有關水平井壓裂參數優化的研究

邢連廣（中國石油集團長城鉆探工程有限公司壓裂公司，遼寧 盤錦 124107）

針對那些開發低滲和特低滲氣田等難動用儲層進行開發的時候，需要用到水平井壓裂技術，這種技術實現壓裂水平井增產的機理是改變原有的徑向流模型為線性流體滲流模式。若只是從單一因素的角度對水平井壓裂效果的參數進行優化，往往會導致在敏感性分析上缺乏全面性，容易忽略部分影響較小的因素。筆者從多個方面對影響因素進行分析，同時輔以實例優化水平井壓裂參數。

1 壓裂效果影響因素分析

1.1 裂縫長度

實際作業過程中，隨著水平井壓裂裂縫長度的增加，水平井的產能會隨之上升，并且生產時間增加也會使得這種正相關更加明顯。當保持其他參數不變，一個油藏的最優裂縫長度是固定的，能夠讓輸入和輸出保持最佳比例。在這種情況下，實際考慮的最佳值，應該是180m的裂縫半長。

1.2 裂縫條數

若水平井裂縫之間的距離是150m，那么就應該考慮裂縫的數量同產量之間的關系，裂縫數量增加的同時，一個油井的產量也會隨之出現增長，不過若裂縫數量過多，那么產能的增幅就會出現一定程度的下降。通過對這種現象進行分析發現：若裂縫之間的距離隨著數量的增加而減少，那么相互之間的裂縫干擾程度會直線增加，而且大幅度降低地層壓力。

1.3 裂縫間距

若一個油井內有兩個半長為100m的裂縫，就應該對裂縫間距的影響進行研究。油井的產量會隨裂紋間距發生變化，當參數大于200m的時候，產量的變化不大。對出現這種現象的原因進行分析發現：間距的變化會導致裂縫之間干擾發生變化，當干擾變得嚴重的時候會在縫間形成低壓區，處在縫隙內部的流體會收到方向相反的兩個力，導致該區域成為死油區域，使得能夠開采出來的油量不多。若油達到自身的飽和度時，縫隙內不會出現油的流入，若縫隙間距因為各種原因出現擴大的情況，干擾就會隨之削弱，若間距降到200m，干擾就會消失，所以產油量在此時并不會隨著間距的增加而出現變動，筆者通過對實例研究發現，裂縫間距保持在200m以上最佳。降低干擾并不會增加額外的費用，所以應當盡量加大間距，但前提必須保證產量。

1.4 裂縫角度

水平井筒的選定往往會受地質條件的影響，并不一定是沿最大主應力方向的。通常，油井的產量會隨著裂紋角度呈正相關。原因分析如下：裂縫角度增大是因為裂縫之間的垂直距離的增加，若原本收到裂縫控制的流域面積出現擴張，與此同時，縫間干擾也會隨之削弱。選定最佳的裂縫傾角是直角。

2 非均勻裂縫優化

2.1 裂縫間距

實際作業的時候，當到了壓裂環節，井筒可能會需要進行非均勻性分布，因為非均勻的地面應力分布，井壁應力分布的兩端需要對壓裂縫間距進行，最終獲取非均勻裂縫間距和產量之間的關系。實踐證明，油井的產量并不會隨著方案的變化而出現明顯的差異，采取單間距方案的效果最好。

2.2 裂縫分布

產量跟裂縫的分布有一定程度的聯系，結合上述研究得出的有關非均勻裂縫的影響效果的結果來看，方案之間的差異并不大，油井內部的每個裂紋都有足夠的排油區，保證裂縫之間的干擾最小，不夠考慮到地質條件的復雜性，往往難以做到。

2.3 裂縫長度

若多條裂縫同時，此時位于當中位置的裂縫會屏蔽兩頭的裂縫，影響自身的功能，從而拉低產能。在分析過程中，得出結論，產量最大的時候，總裂紋長度也是最大的，得到最大的收益。對其原因進行分析，得知是因為中間裂縫的屏蔽效應。

2.4 導流能力

產量會隨著初始裂縫導流能力變化而受到影響，二者之間成正相關；隨著生產時間的增加，導流能力和壓裂數都會出現一定程度的下降，此時不同裂縫之間的導流能力相近。初期，裂縫的導流能力和衰減系數之間的關系并不明顯，后期產量和衰減系數之間呈負相關。

2.5 儲層參數

影響壓裂水平井產能的另一個因素就是儲層參數，儲層的初始磁導率和壓裂水平井壓力會影響產量，相互之間是正相關關系；含水飽和度上升，則油產量減少，相對滲透率曲線的形狀決定了下降的幅度，兩相流區和陡度相對滲透率曲線也對壓裂產能有影響。

2.6 多因素影響裂縫參數優化設計

進行單方面因素分析的時候，通常選取的是5個對壓裂效果有明顯影響的因素，分別是裂縫半長、裂縫數量、間距、裂縫角和裂縫導流能力，考察指標通常取一年的生產量。

3 結語

通過建立起水平井壓裂三維油水兩相流模型，對壓裂進行研究，設置壓裂裂縫參數，包括水平井壓裂的數量、長度、間距和角度，進行非均勻分布模擬，得出儲層參數和壓裂時間對實際施工作業的影響，綜合分析單因素敏感性，對壓裂設計的參數進行優化，得出最優裂縫條數為3-4條，半長是180m，角度為90度，保持距離為200m，此時，產能受到非均勻性影響的程度最小，初始裂縫導流能力能夠保持在最佳水平。

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