特低滲透油藏壓裂水平井流入動態研究

安永生，呂億明，魯 玲，胡 隨

(1.石油工程教育部重點實驗室 中國石油大學，北京 102249; 2.中油長慶油田分公司，陜西 西安 710021)

特低滲透油藏壓裂水平井流入動態研究

安永生1，呂億明2，魯 玲2，胡 隨1

(1.石油工程教育部重點實驗室 中國石油大學，北京 102249; 2.中油長慶油田分公司，陜西 西安 710021)

研究了特低滲透油藏油井的流入動態，認為儲層應力敏感性和溶解氣是導致特低滲透油藏壓裂水平井流入動態曲線存在“拐點”的主要原因。在此基礎上，利用油藏數值模擬軟件，建立了考慮應力敏感性和溶解氣影響的特低滲透油藏壓裂水平井模型，計算了不同裂縫條數、裂縫半長的壓裂水平井流入動態，分析了不同裂縫參數對壓裂水平井合理井底流壓的影響，為特低滲透油藏壓裂水平井合理工作制度的確定提供了理論基礎。

壓裂水平井;特低滲透油藏;流入動態;應力敏感性;溶解氣;數值模擬

引言

對于特低滲透油藏油井的流入動態，前人已做了大量的工作［1－10］，研究結果表明，特低滲透油藏油井流入動態存在“拐點”，即隨著井底流壓的降低，油井產量并非一直增大，而是增大到一定程度后，隨著井底流壓的進一步降低而減小。

本文對特低滲透油藏油井流入動態曲線存在“拐點”原因進行分析，在此基礎上運用數值模擬軟件，建立了考慮溶解氣、應力敏感性影響的特低滲透油藏壓裂水平井模型，分別對不同裂縫半長和裂縫條數的壓裂水平井進行模擬，并通過數據回歸方法得到特低滲透油藏壓裂水平井的流入動態方程。

1 特低滲油藏油井流入動態影響因素分析

假設節點1、2為特低滲透油藏中的2個相鄰節點，油井位于節點1，流體從節點2流向節點1。由數值模擬理論可知，對于黑油模型，節點1與節點2之間油相的傳導率計算方法為:

式中:M為相鄰網格間的傳導率，m3/(d·MPa);K為絕對滲透率，10－3μm2;Kro為油相相對滲透率;μo為油相黏度，mPa·s;Bo為油相體積系數;p1為節點1壓力，MPa;p2為節點2壓力，MPa;G為啟動壓力梯度，MPa/m;ΔL為節點1和節點2之間的距離，m。

由公式(1)可知，油井井底流壓(p1)降低可以導致以下結果:①網格之間的壓差增大;②受應力敏感性影響，基質滲透率減小;③受溶解氣析出影響，油相流動能力Kro/(μoBo)降低。

上述第1點為促進原油在節點間流動的動力因素，第2點和第3點為阻礙原油在節點間流動的阻力因素。當動力因素大于阻力因素時，降低油井井底流壓可以起到增產效果，但當阻力因素大于動力因素時，節點間的傳導能力將會下降，油井的產量也相應下降，這就是特低滲透油藏流入動態曲線出現拐點的主要原因。

同時，從分析中可以看出，啟動壓力梯度盡管對生產壓差會產生一定的影響，但是由于啟動壓力梯度是個定值，無論如何改變，該值只影響流入動態曲線的上下位置，而不會影響流入動態曲線的形狀。

2 特低滲透油藏壓裂水平井流入動態

以西部某特低滲透油藏為研究對象，油藏、流體參數見表 考慮溶解氣 儲層應力敏感性的影響，對特低滲透油藏壓裂水平井進行模擬。

表1 特低滲透油藏參數

2.1 壓裂裂縫的模擬方法

在對壓裂水平井進行數值模擬的過程中，由于裂縫的縫寬較小(3～5 mm)，且縫內滲透率很大，采用實際縫寬作為網格寬度，往往會導致計算結果不收斂。因此，本文用裂縫等效導流能力法對裂縫網格進行處理，即裂縫所在網格的導流能力與裂縫實際導流能力相同，處理方法如下式:

式中:frcd為裂縫的導流能力，μm2·cm;wf為裂縫寬度，cm;Kf為裂縫的滲透率，μm2。

2.2 不同裂縫半長的流入動態曲線

假設裂縫條數為4條，分別對裂縫半長為60、80、100、120 m的流入動態進行模擬計算，結果如圖1所示。

圖1 不同裂縫半長下壓裂水平井流入動態曲線

由圖1可知，不同裂縫半長的流入動態曲線有著類似的規律，隨著流壓的降低，壓裂水平井產量幾乎呈線性增加，當壓力降低到泡點壓力的2/3左右時，出現拐點，該點以下產量隨流壓的降低而減小 同時 隨著裂縫半長的增加 拐點有上揚趨勢并且隨著裂縫半長的增加，拐點以后向回彎的趨勢增大，即裂縫半長越長，流壓低于拐點以后，產液量損失越大，流入動態曲線拐點的意義也越重要。

2.3 不同裂縫條數的流入動態曲線

假設裂縫半長為100 m，分別對裂縫條數為3、4、5、6、7、8條的流入動態進行模擬計算，結果如圖2所示。

圖2 不同裂縫條數下壓裂水平井流入動態曲線

由圖2可知，不同裂縫條數的流入動態曲線有著類似的規律，隨著流壓的降低，壓裂水平井產量幾乎呈線性增加，當壓力降低到泡點壓力的2/3左右時，出現拐點，該點以下，產量隨流壓的降低而減小。同時，隨著裂縫條數的增加，拐點有上揚趨勢，并且隨著裂縫條數的增加，拐點以后向回彎的趨勢增大，即裂縫條數越多，流壓低于拐點以后，產液量損失越大，流入動態曲線拐點的意義越重要。

3 特低滲透油藏壓裂水平井合理流壓研究

特低滲透油藏壓裂水平井的流入動態曲線和常規溶解氣驅流入動態曲線有明顯區別，存在一個最大產量點，即流入動態曲線的拐點，拐點處對應的壓力即為合理的井底流壓。為了確定低滲透油藏的合理井底流壓，利用油藏數值模擬軟件對不同參數下的拐點進行研究，為油井的合理生產制度提供技術支持。

3.1 裂縫半長對合理井底流壓的影響

利用油藏數值模擬軟件，模擬計算了不同采出程度、不同裂縫半長情況下流入動態曲線拐點位置的壓力 合理井底流壓與裂縫半長的關系如圖所示。

圖3 合理井底流壓與裂縫半長關系曲線

由圖3可知，隨著裂縫半長的增加，合理井底流壓逐漸增加，但增幅逐漸減小，采出程度越大，開采時間越長，合理井底流壓越小。

3.2 裂縫條數對合理井底流壓及產能的影響

利用油藏數值模擬軟件，模擬計算了不同采出程度、不同裂縫條數情況下流入動態曲線拐點位置的壓力。合理井底流壓與裂縫條數的關系如圖4所示。

圖4 合理井底流壓與裂縫條數關系曲線

由圖4可知，隨著裂縫條數的增加，合理井底流壓逐漸增加，但增幅逐漸減緩，當裂縫條數超過6條后，拐點不再上移，合理井底流壓基本穩定。

4 結論

(1)儲層應力敏感性和溶解氣是導致流入動態曲線出現“拐點”的主要原因。

(2)利用數值模擬方法，分別對不同裂縫半長、裂縫條數和采出程度的壓裂水平井流入動態曲線進行了模擬計算，得到了不同裂縫參數下的特低滲透油藏壓裂水平井流入動態曲線。

(3)在對特低滲透油藏壓裂水平井流入動態曲線進行分析的基礎上，得到了不同裂縫參數對合理井底流壓的影響。

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Study on inflow performance of fractured horizontal wells in ultra－low permeability reservoirs

AN Yong－sheng1，LV Yi－ming2，LU Ling2，HU Sui1
(1.MOE Key Laboratory of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Beijing102249;China; 2.Changqing Oilfield Company，PetroChina，Xi＇an，Shaanxi710021，China)

The inflow performance of oil wells is studied for ultra－low permeability reservoirs，and it is believed that stress sensitivity and dissolved gas are major reasons for the inflection point on the inflow performance curve of fractured horizontal well in ultralow permeability reservoir.On this basis，a fractured horizontal well model is established for ultra－low permeability reservoir by using numerical reservoir simulation with consideration of stress sensitivity and dissolved gas，thus calculated the inflow performance of different fracture numbers and fracture half lengths，analyzed the impact of fracture parameters on flowing bottom hole pressure，and provided theoretical basis for determination of reasonable work system.

fractured horizontal well;ultra－low permeability reservoir;inflow performance;stress sensitivity;dissolved gas;reservoir simulation

TE334

A

1006－6535(2012)03－0090－03

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.03.023

20111024;改回日期:20111104

國家重大專項“復雜結構井優化設計與控制關鍵技術”(2011ZX05009－005)部分研究成果

安永生(1979－)，男，講師，2002年畢業于中國石油大學(華東)石油工程專業，2008年畢業于中國石油大學(北京)油氣田開發工程專業，獲博士學位，現從事復雜結構井技術研究與應用工作。

編輯孟凡勤