基于PEBI网格的低渗油藏水平井压裂裂缝参数优化

基金项目：国家重大专项（2008ZX05013，低渗、特低渗透油气田经济开发关键技术）资助。作者简介：王记俊，(1987—)，男，研究生，2010年毕业于燕山大学石油工程专业，现为西南石油大学油气田开发专业研究生。电话Email:jijun219@126.com基于PEBI网格的低渗油藏水平井压裂裂缝参数优化摘要：低渗薄层油藏往往采用对水平井进行压裂的方法来提高油层产能，由于复杂的地质条件及多形态的断层发育，水平井压裂裂缝参数的优劣对压裂效果起到决定性的作用，而常规模拟压裂水平井的方法不能很好的描述裂缝形态。因此提出了应用新型非结构网格—PEBI网格模拟压裂水平井裂缝参数，实现了水力裂缝的准确模拟，并与常规笛卡尔网格加密方法进行对比，体现了PEBI网格模拟水平井压裂裂缝的优越性。同时得到以下裂缝参数优化的结论：最优裂缝间距100m~120m；最优裂缝条数5条；最佳裂缝长度110m~130m。关键字：低渗油藏；PEBI网格；裂缝参数优化；水平井；笛卡尔网格

引言水平井本身对油层具有很大的穿透度，加上压裂后形成的裂缝作为油流通道，可以大大提高油井的产能，扩大单井泄油面积[1-3]。为了充分发挥水平井压裂裂缝的作用，又不致于导致油井过早水淹，需要研究水平井压裂裂缝参数对油藏的影响，以便确定最佳裂缝参数，从而指导油田压裂改造。对于地质条件较复杂的低渗薄层油藏，笛卡尔网格很不灵活，主要表现在：不能精确地描述油藏的边界形状，如断层、尖灭；对油藏进行划分，不能保证每个网格都有效（部分网格可能没有油层，即死节点），对水平井或斜井，笛卡尔网格很难与井的方向保持一致；笛卡尔网格存在严重的网格取向效应[4-6]。为更真实地描述水平井压裂裂缝形态并提高数值模拟的精度，采用PEBI非结构网格模拟裂缝。1水平井压裂裂缝处理方法2.1常规处理方法的缺点在水平井的数值模拟研究中，对裂缝的处理有以下几种：①将实际的直角网格采用局部加密的方法(有笛卡尔局部网格加密和混合局部网格加密两种)，同时将压裂的裂缝简化成垂直于水平井井筒且在井筒两侧对称分布的高渗流平板，该方法的主要缺点是粗细网格交界处导致新的误差，网格方向很难与水平井或者斜井的方向保持一致。②直接修改表皮因子，该方法的主要缺点是没有考虑裂缝方位的影响，不能表征裂缝井的流动特征[7-8]。2.2PEBI网格方法的优点PEBI网格利用有限元方法划分网格的灵活性，可以逼近任意油藏形状，便于局部加密；PEBI网格(非结构网格)加密法与直角网格加密方法相比，该方法可加密成三角形、六边形、圆柱形及其他非结构网格等各种复杂网格类型。该方法的主要优点是网格灵活性很高，能很好地刻画裂缝特性，如缝的长、宽、高及发育方向并且粗细网格的过渡较为平滑，实现网格与裂缝、裂缝与井筒之间的连接一致性[9-11]。PEBI网格模拟的裂缝形态如图1b所示，为六边形网格。PEBI网格方法是通过改变渗流方程的离散方式来改变对水力裂缝的模拟方法，可以对任意方位的人工裂缝进行描述。压裂裂缝被宽度极小的网格块代替，其网格块的宽度远小于井筒半径，这样更能反映地层裂缝的真实性。a.笛卡尔网格裂缝形态b.PEBI网格裂缝形态图1不同网格类型的裂缝形态3模型的建立以大庆八场某复杂断块低渗黑油油藏为例，油藏埋深1100m~1500m，地层原油平均密度0.863t/m3，地层原油平均粘度8.0mPa.s。地层压力12.17~14.32MPa，平均13.62MPa，压力系数0.874。地层温度62.8~67.2℃，平均64.6℃，平均地温梯度为4.44℃/100m，为正常温度、压力系统。孔隙度0.18~0.26，平均值0.2，渗透率10md~60md，平均值30md。分别采用笛卡尔网格加密和PEBI网格加密的方法模拟水平井压裂裂缝，并对比裂缝参数优化的结果。4裂缝参数优化水力压裂参数主要包括裂缝方位、裂缝长度、裂缝条数、裂缝间距、裂缝导流能力等。为了便于分析，模拟在保持裂缝导流能力不变的条件下，改变裂缝的其它参数，主要对压裂裂缝的间距、长度、条数等进行优化，从而得出适于水平井压裂的最优裂缝参数。在裂缝裂缝参数优化过程中，压裂裂缝的缝宽设计为10mm，裂缝渗透率为40000mD。在水平井压裂裂缝参数设计时主要考虑两个因素:首先要满足水平井压裂后获取的初期产能最大；其次满足裂缝尽可能的避开水体和注水井，防止水窜。4.1间距优化水平井水平段长度为600m，设计5条裂缝，裂缝半长110m，裂缝间距水平选取为60m，80m，100m，120m，140m。对于不同的裂缝间距方案，分别采用笛卡尔网格和PEBI网格模拟裂缝。水平井初期产能（第一个月的平均日产油量）随裂缝间距变化的曲线如图2所示。图2不同裂缝间距的水平井初期产能曲线不论是笛卡尔网格还是PEBI网格模拟裂缝，在裂缝条数和半长一定的情况下，随着裂缝间距增加，水平井初期产能逐渐增加，但增加的趋势逐渐变缓。裂缝间距较小时，相邻裂缝的供油半径重叠，因此生产过程中相邻裂缝间会产生干扰，从而使得水平井的产能较低；随着裂缝间距增加，两条裂缝的间距不断接近两条裂缝的供油半径之和，裂缝的位置分配趋于合理，因此产能逐渐增加，并在最优裂缝间距处达到最大值；而随着裂缝间距的继续增加，间距逐渐大于相邻两条裂缝的供油半径之和，因此水平井产能趋于不变。综上所述，在水平井实施压裂时，为了使其增产效果最好，其间距存在最优值，对于本模型的水平井压裂，其压裂裂缝间距的最优值为100m~120m。4.2条数优化根据以上对裂缝间距优化得到的结果，最优裂缝间距为100m~120m，因此选择裂缝间距为100m，设计裂缝半长110m，对裂缝条数进行优化。水平井水平段长度为600米，裂缝条数方案设置分别为1条、2条、3条、4条、5条、6条和7条。分别采用笛卡尔网格和PEBI网格模拟裂缝。水平井初期产能（第一个月的平均日产油量）随裂缝条数变化的曲线见图3。图3不同裂缝条数的水平井初期产能曲线（裂缝间距100m，裂缝半长110m）在裂缝间距和半长一定的情况下，PEBI网格和笛卡尔网格的水平井初期产能都随着裂缝条数增加近似呈直线上升趋势，裂缝条数越多，产能越大。在各参数相同的情况下，PEBI网格模拟裂缝的初期产能要高于笛卡尔网格，而且随着裂缝条数的增加，差值逐渐增大。另外在最优裂缝间距的条件下，裂缝条数的选择还要考虑水平段长度的限制。本模型中考虑到水平段长度的影响，最优裂缝条数选择5条。4.3长度优化在对水平井压裂的裂缝间距和条数进行了优化的基础上，选择5条裂缝，100m的裂缝间距，设计裂缝半长30m，60m，90m，120m，150m以及180m的方案，对裂缝长度进行优化。分别采用笛卡尔网格和PEBI网格模拟裂缝。不同裂缝半长方案的水平井初期产能（第一个月的平均日产油量）随裂缝条数变化的曲线见图4。图4不同裂缝半长的水平井初期产能曲线（5条裂缝，裂缝间距100m）采用PEBI网格模拟裂缝，在裂缝条数以及裂缝间距一定的情况下，随着裂缝半长增加，水平井初期产能呈增加趋势，但是当裂缝半长增加到110m时，产能增加的趋势趋于平缓，这是因为裂缝越长，地层流体从裂缝流到井筒所受到的流动阻力越大，另一方面地质模型的面积有限，当裂缝长度增加到一定值时，裂缝的波及范围已经达到了地质模型的边缘，裂缝长度再增加，产能增加的幅度减小。因此最优裂缝半长为110m~130m。采用笛卡尔网格模拟裂缝，随着裂缝半长增加，水平井初期产能增加幅度较小，当裂缝半长大于110m时，产能几乎不变。通过PEBI网格与笛卡尔网格裂缝参数的优化结果可以看出：在各参数相同的情况下，PEBI网格模拟裂缝的初期产能要高于笛卡尔网格，而且随着裂缝参数的变化差值逐渐增大；这是因为笛卡尔网格加密方式使井筒附近裂缝的网格大小严重不均匀，渗流规律紊乱，导致裂缝收敛性问题，严重改变了井点附近的油藏物性；而PEBI网格模拟裂缝附近的网格大小变化均匀，实现了井筒网格与裂缝高渗流网格的分离，更能反映裂缝系统的真实性。

5结论(1)通过PEBI非结构网格与常规笛卡尔网格加密方法模拟水平井压裂裂缝的对比，表明PEBI网格更能反映地层裂缝的真实性与压裂井的生产特征，而且增产效果要优于笛卡尔网格，模拟优化结果符合油田实际。(2)根据实际油田数据，得到以下裂缝参数优化的结论：最优裂缝间距100m~120m，裂缝间距尽量均匀分布；最优裂缝条数5条；最佳裂缝长度110m~13

参考文献陈民锋,姜汉桥,周琦.低渗透砂岩油藏水井压裂参数优化数值模拟研究[J].石油钻采工艺,2021,29(1):55~56.JoshiSD.Horizontalwelltechnology.PennwellPublishingCorporation,1991:3~10.周贤文,汤达帧,张春书.精细油藏数值模拟研究现状及发展趋势[J].特种油气藏,2021,15(4):3~5.谢海兵,马远乐,桓冠仁,等.非结构化网格油藏数值模拟方法研究[J].石油学报,2021,22(1):63~66.谢海兵,马远乐,郭尚平,等.PEBI网格二维两相流数值模拟[J].石油学报,2021,20(2):57~61.刘立明,廖新维,陈钦雷,等.混合PEBI网格精细油藏数值模拟应用研究[J].石油学报,2021,24(5):64~67.吴军来,刘月田.基于PEBI网格加密的水平井分段压裂模拟[J].大庆石油学院学报,2021,34(6):53~54.隋微波,张士诚.低渗复杂断块整体压裂裂缝参数优化设计[J].石油勘探与开发,2021,34(1):98~101.HeinemannZE,BrandCW.Griddingtechniquesinreservoirsimulation[C].PresentedatFirstandSecondInternationalForumonReservoirSimulation,1989:339~426.姜晶,李春兰,杨敏.低渗透油藏压裂水平井裂缝优化研究[J].石油钻采工艺,2021,30(4):50~52.SchlumbergerGeoquestSimulationSoftwareManuals:nearwellboremodeling[R]Abingdon:SchlumbergerInformationSolutions,2021

BasedonPEBIgridoffractureparameteroptimizationofhorizontalwellfractureinlowpermeabilityreservoirAbstract:Horizontalwelldevelopmenttechnologyareoftentakeninthelow-permeabilityandthinreservoirsinordertoimprovereservoirproductioncapacitywithfracturetreatment.Meanwhile,becauseofcomplexgeologicalstructureandmultipleformsoffaultdevelopment,thequalityoffractureparameterofhorizontalwellhaveeffectdefinitelyonfracturing.Astheconventionalsimulationmethodcannotbeagooddescriptionoffracturegeometry,proposeamethodthatsimulatesfractureparametersofhorizontalwellwithFEBIgrid.Themethodappliesthenewunstructuredgridinnumericalreservoirsimulation-PEBIgridtofractureparameteroptimizationofhorizontalwellfracture.ThemethodrealizestheaccuratesimulationofhydraulicfractureundertheconditionsofirregularwellnetworkandconfirmsthesuperiorityofthePEBIgridsimulationoffracturedhorizontalwellscomparedtotheconventionalgrid.Thefollowingconclusions:thebestfractureintervalis100m~120m;Theoptimalnumberoffractureforfive;Thebestfracturelengthis110mKeywords:PEBIgrid;lowpermeabilityreservoirs;horizontalwell;fractureparameteroptimization;cartesiangrid

社会实践报告系别：班级：学号：姓名：作为祖国未来的事业的继承人，我们这些大学生应该及早树立自己的历史责任感，提高自己的社会适应能力。假期的社会实践就是很好的锻炼自己的机会。当下，挣钱早已不是打工的唯一目的，更多的人将其视为参加社会实践、提高自身能力的机会。许多学校也积极鼓励大学生多接触社会、了解社会，一方面可以把学到的理论知识应用到实践中去，提高各方面的能力；另一方面可以积累工作经验对日后的就业大有裨益。进行社会实践，最理想的就是找到与本专业对口单位进行实习，从而提高自己的实战水平，同时可以将课本知识在实践中得到运用，从而更好的指导自己今后的学习。但是作为一名尚未毕业的大学生，由于本身具备的专业知识还十分的有限，所以我选择了打散工作为第一次社会实践的方式。目的在于熟悉社会。就职业本身而言，并无高低贵贱之分，存在即为合理。通过短短几天的打工经历可以让长期处于校园的我们对社会有一种更直观的认识。实践过程：自从走进了大学，就业问题就似乎总是围绕在我们的身边，成了说不完的话题。在现今社会，招聘会上的大字报都总写着“有经验者优先”，可还在校园里面的我们这班学子社会经验又会拥有多少呢？为了拓展自身的知识面，扩大与社会的接触面，增加个人在社会竞争中的经验，锻炼和提高自己的能力，以便在以后毕业后能真正真正走入社会，能够适应国内外的经济形势的变化，并且能够在生活和工作中很好地处理各方面的问题，我开始了我这个假期的社会实践-走进天源休闲餐厅。实践，就是把我们在学校所学的理论知识，运用到客观实际中去，使自己所学的理论知识有用武之地。只学不实践，那么所学的就等于零。理论应该与实践相结合。另一方面，实践可为以后找工作打基础。通过这段时间的实习，学到一些在学校里学不到的东西。因为环境的不同，接触的人与事不同，从中所学的东西自然就不一样了。要学会从实践中学习，从学习中实践。而且在中国的经济飞速发展，又加入了世贸，国内外经济日趋变化，每天都不断有新的东西涌现，在拥有了越来越多的机会的同时，也有了更多的挑战，前天才刚学到的知识可能在今天就已经被淘汰掉了，中国的经济越和外面接轨，对于人才的要求就会越来越高，我们不只要学好学校里所学到的知识，还要不断从生活中，实践中学其他知识，不断地从各方面武装自已，才能在竞争中突出自已，表现自已。在餐厅里,别人一眼就能把我人出是一名正在读书的学生,我问他们为什么,他们总说从我的脸上就能看出来,也许没有经历过社会的人都有我这种不知名遭遇吧!我并没有因为我在他们面前没有经验而退后,我相信我也能做的像他们一样好.我的工作是在那做传菜生,每天9点钟-下午2点再从下午的4点-晚上8:30分上班,虽然时间长了点但,热情而年轻的我并没有丝毫的感到过累,我觉得这是一种激励,明白了人生,感悟了生活,接触了社会,了解了未来.在餐厅里虽然我是以传菜为主,但我不时还要做一些工作以外的事情，有时要做一些清洁的工作，在学校里也许有老师分配说今天做些什么，明天做些什么，但在这里，不一定有人会告诉你这些，你必须自觉地去做，而且要尽自已的努力做到最好，一件工作的效率就会得到别人不同的评价。在学校，只有学习的氛围，毕竟学校是学习的场所，每一个学生都在为取得更高的成绩而努力。而这里是工作的场所，每个人都会为了获得更多的报酬而努力，无论是学习还是工作，都存在着竞争，在竞争中就要不断学习别人先进的地方，也要不断学习别人怎样做人，以提高自已的能力！记得老师曾经说过大学是一个小社会，但我总觉得校园里总少不了那份纯真，那份真诚，尽管是大学高校，学生还终归保持着学生的身份。而走进企业，接触各种各样的客户、同事、上司等等，关系复杂，但我得去面对我从未面对过的一切。记得在我校举行的招聘会上所反映出来的其中一个问题是，学生的实际操作能力与在校理论学习有一定的差距。在这次实践中，这一点我感受很深。在学校，理论的学习很多，而且是多方面的，几乎是面面俱到；而在实际工作中，可能会遇到书本上没学到的，又可能是书本上的知识一点都用不上的情况。或许工作中运用到的只是很简单的问题，只要套公式似的就能完成一项任务。有时候我会埋怨，实际操作这么简单，但为什么书本上的知识让人学得这么吃力呢？这是社会与学校脱轨了吗？也许老师是正确的，虽然大学生生活不像踏入社会，但是总算是社会的一个部分，这是不可否认的事实。但是有时也要感谢老师孜孜不倦地教导，有些问题有了有课堂上地认真消化，有平时作业作补充，我比一部人具有更高的起点，有了更多的知识层面去应付各种工作上的问题，作为一名大学生，应该懂得与社会上各方面的人交往，处理社会上所发生的各方面的事情，这就意味着大学生要注意到社会实践，社会实践必不可少。毕竟，很快我就不再是一名大学生，而是社会中的一分子，要与社会交流，为社会做贡献。只懂得纸上谈兵是远远不及的，以后的人生旅途是漫长的，为了锻炼自己成为一名合格的、对社会有用的人才.很多在学校读书的人都说宁愿出去工作，不愿在校读书；而已在社会的人都宁愿回校读书。我们上学，学习先进的科学知识，为的都是将来走进社会，献出自己的一份力量，我们应该在今天努力掌握专业知识，明天才能更好地为社会服务。实践心得：虽然这次的实践只有短短的几天，而且从事的是比较简单的服务工作，但是通过与各种各样的人接触，还是让我学会了很多道理。首先是明白了守时的重要性。工作和上学是两种完全不同的概念，上学是不迟到很多时候是因为惧怕老师的责怪，而当你走上了工作岗位，这里更多的是由于自己内心的一种责任。这种责任是我学会客服自己的惰性，准时走上自己的岗位。这对我以后的学习生活也是一种鞭策，时刻牢记自己的责任，并努力加强自己的时间观念。其次让我真实的体会到了合作的重要性。虽然我工作的只是小小的一家餐厅，但是从点单到制作到递送到结帐这一环环的工作都是有分工的，只有这样才能使整家店的工作效率都大大的提高。以前虽然在书上看见过很多