致密油藏缝网压裂产量数值模拟

缝网压裂是致密油藏开发的重要技术手段。考虑致密油藏压裂缝网系统中基质、天然裂缝、压裂裂缝具有的显著多尺度特征,将致密油藏视为由均匀各向同性基质系统和裂缝系统组成且为同一空间中复合的两个彼此独立又相互联系的水动力场,分别针对裂缝系统和基质系统建立达西渗流数学模型,采用局部网格加密和等效渗流原则求得数值解,实现了致密油藏正交裂缝网络模式下的缝网压裂生产模拟。缝网压裂与常规双翼缝压裂动态对比表明:压裂后二者累计产量虽均随储层基质渗透率、人工裂缝长度增加而增加,但缝网压裂的增产效果更显著;致密油藏缝网压裂能极大地提高单井产量。研究方法为优化压裂裂缝参数提供了手段。     

致密油藏体积压裂水平井数值模拟及井底流压分析

致密油藏储层渗透率极低,大规模水平井体积压裂已成为其最有效的开发手段。体积压裂明显区别于常规压裂所形成的双翼对称裂缝,可沟通天然裂缝,形成错综复杂的裂缝网络,这使体积压裂井与常规压裂井的数值模拟方法迥异。为对天然裂缝发育储层的体积压裂水平井进行有效的数值模拟,采用了"双重介质+缝网加密"的方法,即将SRV区(体积压裂改造区)建为双渗模型,并对SRV区进行缝网加密,分别模拟人工主缝、二级缝网和天然裂缝。再由试井解释结果预估一组缝网参数,然后通过自动历史拟合进行反演、修正,获得等效缝网。该模型生产预测参数与油田实际生产数据符合程度较高,具有可行性。利用该模型进行了井底流压分析,并划分出了5种流态。     

基于改造模式的致密油藏体积压裂水平井动态分析

针对致密油藏水平井体积压裂存在不同缝网改造模式的特点,考虑具有基质-天然裂缝双重孔隙和基于离散裂缝模型的缝网改造系统流动特征,建立了致密油藏体积压裂水平井不稳定渗流数学模型,利用Galerkin加权余量有限元方法对模型进行了数值求解,并与Zerzar解析模型对比验证了该算法的正确性,指出了双孔双渗与双孔单渗模型流动形态的差异,揭示了致密油藏体积压裂水平井不稳定压力及产能特征。研究结果表明:双孔双渗情况下水平井井底压降明显变缓,地层线性流不再出现,且压力较快传播至油藏边界;体积压裂水平井初期产量较高,但递减较快,不同改造模式下水平井中期渗流阶段压力及产量的差异明显,各压裂段无间隙无重叠的缝网改造模式对提高单井产量较为有利。     

考虑多尺度裂缝表征的致密油藏CO2吞吐智能历史拟合

致密油藏经过体积压裂形成多尺度复杂缝网,强非均质性使储层参数不确定性显著增强,精确表征裂缝和降低储层参数不确定性对精确建立油藏数值模拟模型非常重要.为此,建立了基于嵌入式离散裂缝模型的致密油藏CO2吞吐数值模拟方法,有效表征了致密油藏压裂后的多尺度复杂缝网;结合集合卡尔曼滤波方法,对致密油藏CO2吞吐生产数据进行了智能...     

致密油层多区体积压裂产能预测

致密油层物性极差,天然裂缝发育,体积压裂是实现该类油层有效开发的重要手段。为研究致密油层体积压裂缝网设计参数对产能的影响,基于缝网形成特征,将压裂的致密油层划分为支撑主裂缝、缝网区和未压裂区,缝网区又划分为支撑次裂缝区和未支撑次裂缝区,考虑致密油非达西渗流和油层应力敏感效应,将缝网区与未压裂区简化为双重孔隙系统和单一孔隙系统,建立致密油层体积压裂产能模型,模拟分析体积压裂裂缝参数对产能的影响。研究结果表明：体积压裂可以大幅度提高致密油层产能,并且改造体积和支撑改造体积越大,开启天然裂缝越密,支撑主裂缝越长,支撑主裂缝、次裂缝导流能力越高,则致密油层产能越高,但存在最优值。     

致密油藏体积压裂水平井半解析渗流模型

由于致密油藏特殊的地质条件,导致在进行大规模水力压裂过程中形成了复杂的裂缝网络,复杂缝网的出现导致油藏渗流规律发生了较大变化。文中基于新建面源函数,首先在准确描述复杂缝网形态的基础上,建立了油藏渗流模型;其次应用"星-三角形"变换方法,建立了复杂缝网内渗流模型;最后依据连续性条件,将油藏渗流模型以及复杂缝网内部渗流模型耦合在一起,建立了致密油藏体积压裂水平井半解析渗流模型。应用该模型将体积压裂水平井划分了8个渗流阶段,揭示了体积压裂水平井渗流规律。对关键性参数如:缝网间距、储容比、窜流系数以及压裂区体积等进行了敏感性分析,为现场体积压裂水平井的应用提供了理论依据。     

致密油藏缝网压裂模式的渗透率界限

缝网压裂技术在近期非常规储层改造中取得重要进展,已经得到形成裂缝网络的力学控制条件。针对双重介质致密油藏、采用EQ-LGR方法描述压裂裂缝网络系统建立离散正交缝网数值模型;忽略致密油藏中吸附作用、高速非达西渗流影响和裂缝导流能力变化,模拟不同地层渗透率下实施缝网压裂和常规压裂时的增产效果和裂缝网络对压裂产能的贡献。缝网压裂的增产效果始终高于常规压裂,且致密油藏中缝网压裂后单井产量增加更显著;而相对高渗储层实施缝网压裂与常规压裂的效果较为接近。考虑实施常规压裂更能降低成本和风险,首次明确提出实施缝网压裂的临界渗透率为1.00×10~(-3)μm~2。研究成果不仅为优化压裂裂缝参数提供了手段,也为优选压裂工艺提供了理论依据。     

边界层对致密油藏逆向渗吸的数值模拟

致密油藏开发过程中一般采用水平井多段体积压裂方法进行开采,近井基质被缝网充分切割,极大的增加了基质与裂缝的接触面积,压裂液或水通过缝网与基质发生逆向渗吸,因此无论压裂过程还是注水吞吐开发过程都不能忽视逆向渗吸作用的影响,另外由于致密储层流动规律不同于普通油藏,这导致致密油藏的逆向渗吸与常规油藏的逆向渗吸作用存在许多不同,为了准确模拟裂缝性致密储层中的渗吸作用,首先采用耗散粒子动力学的方法验证了致密储层微纳米喉道中渗吸过程中边界层的存在并得到渗吸过程中边界层厚度的变化规律,然后利用孔隙网络模型计算考虑边界层的关键渗流参数,主要包括渗透率、毛管力曲线及相渗曲线;并将计算获得的关键渗流参数应用到表征致密储层复杂缝网的数值模拟模型中,模拟结果显示边界层对渗吸作用具有抑制作用,当考虑边界层后储层的渗吸能力大幅度减弱,致密储层的渗吸采收率可能仅为不考率渗吸时的3/8而已,因此应当重视致密储层中边界层的存在,否则可能会高估储层的流动能力。     

致密油储层基质块渗流特征

高效开发致密油藏需要分段多簇水平井体积压裂技术,以形成网络裂缝。压裂后的致密油藏为基质-裂缝双重孔隙介质,渗流过程复杂。由于缝网的复杂性及表述的困难性,导致产能模拟的不确定性。为此文中由易到难,先以一个基质块为研究对象,研究存在启动压力梯度的致密储层压裂后流体从基质块向裂缝的流动;再在一个基质块内建立考虑启动压力梯度的三维渗流模型,并给定不同的边界条件描述基质块衰竭开采的过程,利用有限差分方法建立隐式压力并求解模型。通过选取地质及流体参数进行实例计算,得到不同生产时间、不同启动压力梯度、不同基质块尺寸下的基质块压力分布、日产量、累计产量、可动用体积百分比、采收率等关系,定量地认识了一个基质块的渗流参数,为致密油储层渗流特征研究打下基础。     

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。     

压裂液对致密油储层人工裂缝渗透率的影响分析

对于致密油储层来说,目前国内外对其开采主要是通过压裂形成人工裂缝增加储层的渗流能力,提高原油产量。然而在压裂施工的过程中势必会造成压裂液对地层的伤害及对支撑裂缝导流能力的伤害。弄清压裂液对人工裂缝渗透率的影响因素,对于提高致密油储层压裂改造效果及提高原油产量有着重要的意义。本文是针对致密油储层的真实岩心人工裂缝,进行室内试验研究,主要从压裂液破胶液对人工裂缝的伤害出发,研究了破胶液对人工裂缝的伤害及对渗透率的影响,支撑剂的分布对人工裂缝渗透率的影响及破胶液对支撑剂分布的影响等几个方面进行了系统的研究。并得出了影响人工裂缝渗透率的主要因素是裂缝断面粗糙度、支撑剂的运移及裂缝表面的性质等。     

致密油藏体积压裂水平井半解析渗流模型

由于非常规油藏特殊地质条件,导致在进行大规模水力压裂过程中形成了复杂的裂缝网络,复杂缝网的出现导致油藏渗流规律发生变化。基于体积源函数在准确描述复杂缝网形态的基础上,考虑复杂缝网内渗透率,建立了致密油藏体积压裂水平井半解析渗流模型,模型结果的正确性得到了油藏数值模拟的验证。计算结果表明,含有复杂缝网的油藏渗流过程可以分为6 个流动阶段:线性流、供给流动、过渡流、双径向流、晚期径向流以及边界控制流动。缝网渗透率主要影响早期线性流和供给流动,次生裂缝渗透率对供给流动影响较大;过渡流、双径向流以及晚期径向流动受复杂缝网几何尺寸影响较大。该模型为预测体积压裂水平井的产能、认识体积压裂水平井渗流规律以及评价体积压裂效果提供了一种非常有用的方法。     

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.     

微地震监测技术在吐哈油田西山窑油藏蓄能压裂中的应用

西山窑油藏低孔特低渗储层开发过程中产能低、稳产差,采用大液量施工、补充地层能量、提高地层压力的蓄能压裂工艺方法,以达到扩大储层改造体积、增加流体渗流通道的目的;同时加入暂堵剂对天然裂缝及人工裂缝进行暂堵,迫使裂缝转向,避免单一主裂缝沿高渗通道延伸。蓄能压裂工艺方法是致密油储层改造的新探索,需要准确的压裂效果评价技术,微地震监测技术被广泛用于致密油气储层改造效果评价,具有实时性、准确性的特点,可以评价蓄能压裂工艺改造效果。对致密油储层三口井压裂微地震监测实例进行分析研究表明,微地震监测可以有效识别压裂中天然裂缝影响、评价蓄能压裂工艺储层改造以及暂堵转向工艺效果。     

水力压裂影响因素的分析与优化

我国很多油田中存在低渗油藏,对低渗油藏进行压裂是目前提高油藏开发效果及其采收率的有效手段。为了提高压裂措施的增产效果,以尽可能小的投资获得最大的回报,就需要对影响压裂井的因素进行分析。以理论油藏模型和某油田实际油藏模型为基础,引进了敏感系数,通过比较敏感系数绝对值的大小,对压裂井增产效果的影响因素进行了敏感性分析。压裂井油层特性的敏感性从大到小的排列顺序为：含油饱和度、孔隙度、有效厚度、地层压力、渗透率．．对压裂井的参数进行了优化设计,对于低渗复杂断块油藏,人工裂缝长度为0．8倍井距时最优;针对一注一采井组．当裂缝方向与注采井连线成45°角左右时增油效果最好;油水井同时压裂时增油效果最好;相对于矩形井网,三角形井网更加适合人工压裂。     

非常规油气藏体积改造技术核心理论与优化设计关键

北美页岩气藏在储层渗透率低至纳达西的情况下仍能实现有效开发,其核心是增大储层改造体积,用技术体系来表征即为“体积改造技术”。“体积改造技术”强调“打碎”储层,使裂缝壁面与储层基质的接触面积最大,在三维方向实现对储层的“立体”改造。针对页岩和致密油气储层的不同特点,界定了“狭义”和“广义”体积改造技术的异同：“狭义”体积改造技术源于对象、技术和验证3个要素（页岩、“水平井钻井+水平井分段压裂”、微地震裂缝诊断）;“广义”体积改造技术是针对致密油气储层提出的水平井多段和直井多层压裂技术方法。两种技术针对的储层对象有所不同,但最终目标是一致的。体积改造技术的核心理论为：1“打碎”储层,形成复杂缝网,“人造”渗透率;2基质中的流体沿裂缝“最短距离”渗流;3大幅度降低基质中油气流动所需驱动压差。进一步提出了满足体积改造技术理论的核心条件为：储层具有明显脆性,天然裂缝与层理发育,最大最小应力差较小。其中脆性指数是岩石发生破裂前的瞬态变化快慢（难易）程度的表征,而体积改造技术优化设计的关键是“逆向设计”方法,以及分簇射孔模式、最优孔数及裂缝间距优化。现场实际研究表明：分簇射孔确保各簇有效开启的最优孔数为40~50个,并可获得最优孔数与排量的关系,以及最优缝间距越小越易实现裂缝转向;同时还给出了孔眼优化、实现应力干扰的最佳裂缝间距、细分切割基质的理论模型与计算结果。体积改造技术对提高非常规油气藏的改造效果有着重要的指导作用。     

中国致密油藏压裂驱油技术进展及发展方向

针对致密储层"注不进、采不出"的难题,提出"压—注—采"一体化作业的压裂驱油技术。梳理中国国内油田低渗致密储层压裂驱油技术发展的4个阶段:基质渗吸-油水置换采油、裂缝—基质动态渗吸采油、缝网压裂-蓄能增渗采油以及压裂驱油-焖井渗吸采油。明确压裂驱油6个方面技术特征:①细分切割体积压裂,提高缝控程度;②近破裂压力注水,形成大量微裂缝,扩大波及体积;③高压力持续注水,增加孔喉尺寸,改善渗流通道;④前置大液量注入,补充地层能量;⑤焖井渗吸置换,提高驱油效果;⑥添加压驱化学剂,增强洗油效率。综合考虑压驱地质特征、作用机理、工艺参数以及配套设施,深度剖析当前中国致密储层改造面临的地质-工程问题,提出压裂驱油未来4个方面技术攻关方向:①加强地质—工程一体化研究,优化油藏工程注采井网布局;②深化水平井立体改造技术,提高致密储层动用水平;③开展压驱技术作用机理研究,助力压驱工艺参数优化;④完善低成本高效率压驱配套技术,助推致密储层开发降本增效。