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。     

水平井多段分簇压裂裂缝扩展形态数值模拟

水平井多段分簇压裂技术已成为低渗透油气增产的关键技术,能够大幅度增加储层的泄油面积,最大限度地提高采收率,而射孔簇间的应力干扰是影响水平井多段分簇压裂的关键因素。为了提高储层改造体积,研究簇间裂缝扩展的规律,根据流-固耦合及岩石断裂力学理论,利用ABAQUS扩展有限元法建立水平井多段分簇水力压裂二维模型,并利用数值模拟结果对现场2口井的压裂参数进行优化。数值模拟结果表明:水力裂缝长度、簇间距、水平应力差、压裂次序对水力裂缝形态影响显著;裂缝诱导应力场对裂缝形态影响程度随裂缝长度增加逐渐增强,随簇间距和水平应力差的增大逐渐降低;水力压裂次序可以明显改变诱导应力场分布,合理利用能增加有效裂缝长度。现场压裂参数优化后的2口井产能得到明显提高,证明了数值模型的可行性。     

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.     

低渗透油藏压裂水平井产能计算新方法

应用复位势理论和势的叠加原理,推导出考虑裂缝与水平段同时生产的油层中渗流模型;应用流体力学理论、质量守恒定理和动量定理,推导出考虑水平井简沿程油层流体流入和裂缝流体流入的井筒内压降计算模型.在此基础上建立了油层中渗流和井筒内管流耦合的产能模型,并给出其求解方法.实例计算结果与实验结果对比表明,进行压裂水平井生产动态分析时,不能忽略水平井筒沿程油层流体流入的影响;水平井筒内的压力降对产量有一定的影响,水平井筒长度存在最优范围;各条裂缝产量不相等,裂缝条数存在最优范围.     

大庆外围油田压裂水平井参数优选及渗流特征

 压裂水平井已成为开采特低渗透油藏的重要手段.为深入了解压裂参数及渗流规律对水平井开发效果的影响,针对大庆外围某特低渗透油藏水平井开发的实例,应用特低渗透非线性渗流理论,建立了考虑非线性渗流的数学模型,给出已钻水平井的最优压裂参数,研究了不同渗流规律下压裂水平井的渗流特征.结果表明,在水平井水平段长度、压裂缝长一定的条件下,裂缝条数和裂缝间距对开发效果的影响显著;裂缝条数越少,裂缝间距对水平井产能影响越大;裂缝条数大于3条,裂缝间距的影响减小;对比了达西渗流规律和考虑启动压力梯度的非线性渗流规律下压裂水平井的渗流特征,非线性渗流模型计算的水平井产油量较低,见水后含水上升速度较快,剩余油饱和度较高;非线性渗流模型中注水井井筒附近和主流线附近的压力等值线密集,能量消耗大,压力梯度高,水平井井筒附近压力梯度较大,但低于直井;非线性渗流模型的地层渗透率与压力梯度呈正比关系.     

裂缝形态对水平井产能影响的有限元法研究

根据渗流场与温度场的相似性,用有限元软件ANSYS热分析模块模拟压裂水平井的渗流状况,分析了压力及渗流速度的分布规律,研究了裂缝扩展形态对水平井产能的影响。研究结果表明:由于天然裂缝或地应力因素产生的水力裂缝整体性倾斜或缝间夹角等问题会降低油井产能;裂缝关于井筒的不对称分布有利于提高产量,间隔交错分布能获得更大的产量;当分段压裂水平井裂缝间距较小时,由于缝间干扰裂缝发生小角度弯曲,产能略有增加。ANSYS模拟压裂水平井渗流场具有精确度高、直观性强等优势,研究结果对现场压裂施工作业有一定借鉴意义。     

压裂水平井支撑剂运移及产量研究

根据压裂水平井实际情况,首先建立了支撑剂在三维裂缝的运移分布和水平井压后产能预测模型;结合裂缝三维延伸模型、温度场模型和压裂优化设计方法研制了压裂水平井设计软件。其中支撑剂运移模型通过引入支撑剂对流质量传递方程,考虑了支撑剂对流、温度分布、压裂液滤失等因素对支撑裂缝尺寸的影响;产能预测模型考虑了水平井压后形成的多裂缝间的相互干扰、裂缝条数、裂缝间距、裂缝导流能力、裂缝平面与水平井筒夹角等因素对水平井压后产能的影响。通过实例应用,模拟结果与实际情况吻合程度高,表明了模型的可靠性。     

有限导流压裂水平气井拟稳态产能计算及优化

在拟稳态流动阶段,边界封闭效应会对气井产能计算及优化产生很大影响。以单条人工裂缝为研究单元,在推导有限导流因子基础上,利用积分变换、渐近分析等方法获得单裂缝拟稳态压力基本解,基于势叠加原理、物质平衡方程建立矩形地层有限导流压裂水平井产能计算模型并迭代求解,同时回归产能关于压裂参数的导数极大值获得最优参数的函数关系线。结果表明:气井产能受裂缝条数、长度、间距、导流能力、相对位置及气藏几何形状等因素影响,增大裂缝与地层接触面积、减小缝间干扰、降低边界封闭效应、平衡裂缝与地层流入流出关系能有效提高气井产能;当裂缝系统均分气藏泄流面积时裂缝布局最优,而对应的裂缝最优导流能力关系线则随气藏矩形长宽比、裂缝条数的变化而变化;在最优参数作用下气井能较为显著地达到较高的产能水平,实际使用时应选取最优参数线附近区域作为优化压裂参数的参考范围。     

罗1井区压裂水平井裂缝系统优化

 为了提高水平井压裂效果的成功率和有效率,在压前的施工设计中要充分考虑裂缝参数的优化。针对水平井压裂特点,在非均质低渗透油藏模型的基础上,以数值模拟软件Eclipse为技术手段,对影响水平井压裂后产量的裂缝参数包括裂缝方位、裂缝位置、裂缝条数和非均匀裂缝长度等进行了优化研究。研究结果表明,水平井产量随着裂缝条数、裂缝长度和裂缝导流能力的增加而增加;对于不同裂缝布局,根部和端部裂缝的间距小于内部裂缝的间距;由于裂缝的干扰作用,不同位置的裂缝产量不同,处在中间位置的裂缝产量最低。     

裂缝参数对压裂水平井入流动态的影响

基于拟稳态等效井径模型、裂缝内变质量线性流模型、水平井筒变质量流模型和完井表皮系数模型,根据势叠加与连续性原理,建立压裂水平井裂缝变质量流与油藏渗流的耦合模型,分析裂缝半长、裂缝宽度、裂缝渗透率对水平井筒和裂缝的入流速度及压力降分布、压裂水平井产能的影响.结果表明:随裂缝半长、裂缝宽度、裂缝渗透率增大,水平井段入流速度、产量减小,压裂水平井和裂缝产量增大;裂缝宽度越宽、裂缝渗透率越大,裂缝入流速度越大,裂缝内压降损失越小;越靠近外侧的裂缝入流速度越快,裂缝内压力损失越大.     

低渗透油气藏水平井压裂优化设计

介绍了水平井压裂裂缝的形态、压裂水平井的渗流特征、压后产能预测;探讨了裂缝条数、裂缝长度和裂缝导流能力的优化以及不同的裂缝布局和不同位置的裂缝对压后产量的影响.通过X井水加喷砂压裂位置测井数据进行压裂裂缝模拟,优化设计与现场施工的加砂量和排量比较一致.     

水平井压裂裸眼井筒完整性分析

井筒完整性不仅关系到油气井安全生产,还影响着水平井水力压裂增产作业效果。水平井裸眼封隔器分段压裂过程中,在高内压和裂缝诱导应力的作用下,裸眼井筒可能发生破坏,造成封割器隔离层段失效和压裂液窜流,影响水平井分段压裂效果。为此,建立了考虑水力裂缝诱导应力作用下的水平井井筒剪切破坏宽度、拉伸裂缝深度的计算模型。利用所建模型分析了裂缝长度、裂缝距离对水平井井筒完整程度的影响规律。分析结果表明,水平井分段压裂过程中,正压裂段容易形成纵向拉伸裂缝,且在靠近裸眼封隔器处裂缝深度较大;已压裂段容易发生剪切破坏,且在靠近裸眼封隔器处剪切破坏程度最大。随着水力裂缝增长,剪切破坏程度和拉伸裂缝深度都逐渐增加。本文所建模型和分析结果可为水平井裸眼分段压裂设计提供理论指导,以提高裸眼封隔器的层段隔离性和分段压裂效果。     

页岩气藏水平井分段多簇压裂与流动数值模拟

为探究页岩气藏水平井压裂参数对产气量的影响,开展了分段多簇压裂与流动的数值模拟研究。裂缝扩展模型考虑应力阴影作用,利用位移不连续方法求解应力与位移不连续量。耦合井筒和裂缝中流体流动,并采用牛顿迭代法求解;考虑页岩气的黏性流、Knudsen扩散和吸附解吸,采用离散裂缝模型对压裂后页岩气的流动进行了求解。模拟结果表明:多簇裂缝同步扩展时裂缝间距越小,两侧裂缝偏离最大水平主地应力方向角度越大,中间裂缝宽度越小;随着水平井压裂段数增加,累积产气量增加,但增加幅度逐步降低;至于压裂段,三簇压裂比两簇压裂累积产气量高;裂缝间距越大时,累积产气量越高。     

裂缝性油气藏压裂水平井试井分析

利用Green函数源函数法,通过镜像映射和叠加原理得到裂缝性油气藏水平井多段压裂改造后地层中任意一点的压力解。首先推导顶底封闭四周无限大、盒状及定压条件下单条裂缝生产时地层中任意一点在拉氏空间的压力计算公式,并假设水平井井筒无限导流,进一步建立水平井多段压裂改造后井底压力求解方法。基于Stehfest数值反演得到考虑井筒存储和表皮系数影响的水平井井底压力解。对不同边界条件下井底压力及压力导数的双对数曲线进行分析,并分析压裂裂缝参数对井底压力响应的影响。结果表明:压裂水平井存在压裂裂缝线性流、压裂裂缝径向流、地层线性流、系统径向流及边界影响五种流动阶段;同时由于油藏为双重介质油藏,所以还存在基质系统向裂缝系统的窜流;裂缝条数越多,生产相同的时间时井底无因次压降越小,但当压力波传到边界后裂缝条数不再对流动造成明显影响;裂缝半长会影响压裂裂缝径向流出现的时间及地层线性流之前的压降,且压裂裂缝越长,压裂裂缝径向流出现的时间越晚,生产相同的时间所需要的无因次压降越小;裂缝间距会影响裂缝径向流结束的时间,且缝距越小,裂缝径向流持续的时间越短。现场应用结果证明了模型的正确性。     

页岩储层水平井分段压裂裂缝间距设计及影响因素分析

水平井分段压裂技术在页岩储层中广泛应用。多级裂缝间的相互作用对裂缝周围的应力转向有很大的影响,如何优化裂缝间距是一个亟待解决的关键问题。以KGD水力裂缝模型为基础,建立了水力裂缝周围诱导应力场的计算模型和分段压裂裂缝周围复合应力场的计算模型。以水平最大主应力的偏转角、分段压裂段数极限、压裂井段总长度为判断依据,形成了水平井分段压裂裂缝间距设计方法。实例计算表明：裂缝间距与裂缝半长、原水平主应力差、裂缝内压有一定关系;在顺序分段压裂中,后压裂的裂缝间距应大于之前的裂缝间距。     

压敏性特低渗透油藏压裂水平井产能计算

基于考虑启动压力梯度和压敏效应综合影响的广义达西定律,以椭圆渗流理论和平均质量守恒定律为基础,通过当量井径原理,推导压裂水平井产能计算公式。分析启动压力梯度、压敏效应、压裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、均一性和变形系数对压裂水平井产能的影响。结果表明:启动压力梯度越大,对产量的影响越大,当油藏渗透率很低时,应该考虑启动压力梯度的影响;变形系数越大,对产量的影响越明显,并且变形系数对产量的影响与生产压差有关;在算例条件下,最佳压裂缝条数为3～4,压裂缝长度以200～280 m为宜,压裂缝导流能力为5～50μm2.cm,即长裂缝、低导流、压裂缝非均匀分布、非等长裂缝有利于均匀采油。     

分段压裂水平气井产能数值模型建立

随着水平井分段压裂技术在致密气藏开发中广泛应用,压裂后产能的预测对开发此类气藏具有重要意义。应用复位势理论和势叠加原理等基本渗流理论,结合水平井压后裂缝形态和单相气体渗流机理,推导出考虑水平井筒内压降损失时的产能预测新模型。模型综合考虑了多条裂缝间的相互干扰和各条裂缝的长度、缝宽、导流能力、缝间距对各条裂缝产量的影响以及水平井筒内压降损失对产能的影响,建立了考虑多因素的水平气井产能数值模型。编制了模拟计算软件。并以长庆油田某致密气藏区块为例进行了裂缝方案优化设计。研究成果对于低渗致密气藏井网部署及开发方案编制具有一定的指导意义。