体积压裂缝网系统模拟及缝网形态优化研究
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积 压裂 改造 后 的致密储 层 。 缝 网双 重介 质模 型 的特 点 ： ① 主 裂 缝 与 次裂 缝 形 成 的复杂 缝 网 以正 交交 织 的形式 同 时融 合 在基质
术开发致密油藏提供参考。
块与裂缝块系统中 ； ②储层改造范 围内部采用双重 介质模拟人工裂缝与天然裂缝形成 的复杂裂缝 网
缝 网形 态 对开 发效 果 的影 响 。压 裂方式 采用 单级 两
储层基质接Fra Baidu bibliotek面积大、 提高储层整体渗透率的特点 ， 已成 为 提升 致 密 油 藏单 井 产 量 的关 键 技 术 ¨ ４ 。 。体
积压 裂 对储 层进 行 三 维 立 体 的 改造 ， 对 储 层 改造 区
域需要用双重介质系统进行模 拟 。同时缝网系 统 的模拟需要对致密储层的地层主应力方 向、 天然
李 宪文等 ： 体积 压裂缝网系统模拟及缝网形态优化研究
的缝 网带 长 ， 如图 ３ 。
设计不 同水平井体积压裂理想缝 网形态 ， 分析不同 缝 网形 态 下体 积压 裂 水平 井 的泄 油 面 积 、 单条 主 裂
缝 产能 及 不 同缝 网 的采 出程 度 ， 评 价 衰 竭 式 开 发下
２ ０ １ ４年 １月 第２ ９卷第 １ 期
西 安石 油大学学报 （ 自然科学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｘ ｉ ａ ｎ Ｓ ｈ ｉ ｙ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
提 出缝 网双重介 质 模 型 来 模 拟 理 想缝 网形 态 ， 并 通 过 对 比不 同缝 网形 态 的泄 油面积 、 主 裂缝 产 能 、 采 出 程 度来 优 化缝 网形 态 ， 以期 为 我 国利 用 体 积 压 裂 技
缝未开启 的状态视为单重介质 ， 精细化表征缝网、 天 然裂缝的沟通和裂缝的渗流特征 ， 更精确地描述体
裂缝 复 杂程 度 、 天 然裂 缝 开 启 与 半 开 启 状 态 及储 层
础上运用局部 网格加密技术对储层改造 区域 的主、
次裂 缝 网络进 行 处理 ， 并 将 压 裂 改 造 区外 部 天然 裂
非均质性等特征进行有效 的表 征 ｊ 。 目前对缝 网 形态的模拟是国内外关注的一个热点及难点。本文
尔多斯盆 地致 密油层压裂改造技术研究 ” （ 编号 ： ２ ０ １ １ Ｅ一 ２ ６ ０ ２— ６ ）
作者简介 ： 李宪文 （ １ ９ ６ ３ ・ ） ， 男， 博士 ， 主要从 事油气 田开发及开采技术领域 的研究 。Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｏ ｉ ｌ ｇ ａ ｓ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｌ ｉ ｘ ｈ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
质模 型 的概 念 。 ， 利 用 三 维 三 相 油 藏 数 值 模 拟 软 件， 提 出缝 网 双 重 介 质 模 型 （ Ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ Ｄ ｕ ａ ｌ Ｐ ｏ ｒ ｏ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｆ Ｎ Ｄ Ｐ ） ， 如图ｌ 。该模 型认 为 裂缝 系 统和 基 质 系统 在整个 区域 内形 成 两 个 重 叠 的连 续 体 ， 流 体 在介 质 中 的渗流 表现 为这 两 系统 问的 “ 窜流” ， 窜 流 量 与两 系统 间 的压差 成正 比。在双 重介质模 型的基
的块度系数 ， 等效 降低天然裂缝 的张开程度 ； ④缝网 属性包括缝 网形态 ， 主次裂缝渗透率 、 宽度 、 导流能
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — １ １ ． １ ５
基金项 目：中国石油天然气股份公司重大科技专项 “ 鄂尔多斯盆地致密油藏有效 勘探 开发关 键技术研究 之课题六 —— 鄂
络， 未 改造 区域采 用 单 重介 质 模 型模 拟 天 然裂 缝 未
１ 体 积压裂缝 网系统 的模拟
１ ． １ 缝 网双重 介 质模 型 的提 出
开启或半开启时的渗流状态 ； ③ 可改变未改造区域
基于 Ｂ ａ ｒ ｅ ｎ ｂ ｌ ａ ｔ ｔ 、 Ｗａ ｒ ｒ ｅ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒ ｏ ｔ ｔ 提 出 的双 重 介
（ １ ． 长庆油 田分公 司 油气工艺研究 院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ２ １ ； ２ ． 中国石油大学 （ 华 东 ）石油工程学院 ，
山东 青岛 ２ ６ ６ ５ ８ ０ ； ３ ． 中石化华 北分公司 第一采气厂 ， 陕西 榆林 ７ １ ９ ０ ０ ０ ）
摘要： 为了有效地表征压裂后形成的复杂裂缝 网络 系统， 依据三维改造 区域的渗流规律 ， 提 出了缝
Ｊ ａ ｎ ．２ ０ １ ４
Ｖｏ １ ． ２ ９ Ｎｏ ． １
文章 编号 ： １ ６ ７ ３ － ０ ６ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ １ － ０ ０ ７ １ ０５ －
体 积 压 裂 缝 网 系统 模 拟 及 缝 网形 态 优 化 研 究
李 宪文 ， 樊凤玲 ， 李晓 ｔ － ， 王文 东 ， 徐 晨 ， 苏 玉亮
网双 重介质 数值 模 型 。利 用该模 型对 不 同缝 网形 态进 行模 拟 ， 分析 了不 同缝 网形 态 对产 能 的影 响 规律 ， 并获得 衰竭 式开发 下 的最佳 形 态 。研 究结果 表 明 ： 纺锤 型 与哑铃 型缝 网形 态较 其他 缝 网形 态
更具优势； 影响体积压裂水平井产能的 因素 主要有端部裂缝的产能、 缝 网内部裂缝缝 间干扰 的程
度、 缝 网形 态 中部主 裂缝 对 泄流 面积 的控 制程度 。
关 键词 ： 致 密 油藏 ； 水平 井 ； 体积压裂； 缝 网双 重介 质模 型 ； 缝 网形 态
中图分 类号 ： Ｔ Ｅ ３ ４ ８ 文 献标 识码 ： Ａ
通过分级多簇大规模体积压裂形成水力裂缝与
天 然裂 缝相 互交 织 的复 杂 裂 缝 网络 ， 具 有 裂 缝 面 与
术开发致密油藏提供参考。
块与裂缝块系统中 ； ②储层改造范 围内部采用双重 介质模拟人工裂缝与天然裂缝形成 的复杂裂缝 网
缝 网形 态 对开 发效 果 的影 响 。压 裂方式 采用 单级 两
储层基质接Fra Baidu bibliotek面积大、 提高储层整体渗透率的特点 ， 已成 为 提升 致 密 油 藏单 井 产 量 的关 键 技 术 ¨ ４ 。 。体
积压 裂 对储 层进 行 三 维 立 体 的 改造 ， 对 储 层 改造 区
域需要用双重介质系统进行模 拟 。同时缝网系 统 的模拟需要对致密储层的地层主应力方 向、 天然
李 宪文等 ： 体积 压裂缝网系统模拟及缝网形态优化研究
的缝 网带 长 ， 如图 ３ 。
设计不 同水平井体积压裂理想缝 网形态 ， 分析不同 缝 网形 态 下体 积压 裂 水平 井 的泄 油 面 积 、 单条 主 裂
缝 产能 及 不 同缝 网 的采 出程 度 ， 评 价 衰 竭 式 开 发下
２ ０ １ ４年 １月 第２ ９卷第 １ 期
西 安石 油大学学报 （ 自然科学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｘ ｉ ａ ｎ Ｓ ｈ ｉ ｙ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
提 出缝 网双重介 质 模 型 来 模 拟 理 想缝 网形 态 ， 并 通 过 对 比不 同缝 网形 态 的泄 油面积 、 主 裂缝 产 能 、 采 出 程 度来 优 化缝 网形 态 ， 以期 为 我 国利 用 体 积 压 裂 技
缝未开启 的状态视为单重介质 ， 精细化表征缝网、 天 然裂缝的沟通和裂缝的渗流特征 ， 更精确地描述体
裂缝 复 杂程 度 、 天 然裂 缝 开 启 与 半 开 启 状 态 及储 层
础上运用局部 网格加密技术对储层改造 区域 的主、
次裂 缝 网络进 行 处理 ， 并 将 压 裂 改 造 区外 部 天然 裂
非均质性等特征进行有效 的表 征 ｊ 。 目前对缝 网 形态的模拟是国内外关注的一个热点及难点。本文
尔多斯盆 地致 密油层压裂改造技术研究 ” （ 编号 ： ２ ０ １ １ Ｅ一 ２ ６ ０ ２— ６ ）
作者简介 ： 李宪文 （ １ ９ ６ ３ ・ ） ， 男， 博士 ， 主要从 事油气 田开发及开采技术领域 的研究 。Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｏ ｉ ｌ ｇ ａ ｓ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｌ ｉ ｘ ｈ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
质模 型 的概 念 。 ， 利 用 三 维 三 相 油 藏 数 值 模 拟 软 件， 提 出缝 网 双 重 介 质 模 型 （ Ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ Ｄ ｕ ａ ｌ Ｐ ｏ ｒ ｏ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｆ Ｎ Ｄ Ｐ ） ， 如图ｌ 。该模 型认 为 裂缝 系 统和 基 质 系统 在整个 区域 内形 成 两 个 重 叠 的连 续 体 ， 流 体 在介 质 中 的渗流 表现 为这 两 系统 问的 “ 窜流” ， 窜 流 量 与两 系统 间 的压差 成正 比。在双 重介质模 型的基
的块度系数 ， 等效 降低天然裂缝 的张开程度 ； ④缝网 属性包括缝 网形态 ， 主次裂缝渗透率 、 宽度 、 导流能
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — １ １ ． １ ５
基金项 目：中国石油天然气股份公司重大科技专项 “ 鄂尔多斯盆地致密油藏有效 勘探 开发关 键技术研究 之课题六 —— 鄂
络， 未 改造 区域采 用 单 重介 质 模 型模 拟 天 然裂 缝 未
１ 体 积压裂缝 网系统 的模拟
１ ． １ 缝 网双重 介 质模 型 的提 出
开启或半开启时的渗流状态 ； ③ 可改变未改造区域
基于 Ｂ ａ ｒ ｅ ｎ ｂ ｌ ａ ｔ ｔ 、 Ｗａ ｒ ｒ ｅ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒ ｏ ｔ ｔ 提 出 的双 重 介
（ １ ． 长庆油 田分公 司 油气工艺研究 院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ２ １ ； ２ ． 中国石油大学 （ 华 东 ）石油工程学院 ，
山东 青岛 ２ ６ ６ ５ ８ ０ ； ３ ． 中石化华 北分公司 第一采气厂 ， 陕西 榆林 ７ １ ９ ０ ０ ０ ）
摘要： 为了有效地表征压裂后形成的复杂裂缝 网络 系统， 依据三维改造 区域的渗流规律 ， 提 出了缝
Ｊ ａ ｎ ．２ ０ １ ４
Ｖｏ １ ． ２ ９ Ｎｏ ． １
文章 编号 ： １ ６ ７ ３ － ０ ６ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ １ － ０ ０ ７ １ ０５ －
体 积 压 裂 缝 网 系统 模 拟 及 缝 网形 态 优 化 研 究
李 宪文 ， 樊凤玲 ， 李晓 ｔ － ， 王文 东 ， 徐 晨 ， 苏 玉亮
网双 重介质 数值 模 型 。利 用该模 型对 不 同缝 网形 态进 行模 拟 ， 分析 了不 同缝 网形 态 对产 能 的影 响 规律 ， 并获得 衰竭 式开发 下 的最佳 形 态 。研 究结果 表 明 ： 纺锤 型 与哑铃 型缝 网形 态较 其他 缝 网形 态
更具优势； 影响体积压裂水平井产能的 因素 主要有端部裂缝的产能、 缝 网内部裂缝缝 间干扰 的程
度、 缝 网形 态 中部主 裂缝 对 泄流 面积 的控 制程度 。
关 键词 ： 致 密 油藏 ； 水平 井 ； 体积压裂； 缝 网双 重介 质模 型 ； 缝 网形 态
中图分 类号 ： Ｔ Ｅ ３ ４ ８ 文 献标 识码 ： Ａ
通过分级多簇大规模体积压裂形成水力裂缝与
天 然裂 缝相 互交 织 的复 杂 裂 缝 网络 ， 具 有 裂 缝 面 与