低渗透油藏水平井压裂优化

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1、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0.23～0.30倍；对于非均匀裂缝长度的3条裂缝，中间缝较长两

2、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

3、，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0.72×10-3μm2，渗透率变异系数为5。为了最大程

4、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

5、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

6、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325m，2种排距为175m和225m不同位置的裂缝进行

7、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0.23～0.30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

8、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