂水平井产能明显高于水平井及常规压裂水平井,动用范围大、采出程度高;水平井井网油水井间驱替压力梯度大,开发效果优于直井—水平井联合井网,但含水上升相对较快;储层压裂改造体积大小和储层综合改造因子与体积压裂水平井产能呈正相关关系,储层压裂改造体积越大,储层综合改造因子越大,产能越高。     

致密油多级压裂水平井井网参数分级优化

为改善致密油的开发效果，以经济净现值最大化为优化目标，提出了先优化单井裂缝参数，再优化井网参数的分级优化策略，建立了致密油多级压裂水平井井网参数分级优化数学模型。考虑基质中流体的非线性渗流，基质和压裂缝的应力敏感特性，基于嵌入离散裂缝模型建立了致密油藏数值模拟方法；利用耦合协方差矩阵自适应进化策略算法对数学模型进行求解，提出了致密油多级压裂水平井井网参数分级优化方法。与整体优化相比，新的分级优化策略可以在不降低优化结果准确性的基础上提高寻优效率。若不考虑基质中流体的非线性渗流，基质和压裂缝渗透率的应力敏感特性，则优化结果不具有矿场指导意义。