体积压裂水平井复合流动模型

基于体积压裂水平井复杂裂缝改造特点及流动特征,构建了耦合双重介质复合流动模型,应用Laplace变换和Stehfest数值反演,得到了定产和定压条件下封闭边界裂缝的井底压力和水平井产量半解析解。在模型正确性验证的基础上,结合陇东致密油储层特征参数着重研究了体积压裂缝网参数对产量的影响。模型研究结果表明：缝网改造带宽越大,体积压裂水平井单井产能越高,缝网区域渗透率对初期产量影响较大;水平井体积压裂优化设计应同时兼顾单条裂缝改造体积和裂缝条数的关系。实例计算结果表明压裂改造带宽不宜过大,采用多裂缝、小带宽的压裂方案增产效果最好。该研究结果对致密储层水平井体积压裂设计具有一定的指导意义。     

低渗透油藏的压裂水平井三线性流试井模型

针对低渗透存在启动压力梯度的特点,建立了压裂水平井的三线性不稳定渗流数学模型,得到其在Laplace空间的解析解;通过Stehfest数值反演和Duhamel原理,得到了考虑井筒储存和表皮效应影响的压裂水平井井底压力值,对影响因素进行了研究。结果表明,启动压力梯度存在时,压裂水平井井底压力及压力导数曲线呈上翘趋势,且启动压力梯度越大,曲线越高,上翘的时间也越早;人工裂缝导流能力主要影响裂缝和双线性流出现时间的早晚;当裂缝间距达到一定值时,裂缝径向流才会出现,且裂缝间距越大,裂缝径向流持续时间越长;储容比影响压力导数曲线"凹子"的宽度和深度,储容比越小,"凹子"越宽越深;窜流系数决定"凹子"的位置,窜流系数越小,"凹子"就越靠右;井筒储集系数主要影响曲线的早期续流段。     

基于三线性流模型的致密/页岩油藏水平井统一压裂设计研究

为了优化设计致密/页岩油藏水力裂缝参数,针对传统拟稳态设计方法的局限性,开展统一压裂设计与三线性流模型的结合,得到水力裂缝参数与全流态产能的对应关系.以长庆油田长-7段一口压裂水平井为例,研究得到其最优的裂缝半长为150 m,对应的无因次导流能力为1.84,单缝10年最大累产量为4 015 t.进一步分析可知,给定支撑...     

基于缝网扩展模拟的致密储层体积压裂水平井产能贡献分析

针对致密储层体积压裂缝网扩展预测和多重孔隙介质耦合流动模拟难度大的问题,开展了基于体积压裂裂缝扩展机理的致密储层流体流动规律研究,建立了多重介质不稳定渗流数学模型和多裂缝互相干扰条件下的压裂裂缝网络扩展模型,并采用有限单元法求解.以鄂尔多斯盆地致密油为例进行生产模拟,分析致密油藏体积压裂水平井不同孔隙介质产量贡献程度....     

工程参数对致密油藏压裂水平井产能的影响

中国陆相致密油藏储层物性差,非均质性强,大规模体积压裂往往形成复杂的缝网结构,次级裂缝对产能的影响有着不可忽略的影响。为此,利用数值模拟方法,通过局部加密网格的方法,设计包含主裂缝和次级裂缝的椭球形缝网,对新疆X油田致密油藏在经过大规模体积压裂后的单井生产动态进行模拟,分析压裂水平井的产能影响因素。结果表明,水平井单井产能随水平井段长度、压裂规模、储层改造体积、缝网复杂程度和裂缝导流能力的增加而增大,但增幅越来越小,均存在一个最优范围。利用正交试验法,将工程参数对产能的影响程度进行排序,发现对致密油藏压裂水平井产能影响程度由大到小依次为储层改造体积、压裂规模、缝网复杂程度、水平井段长度和裂缝导流能力。     

压裂水平井布缝方式及裂缝参数优化新方法

针对致密气藏压裂水平井布缝和裂缝参数优化存在的问题,基于位势理论和叠加原理,建立了压裂水平井稳态产能公式。首先引入相邻裂缝长度比和相邻裂缝间距比来表征裂缝的空间展布情况,通过单因素分析,得到相邻裂缝长度比、相邻裂缝间距比、裂缝长度、裂缝条数和裂缝导流能力的最佳取值区间;再从最佳取值区间内取值进行正交试验,利用SAS软件进行方差分析;最终得到了最佳布缝方式和裂缝参数组合,即裂缝长度比取值0.8,邻裂缝间距比取值1.7。研究成果为水平井的压裂优化设计提供了新的思路和方法。     

压裂后水平井产能预测新模型

应用复位势理论和势叠加原理等基本渗流理论,进行了数学推导,得出了压裂后水平井的产能计算新模型.该模型通用性强,不仅考虑了多条裂缝之间的相互干扰,而且还考虑了各条裂缝的长度、缝宽、导流能力、缝间距以及裂缝平面与水平井筒之间的夹角对各条裂缝产量的影响.而以往研究中将裂缝按等缝长、等缝宽、等缝间距和等导流能力来计算压裂井产量,在压裂后水平井产能计算中含有偏差.     

水平井体积压裂簇间距优化方法

簇间距是水平井分段多簇压裂设计过程中的一个重要参数。为了进一步提高致密储层水力压裂增产效果,沟通水力裂缝和天然裂缝形成复杂缝网,采用有限元数值模拟方法研究水平井缝网压裂的簇间距优化问题。通过建立均质各向同性储层内三维水力裂缝的诱导应力差模型,从降低应力影效应的不利影响和利用应力影效应的有利影响两个方面分别建立了最小簇间距优化模型和最大改造体积簇间距优化模型,结合裂缝转向机理确定最优簇间距优化原则。研究结果表明:(1)裂缝偏转角度越小,最小簇间距增大;(2)储层改造体积随着簇间距的增加先增大后减小,改造体积最大值所对应的簇间距即为最优簇间距;(3)同一裂缝流体压力条件下,主应力转向角度变化对最大改造体积簇间距的影响小。综合最小簇间距模型和最大改造体积簇间距模型,可以得出最优簇间距,该方法为低渗透储层缝网压裂时的裂缝优化设计提供了参考。     

川南深层页岩气水平井体积压裂关键技术

针对川南深层页岩气水平井压裂技术不成熟、关键参数不合理和压裂后单井产量低的问题,在综合分析已压裂井压裂效果的基础上,结合川南深层页岩储层地质工程特点,以提高缝网复杂程度、增大裂缝改造体积、维持裂缝长期导流能力为核心,采用室内试验与数值模拟相结合的方式,优化了压裂工艺和关键参数,形成了以"密切割分段+短簇距布缝、大孔径等孔径射孔、大排量低黏滑溜水加砂、高强度小粒径组合支撑剂、大规模高强度改造"为主的深层页岩气水平井体积压裂关键技术。Z3井应用该技术后,获得了21.3×10⁴ m³/d的产气量,较同区块未用该技术的井提高1倍以上;川南地区多口深层页岩气水平井应用该技术后获得高产,说明该技术有较好的适应性,可推广应用。川南深层页岩气水平井体积压裂关键技术为3 500～4 500 m页岩气资源的有效动用奠定了基础。     

低渗透油藏分段压裂水平井布缝方式优化

为提高压裂改造效果,须优选出合理的裂缝参数。目前国内外优选裂缝参数时,只对裂缝务数、长度、间距、导流能力进行优化研究,没有考虑水平井裂缝布放方式对压裂水平井产能和含水率的影响.为此,文中以某低渗透油藏七点注采井网单元为例．采用数值模拟方法,在水平井分段压裂裂缝参数单因素分析基础上进行水平井布缝方式优化研究,评价了裂缝参数时井网单元开发指标的影响,最后优选出合理的水平井分段压裂裂缝参数。研究结果表明：考虑注水井的影响,为避免水突进,水平井布缝时,裂缝要错开注水井排布,靠近注水井的裂缝要短些,可以不等间距、不等长度排布,在获得较高产能的同时保证含水率也较低：合理的水平并布缝方式可提高单井产量和区块采出程度,使含水率上升缓慢,可提高水平井分段压裂改造效果和经济效益．该研究为同类油藏压裂施工设计提供了有效依据。     

致密油藏体积压裂水平井压力特征

为研究致密油藏水平井体积压裂改造后的储层和渗流特征,文中建立了考虑基质应力敏感性的体积压裂水平井复合试井模型。内区为压裂改造区,由多级压裂水力裂缝与双孔介质模型共同表征;外区为非改造区,由单孔介质模型表征。应用叠加原理、Laplace变换、Stehfest数值反演和摄动变换技术进行求解,得到了体积压裂水平井试井模型的井底压力特征曲线。研究结果表明,体积压裂水平井的渗流可以划分为裂缝双线性流、垂直于裂缝的线性流、裂缝拟径向流等7个特征阶段。敏感性参数分析表明,致密储层的应力敏感特征在试井解释中不可忽视,渗透率模数、储容比、窜流系数、水力裂缝条数和水力裂缝导流能力对压力和压力导数特征曲线会产生较大的影响。     

复合油藏压裂水平井复杂裂缝分布压力动态特征

压裂改造是提高油田产量、改善井筒附近储层物性的重要方法,但在实际多段压裂体积改造过程中,由于地层条件复杂,导致井筒附近形成了复杂的缝网体积,因此,加强对水平井体积压裂改造试井模型的研究十分必要。基于体积压裂水平井复杂裂缝分布的渗流特征,建立径向复合多段压裂水平井试井解释数学模型,耦合储层与裂缝模型解求得Laplace空间井底压力半解析解,应用Duhamel原理得到考虑井储和表皮影响的Laplace空间井底压力解,利用Stehfest数值反演求得实空间井底压力,并绘制实空间压力动态特征曲线。根据压力导数曲线特征划分流动阶段,通过模型验证证明了该方法的正确性,进而分析了裂缝不对称、裂缝夹角、裂缝分布方式、内区半径和流度比对特征曲线的影响。结果表明,裂缝不对称交错分布有助于增大裂缝控制面积,从而减少流体流入井筒的压力消耗,早期阶段对应的压力曲线也越低;内区半径越大,压裂改造效果越明显,对应压力曲线越靠下。该模型可为多段压裂水平井所形成的复杂裂缝试井资料解释和压裂方案设计提供理论依据。     

超低渗透油藏分段多簇压裂水平井产能影响因素与渗流规律 ——以鄂尔多斯盆地长8超低渗透油藏为例

水平井分段多簇压裂是开发超低渗透油藏的有效手段之一。以鄂尔多斯盆地长8超低渗透油藏黄平34-22分段多簇压裂水平井井组为研究对象,对裂缝参数与分段射孔参数进行了优化。利用网格加密技术,建立了分段多簇压裂水平井井组数值机理模型,研究了储层应力敏感、裂缝半长、裂缝导流能力、改造区和非改造区渗透率以及采油速度对分段多簇压裂水平井产能的影响。研究结果表明:弹性开发时上述参数对产能的影响比注水开发时更加显著;储层应力敏感对产能不利,裂缝半长和导流能力的增大对产能有利,但综合考虑收益与施工成本及难度,与采油速度一样,它们均存在最优值;进一步提高改造区的渗透率对产能的提升有限,而提高非改造区的渗透率可以大幅提高产能;封闭油藏分段多簇压裂水平井的渗流可分为井筒储集影响阶段、初始拟径向流动阶段、裂缝线性流阶段、系统椭圆流阶段和边界影响流阶段。     

含多条垂直裂缝的压裂气井产能研究

根据压裂水平气井的渗流过程，对压裂水平气井的压降进行了分析，将气体从地层流入水平井底的压降分为三部分：一是气体从地层流入裂缝，通过复位势理论和势的叠加原理得出了有关产能的压降公式；二是从裂缝流入水平井段，通过对裂缝微元体的分析得出有关裂缝参数的产能压降公式；三是气体从水平井段指端流入水平井的跟端，通过动量定理得出了压降关系。这样就得出了产量与裂缝半长和裂缝条数等参数的关系模型，由于整个模型的建立都是通过严格的解析方法来得出的，因而该方法与目前所用的方法相比，准确性较高     

压裂水平井电模拟实验研究

根据水电相似原理,设计了压裂水平井的电模拟实验,研究了单井状态下和井网条件下裂缝参数对压裂水平井产能的影响状况及其等压线分布规律.结果表明,压裂水平井存在极限产能;压裂井最优裂缝条数受水平井段长度、裂缝长度、层位是否射开等因素的影响,在不同的井网中,最优裂缝条数也会相应变化.对不同井型的等压线对比发现,压裂水平井扩大泄油面积的能力优于普通水平井.     

线性复合油藏多级压裂水平井渗流模型

针对线性复合油藏,综合考虑压裂裂缝呈非等间距、非等半长、非等缝高、非等任意倾角等实际情况,建立了线性复合油藏多级压裂水平井不稳定渗流模型。利用点源函数理论、拉普拉斯变换、正交变换等多种现代数学方法进行求解,获得了考虑井筒储集和表皮系数影响的Laplace空间下井底压力动态响应解。编程绘制了新型的试井理论样版曲线,并开展了压力动态特征分析以及相关参数的敏感性分析。新的渗流模型不但可应用于水平井多级压裂后的渗流规律分析,还可用于实测井的试井分析,为油气田高效开发提供指导。     

致密气藏压裂水平井反卷积试井模型

致密气储层的渗透率非常低,通常在0.1 mD以下,使得此类气井压裂后长时间无法达到地层径向流动状态,因此通过单个试井测试段数据无法解释出储层有效渗透率,进而无法确定水力裂缝有效半长;此外,井筒储集效应往往掩盖早期裂缝中的流态,导致裂缝导流能力这一关键完井参数求取困难。在缺失早期裂缝中流态和中期径向流态的情况下,如果强制拟合试井曲线,往往获得不唯一且偏差过大的参数解。针对这一问题,进行了反卷积试井分析方法研究。通过改进Schroeter反卷积数学模型并编制求解算法,实现了用短期试井数据和长期产量数据反演气藏瞬态压力响应历史的过程。数值试井算例验证了提出的反卷积模型及算法的正确性,反卷积后的瞬态压力响应去除了井筒储集效应,使裂缝线性流和地层径向流获得有效恢复。现场实例应用验证了提出的反卷积压力恢复试井分析方法的可行性,并证明短期的压力恢复试井数据亦能用于裂缝和储层动态参数计算,从而定量评价致密气藏水平井水力压裂施工效果。     

水平井体积压裂技术研究与应用

水平井体积压裂技术是有效开发低渗致密油气藏的关键技术。在深层及超深层碳酸盐岩油藏、致密砂岩油气藏和页岩气等领域,持续开展了裂缝与起裂扩展规律描述方法、裂缝参数优化方法、射孔工艺参数优化、多尺度压裂工艺参数优化方法、分段压裂工具、低伤害压裂酸化工作液体系、压后同步破胶及返排优化、体积裂缝诊断及效果评估方法等研究工作。在调研水平井体积压裂技术研究与现场应用最新进展的基础上,形成了以压前储层综合评价、油藏数值模拟、体积压裂优化设计方法、高效压裂液酸液体系、分段压裂工具/裂缝监测与诊断、压后返排优化控制等为主要内容的储层改造技术链,经华北鄂尔多斯致密砂岩气藏、新疆塔河超深层油藏及四川盆地深层页岩气等试验及推广,效果显著,极大地提高了裂缝的有效改造体积和勘探开发效果。对国内类似油气藏的压裂改造和增储上产均具有重要的借鉴和指导意义。