淺析特低滲透油藏壓裂水平井流入動態研究

唐鏡杰

摘 要:對于壓裂水平井而言,由于井型和裂縫的特殊性,其開采方式區別于普通直井、水平井,流體流動的主要通道為壓裂后形成的裂縫,因此滲流規律更為復雜。本文分析了壓敏效應、溶解氣、含水對壓裂水平井產能的影響,并在此基礎上,推導了新型的壓裂水平井流入動態方程,在此基礎上,對含水狀態下流入動態曲線的特征進行了分析。

關鍵詞:低滲透壓裂水平井壓敏效應

中圖分類號:TE348 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(a)-0001-01

1 壓敏效應

根據大量的實驗結果可以得到巖石的滲透率跟有效壓力之間的關系式為:

(1)

式中為巖心初始滲透率10-3μm2;為巖心當前滲透率,10-3μm2;為當前地層壓力,MPa;為初始地層壓力,MPa;為應力敏感性系數。

2 溶解氣影響

在油井生產過程中,隨著流壓的降低、生產壓差的增大,油井產量反而上升;但另一方面,隨著生產壓差的增大、流壓的降低,溶解氣析出,氣體飽和度增大,液相(油、水)飽和度降低,液相的導流能力減小,使得產油或產液指數下降,對提高產量不利。當產油或產液指數下降的作用占優勢時,油井產量將隨生產壓差增大而減小,流入動態曲線出現一個最大產量點。假設各向同性均質圓形地層中心一口井,流體穩定流動。根據Darcy公式,單相流體平面徑向流的產量公式為:

(2)

式中,為油井產量,m3/d;為地層滲透率,10-3μm2;為油層厚度,m;為原油的粘度,mPa·s;為原油體積系數。

井底附近地層中油、氣、水三相流動時,油相和液相相對流動能力定義為:

(3)

(4)

氣油比定義為:

(5)

則(6)式、(7)式變為:

(6)

(7)

式中,為油井產量,m3/d;為滲透率,10-3μm2;為油層厚度,m;供給半徑,為井筒半徑,m;為平均地層壓力,MPa;為原油的粘度,mPa·s;為原油體積系數;為應力敏感性系數;,為油相、液相相對流動能力;、、為采出1t地面油時,對應油、氣、水在井底條件下的體積,m3;為飽和壓力,MPa;為井底流壓,MPa;為標準狀況下壓力,MPa;為泡點壓力下油相體積系數,m3/m3;為油藏當前溫度,K;為標準狀況下溫度,K;為含水率;為油相壓縮系數;為氣體壓縮因子;為油的儲罐密度,g/cm3;為氣體溶解度系數,m3/(t·MPa)。

3 壓裂水平井模型

借鑒以上對直井的推導思路,以郎兆新[1]提出的壓裂水平井解析模型為基礎,對壓裂水平井流入動態模型進行推導。

模型做以下假設:上下為封閉邊界、邊水驅動油層,油層厚度為,水平滲透率為,垂直滲透率為;油層中心一口水平井,與供給邊界距離為,井筒長度,井筒半徑;在水平段進行壓裂,壓出條垂直裂縫,裂縫等距離分布并且穿過整個油層厚度,設裂縫半長為,裂縫寬度,裂縫初始滲透率;地層流體先從地下流向裂縫中,然后沿著裂縫流入水平井井筒,因此整個壓裂水平井的產量就是水平井各條裂縫的產量之和。

上述長度單位都為m,滲透率單位為μm2。

各裂縫中點的橫坐標分別從-以2為步長增加到,即為-,-,…,,其中,。

模型中有個未知數、個方程的方程組,所以該方程組可以封閉求解。利用列主元高斯－約當消元法,可以求出每條裂縫的產油量。

壓裂水平井的產油量即為所有裂縫產量之和,所以

(8)

將壓敏效應和溶解氣對油井產生的影響考慮到壓裂水平井產能公式中,作為壓裂水平井流入動態模型加以使用。

4 含水情況下的IPR曲線

油田生產實踐表明,注水開發的油田在開發到一定的生產階段以后,當井底流壓降低打泡點壓力以下后,油井的產油量并不是隨著生產壓差的增大而上升,當產液量增大到某一點后,再增大生產壓差,產油量也不會上升,而是隨著壓差的增大而下降,在這種情況下流入動態曲線將會變得與常規曲線有所不同,這就是所謂的IPR“拐點”。

產液量與含水率的關系式為:

(9)

從式中可以看出,此產能方程考慮了含水率的影響,利用此公式,研究不同含水率下產油量和產液量隨含水率變化的IPR曲線。

5結語

(1)通過理論推導方法建立了壓裂水平井流入動態解析模型。

(2)研究不同含水率下產油量和產液量隨含水變化的IPR曲線,結果表明不同含水階段所需流壓不同,隨著含水率的升高所需流壓減小。