整体压裂井网与裂缝优化设计新方法

整体压裂开发是以整个油藏作为研究对象 , 使水 力压裂技术与油藏工程有机结合, 在井网部署阶段就 充分考虑水力压裂裂缝的影响, 通过开发方案的优化 设计 , 寻求井网类型、 井排距、 压裂井生产制度和裂缝 参数的最佳组合方案, 从而最大限度地发挥压裂裂缝 在油藏开发中的作用和潜力。解决井网与裂缝的优化
基金项目 : 国家高技术研究发展计划 ( 863) 项目 ( 2006A A 06Z226) 和中海石油有限公司综合科研项目 ( 2008K J B- 03) 联合资助。 第一作者及通讯作者 : 甘云雁 , 女 , 1980 年 8 月生 , 2008 年获中国石油大学 ( 北京 ) 油气 田开发专业博 士学位 , 现为中海 油研究总院工程 师 , 主要从 事 特殊油气田生产及增产机理研究工作。 E m ail: ganyunyan2004@ yahoo. com. cn
刘书杰1
齐
桃1
曹砚锋1
北京 102249)
2 中国石油大学石油工程学院
摘要 : 建立了既适用于常规低渗透油藏也适用于复杂 断块低渗透油藏的压裂井网和裂缝 优化模型 , 以压裂 井对油藏 的波及系数 最 大、 死油区最小为目标 , 充分考虑压裂裂缝与井网的优化匹配 , 结 合油藏数值模拟的方法 , 通过选取 采出程度较 高 、 平 均单井产油 量 较高 、 油藏综合含水率较低的井网部署方案来 达到对压裂井参数的优化 , 从而获 得适合油 藏实际情 况的井 网类型 和裂缝 参数的 最 佳组合方案 。 在此基础上系统研究了地层最大水平主应力方向和单 井椭圆泄 油区域对 低渗透 油藏井 网部署 的影响 。 首 次对复 杂 断块低渗透油藏不规则井网的部署以及整体压裂开发方案的设计进行了研究 , 进一步完善了低渗透油藏整 体压裂开 发方案的设 计 理论 。 该方法应用于大庆油田和渤海某油田试验区整体压裂开发方案的设计中 , 取得了较好的生产效益 。 关键词 : 低渗透油藏 ; 整体压裂 ; 井网优化 ; 不规则井网 ; 数值模拟 中图分类号 : T E357 11 文献标识码 : A
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数学模型如下: 在地应力反演计算中的所有结点处均 部署压裂井, 那么所有压裂井的极限椭圆泄油区域构 成集合 V ; | V |为总结点数 ; 任意两口压裂井的极限椭 圆泄油区域的位置关系构成集合 E ; 有序对 ( V , E) 构 成图 G; 两两均不相交的压裂井极限椭圆泄油区域构 成独立集 S ; 使部署的全部压裂井极限椭圆泄油区域 对给定油藏区域的覆盖程度最大, 即求图 G 的最大独 立集 S 。
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压裂井网与裂缝优化模型的求解
贪心策略 M 集合 : 所有通过贪心策略选择得到的椭圆。 贪心策略: 总是选取能与 M 中已有椭圆结构最紧
凑的椭 圆放 入 M 中。具体 要求 如下 : M i 椭 圆与 M 1 , M 2 , , M i- 1 椭圆均不相交; M i 椭圆与 M 中级 别占优的椭圆占角 [ 10] ; 位置占优。 两椭圆之间的距离: 椭圆 M i 与椭圆 M j 的最小欧 氏距离, 即椭圆 M i 上的点到椭圆 M j 上的点欧氏距离 的最小值 ; 若两椭圆相交其值为负 ; 若两椭圆相离其值 为正 ; 若两椭圆相切其值则为零。 占角: 新选定的椭圆与 M 中已有椭圆中的某两个 椭圆相切 , 称为占角。 级别占优: 椭圆选入集合 M 的先后次序, 越早选 入的级别越高。若 i < j , 那么 M i 椭圆的级别就较 M j 椭圆的级别高。 位置占优: 若椭圆 M i 中心位置为 ( x 1 , y 1 ) , 椭圆 M j 中心位置为 ( x 2 , y 2 ) , 若 x 1 < x 2 , 那么椭圆 M i 较 椭圆 M j 优; 若 x 1 = x 2 且 y 1 < y 2 , 那么椭圆 M i 较椭 圆 M j 优。 2 2 贪心选择性质 设 M V 是井网部署问题的一个最优解, M 中的 第一个椭圆为椭圆 k 。若 k = 1 时 , M 是 一个以贪 心 选择开始的最优解 ; 当 k > 1 时 , 假设 N = M - { M k } { M 1 } , M 1 与 M 中 的所 有椭圆 均不 相交 , N 中 的 椭圆数和 M 中的椭圆数相同 ( |S | ) , 加之椭圆 M 1 与 M 中占角的椭圆的级别高于 M k 与 M 中占角的椭 M i 椭圆在满足上述条件下
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压裂井网与裂缝优化模型的建立
基本假设 油藏为任意形状、 均质、 等厚的具有封闭边界的低
渗透油藏 ; 油藏内各点最大水平主应力方向已知, 且不 随生产时间和油藏条件的变化而变化; 对于常规低渗 透油藏, 各点值相等 , 而对于复杂断块低渗透油藏, 其 各点值存在较大差异; 区块内已有一口垂直缝压裂探 井, 待部署的井均为对称 双翼裂缝的垂直缝 压裂井。 压裂裂缝完全沿垂直地层水平最小主应力方向延伸; 不考虑井间干扰 , 即不考虑压裂井极限椭圆泄油区域 相叠加; 其中各压裂井极限椭圆泄油区域的大小和形 状可通过文献[ 7] 的方法求得。 1 2 物理模型的建立 不规则封闭边界低渗透油藏中, 已有一口垂直缝 压裂探井 , 需要在油藏其他区域部署压裂井来对该区 块进行开发。为了使该区块能得到经济高效开发, 就 必须要求部署的每口压裂井均充分发挥其增产能力, 以最少的压裂井井数获得最大的油藏整体采出程度。 有效的方法是使油藏中所部署的每口压裂井的极限椭 圆泄油区域在两两不相交的情况下对整个油藏的覆盖 程度最大 , 如图 1 所示。通过寻求较好的数学方法 , 在 油藏区域内优选出待部署压裂井的井位和井数 , 使油 藏中所有压裂井对整个油藏区块的泄油面积最大、 死 油区最小、 驱油效率最高。
A new method for well pattern optimization and integral fracturing design in low permeability reservoirs
GAN Yunyan1 ZH ANG Shicheng 2 L IU Shujie1 QI T ao 1 CAO Yanfeng 1
第 32 卷 第 2 期 2011 年 3 月 文章编号 : 0253 2697 ( 2011) 02 0290 05
石
油பைடு நூலகம்
学
报
A CT A PET ROLEI SINICA
V o l. 32 M ar .
N o. 2 2011
整体压裂井网与裂缝优化设计新方法
甘云雁1
( 1 中海油研究总院
张士诚2
北京 100027;
第2期
甘云雁等 : 整体压裂井网与裂缝优化设计 新方法
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方向分布均一的规则低渗透油藏具有较好的适用性, 而无法对不规则的、 面积较小的常规低渗透油藏和地 应力分布复杂的断块低渗透油藏进行整体压裂开发方 案的设计 。因此, 笔者针对低渗透油藏整体压裂开 发中压裂井网与裂缝的优化匹配问题进行了研究。
( 1. CN OOC Resear ch I nstitute, B eij ing 100027 , China; 2. Faculty of Petr oleum Engineer ing , China Univ er s ity of Petroleum, Beij ing 102249 , China) Abstract: A new well patter n design model w as built that can be applied to not o nly nor mal but also complicated fault block lo w per meability reservo ir s, the larg est sw eep area o f fr actur ing and the highest recov ery w ere tar get parameters for the o ptimization desig n by the model, and the effect of the irr egular alig ned fracture o rientatio n o n the well pattern desig n w as fully co nsidered. A reservo ir numerical simulation was applied to o ptimizing parameters of fr act ur ing wells by mean o f selecting a w ell pattern allocation scheme that co mbined var ious factors to gether, such as higher deg ree o f reser ve r eco very , higher averag e crude output of indiv idual wells, and low er composite wat er cut o f r eservo irs. Consequently, an o pt imum scheme co mbined by w ell patter n ty pes and fr act ur e parame ter s that fitted the reality o f reservo ir s w as obtained. M or eover , effect s of the maximum hor izo nta l pr incipal stress o rientation o f st rata and the sing le w ell elliptical dra inag e area on the well pattern desig n were sy stematica lly studied. T he resear ch focused fir stly on both the ir reg ular w ell pattern and an integ ral fr acturing dev elo pment plan for complicated fault block low per meability r eser vo irs, which further impr oved the desig n concept o f integ ral fr actur ing dev elo pment plans fo r lo w per meabilit y reservo ir s. T his appr oach had been successfully applied to the integr al fracturing development plan fo r Block A ( a no rmal low per meabilit y reservo ir ) in the Daqing Oilfield and so me co mplicated fault block reserv oirs in the Bohai Bay Basin, and a better pro ductio n benefit was g ained fr om the both. T herefor e, this approach is of instr uctive sig nificance in pro moting the desig n lev el o f integ ral dev elo pment plans for low per meabilit y reserv oirs. Key words: low permeability r eservo ir; integr al hydraulic fr actur ing; well pattern optimizatio n; ir regular well pattern; numerical simulat ion
匹配问题已成为当今低渗透油藏整体压裂经济高效开 发中的一项艰巨而重要的任务。然而, 现有的整体压 裂开发设计方法[ 1 5] 通常是对较少的井网类型和井排 距组合筛选基础上以及选定井网条件下 , 优选压裂裂 缝参数, 很难获得适合油藏实际情况的井网和裂缝参 数的最佳组合方案, 并且此方法仅对最大水平主应力