重复压裂新缝起裂位置与产量的关系研究

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1、http://www.paper.edu.cn1重复压裂新缝起裂位置与产量的关系研究1，21张广清，陈勉1中国石油大学（北京）石油天然气工程学院，北京昌平（102249）2中国石油大学城市油气输配技术北京市重点实验室，北京昌平（102249）E-mail：zhang200800@gmail.com摘要：针对重复压裂不同起裂位置对油井产量的影响问题，采用油藏流动模型和水力裂缝流动模型共同描述系统的流动。提出了针对重复压裂裂缝系统的分析单元，并在采用有限差分法求解系统方程并编制模拟软件的基础上，研究了新缝形成对井网压力分布的影响，并得到了新缝起裂位置对油井产量的影响。研究发现

2、，新缝在不同位置起裂对于井网的压力分布，尤其是裂缝系统附近压力的分布影响很大；新裂缝起裂位置在离开井底10米范围以内，油井累积产量下降较慢，之后下降幅度增加；建议通过工程手段将新缝的起裂位置控制在10米以内。关键词：重复压裂，新缝起裂位置，油井产量中图分类号：TE357.11文献标识码：A文章编号：1.引言中国石油2000年以后新增探明石油地质储量中低渗透储量所占比例逐年上升，已达到79%。剩余石油资源中低渗透也占到76.5%，其中松辽、鄂尔多斯、柴达木、准噶尔四大盆地低渗透储量比例均在85%以上。几乎每口低渗油藏的油水井都需要进行压裂，在产能下降后采用重复压裂作为油井再

3、次获得高产的首选手段。[1]国内外学者开展了大量重复压裂机理和应用方面的研究。在理论方面，Elbel认为，不同位置处的应力差随着时间而变化，且初始远场应力差是决定重复压裂新缝是否产生的重要[2][3]条件。Wright则认为重复压裂过程中会产生不同于旧缝的新裂缝。Palmer研究了煤层气[4]水力压裂后支撑裂缝对局部应力场改变的影响。刘洪等针对气藏建立了三维诱导的应力场[5][6]模型。蒋廷学和杜卫平分别将现场资料分析与模糊识别方法和神经网络方法结合，给出[7]了重复压裂选井选层的依据。翁定为等采用油藏数值模拟研究了不同储集层渗透率下,转向压裂的裂缝穿透率和导流能力等对采

4、油动态的影响。[8]国内对重复压裂的暂堵技术进行了较多的实践应用，获得了比较成熟的认识。翁定为等通过重复压裂时机选择、水力裂缝优化技术、压裂液配方改进、堵老裂缝压新裂缝提高了[9]新站油田重复压裂的水平。周志平应用多级充填压裂和暂堵压裂技术在长庆陇东油田的重[10]复压裂中取得较好效果。胡永全等提出了堵老缝压新缝重复压裂的技术原理和配套工艺[11]技术，并研究开发出一种满足性能要求的老裂缝堵剂。谈士海等在安塞油田采用暂堵重[12]复压裂工艺技术，通过现场监测和效果分析发现形成了新裂缝。姜必武和慕立俊通过热1基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(No.20070

5、425026)。-1-http://www.paper.edu.cn稳定性测试实验、与原油配伍实验、压力模拟实验、溶解速度实验及封堵与返排实验,研究[13]了油溶性蜡球粒子暂堵剂的性能。黄超和吴增智等提出了适合准噶尔盆地的屏蔽暂堵压裂技术。由此可见，暂堵技术对重复压裂工艺是比较重要的。[14]在采用暂堵技术进行重复压裂时，一般认为重复压裂时产生的新缝在井筒起裂，而后以不同于旧缝的方位延伸。然而，在天然裂缝性地层中岩石强度呈现强烈非均质性，井筒有可能不是最薄弱的部位；或暂堵剂没有在旧缝入口处形成有效封堵致使暂堵剂进入旧缝较远的部位。在上述两种情况下，新缝有可能在旧缝某个位置

6、起裂，而后延伸。新缝起裂的位置不同，压裂后油井的产能必然有差别。本文首先建立了包括油藏和水力裂缝的系统模型，并编制了模拟软件，然后针对反九点井网通过计算研究了油井产量与新缝起裂位置的关系，给出了新缝起裂位置的优化范围，为重复压裂工艺的有效实施提供参考。2.流体流动模型由于油藏中的流体流动与水力裂缝中的流体流动规律不同，针对两者建立不同的流动模型，而后使用有限差分方法统一求解。2.1油藏流动模型假设油藏为二维油水两相渗流，油层水平；油藏渗透率各向异性；油藏流体微可压缩，且压缩系数保持不变。其数学模型为Kk∂o∇∇()ρφp=(ρs)ooooμ∂toKk∂w∇∇()ρφp=(

7、ρs)wwwwμ∂twss+=1owppsps=+wwoo（1）式中，p,p为油水相压力；ss,为油水相饱和度；φ为油藏孔隙度；K为油藏绝对owow渗透率；kk,为油水相相对渗透率；p为地层的平均压力。rorw2.2水力裂缝流动模型考虑到水力裂缝的宽度很小，仅为几毫米，假设水力裂缝为垂直裂缝；均质；渗透率各向同性；裂缝中的流动为达西流动。其数学模型可以由式（1）简化为：Kkfrof∂∇∇()p=(φs)fofofμ∂to（2）Kkfrwf∂∇∇()p=(φs)fwfwfμ∂tw-2-http://www.paper.edu.c