特低-超低渗透油藏分段压裂水平井开采参数优化研究及应用

通过建立水平井分段压裂物理模拟实验进行衰竭式开采、不同注采方式及不同驱替压差的实验研究.结果表明:相同时间内,压裂水平井半缝长为150 m时压力递减快、流速最大,随着裂缝长度增加,压力加快降低;增大压裂规模,水平井衰竭式开采速度加快.在相同驱替压差下,压裂水平井作为采油井时压力梯度高,在此基础上优化水平井开采参数,分析裂缝方位、裂缝形态、裂缝条数、裂缝间距、裂缝导流能力、水平段长度、射孔位置等对水平井开发效果的影响规律,水平段与裂缝近似垂直时开发效果最佳,最佳井网为七点法直井注水平井采井网,适当降低中间裂缝的长度和中间注水井的注水量可以起到稳油控水的作用,间断型纺锤形布缝时补充能量效果最好,优化后的参数与生产实际较好的吻合,优化结果可靠,对特低渗透储层分段压裂水平井开发具有重要的理论和矿场实际意义.     

菱形联合井网整体压裂电模拟实验研究

目前国内大部分油田已处于开发后期,地层能量不断衰竭,了解地层流体的渗流规律、对现有开发井网进行改造,能有效提高地层能量和区块产量。根据现有直井井网的布井方法,考虑水平井压裂的特点,优化设计了菱形联合压裂井网,并运用电模拟的方法,模拟不同井网和裂缝参数对水平井整体压裂井网的渗流规律及产能的影响。结果表明,改进后的菱形联合井网注水压力波及范围扩大,注水效率提高,能明显提高单井产量;裂缝长度增加有利于注水效率的提高,但裂缝过长会造成水驱前缘突进的现象,不利于油井的生产;裂缝方位对注水效率的影响随裂缝长度的增大而增大,且裂缝方位为垂直时注水效果最好。研究成果对水平井菱形联合井网整体压裂设计具有一定指导意义。     

鄂尔多斯盆地致密油藏天然裂缝与人工裂缝特征及开发意义

裂缝特征参数是致密油藏开发方式及井网优化的依据;针对致密油藏体积压裂下如何确定开发方式,通过对矿场测试的人工裂缝、天然裂缝和地应力方向采用高斯函数拟合,研究三者之间优势方向的耦合关系。针对致密油藏体积压裂人工裂缝有效参数的认识,提出以自然能量开发井网为研究对象,依据人工压裂缝控制区域和非控制区域压力变化规律的差异性,通过建立水平井分区渗流模型及拟合水平井生产数据,确定人工裂缝有效缝长;在此基础上,建立典型井精细地质模型及数值模型,对比不同裂缝有效宽度下数值模拟平均单段产量与实际统计单段平均产量,观察水平检查井取芯结果。结果表明:人工裂缝的优势方向与地应力优势方向基本一致;地应力的优势方向与天然裂缝优势方向差异较大的致密油藏,采用准自然能量开发,基本一致或差异小的致密油藏,具有注水补充能量的潜力;人工裂缝平均有效宽度小于等于10 m。     

双重介质致密油藏压裂水平井产能预测模型及参数分析

随着越来越多的致密油藏投入开发,压裂水平井产能的预测也越来越受到重视,但是由于致密油藏存在启动压力梯度和应力敏感效应,一些产能预测公式存在一定的局限性。为此,在研究致密油藏流体流动特征的基础上,考虑了原油在基质内的椭圆流动以及裂缝内的近径向流动,将两个流动区域进行耦合建立了两区渗流模型;同时考虑启动压力梯度、应力敏感效应及缝间干扰问题,推导了致密油藏压裂水平井产能预测公式,并对敏感参数和裂缝参数进行了分析,结果表明:水平井产量与启动压力梯度、应力敏感系数负相关,与裂缝条数、裂缝半长、裂缝导流能力及裂缝间距正相关。该模型全面地考虑了致密油藏特征对产能的影响,对致密油藏开发的压裂施工设计有一定的指导意义。     

水平井在定边油田长7致密油藏的开发效果分析

定边油田长7油藏是典型的"三低"即低压、低渗、低产油藏,具有连续性好、规模大的特征,初步估算含油面积约300 km~2,储量估算约1×10~8t。本研究主要针对常规井网难以有效动用致密油藏的问题,采用不同井网试验效果分析,总结优选适合本区域的水平井注采井网。研究认为:水平井开发是目前开发致密油藏最有利的开发方式,其中水平井七点井网、交错七点井网、五点井网应用效果较好。同时,对水平井的注水开发、天然能量开发以及注水吞吐3种不同开发方式,进行效果分析,为后期定边油田长7致密油藏规模建产提供了参考。     

超低渗致密砂岩油藏水平井井网优化研究——以西峰油田长8油藏为例

鄂尔多斯盆地西峰油田长8油藏是典型的超低渗致密砂岩油藏,油水关系复杂。若全部采用直井开发,不但井网密度大,开采时间长,而且直井见水后产量低,容易造成大面积裂缝性水淹,开发效益不明显。针对该类油藏特点和开发中存在的问题,通过分析研究不同井排方向、井网形式、布缝方式、水平段长度、人工裂缝密度、井距和排距对注水开发效果的影响,进行了水平井井网的优化。研究证明,鄂尔多斯盆地西峰油田庄19区块长8超低渗透油藏应用水平井开采时,采用五点井网、纺锤形布缝、水平段方位应垂直于最大主应力方向,水平段最佳长度为400~500 m,能取得较好的开发效果和经济效益。同时,采用大排量混合水体积压裂工艺和水力喷砂分段压裂工艺均会取得良好开发效果。     

鄂尔多斯盆地长7致密油体积压裂水平井产能预测研究

致密油储集层致密,孔隙结构复杂,孔隙度小,渗透率低,储集层微裂缝发育,采用体积压裂后形成复杂缝网系统,水平井单井产量大幅提高。目前的水平井产能公式很难适应于体积压裂水平井产能的预测。以鄂尔多斯盆地长7致密油为例,利用体积压裂水平井与直线无限井排直井的相似性,忽略了水平井筒内流体阻力的影响,将各条压裂缝之间的干扰问题转化为直线无限井排直井之间的干扰问题,依据势的叠加原理,推导出体积压裂水平井稳态产能公式。在推导过程中,考虑了储层的有效厚度、压裂改造后油藏等效渗透率、流体的黏度、水平井水平段长度、压裂段数、压裂段间距和井底流压等因素对水平井产能的影响,使水平井产能计算结果更加合理和符合实际。利用所推导的计算公式,结合鄂尔多斯盆地长7致密油特征,分析了影响水平井产能的几个重要因素,得出了水平井最佳压裂段间距和合理流压,其结果对致密油体积压裂水平井的设计具有一定的指导意义。     

吉木萨尔二叠系致密油岩石力学特性参数分析与压裂对策

致密油岩石力学特性是影响压裂裂缝形态和压后效果的重要影响因素,围绕吉木萨尔二叠系致密油压裂水平井裂缝缝网是否形成,缝高是否受限等问题,开展了三轴应力实验与岩石力学特性参数分析,同时结合微地震裂缝监测,从高力学强度层、岩石脆性、两向应力差、天然裂缝发育等方面分析了裂缝扩张形态及影响因素,在此基础上,进一步提出了针对性的致密油压裂对策。     

致密气藏多级压裂水平井生产动态机理分析

为准确预测致密气藏多级压裂水平井在非线性渗流和复杂裂缝下的生产动态特征,通过双重连续介质-离散裂缝耦合模型对原始致密储层和水力压裂裂缝系统流动特征进行刻画并构建综合渗流数学模型,采用非结构三维四面体网格和控制体积-有限元方法建立全隐式数值模型,并通过修正Peaceman方法建立复杂压裂水平井数值井模型,从而获得准确的数值解。开展含水饱和度、应力敏感系数、压裂裂缝压开程度和空间非对称分布等关键参数对X致密气藏某区块压裂水平井生产动态的影响因素分析。研究表明,该模拟方法能准确预测致密气藏压裂水平井生产动态特征,为致密气藏的高效开发提供理论支撑和计算工具。     

致密气藏压裂水平井产能影响因素分析

针对致密气藏水平井开发产能主控因素难以明确的问题，基于致密储层渗流理论，建立了考虑应力敏感因素的压裂水平井渗流模型，根据渗流模型分析了裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力以及应力敏感等因素对水平井产能的影响。结果表明，压裂水平井单井产能随着裂缝条数增多、裂缝半长增大及导流能力增强而增大，随着应力敏感的增强而减小。通过定量比对，明确了各因素与压裂水平井产量的相关性为：裂缝数量>裂缝半长>应力敏感>导流能力。该项研究对水平井产能评价以及致密气藏水平井开发井网正确部署具有一定的指导意义。     

大庆敖南特低渗油层非达西渗流压裂水平井优化技术

为了反映特低渗透油层基质-裂缝-水平井耦合流动的非达西渗流规律,完善非达西渗流条件下压裂水平井非定常渗流产能预测方法,建立完整的数学模型。对大庆敖南油田压裂水平井进行了优化设计数值模拟研究,研究了裂缝长度、裂缝条数、裂缝分布、水平井长度、裂缝间距、裂缝导流能力等对压裂水平井开发效果的影响,揭示了整体压裂基质-裂缝耦合两相流动开采变化规律。该模型物理概念清晰,模型先进,计算结果与试验和矿厂动态数据变化规律相符和吻合,可有效指导现场进行水平井压裂优化设计。     

应用数值模拟方法分析水平井井网高含水原因

 水平井是有效开发低渗透油藏的主要技术之一,研究水平井开发过程中的产水规律对于该项技术的成功应用具有重要指导作用。在分析常规数值模拟中处理裂缝存在缺陷的基础上,建立新的考虑裂缝的水平井数值模拟方法,研究裂缝与水平井筒不同夹角、裂缝条数、单翼缝长、导流能力等因素对水平井产量和含水率的影响。数值模拟研究结果表明,裂缝参数中对采出程度影响最大的为裂缝条数,其次为单翼缝长和导流能力。将该方法应用于水平井试验区,利用建立的模型对水平井井组的生产动态进行模拟分析,认为水平井含水率高的主要原因是水平井部分人工裂缝与注水井人工裂缝沟通。由此提出将部分水井关井或者封堵现有人工裂缝后重新压裂新裂缝的调整方案。调整方案进行现场应用,取得良好的增产效果。     

苏里格东区致密气藏压裂水平井产能影响因素及其优化设计

对苏里格东区某实际致密气藏进行了压裂水平井产能影响因素分析,得到主控因素,并据此完成不同储层条件下压裂水平井参数设计的优化图版.结果表明:地层渗透率越低、各向异性越强,则水平井段和裂缝的最优长度越大,最优压裂裂缝间距越小,且各影响因素对增产效果影响具有相关性.     

压裂水平井裂缝参数优化研究

裂缝是影响压裂水平井产能的主要因素,为了成功的压裂水平井,在压前的施工设计中要充分考虑裂缝参数的优化.利用电模拟实验研究了裂缝参数与压裂水平井产能的关系,所考虑的裂缝参数包括水平井筒与裂缝夹角、裂缝长度、水平井筒长度、裂缝数目、裂缝位置及裂缝间距等.研究表明产能随水平井筒与裂缝夹角的增大而增大,超过45°后产能增加的趋势变缓;产能随裂缝长度的增加而增加,但在具体的油藏地质条件下存在最优的裂缝长度和水平井筒长度的匹配;实验中压裂水平井的最优裂缝数为3~5条,其中外裂缝对产能的贡献最大;产能随裂缝间距的增大相应增加.裂缝参数的优化研究可为压裂水平井的施工设计提供理论性指导.     

基于EDFM的致密油藏分段压裂水平井数值模拟

为了解决致密油藏分段压裂水平井由于裂缝模型建立难度大导致的产量评价困难的问题,通过引入嵌入式离散裂缝模型（Embedded Discrete Fracture Model,EDFM）,采用矩形网格,建立了考虑重力和应力敏感效应的三维致密油藏分段压裂水平井模型。首先,用Saphir对该模型的准确性进行了检验;然后,利用该模型进行了三维致密油藏、天然裂缝性致密油藏以及裂缝分布形态影响的数值模拟研究。结果表明,嵌入式离散裂缝模型能较好反映流体在天然裂缝和压裂缝网内的流动特征;压裂施工位置应选择天然裂缝发育的区域;分段压裂水平井的裂缝分布形态对产能影响显著,缝网与基质接触面积越大,油井产能越大,因此,最优化的裂缝分布可作为体积压裂施工目标。     

气藏压裂水平井裂缝参数优化分析

裂缝参数是影响压裂水平井产能的主要因素,为了优化合理的裂缝参数,建立水平井及裂缝耦合的数学模型,该模型综合考虑压裂水平井长度、井筒摩擦阻力、裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、裂缝间距等影响因素,应用Green函数和Newman乘积原理,给出压裂水平井不稳定渗流下的产能求解方法。研究表明:压裂水平井产能随着裂缝导流能力的增加而增大,但是当导流能力增加到一定程度后,产能增加的幅度开始逐渐变小。对于压裂水平井存在最优的裂缝导流能力;对于裂缝条数已知,压裂水平井长度存在一个最优值;对于水平井长度已知,则存在最优的裂缝条数;裂缝条数与水平井长度之间存在最优的匹配关系。     

对压裂裂缝监测结果的质疑及井网参数的改进

作为人工压裂缝监测的一种有效手段,微地震监测技术能够定量表征压裂裂缝的方位、缝高、缝长、缝宽,为水平井的井网参数设计和分段压裂参数的设计提供了有力的技术支撑。但是在实际应用过程中,存在着大量微地震解释结果与矿场分析结果相矛盾的情况,本文从矿场压裂施工曲线特征、压裂施工井口返液情况、重复压裂效果、水平井注采反应特征等方面与微地震定量解释结果进行对比分析,指出了缝高、缝长、缝宽等参数量化解释结果存在明显偏大的倾向,讨论了量化结果偏大产生的原因,提出了进一步对水平井井网和分段压裂参数进行优化的方向,优化后的实践结果验证了优化方向的正确性。     

页岩油藏“密切割”体积改造产能影响因素分析

密切割"水平井体积改造是开发页岩油藏的有效手段，裂缝间距和井距是"密切割"水平井体积改造设计的关键环节。基于Comsol建立了离散裂缝网络数值模型，对"密切割"体积改造油藏进行仿真模拟，研究了裂缝间距、井距、裂缝复杂程度对增产效果的影响。结果表明，针对目标油藏，裂缝间距由30 m缩短至10 m，单井累计产量可提高到原来的1.63倍；布置加密井，将井距从400 m缩短至200 m，目标储层年产量可提高51.17%；生产初期，复杂缝单井比简单缝单井90 d累计产量高39.80%。鉴于人工裂缝呈现非均匀充填的特征，采用等效加密方法表征的裂缝无法反映这一特点，研究了远端无支撑裂缝对改造效果的影响，发现远端无支撑裂缝对单井年产量的影响可达4.38%。"密切割"水力压裂矿场试验显示，采用细分切割的方法缩小裂缝间距，能够有效地提高油井产能，单井年产油可提高79.70%。