壓裂斜井模型分析

辛瑩娟，于 雪，高 茜

(咸陽職業技術學院 能源化工研究所，陜西 咸陽 712000)

斜井及壓裂斜井技術對于開采薄油氣層、動用常規方式難以動用的儲量及剩余儲量、暴露更多的天然裂縫系統、提高注水量、加速投資回收、提高水平井經濟效益等方面具有重要意義。

1 壓裂斜井模型

1.1 裂縫生產時地層中任意一點的壓降

圖1 裂縫等分示意圖

設斜井的井軸方向為Z′方向，裂縫與斜井井筒的夾角為α(0°<α<90°)。將裂縫兩翼等分為2n等份，每等份均作為一個點匯來研究，這時裂縫上點匯的坐標與裂縫的長度和夾角α有關。

裂縫在t時刻地層中任意一點(x′,y′)處產生的壓降為：

(1)

1.2 裂縫生產時的斜井模型

如果裂縫的左翼長度為Lfl，右翼長度為Lfr，裂縫左翼尖端壓力為Pfl，右翼尖端壓力為Pfr，裂縫起裂點的坐標為(xf,zf)，裂縫平面與斜井井筒的夾角為α，經推導，可得出油藏流體經裂縫流入井底的流動過程的無因次數學表達式：

稱Cfdf為無因次裂縫導流能力。

(3)

2 典型圖版的繪制

圖2 壓裂斜井的雙對數曲線圖(Cfdf=100) 圖3 壓裂斜井的雙對數曲線(隨表皮變化)

從圖2可以很明顯的看出，無斜率為1/4的直線存在，但存在斜率為1/2的直線，說明存在線性流，后期壓力導數為一水平線，說明后期存在徑向流。

圖4 壓裂直井的雙對數曲線

圖5 壓裂斜井(斜度為0°)的雙對數曲線

壓裂斜井斜度為0°時就相當于壓裂直井，從圖4和5可以看出，兩個曲線是吻合的。

3 壓裂斜井的產能分析

大斜度井在壓裂增產過程中與直井的差異較大，主要由于井斜造成裂縫形態與直井不同，近井筒處出現裂縫彎曲、微裂縫、裂縫窄以及施工壓力異常等現象，影響施工完成。

在水力壓裂過程中，裂縫一般垂直最小主應力方向。在一定深度下地層的最小主應力是一水平應力，因此壓裂處理所形成的裂縫將在一垂直平面內。對于大斜度井如果井筒方位與最小水平應力方向一致，施工時將形成與井筒方位垂直的多條裂縫；若井筒方位與最小主應力垂直，那么將形成與井筒方位平行的裂縫；當斜井井筒方位與最大應力方位成一定夾角時，壓裂產生的裂縫則相當復雜，不同的井斜角及方位角所產生的裂縫不盡相同，有可能存在近井多裂縫，出現裂縫彎曲等現象。

4 結論

裂縫半長對壓裂斜井產量影響最敏感，隨裂縫半長增長，壓裂斜井產量增大，裂縫寬度與裂縫滲透率對壓裂斜井產量影響較小，但對裂縫產量與斜井段產量影響較大；隨裂縫寬度增寬、裂縫滲透率增大，裂縫產量增大、斜井段產量減小。也就是說，裂縫條數、裂縫半長、裂縫寬度，裂縫滲透率均對產能有影響，但其影響程度是依次減小的。