分段多簇压裂水平井渗流特征及产能分布规律

产量可提高 3 至 4 倍.采 用水平井分段多簇压裂技
术开发超低渗油藏 已成为转变油 田开发方式 ! 提高
开发经 济效 益 的重 要 途径 [./ 2 而 , 目前对 分 段 多 .然 簇 压裂 水平 井 渗流 特 征方 面 的研 究较 少. 为此 , 本文
基于流线模拟技术 , 真实再现流体质点在 复杂渗流 环境中的运动规律及浊藏空间压力场和饱和度场的 变化规律 , 为分段多簇 压裂水平井技术开发超低渗 油藏提供理论基础. 采用 Ec P e 软 件 的 油 水 两 相 黑 油 模 型 i l s Bl " i a ko z和流线模型 Front m 模块 .模拟超低渗油 si 藏参数如下 :平均油层厚度为 巧 m , 平均渗透率为 0.6 / 10一 林 ,平均孔隙度 为 1 .4% , 地层 原油私 , 耐 2 度 为 1.9 m P #s , 原 始 地 层压 力 1 .7 M P a , 原 始含 1 6
个空间流体运动过程 中, 由一系列的流线构成流线
场 , 其代表了一个快照的瞬时速度场 , 可以直观反映
油藏各流体质点在某一时刻 的渗流情况 , 其疏密程
度在一定程度上反映了复杂油藏空间中不同位置流 体质点在该时刻 的渗 流特征[ 名.通过 流线模拟 方 6 2 法, 使流体沿着流线在压力梯度方向运移 , 形成一个 自然运 移 网络 , 追踪 油 ! 在油 藏 中的移 动. 水
出现垂直于压裂裂缝 的流线 , 以线性流方式流人压 裂裂缝 , 形成垂直裂缝线性流 (图 4 (b) ), 表明裂缝
两侧区域的流体开始流人井筒.
(2 )裂缝 附 近拟径 向流 ( 图 4 (c ) ). 裂 缝段 与 段
之间 ! 簇与簇之间流线较为密集 , 同时流线以裂缝指 端为中心呈径向散射状 , 表明此 时流线连接 的区域
进鸯滚蠢效 效
段数使水平井单井产能有所提高 , 但综合含水也相 应增加 ,5 段 1 簇 与 2 段 4 簇压 裂水 平井 相 比 , 第 5 0 年采出程度提高了 1.3 个百分点 , 但综合含水增加 2 了 1.95 个百分点 ;» 压裂段数越多 , 不同开发阶段
( 1 a !2 a !9 % 含水 时 ) 的采 出程 度越 高 ,相 同采 0 0 5
线模型进行模拟开发预测 , 得到不同压裂段数下水
平井在不同开发 阶段的技术指标 (表 1 ) ! 水驱规律 曲线(如图2 和开发第 1 年流线场分布(图 3 . ) 0 ) 从 不 同开发 阶段 的技 术 指标 ( 表 l 和水 驱规 律 )
3
水平 井压 裂段数优选
在井网形式和水平段长度一定的情况下 , 有必
期 ! 发 r a 和开 发末 期 )下 的流 线 场 ! 力场 及饱 开 o 压 和度场 的分 布 ,模 拟结 果 如图 5 .
稀少 ;º当增大压裂段数时, 水平井端部外侧裂缝流
线分布变化不大 , 由于压裂裂缝使水平井中部 的压 力平衡 区域减少 , 可流动流体区域增大, 流线明显增 多, 但裂缝段与段之间仍存在一定 的流线空隙.综合 分析技术指标和流线分布特征可知:适当增加水平
2013 年 7 月 第 2 卷第 4 期 8
西安石油大学学报( 自然科学版 )
Jour a O X i - S hi nl f n a you U niver iy ( N at l Sei s t ura enee E dito n ) i
Jul. 20 13
V O .2 8 N o.4 I
文 章编 号 :16 73习6 X (20 13 )以 刀05 5扔 4
的流体 开 始流动 .
(3 油水井连通后的拟径向流(图 4 (d )).油水 ) 井间流线连通 ,压力波及整个油藏 , 整个区域的流动 状态可以近似看作平面径 向流. 4.2 不同开发阶段的渗流特征 利用黑油模型和流线模型模拟 3 段 6 簇压裂水 平井的渗流过程 , 根据不同开发阶段 的渗流特征 , 得 到分段 多簇压裂水平 井在 不同开 发 阶段 (开发 初
关键词 :水平井;分段 多簇压裂;渗流特征;产能分布
中图分 类 号 :T 34 E 8 文献标识 码 :A
水平井技术在超低渗透油藏开发中发挥 了重要
点的运动情况, 该时刻 曲线 上的所有质点的速度矢
量均与这条 曲线相切 , 它是欧拉法描述流动 的一种 方法.在油藏注水开发过程中 , 流线 的轨迹 由源(注 水井 )人汇 (采油井 ) , 与等压线相 互垂直 1 2 4巧.在整
水平井开发效果的影响 , 在保 持水平段长度不变的
情况下 , 分别设计 2 段 4 簇 ! 段 6 簇 ! 段 8 簇和 5 3 4
段 r 簇 4 种压裂 段数 , 如 图 1.利用黑油模型和流 o
以注采平衡方式进行开采 , 注水井最大井底流压为
40 M P ,水平井最低井底流压为 8 M P , 产液量上 限 a a 定 为 16 m 3/ d.
曲线(图 2 可知 :¹ 随着压裂段数的增加 , 水平井初 ) 期单井产能有所增大 ;º开发前 5 年 ,虽然增加压裂
厂
川
} 厂
厂
厂
厂
图 例
臼 三
( a)2段4簇 b ( )3段6簇 ( e)4段8簇
噩
厂
(d)5段 10簇
水平井 (油井)
一 厂
鲜 曲 j
厂
图 1 不 同压裂段数下水平井注采井网示意图
油 饱 和度 为 5 .2 % , 地 面原 油 密度 0 .83 0 5 群c时 .选
2
流 线模拟模型 的建 立
1
流线模 拟方法
流 线是 某 一 瞬 时 在 流 场 中画 出 的 一 条 空 间 曲
线 , 描 述 的是流 场 中许 多 处 于这 一 曲线 上 的流 体 质
收 稿 日期 : 20 12刁5一8 基 金项 目: 国家科 技重大专项 / 胜利 油田薄互层低渗透 油田开发示 范工程 0(编号 :20 1zx 505 ) 1 0 1
井 压 裂段 数 ,有 利 于 改 善水 平 段 中部 油 藏 的水 驱 效
果, 提高超低渗油藏 的最终采收率 1,, 2 9 .因此, 在该 一
五点井 网井排距 和水平段长度下, 分段 多簇压裂水 平井合理压裂段数为 3 段 6 簇.
模拟结果表明 :¹ 开发初期 , 流动形态以裂缝附
近的线性流和径向流为主 , 形成 以压裂射孔段为 中 心的 3 个椭圆状低压区域 , 并逐渐向外扩大 , 含油饱 和度场形成以水平井和裂缝为中心的圆形区域 , 注
a n er 1 0 y e 路 o a f
e x lo 加 目 n P f o
任龙等 :分段 多簇压 裂水平井 渗流特征及产能分布规律
一
57 一
出程度时的综合含水越低 , 含水上升速度越慢 ,但 当 压裂段数大于 3 段 6 簇 时, 增加压裂段数对水平井 最终采收率影 响不大 , 3 段 6 簇与 2 段 4 簇压裂水 平井相 比, 开发末期(9 % 含水时 )采 出程度增加 了 5 1.8 个百分点 , 而与 5 段 1 簇压裂 水平井相 比仅 6 0 增加了 0.2 个百分点. 5 从开发第 1 年流线场分布(图 3 可 以看 出:¹ 0 ) 2 段 4 簇压裂时 , 流线大部分汇集在水平井端部外 侧裂缝 ,水平井中部存在大部分的压力平衡 区, 流线
分段 多簇压 裂水 平井渗流特征及产 能分布规 律
任 龙, 苏 备亮, 王文 东, 赵 广渊 , 谁 彬
(中国石油大学(华东 ) 石油工 程学 院 , 山东 青岛 26 580 6 )
摘要 :为 了直观反映分段 多簇压裂水平井渗流特征 , 在优选 了水平井合理压裂段数的基础上 , 利 用
流线模 拟 方 法 , 研 究 了分段 多簇 压裂 水平 井流 线场 ! 力 场及 饱 和度 场 分 布特 征 , 分析 了裂缝 产 能 压Βιβλιοθήκη Baidu
窿 廖戮 全鬓戮
件遥 葬 卜-
( a)2段4簇
30
25
采出程度 l%
图2
i F g.2
不 同压裂段数下水平井开发水驱规律 曲线
o h Z i n a r o t l 钾e ll s
w it h d 硬r r n ee t f , e 加r n g s g . e n 臼 . i e
W a t r n 以x in g d e v lo P m en t eu rv es O e l e f
4k 6 山8 ,! 4 9 5 0 2
第r 年 o 采 出程 度/ %
4j 0 c 3 I 1 j 9 内4 6 9 1
第r 年 o 综合含 水/%
q ! 一 f 6 U 八 -0 气 q
第 20 年 采出程 度/%
山- 3 ln 8 ,l o 4 -Q 7 U S D 3 1
第2 年 0 综合含 水/ %
作者 简介 : 任 龙(1988一, 男 ,博士 , 主要 从事 渗流理论 和油气藏数值模 拟技 术研究 .E 一a :drago飞r l2 q .c m ) mi l m @ o
一
56 一
西安石油大学学报( 自然科学版)
取 网格步长 d二= dy = r m , 纵 向上分为一个网格 , o
x 方 向与最大主应力方 向平行.
0n 乙 0 0n 八UO c 卫
开发末期 (95 % 含水 ) 采出程度/%
4 2
O 只 0 J I q
4 2 5 9 3 7 o r
0 6 5 9 2 4
8 3 2 6 7
5 段 10 簇
6 2 3 0 40 1 5 0 7
如 书 哥 岁 !
窿
2段 4簇 3段 6簇 4段 8簇 5段 10簇
10 15 20
Fi g.1 5比e1 naUc 山ag川 的f r t e i ec目 # d u U o Pat er of hor z nod w el 诫t d廿 r nt f ct r n g / 思 ent 山 o h j n on Pro c n t u io s l h e re a r oi m s
表1
a T b.1
不 同压裂段数下水平井在不 同开发 阶段 的技 术指 标
w e山 w ith d lf r n t f , c t r n g S g m e t in 山f re n t d e e lo P m e n t st g es e f e l o i e n S e f v a
e D v el0 P m e t in d x e o f h o r z n t n e s io a l
要首先确定合理的水平井压裂段数 , 然后在此基础 上进行渗流特征的研究. 为了研究压裂段数对超低渗油藏分段多簇压裂
模拟采用水平井采油 和直井注水的五点井 网,
井距为 52 m ,排距为 14 m ,水平段长度为 Z1 m , 0 0 0 分 N 段压裂 , 每段压两簇 , 簇间距 1 m , 人工裂缝半 2 长 为 12o m , 裂 缝 导 流 能 力 为 400 x 10 一 卜 , #m . . m
图3
i F g .3
(e) 4 段8 簇
(d ) 5段 10 簇
不 同压裂段 数水平井注采井 网第 1 年流 线场分布 0
S tr曰 . lin e d is d b u 公o n o 山 t f
介. c t rin g S g m en t o e S
h o d 功n t l a
e w
s l
初 th d 甘r 代 n t e
的分布规律.研 究表 明:整个渗流区域先后经历 了裂缝附近线性流 !裂缝 附近拟径 向流和油水井连 通后的拟径向流 3 个渗流阶段 ;剩余油一部分分布在压裂裂缝段与段之间的低压 区无法驱替, 另一 部 分则分布在 注水井与注水井之 间的压力平衡 区;端部 外侧缝 汇集着大多数流线, 是水平井产油/
液 的主要 来 源 ;水平 井端部 裂缝 见水 早 , 含 水上 升 快.
压裂段 数 2 段4 簇 3 段6 簇 4段8簇
初期单 井产 能/ (m 3 . d 一.
l1 l3 l3 l4
U 户 八 O 产 0
初期 采 油速度/
% 2 . 15 2 .5 5 2 .5 6 2 .5 7
第5 年 采出程 度/%
7 .7 2 8 . 59 8.88 9.0 4
第5年 综合含 水/ %
作用, 使大量不可动用的储量变成可采储量.国内外
实践经验表 明, 水平 井分段 多簇压裂可大幅度扩大 泄流体积 , 提高水平井单井产量 , 成为开发超低渗油 藏的有效压裂技术.近年来 , 超低渗透油藏水平井开 发试验取得 了重大突破 , 随着水平段长度 和有效分 压段数的增加 , 水平井与同区域直井相比, 平均单井