榆樹林油田樹2井區(qū)整體壓裂裂縫參數(shù)優(yōu)化

高 翔，蔣建方，饒慶峰，竇淑萍，趙 珊

(1.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠，大慶大同 163517；2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)提高采收率研究院；3.中國(guó)石油大慶榆樹林油田開發(fā)有限責(zé)任公司)

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榆樹林油田樹2井區(qū)整體壓裂裂縫參數(shù)優(yōu)化

高 翔1，蔣建方2，饒慶峰1，竇淑萍3，趙 珊2

(1.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠，大慶大同 163517；2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)提高采收率研究院；3.中國(guó)石油大慶榆樹林油田開發(fā)有限責(zé)任公司)

針對(duì)榆樹林油田壓裂方案存在的問題，根據(jù)樹2井區(qū)塊儲(chǔ)層特征和現(xiàn)有開發(fā)井網(wǎng)與裂縫方位，采用等效導(dǎo)流能力方法，進(jìn)行了多參數(shù)整體壓裂數(shù)值模擬。結(jié)果顯示，在儲(chǔ)層有效滲透率分別為0.05×10-3μm2，0.1×10-3μm2，0.2×10-3μm2和0.3×10-3μm2條件下，邊油井最優(yōu)穿透比分別為0.6，0.5，0.4和0.3，角油井分別為0.8，0.8，0.6和0.5，水井裂縫長(zhǎng)度分別為0.4，0.4，0.3和0.3；油、水井裂縫導(dǎo)流能力為25～30 μm2·cm。低滲油藏水井裂縫長(zhǎng)度應(yīng)嚴(yán)格控制，要求的導(dǎo)流能力也較低，以免油井見水過早。

榆樹林油田；樹2井區(qū)；油藏壓裂；裂縫參數(shù)優(yōu)化

大慶外圍油田致密儲(chǔ)層油井存在產(chǎn)量下降快，井底壓力低，水井存在壓力傳導(dǎo)慢，井口壓力高，注入量小等開發(fā)問題，壓裂增產(chǎn)改造可以有效解決這些問題，成為油水井增產(chǎn)增注的重要開發(fā)措施[1-4]。榆樹林油田已經(jīng)進(jìn)人注水開發(fā)中后期，生產(chǎn)矛盾突出，如何合理進(jìn)行水井壓裂，既實(shí)現(xiàn)提高地層壓力的目的，又防止油、水井裂縫導(dǎo)致的注入水竄流，需要通過整體壓裂技術(shù)結(jié)合開發(fā)井網(wǎng)和地層物性、相對(duì)滲透率等進(jìn)行裂縫參數(shù)的優(yōu)化，為油田水井壓裂方案提供依據(jù)[5-8]。以榆樹林油田典型區(qū)塊樹2井區(qū)為例，利用油藏模擬軟件Eclipse進(jìn)行多參數(shù)的裂縫參數(shù)模擬，優(yōu)化了整體壓裂改造的油、水井裂縫參數(shù)。

1 榆樹林油田開發(fā)概況

榆樹林油田扶楊油層是樹2區(qū)塊的主力油層，儲(chǔ)層中深2 100 m，平均地層溫度91.7 ℃，壓力系數(shù)1.04。平均孔隙度12.3%，平均空氣滲透率為2.71×10-3μm2。油層條件下，原油密度0.814 g/cm2，黏度3.9 mPa·s，原始飽和壓力4.97 MPa，原油氣油比17.2 m3/m3，平均體積系數(shù)1.105，壓縮系數(shù)10.8×10-4/MPa。水驅(qū)初期油相滲透率下降迅速，而水相滲透率上升緩慢，當(dāng)含水飽和度將近60%后水相滲透率上升較快；束縛水飽和度和水驅(qū)殘余油飽和度高，油水兩相共滲區(qū)范圍狹窄，顯示驅(qū)油效率低，產(chǎn)液量難以提升，依靠提高產(chǎn)液量保持油田穩(wěn)產(chǎn)的難度較大。

2 數(shù)值模擬方法

2.1 裂縫方位

根據(jù)對(duì)榆樹林油田17口井雙井徑曲線資料處理發(fā)現(xiàn)，模擬計(jì)算區(qū)最大主應(yīng)力的方位，即水力壓裂裂縫方位為NE70°～80°，近于東西走向，與井排的走向接近，夾角為5°～8°，在模擬計(jì)算的過程中，可以將裂縫方位與井排方向一致進(jìn)行處理。

2.2 開發(fā)井網(wǎng)與儲(chǔ)層有效滲透率

樹2井區(qū)目前采用的是300 m×300 m的正方形反九點(diǎn)井網(wǎng)，局部含加密井，井排方向?yàn)闁|西向。利用Eclipse油藏模擬軟件擬合了目標(biāo)區(qū)部分井的動(dòng)態(tài)生產(chǎn)歷史，得到了儲(chǔ)層的有效滲透率(0.05～0.3)×10-3μm2。

2.3 油藏模擬單元

根據(jù)開發(fā)井網(wǎng)類型、井排距及裂縫方位，結(jié)合注采關(guān)系，油井存在邊井和角井，如圖1所示，P1屬于角井，P2屬于邊井。根據(jù)對(duì)稱性原則，選取模擬計(jì)算單元(虛線框內(nèi))，計(jì)算方案中模擬單元包括1口注水井，1口角井，2口邊井。

3 模擬結(jié)果與分析

圖1 油藏模擬單元示意圖

根據(jù)儲(chǔ)層有效滲透率分布，將滲透率等級(jí)分為0.05×10-3μm2，0.1×10-3μm2，0.2×10-3μm2和0.3×10-3μm2進(jìn)行覆蓋，分別考慮不同物性條件及不同壓裂裂縫幾何參數(shù)下的井組的日產(chǎn)油量、累積產(chǎn)油量和日注水量及累積注水量，從而優(yōu)化油水井裂縫的有效長(zhǎng)度和導(dǎo)流能力。

3.1 邊井裂縫縫長(zhǎng)優(yōu)化

在儲(chǔ)層滲透率為0.2×10-3μm2時(shí)，設(shè)置邊井的裂縫穿透比為0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，角井裂縫穿透比取0.5，注水井裂縫穿透比取0.2，裂縫導(dǎo)流能力設(shè)置為20 μm2·cm。模擬結(jié)果顯示，隨著邊井裂縫穿透比的增加，日產(chǎn)油量和累積產(chǎn)油量都升高，且初期產(chǎn)量為4～12 m2/d，產(chǎn)量較高。但當(dāng)穿透比大于0.4時(shí)，產(chǎn)量的增加下降，圖2為穿透比Lf對(duì)模擬單元累產(chǎn)油Q的影響，從圖中可以看出，邊井的穿透比可控制在0.4左右，即裂縫長(zhǎng)度為70 m 時(shí)最優(yōu)。

圖2 滲透率0.2×10-3 μm2條件下10年累產(chǎn)油對(duì)邊井穿透比的優(yōu)化

3.2 角井裂縫縫長(zhǎng)優(yōu)化

儲(chǔ)層有效滲透率為0.2×10-3μm2時(shí)，分別設(shè)置角井裂縫穿透比為0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，邊井裂縫穿透比取0.6，注水井裂縫穿透比取0.2，裂縫導(dǎo)流能力設(shè)置為20 μm2·cm。結(jié)果顯示(圖3)，角井裂縫穿透比為0.6～0.7時(shí)產(chǎn)量增幅減小，有效滲透率為0.2×10-3μm2時(shí)，角井優(yōu)化縫長(zhǎng)取穿透比0.6或0.7，即裂縫半長(zhǎng)105～120 m為宜。

圖3 滲透率0.2×10-3 μm2條件下10年累產(chǎn)油對(duì)角井穿透比的優(yōu)化

3.3 水井縫長(zhǎng)優(yōu)化

設(shè)置水井裂縫穿透比為0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，邊井和角井裂縫穿透比分別取0.6、0.8，裂縫導(dǎo)流能力設(shè)置為20 μm2·cm。分別模擬計(jì)算有效滲透率為0.2×10-3μm2條件下模擬單元的日注水、累注水和累產(chǎn)油隨裂縫長(zhǎng)度的變化，從而對(duì)水井裂縫長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化。如圖4所示，水井穿透比越大，也就是裂縫越長(zhǎng)，日注水量越大，當(dāng)穿透比達(dá)到0.1時(shí)，裂縫長(zhǎng)度達(dá)到25 m時(shí)，初期注水量Q可達(dá)到16 m3/d，滿足注水要求，但如果不進(jìn)行壓裂，即穿透比為0，日注水量Q很低，不適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)要求；水井穿透比越大，裂縫越長(zhǎng)，日注水量Q越大時(shí)，累計(jì)注水量也越大，注水效果越好；模擬單元的累計(jì)產(chǎn)油量也是隨穿透比增大而增加，這主要是由于水相的相對(duì)滲透率差，水線推進(jìn)較緩，增加裂縫長(zhǎng)度，注水量增加，同時(shí)對(duì)于油井不會(huì)在短期內(nèi)出現(xiàn)暴性水淹，而注水保持了地層壓力，使得累產(chǎn)油增加。但當(dāng)穿透比超過0.3，即裂縫長(zhǎng)度超過53 m時(shí)，累積產(chǎn)油量開始增加不明顯(圖5)，主要原因是此裂縫長(zhǎng)度、有效滲透性導(dǎo)致了油井見水加快。因此，對(duì)0.2×10-3μm2的有效滲透性儲(chǔ)層，優(yōu)化的水井穿透比不應(yīng)大于0.3，裂縫長(zhǎng)度53 m為最優(yōu)。

3.4 裂縫導(dǎo)流能力優(yōu)化

從對(duì)儲(chǔ)層有效滲透率為0.2×10-3μm2下單元的日產(chǎn)油﹑累產(chǎn)油、日注水和累注水隨裂縫導(dǎo)流能力的變化可知，日產(chǎn)油﹑累產(chǎn)油、日注水和累注水隨導(dǎo)流能力的增加而增加，裂縫導(dǎo)流能力達(dá)到25 μm2·cm時(shí)，增產(chǎn)效果最明顯，但進(jìn)一步提高裂縫導(dǎo)流能力時(shí)，累積產(chǎn)油量雖然可以增加，但增幅減緩(圖6)。因此，有效滲透率為0.2×10-3μm2時(shí)，裂縫的導(dǎo)流能力取25 μm2·cm為宜。高導(dǎo)流能力不能顯著增加產(chǎn)油量，主要是由儲(chǔ)層的低滲特性決定的，即低滲特低滲儲(chǔ)層無必要達(dá)到很高的導(dǎo)流能力。

圖4 滲透率0.2×10-3 μm2條件下日注水隨水井穿透比變化

圖5 滲透率0.2×10-3 μm2條件下10年累產(chǎn)油對(duì)水井穿透比的優(yōu)化

圖6 滲透率0.2×10-3 μm2條件下10年累產(chǎn)油隨裂縫導(dǎo)流能力的變化

模擬其它儲(chǔ)層有效滲透率條件下油水井穿透比和導(dǎo)流能力，結(jié)果見表1。可以看出，隨著儲(chǔ)層有效滲透率的增加，最優(yōu)裂縫半長(zhǎng)減小，最優(yōu)裂縫導(dǎo)流能力增加，但是增加的范圍不明顯。

表1 樹2井裂縫參數(shù)優(yōu)化

注：K——儲(chǔ)層有效滲透率；Lf——穿透比(無因次)；Xf——裂縫半長(zhǎng)；Fcd——裂縫導(dǎo)流能力。

4 結(jié)論

(1)油、水井裂縫存在最佳長(zhǎng)度，超過該值，油井見水加快，產(chǎn)油量增加緩慢；

(2)儲(chǔ)層有效滲透率越高，油、水井最優(yōu)穿透比越小，裂縫越短，但最優(yōu)裂縫導(dǎo)流能力增加不明顯；

(3)油、水井導(dǎo)流能力大小對(duì)產(chǎn)油的影響不是很敏感，25～30 μm2·cm即可滿足生產(chǎn)要求。

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編輯：王金旗

1673-8217(2016)06-0118-04

2016-05-19

高翔，工程師，碩士，1988年生，中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，主要從事儲(chǔ)層增產(chǎn)改造科研工作。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“復(fù)雜油氣田地質(zhì)與提高采收率技術(shù)”下屬專題“低滲透油田彈性驅(qū)替界限與開發(fā)后期井網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整技術(shù)研究”(2011ZX05009-004)。

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