劉澤宇
摘要:天然裂縫和壓裂誘導(dǎo)裂縫是地?zé)醿?chǔ)層中主要的儲(chǔ)集空間和流體滲流通道,裂縫的存在會(huì)影響到裂縫熱儲(chǔ)層資源的可持續(xù)有效利用。通過(guò)分析滲流對(duì)地?zé)醿?chǔ)層傳熱過(guò)程中的影響,建立完善的注采模式,通過(guò)分析裂縫的長(zhǎng)度、寬度等特征參數(shù)對(duì)地?zé)醿?chǔ)層的影響,才能夠在真正意義上提高油藏的開(kāi)采效率。
關(guān)鍵詞:注采井;裂縫;地?zé)峄毓?/p>
地?zé)嶙鳛橐环N可再生的能源,隨著世界各國(guó)對(duì)于地?zé)崮茉蠢玫闹饾u增加,地?zé)豳Y源的勘探開(kāi)發(fā)一直在不斷擴(kuò)大。通常情況下受到經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件的影響,地?zé)嶂饕ㄟ^(guò)鉆取地下熱水的形式,將儲(chǔ)層中的熱能進(jìn)行開(kāi)采出來(lái),因此補(bǔ)充地?zé)醿?chǔ)層的水量已經(jīng)成為了地?zé)豳Y源可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)鍵,利用地?zé)峄毓嗉夹g(shù)主要是將地?zé)釓U水以及常溫地水等灌入到地?zé)醿?chǔ)層內(nèi),從而有效緩解地?zé)醿?chǔ)層水量下降的現(xiàn)象,地?zé)峄毓嗉夹g(shù)已經(jīng)成為了一種可持續(xù)利用的有效手段,并且在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中取得了非常優(yōu)異的成績(jī)。
1地?zé)醿?chǔ)層地質(zhì)特征
地?zé)醿?chǔ)層主要分為碳酸鹽巖、變質(zhì)巖、碎屑巖以及特殊巖(表1)。在這些巖性中,最常見(jiàn)的就是碳酸鹽巖,其次是變質(zhì)巖,比較少見(jiàn)的就是碎屑巖和特殊巖。另外碳酸鹽巖的性質(zhì)比較脆,非常容易溶解,在構(gòu)造力和風(fēng)化的作用下,會(huì)形成縫洞。而變質(zhì)巖在構(gòu)造能力的作用下會(huì)形成裂縫,但不會(huì)受到風(fēng)化作用的影響。碎屑巖和特殊巖的情況比較特殊,會(huì)同時(shí)發(fā)育成裂縫和孔洞,但是這些裂縫和孔洞不會(huì)太大。
想要了解儲(chǔ)層就必須對(duì)儲(chǔ)集空間及其幾何形態(tài)進(jìn)行分析。其中儲(chǔ)集溶洞、裂縫、孔隙三大種類(lèi)的儲(chǔ)集空間在油井不會(huì)單獨(dú)出現(xiàn),三者之間會(huì)相互作用來(lái)形成不同的儲(chǔ)集空間,可以通過(guò)對(duì)儲(chǔ)集空間的不同類(lèi)型進(jìn)行分析,可以將儲(chǔ)集類(lèi)型劃分為:孔-縫-洞復(fù)合型;裂縫溶洞型;微裂縫-孔隙型;孔隙型。通常來(lái)講孔-縫-洞復(fù)合型會(huì)在早期形成,因?yàn)獒槍?duì)潛山儲(chǔ)集在早期的構(gòu)造作用比較強(qiáng),容易造成這種儲(chǔ)集類(lèi)型的出現(xiàn)。
2含裂縫熱儲(chǔ)滲流傳熱耦合模型
因?yàn)榈責(zé)醿?chǔ)層的底水能量并不是特別的活躍,因此需要采用人工注水的方式來(lái)進(jìn)行保持能量,注水井的層位需要和采出水一致,這樣才能形成一種天然的水驅(qū)方式。通過(guò)人工注水的方式可以補(bǔ)充和調(diào)節(jié)地?zé)醿?chǔ)層的驅(qū)動(dòng)功能,可以在重力的作用下讓地?zé)醿?chǔ)層界面發(fā)生均勻性推進(jìn)。
在含裂縫熱儲(chǔ)滲流會(huì)受到很多因素的影響,其中主要包含滲透率、孔隙度和流動(dòng)速度等影響,但是在這其中還會(huì)有啟動(dòng)壓力梯度的影響,這個(gè)影響因素是油田開(kāi)發(fā)最主要的影響因素,因?yàn)楫?dāng)啟動(dòng)壓力梯度比較低時(shí)會(huì)造成熱儲(chǔ)不流動(dòng)的情況出現(xiàn),因?yàn)闊醿?chǔ)不能克服這種阻力,導(dǎo)致熱儲(chǔ)不會(huì)出現(xiàn)流動(dòng),如果說(shuō)啟動(dòng)壓力梯度比較大,則說(shuō)明自然產(chǎn)能比較低。
由于含裂縫的低熱儲(chǔ)層存在多孔基巖和裂縫兩種滲流通道,因此對(duì)于低熱儲(chǔ)層的熱傳遞主要包括以下三個(gè)傳熱過(guò)程:第一,基巖的熱傳導(dǎo);第二,孔隙流體的熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流;第三,裂縫的熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流。通過(guò)分析回灌水的壓力和溫度變化,以及低熱儲(chǔ)層滲透性的影響,建立完善的耦合模型,從而提高有效的開(kāi)采效率。
3裂縫對(duì)熱突破的影響規(guī)律分析
為了能夠有效分析裂縫對(duì)于地?zé)峄毓酂嵬黄频南嚓P(guān)影響因素,需要選擇合適的低熱儲(chǔ)層進(jìn)行分析,利用軟件的自定義建模功能對(duì)耦合模型進(jìn)行求解。其中裂縫采取的單元進(jìn)行分析,熱儲(chǔ)層采用三角單元進(jìn)行分析,為了能夠有效提高計(jì)算精度,需要對(duì)回灌井開(kāi)采井以及裂縫等區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化的分布,建立含裂縫地?zé)醿?chǔ)層的二維有限模型。
但實(shí)際操作過(guò)程中,為了能夠有效消除網(wǎng)格劃分和時(shí)間對(duì)模擬結(jié)果的影響,因此需要著重分析生產(chǎn)的熱突破現(xiàn)象,通過(guò)對(duì)生產(chǎn)井溫度的監(jiān)測(cè),對(duì)含裂縫地?zé)醿?chǔ)層的二維有限模型進(jìn)行網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn),并得出相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果。結(jié)合相應(yīng)的曲線(xiàn)生產(chǎn)圖可以看出,無(wú)裂縫以及不同裂縫傾角的條件下,地?zé)醿?chǔ)層的溫度分布情況較為明顯,因此會(huì)導(dǎo)致開(kāi)采井的這個(gè)突破現(xiàn)象受到較大影響,滲流場(chǎng)的變化也加劇了對(duì)熱導(dǎo)流過(guò)程的影響。裂縫傾角越小,開(kāi)采井的熱度就會(huì)越大,當(dāng)回灌井工作過(guò)程中,突破時(shí)間就會(huì)越短,因此對(duì)回灌井進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)避免裂縫與注采井之間的夾角做完能夠有效延緩開(kāi)臺(tái)即熱突破現(xiàn)象發(fā)生的概率。
通過(guò)地?zé)醿?chǔ)層地質(zhì)特征進(jìn)行分析,所開(kāi)發(fā)的井型應(yīng)該以水平井為主。因?yàn)樗骄梢源_保裂縫鉆遇率的增加,從而提高油田在初期的開(kāi)采效率,并且利用水平注水井可以達(dá)到較高的注入量,可以補(bǔ)充油田內(nèi)的地層壓力,并且可以防止流竄現(xiàn)象的出現(xiàn)。利用水平井和直井進(jìn)行模擬分析,可以看出地?zé)醿?chǔ)層開(kāi)采中,裂縫傾角從0度到90度進(jìn)行變化時(shí),直井的產(chǎn)能會(huì)逐漸降低,而水平井的產(chǎn)能會(huì)逐漸升高,兩者之間的差距會(huì)越來(lái)越大,因此說(shuō)明直井開(kāi)發(fā)在水平裂縫中的優(yōu)勢(shì)比較大,而水平井在高角度裂縫中的開(kāi)采比較有優(yōu)勢(shì)。
因此在實(shí)際工作過(guò)程中,要合理了解我國(guó)地質(zhì)儲(chǔ)存中地?zé)豳Y源的儲(chǔ)存環(huán)境并采取有效措施進(jìn)行開(kāi)采,但是在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)注采井裂縫之間的有效控制,只有合適的注采井裂縫才能夠有效提高回灌率,因此在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中,需要對(duì)裂縫之間的傾角大小,寬度進(jìn)行有效統(tǒng)計(jì)和分析,選擇合適的裂縫進(jìn)行地?zé)豳Y源的開(kāi)采,才能夠在一定程度上提高我國(guó)地?zé)豳Y源的開(kāi)采效率,從而實(shí)現(xiàn)了我國(guó)地?zé)豳Y源的可持續(xù)化發(fā)展,但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要針對(duì)地?zé)豳Y源的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,通過(guò)分析滲流通道對(duì)地層儲(chǔ)層傳熱的影響,以及結(jié)合多孔介質(zhì)傳熱理論建立了相關(guān)的數(shù)據(jù)滲流模型,分析裂縫傾角長(zhǎng)度寬度對(duì)地?zé)醿?chǔ)層滲流場(chǎng)的影響規(guī)律,了解其滲流影響因素,才能夠在真正意義上提高地?zé)岬拈_(kāi)采效率。了解裂縫的相關(guān)特征參數(shù),通過(guò)優(yōu)化注采井與裂縫之間的方位關(guān)系,能夠有效延緩生產(chǎn)井熱突破發(fā)生的速率。
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中國(guó)石油天然氣股份有限公司華北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院? 河北省? 任丘市? 062552