低渗透裂缝性油藏压裂水平井产能动态分析

低渗透裂缝性油藏压裂水平井产能动态分析摘"要：低渗透裂缝性油藏在我国非常常见，通过水力压裂技术的应用，可以有效地提高这些油藏的产能。但是在实际应用中，很多技术问题仍然没有解决。[A1]"通过对低渗透裂缝性油藏裂缝特征的分析，将该类型油藏划分为天然裂缝和人工裂缝两种类型，并研究了天然裂缝型油藏及人工裂缝性油藏的产油量、压力分布规律。然后采用井间数据拟合的方法建立了低渗透裂缝性油藏水平井剩余油饱和度模型，以此为基础建立了考虑天然裂缝和人工裂缝影响的低渗透裂缝性油藏水平井产能预测模型，并进行了数值模拟。最后以大庆油田某区块为例进行了验证。结果表明，所建立的模型能够较好地预测低渗透裂缝性油藏水平井的产能动态变化规律，为该类型油藏水平井的优化设计提供了理论依据。关键词：低渗透""裂缝性油藏"压裂水平井"产能动态分析中图分类号：TU753DynamicAnalysisoOfProductivityofHydraulicFracturingHorizontalWellProductivityiInLow-PermeabilityFracturedReservoirsZHANGYaweiTheFirstOilProductionPlantofDaqingOilfieldCo.，Ltd.，，Daqing，HeilongjiangProvince，163000ChinaAbstract：LowpermeabilityfracturedreservoirsareverycommoninChina，andtheapplicationofhydraulicfracturingtechnologycaneffectivelyimprovetheproductivityofthesereservoirs.However，inpracticalapplications，manytechnicalproblemshavestillnotbeensolved.Byanalyzingthefracturecharacteristicsoflow-permeabilityfracturedreservoirs，thistypeofreservoirisdividedintotwotypes：naturalfracturesandartificialfractures，andtheoilproductionandpressuredistributionlawsofnaturalfracturedreservoirsandartificialfracturedreservoirsarestudied.Then，aresidualoilsaturationmodelforhorizontalwellsinlow-permeabilityfracturedreservoirswasestablishedusinginterwelldatafitting.Basedonthis，aproductionpredictionmodelforhorizontalwellsinlow-permeabilityfracturedreservoirsconsideringtheinfluenceofnaturalandartificialfractureswasestablished，andnumericalsimulationswereconducted.Finally，ablockinDaqingOilfieldwasusedasanexampleforverification，andtheresultsshowedthattheestablishedmodelcaneffectivelypredictthedynamicchangesinproductivityofhorizontalwellsinlow-permeabilityfracturedreservoirs，providingatheoreticalbasisfortheoptimizationdesignofhorizontalwellsinthistypeofreservoir.KeyWwords：Low-permeabilitypenetration;Fracturedreservoir;Fracturinghorizontalwells;Dynamicanalysisofproductioncapacityvity我国是世界上最大的原油生产和进口国，石油资源十分丰富。但由于历史原因，目前我国的油气储量多为中低渗透油藏。低渗透油藏的特点主要表现在储层非均质性强、井网不完善、小断层发育等方面。这些因素导致了部分油田采收率低、开发难度大、经济效益差。因此，对该类油藏进行有效开发非常重要。水力压裂技术是一种将注入压裂液与地层裂缝周围岩石一起压开的技术，是解决低渗透油藏的有效方法之一。近几十年来，国内外学者对低渗透油藏水力压裂进行了大量研究工作，取得了很多有价值的成果。通过建立启动压力梯度的裂缝性储层中多级压裂水平井的数学模型，可以确定产能影响因素。1"油藏基本特征本文选择了大庆油田的某区块，该区块处于东斜坡上，属于低渗透裂缝性油藏。[A2]"（1）储层岩石物性：以低孔、特低渗透为主，平均孔隙度为27.3%，渗透率为0.16mD。[A3]"（2）裂缝类型及分布情况：根据裂缝的成因分为天然和人工两类。天然裂缝主要发育于砂岩和泥质砂岩中；人工裂缝主要发育于砂砾岩和泥岩中【1】。（3）地质储量：通过钻井获得的地质储量为9194万t油当量，平均单井产油量为38.45t/d，平均单井日产量为1.89×104[A4]"t/d。（4）油水关系特征：该区块初期含水较高，在注水开发过程中，由于受到强烈的构造挤压作用，导致储层物性变差，导致含水上升速度加快，最终达到水淹状态。随着注水开发时间的延长，部分注入水会被滞留在地下，造成水淹程度加深。2"模型的数值模拟分析根据本文所建立的低渗透裂缝性油藏的水平井渗流模型，利用数值模拟软件，建立井底压力、产液量和剩余油饱和度随时间变化的二维数学模型。在此基础上，利用程序将建立好的模型输入[A5]"数值计算程序中，就可以得到不同地质条件下，水平井的产液曲线图以及产量曲线图。对于天然裂缝型油藏和人工裂缝型油藏而言，随着开发时间的延长，残余油的饱和度均会逐渐降低；对于天然裂缝性油藏而言，由于裂缝是天然存在的，因此其裂缝的分布并不均匀，而是沿着某一条主裂缝进行延伸，因而从纵向上看，在整个区块内，各层的残余油饱和度值并不相同；而人工裂缝性油藏则由于采用了人工压裂技术，使裂缝之间相互连通，并且通过向裂缝内注入水驱采油剂等措施，使裂缝中流体能够充分流动，因而这类油藏中残余油的饱和度较高，通常在90%左右。此外，还可以确定，在同一井深条件下，由于人工裂缝的存在，使产液量较天然裂缝要小，但平均含水率却更大[2]。针对低渗透储层，在开采过程中可以综合利用钻水平井和多级压裂技术。因为储层岩石性质的影响，在低渗透油藏中落实水力压裂改造，在主缝形成的同时，将会相互连通张开的储层天然裂缝，并且在主缝周围将会形成复杂的缝网结构（如图[A6]"1所示）。通过利用沃伦-鲁特双重介质模型，对原始裂缝性储层和内区复杂缝网结构进行简化。该模式的主要假定是：[A8]"（1）储层上部和下部为闭合界面；（2）岩体与液体都是具有不变的可压缩性的微观可压缩性；（3）压裂裂纹纵向贯通，沿纵向呈等距离布置，裂缝半长为xF[A9]"，宽度为wF，高度等于油层厚度，用h代表，裂缝具备有限导流能力；（4）缝底为闭合状态，没有液体流过，相邻裂缝中存在封闭边界，可以不考虑缝内干扰。3"产能动态分析结合大庆油田某区块的实际地质特征，利用所建立的低渗透裂缝性油藏水平井产能预测模型对该区块进行了水平井优化投产效果预测。在模拟中选择了3口井作为研究对象，并根据其生产数据分别建立了渗透率模型、剩余油饱和度模型和产量预测模型。渗透率模型能够较好地反映实际情况，因此本文中采用渗透率模型来计算水平井的单井产量；而剩余油饱和度模型和产量预测模型能够较好地预测水平井的产油量，但是由于考虑了天然裂缝和人工裂缝的影响，因而与实际值存在一定偏差，不过这种误差是在允许范围内的[3]。对不同类型裂缝的影响进行对比分析，结果显示：天然裂缝对于水平井的产能贡献最大，其次为人工裂缝。由于天然裂缝的长度较短，其导流能力有限，因此对产能的贡献虽然最大，但受到一定限制‌。通过综合分析，压裂水平井井眼的无因次生产是随裂纹数目的增多而提高的，但是增幅会逐渐降低，当超出一定程度后，增幅就会很小。但随着裂纹数目的增多，工程造价与难度也随之增大。研究结果表明，当水平井的压裂规模不变时，无论从经济性还是造价上都有一个最佳的压裂裂隙数目。增大相邻裂缝间距，在中后期将会提高整体产量，同时产量递减趋于平缓。固定人工压裂主裂缝条数之后，将会增大缝间距离，同时会提高整体供给能力。裂缝导流能力直接影响到初期产能，增强导流能力，将会增大初期产量，而且无因次产量递减将会趋于平缓。增加生产时间之后，将会逐渐减弱并且消失导流能力对压裂井产能的影响。逐渐增大裂缝导流能力，在固定压差条件下，逐渐增大主裂缝产量，将会增强供给能力，同时会延长裂缝线性流持续时间。增大窜留系数之后，中期产量递减水平逐渐趋于平稳，同时会延长线性流动时间。增大裂缝系统弹性能量，将会增强主裂缝的供给能力，同时会延长线性流动时间，提高中期产量，递减趋势将会逐渐趋于平缓。基质和微裂缝之间渗漏率具有较小的差别，将会增强基质向微裂缝的供给能力，增加中期产量，递减趋势也会趋于平缓，将会提前反映出内区边界出现时间。固定其他参数，如果天然裂缝区中储容比和窜流系数为不同值，压裂水平井产能将会受到影响。逐渐增加储容比之后，后期储量递减趋势将会趋于平缓。增大窜流系数之后，将会提高后期产量，同时会提早出现边界反应时间。增大裂缝弹性储容比，会随之增大裂缝系统弹性能量，后期的产量递减趋势将会逐渐趋于平缓。增大天然裂缝区窜留系数之后，将会减小基质和微裂缝之间渗透率的差别，说明储层物性良好，而且会减小渗流阻力，增强基质向微裂缝的供给能力，同时会缓解产量递减趋势，提早出现边界反映时间[4]。根据以上分析，可以得出如下结论：（1）[A10]"对于低渗透裂缝性油藏而言，天然裂缝具有较高的能量，并且能够提供很好的储集空间，因此开发效果明显优于人工裂缝[5]；（2）在应用水平井开采低渗透裂缝性油藏时，应充分考虑不同裂缝的贡献大小，合理地设计水平井的间距，以提高其产能；（3）随着裂缝长度的增加，裂缝能量逐渐降低，因此对于裂缝发育程度较差的低渗透裂缝性油藏而言，不宜采用大段压裂，否则会导致裂缝系统变得过于复杂，进而影响裂缝的导流能力。另外，还研究了人工压裂主缝的启动压力梯度、人工压裂主缝的导流能力、缝数、水平段长度、储容比、窜流系数等参数的变化规律[A11]"，结果显示：在底部流动压力作用下，压裂水平井的初始产能受裂缝的导流性能的影响；随着开启压力差的增大，油田中、晚期产能下降；随着裂隙的增加，压裂作用面积的扩大和产能的提高；在压裂水平面上，不同体积比、窜流量因子等参数对压裂水平井的产量有较大的影响[6]。采用分段压裂技术对水平井进行改造，是改善低渗、非常规油气藏开采的一种行之有效的方法。在压裂过程中，既要降低储层物性损害，又要促使主要压裂裂隙与自然裂隙尽量连通，在压裂后产生复合缝网，从而达到改善压裂效果的目的。利用井间数据拟合方法建立的低渗透裂缝性油藏水平井剩余油饱和度模型与现场测试数据吻合较好，具有较高的精度。通过室内实验对天然裂缝与人工裂缝特征进行分析，可以将低渗透裂缝性油藏分为天然裂缝型油藏和人工裂缝型油藏两种类型。在分析了储层物性和裂缝发育特征的基础上，建立了适用于低渗透裂缝性油藏水平井的剩余油饱和度模型，该模型可用于计算水平井不同阶段的产能及剩余油储量变化。建立低渗透裂缝性油藏水平井产能预测模型，能够合理描述出水平井的产能动态规律，预测结果可靠、精度高，为该类型油藏水平井优化设计提供了理论依据。研究表明，随着水力压裂技术的发展，采用射孔技术（即射孔+压裂）的水平井逐渐增多，其产能高于常规水平井。同时，为了提高储层动用程度，进一步降低开发成本，还应加强“水平-定向井”组合技术的攻关力度，以实现多目的层段有效开发。[1]郑刚，朱洪征，李大建，等.注水开发多段压裂水平井井周裂缝成像监测技术[J].测井技术，2024，48（5）：706-711，720.[2]姚军，王萌，樊冬艳，等.考虑层理缝岩性差异的页岩油藏压裂水平井动态分析方法[J].中国石油大学学报（自然科学版）