体积压裂水平井三线性流模型与布缝策略

低渗透致密储层进行大规模压裂改造在地层中形成多条裂缝及复杂裂缝网络是获得经济产能的主要手段,通过有效的方法对压裂水平井裂缝分布评价、压裂改造体积及压裂后产能预测对压裂施工效果分析具有重要意义。为此,在充分结合致密油储层特点和压裂改造设计思路的基础上,针对压裂措施后形成的分级多簇的裂缝排布及裂缝有限导流渗流特征,建立了水平井体积压裂三线性流数学模型,应用Laplace变换,求得定产条件下封闭边界单条裂缝的拉氏空间解;通过Stehfest数值反演及多裂缝叠加原理,得到了体积压裂水平井井底压力和产量的表达式;同时,结合美国巴肯致密油储层生产特征参数对模型的正确性进行了验证。对产能影响因素研究结果表明,裂缝排布方式对储层改造体积影响较大,级簇比越大累积产油量越高;增加裂缝条数可以有效提高储层动用效率,在进行水平井体积压裂措施设计时应充分考虑裂缝级数或簇数增加导致产量下降问题。研究结果对致密油储层水平井体积压裂设计及产能评价具有重要意义。     

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。     

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。     

鄂尔多斯盆地致密油水平井体积压裂优化设计

鄂尔多斯盆地长7致密油储层致密、油藏低压。储层天然微裂缝发育程度和岩石脆性评价表明,盆地致密油储层物性对水平井分段体积压裂具有良好的适应性。以提高水平井多段压裂井网形式和布缝的匹配性为目的,优化了与注采井网相适配的施工参数,结果表明,实现体积压裂的排量为4~8 m3/min,单段砂量40~80 m3,入地液量300~700 m3,并形成了"低黏液体造缝、高黏液体携砂、组合粒径支撑剂、不同排量注入"的混合压裂设计模式。矿场井下微地震监测对比了体积压裂与常规压裂对裂缝扩展形态的影响,结果显示致密储层采用体积压裂的改造体积和复杂指数是常规压裂的2倍左右,且与井网适配性良好。通过开展致密油开发矿场先导性试验,水平井单井初期产量达到8~10 t/d,第1年累计产油量达2 000 t左右,且无裂缝性见水井,证明对于鄂尔多斯盆地的致密油开发,采用水平井五点井网+混合水体积压裂可以获得较高的单井产量和良好的开发效益。该项技术对其他油田的非常规储层开发有一定的借鉴意义。     

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.     

压裂水平井产能影响因素

水平井压裂后一般形成多条裂缝，由于地应力在水平井长度方向上的差异以及压裂工艺技术的限制，形成的多条裂缝在长度、导流能力、与水平井筒的夹角等方面不尽相同，且在生产过程中各裂缝相互干扰，增加了压裂后水平井产能计算的复杂性。结合水平井压后裂缝形态和生产过程中油气在裂缝中的渗流机理，建立考虑裂缝干扰的产能计算模型，并进一步分析了压裂水平井产能的影响因素。结果表明：产量随着裂缝条数、裂缝长度和裂缝导流能力的增加而增加；裂缝与水平井筒夹角越大，产量越高；对于不同的裂缝布局，不同位置的裂缝应该尽量错开排列，根部和端部裂缝的间距小于内部裂缝的间距；由于裂缝的干扰作用，不同位置的裂缝产量不同，处在中间位置的裂缝产量低。图6表4参13     

体积压裂水平井见水风险研究

在注水开发时,压裂裂缝水窜会导致体积压裂水平井过早水淹。为此,以数值模拟为主要技术手段,设计不同的压裂缝网形态,开展体积压裂水平井见水风险研究,旨在找出缝网见水风险点,优化设计延缓水平井见水时间的缝网形态及井网形式。模拟结果表明,常规的矩形七点法井网形式下缝网中部裂缝存在较大的见水风险,改进的六边形七点法井网能有效延缓中部裂缝的见水时间;从降低缝网见水风险及提高采出程度两方面综合考虑,最佳的井网缝网匹配关系为六边形七点法井网单纺锤型缝网。     

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。     

页岩气体积压裂水平井试井解释新模型

体积压裂已经成为非常规油气藏有效开发的关键,建立能够表征复杂裂缝网络的试井解释模型非常重要。考虑体积压裂形成的复杂裂缝网络,基于正交缝网假设,建立了体积压裂水平井试井解释新模型。运用Laplace变换获得了模型的解析解,利用数值模拟在验证解析解准确性的基础上,分析了缝网参数对试井典型曲线特征的影响规律。结果表明:所建立的解析模型能够准确表征复杂裂缝网络,其计算结果准确,适用于体积压裂水平井试井解释;体积压裂水平井一般出现5个主要的流动阶段,分别是井筒储集、人工裂缝线性流、次生裂缝-人工裂缝窜流、基质线性流和边界控制流阶段;缝网参数对试井典型曲线特征的影响较大,而且不同缝网参数影响不同流动阶段。     

致密油藏体积压裂水平井分区复合产能模型

水平井体积压裂是实现致密油藏有效开发的关键工程技术手段,对致密油藏体积压裂水平井产能的准确模拟计算为体积压裂参数优化设计和压后生产动态预测提供了参考。基于致密油藏体积压裂水平井生产过程中油藏的实际流动形态特征,将水平井划分三线性流区域,结合Warren-Root模型,考虑储集层启动压力梯度和天然裂缝的影响,建立了致密油藏体积压裂水平井分区复合产能模型。结合现场生产数据验证了模型可靠性,并对产能影响因素进行了分析。结果表明:压后总体产量受到延伸主裂缝的条数、半长和导流能力的影响;启动压力梯度及改造区的弹性储容比和窜流系数对压后中后期产量影响大;未改造区窜流系数和弹性储容比影响后期产量的递减速度。该研究对深化认识致密油藏体积压裂水平井流动规律,完善致密油藏体积压裂渗流理论,提升致密油体积压裂优化设计都具有重要理论意义和实际价值。     

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.     

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     

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。     

一种优化压裂水平井井网参数的新方法

随着水平井数量和产量比重的增加,如何成功地开展水平井压裂改造就成了一个难题。压裂水平井参数的优化设计,是压裂施工前必须要考虑的一个基本问题。目前,水平井压裂参数的优化设计方法有常规正交优化算法和遗传算法,后者试验获得的寻优结果比前者高。文中提出了一种压裂水平井井网参数优化设计的新方法,在应用遗传算法对水平井长度、裂缝条数、裂缝半长、裂缝导流能力、井距及排距等参数进行优化设计研究的基础上,应用正交设计方法对遗传算法的初值选择问题进行了改进,从而很好地克服了遗传初值问题的不确定性,极大地提高了参数的优化效率。     

苏53区块东南区压裂水平井井网优化设计

苏53区块自2010年实施水平井整体开发以来,主产区已基本完成井位部署及产能建设,水平井开发正从富集区转向接替区;而东南区储层物性变差,储量丰度减小,原有的井网井距、裂缝参数及压裂方案必然难以继续适应.针对东南区的地质特征,通过气藏精细描述和数值模拟手段,开展了压裂水平井井网优化设计,并优选出最佳井网部署方案:菱形平行...     

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。     

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...     

水平井筒分层流型压降计算模型研究

井筒流动是一种沿井筒不断有流体流入的变质量流体流动 ,因此其压降计算有别于常规管流。在混合损失计算模型的基础上 ,应用动量守恒原理推导出了新的水平井筒气液两相分层流型压降计算模型。该模型较全面地考虑了井筒流动各方面的参数 ,将井筒压力损失划分为摩擦损失、加速损失、重力损失和混合损失等 4部分 ,其中加速损失主要源于径向流入引起的加速损失 ,以及由于持液率的变化引起气、液流速变化而导致的加速损失。计算实例表明 ,水平井筒气液两相流动中的井筒压降均随着管壁入流量和轴向流量的增加而增大 ;入流角对井筒压降的影响主要表现为混合损失占井筒损失的比例随入流角的增加而增加 ;新的水平井筒压降模型与油藏渗流相耦合 ,可为水平井产能研究提供理论指导。