低渗透油藏水平井压裂优化.doc

低渗透油藏压裂水平井裂缝优化研究摘要：针对低渗透油藏压裂水平井裂缝参数难确定的问题，在某低渗透油藏概念模型的基础上，结合裂缝性低渗透油藏的实验研究，运用油藏数值模拟方法，对压裂水平井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影响因素进行了优化研究。研究结果表明，在概念模型的基础上，考虑直井注水水平井采油的井型组合时，水平采油井走向应垂直于最大主应力方向，且裂缝方位应平行于最大主应力；裂缝最优缝数为3条，且裂缝最优间距为水平井水平段长度的0.230.30倍；对于非均匀裂缝长度的3条裂缝，中间缝较长两端缝较短的部署方式为最优。通过本次数值模拟研究发现，低渗透油藏压裂水平井的裂缝参数确实存在最优情况，实际油田应根据不同的模型类型考虑优化各裂缝参数。关键词：低渗透油藏；水平井；人工裂缝；裂缝参数优化低渗透油藏地质特点为渗透率低、储层物性差、非均质严重、层间差异大，因此压裂是油田开发的主要技术1。裂缝性低渗透油田中裂缝按形成原因大致有3种类型：天然裂缝、人工压裂产生的人工缝和高压注水过程中产生的高压注水裂缝。按照裂缝的开启程度2分为4种：闭合裂缝、局部开启裂缝、开启裂缝和高压下开启的裂缝。国内外技术情报调研表明，水力压裂已经从单井的增产增注压裂发展到井组（区块）的整体压裂改造技术之一3-6。油田开发实践证明，水平井适用于低渗透油藏的开发。本文以油田某一典型区块为研究对象，针对压裂水平井开发低渗透油藏进行数值模拟研究，在确定了水平段的层位及延伸方向以后，优化压裂水平井的各项主要参数，主要包括：裂缝方位、裂缝位置、裂缝条数、非均匀裂缝长度等。1模型建立及评价参数选取的研究区属于低孔特低渗砂岩油藏，具有微裂缝发育、非均质性强的特点，该区块裂缝方位为NE75，渗透率为0.7210-3m2，渗透率变异系数为5。为了最大程度地动用目的层储量，在设计井位时，将水平段设计成与目的层斜交，使水平井既可以斜穿上、下砂岩体，又可以穿透大部分分散的不稳定薄夹层，以减少出油阻力，增加出油体积；水平段的延伸方向除与储层的构造形态、断层位置、含油砂体的沉积类型和边界有关外，还与储层中地应力的分布及天然裂缝的发育状况有关。在确定了水平段的层位及延伸方向以后，考虑水平井水平段的各项参数，通过数值模拟研究优化压裂水平井的主要参数，包括水平井方位、裂缝位置、裂缝条数、非均匀裂缝长度等。2人工裂缝优化研究对文中所用到的参数有以下定义。（1）井距。井距是指在模拟区块内同一种井网形式下，平行于最大主应力方向的油井排中2口相邻采油井之间的距离。（2）排距。指在模拟区块内同一种井网形式下，平行于最大主应力方向的油水井排之间的距离。（3）首缝与水井排的间距。在模拟区块内同一种井网形式下，压裂水平采油井最外侧裂缝与相邻注水井排之间的距离。（4）外裂缝间距。在模拟区块内同一种井网形式下，压裂水平采油井最外端2条裂缝间的距离。（5）x/y水平井。平行于/垂直于最大主应力方向的水平井。2.1裂缝方位考虑到地应力的方向问题，一般有2种布井方式，即水平井水平段平行于最大主应力方向和水平井水平段垂直于最大主应力方向，对水平井的压裂也存在这2种不同情形。图1是开发20年不同井网不同裂缝方位的采出程度柱状图。图1不同采油井的20年采出程度柱状对比从图中可以明显看出，部署水平段垂直于最大主应力方向的y水平井采油，20年的采出程度明显高于水平段平行于最大主应力方向的x水平井，因此，水平采油井的最优方位是水平段垂直于最大主应力方向的y水平井，且裂缝方位平行于最大主应力方向。2.2裂缝位置采用交错排状井网，保持井距、裂缝长度、裂缝数目不变，对水平井水平段长度325 m，2种排距为175 m和225 m不同位置的裂缝进行了数值模拟研究，得出如图2的关系曲线，可以看出，对水平段垂直于最大主应力方向的采油井，3条裂缝的最优间距为水平井水平段长度的0.230.30倍。图2不同裂缝间距10年的采出程度曲线2.3裂缝条数对于实际油田生产来说，裂缝条数是影响产能的一个重要参数，本节通过数值模拟方法，模拟研究压裂不同条数裂缝的开发情况，得出技术指标统计见表1。2.4非均匀裂缝长度考虑到水平井不同位置的裂缝其产量贡献值不同，在保证裂缝总长度不变的情况下，分别对等裂缝长度、中缝长两端缝短以及中缝短两端缝长等3种情况的压裂水平井进行了数值模拟研究，得出的开发技术指标见表2。表1不同裂缝条数的开发技术指标统计表2不均匀裂缝长度的开发技术指标统计从表2可以看出，中缝长两端缝短的阶段采出程度较高，综合含水率上升缓慢，且第1年的采油速度高于其他2种情况。因此，中缝较长两端缝短的开发效果好于其他2种情况。3结论（1）针对人工压裂水平井开发低渗透油藏进行数值模拟研究，对水平井方位的研究结果表明，采用直井注水水平井采油时，水平井走向应垂直于最大主应力方向，且压裂裂缝应平行于最大主应力方向。（2）对于垂直于最大主应力方向的y压裂水平采油井，平行于最大主应力方向的裂缝压裂3条为最优。（3）压裂水平采油井的3条裂缝的最优间距为水平井水平段长度的0.230.30倍。（4）对于非均匀裂缝长度的3条裂缝，中间缝长两端缝较短的部署方式最优。参考文献：1 冷风，曾明.复杂断块深层低渗油藏中裂缝的研究及应用J.西部探矿工程，2004，16（8）:80-81.2 刘洪，张仕强，钟水清，等.裂缝性油藏注水开发水淹力学机理研究J.钻采工艺，2006，29（4）:57-60.3 李道品.低渗透砂岩油田开发M.北京:石油工业出版社，1997.4 黄延章.低渗透油层渗流机理M.北京：石油工业出版社，