低滲透裂縫性油藏壓裂水平井產能動態分析

摘" 要：低滲透裂縫性油藏在我國非常常見，通過水力壓裂技術的應用，可以有效地提高這些油藏的產能。但是在實際應用中，很多技術問題仍然沒有解決。[A1]"通過對低滲透裂縫性油藏裂縫特征的分析，將該類型油藏劃分為天然裂縫和人工裂縫兩種類型，并研究了天然裂縫型油藏及人工裂縫性油藏的產油量、壓力分布規律。然后采用井間數據擬合的方法建立了低滲透裂縫性油藏水平井剩余油飽和度模型，以此為基礎建立了考慮天然裂縫和人工裂縫影響的低滲透裂縫性油藏水平井產能預測模型，并進行了數值模擬。最后以大慶油田某區塊為例進行了驗證。結果表明，所建立的模型能夠較好地預測低滲透裂縫性油藏水平井的產能動態變化規律，為該類型油藏水平井的優化設計提供了理論依據。

關鍵詞：低滲透"" 裂縫性油藏" 壓裂水平井" 產能動態分析

中圖分類號：TU753

Dynamic Analysis oOf Productivity of Hydraulic Fracturing Horizontal Well Productivity iIn Low-Permeability Fractured Reservoirs

ZHANG Yawei

The First Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co.， Ltd.， ，Daqing， Heilongjiang Province， 163000 China

Abstract： Low permeability fractured reservoirs are very common in China， and the application of hydraulic fracturing technology can effectively improve the productivity of these reservoirs. However， in practical applications， many technical problems have still not been solved. By analyzing the fracture characteristics of low-permeability fractured reservoirs， this type of reservoir is divided into two types： natural fractures and artificial fractures， and the oil production and pressure distribution laws of natural fractured reservoirs and artificial fractured reservoirs are studied. Then， a residual oil saturation model for horizontal wells in low-permeability fractured reservoirs was established using inter well data fitting. Based on this， a production prediction model for horizontal wells in low-permeability fractured reservoirs considering the influence of natural and artificial fractures was established， and numerical simulations were conducted. Finally， a block in Daqing Oilfield was used as an example for verification， and the results showed that the established model can effectively predict the dynamic changes in productivity of horizontal wells in low-permeability fractured reservoirs， providing a theoretical basis for the optimization design of horizontal wells in this type of reservoir.

Key Wwords： Low-permeability penetration; Fractured reservoir; Fracturing horizontal wells; Dynamic analysis of production capacityvity

我國是世界上最大的原油生產和進口國，石油資源十分豐富。但由于歷史原因，目前我國的油氣儲量多為中低滲透油藏。低滲透油藏的特點主要表現在儲層非均質性強、井網不完善、小斷層發育等方面。這些因素導致了部分油田采收率低、開發難度大、經濟效益差。因此，對該類油藏進行有效開發非常重要。水力壓裂技術是一種將注入壓裂液與地層裂縫周圍巖石一起壓開的技術，是解決低滲透油藏的有效方法之一。近幾十年來，國內外學者對低滲透油藏水力壓裂進行了大量研究工作，取得了很多有價值的成果。通過建立啟動壓力梯度的裂縫性儲層中多級壓裂水平井的數學模型，可以確定產能影響因素。

1" 油藏基本特征

本文選擇了大慶油田的某區塊，該區塊處于東斜坡上，屬于低滲透裂縫性油藏。[A2]"（1）儲層巖石物性：以低孔、特低滲透為主，平均孔隙度為27.3%，滲透率為0.16 mD。[A3]"（2）裂縫類型及分布情況：根據裂縫的成因分為天然和人工兩類。天然裂縫主要發育于砂巖和泥質砂巖中；人工裂縫主要發育于砂礫巖和泥巖中^【1】。（3）地質儲量：通過鉆井獲得的地質儲量為9 194萬t油當量，平均單井產油量為38.45 t/d，平均單井日產量為1.89×10⁴[A4]" t/d。（4）油水關系特征：該區塊初期含水較高，在注水開發過程中，由于受到強烈的構造擠壓作用，導致儲層物性變差，導致含水上升速度加快，最終達到水淹狀態。隨著注水開發時間的延長，部分注入水會被滯留在地下，造成水淹程度加深。

2" 模型的數值模擬分析

根據本文所建立的低滲透裂縫性油藏的水平井滲流模型，利用數值模擬軟件，建立井底壓力、產液量和剩余油飽和度隨時間變化的二維數學模型。在此基礎上，利用程序將建立好的模型輸入[A5]"數值計算程序中，就可以得到不同地質條件下，水平井的產液曲線圖以及產量曲線圖。對于天然裂縫型油藏和人工裂縫型油藏而言，隨著開發時間的延長，殘余油的飽和度均會逐漸降低；對于天然裂縫性油藏而言，由于裂縫是天然存在的，因此其裂縫的分布并不均勻，而是沿著某一條主裂縫進行延伸，因而從縱向上看，在整個區塊內，各層的殘余油飽和度值并不相同；而人工裂縫性油藏則由于采用了人工壓裂技術，使裂縫之間相互連通，并且通過向裂縫內注入水驅采油劑等措施，使裂縫中流體能夠充分流動，因而這類油藏中殘余油的飽和度較高，通常在90%左右。此外，還可以確定，在同一井深條件下，由于人工裂縫的存在，使產液量較天然裂縫要小，但平均含水率卻更大^[2]。

針對低滲透儲層，在開采過程中可以綜合利用鉆水平井和多級壓裂技術。因為儲層巖石性質的影響，在低滲透油藏中落實水力壓裂改造，在主縫形成的同時，將會相互連通張開的儲層天然裂縫，并且在主縫周圍將會形成復雜的縫網結構（如圖[A6]"1所示）。通過利用沃倫-魯特雙重介質模型，對原始裂縫性儲層和內區復雜縫網結構進行簡化。

該模式的主要假定是：[A8]"（1）儲層上部和下部為閉合界面；（2）巖體與液體都是具有不變的可壓縮性的微觀可壓縮性；（3）壓裂裂紋縱向貫通，沿縱向呈等距離布置，裂縫半長為x_F[A9]"，寬度為w_F，高度等于油層厚度，用h代表，裂縫具備有限導流能力；（4）縫底為閉合狀態，沒有液體流過，相鄰裂縫中存在封閉邊界，可以不考慮縫內干擾。

3" 產能動態分析

結合大慶油田某區塊的實際地質特征，利用所建立的低滲透裂縫性油藏水平井產能預測模型對該區塊進行了水平井優化投產效果預測。在模擬中選擇了3口井作為研究對象，并根據其生產數據分別建立了滲透率模型、剩余油飽和度模型和產量預測模型。

滲透率模型能夠較好地反映實際情況，因此本文中采用滲透率模型來計算水平井的單井產量；而剩余油飽和度模型和產量預測模型能夠較好地預測水平井的產油量，但是由于考慮了天然裂縫和人工裂縫的影響，因而與實際值存在一定偏差，不過這種誤差是在允許范圍內的^[3]。對不同類型裂縫的影響進行對比分析，結果顯示：天然裂縫對于水平井的產能貢獻最大，其次為人工裂縫。由于天然裂縫的長度較短，其導流能力有限，因此對產能的貢獻雖然最大，但受到一定限制?。

通過綜合分析，壓裂水平井井眼的無因次生產是隨裂紋數目的增多而提高的，但是增幅會逐漸降低，當超出一定程度后，增幅就會很小。但隨著裂紋數目的增多，工程造價與難度也隨之增大。研究結果表明，當水平井的壓裂規模不變時，無論從經濟性還是造價上都有一個最佳的壓裂裂隙數目。

增大相鄰裂縫間距，在中后期將會提高整體產量，同時產量遞減趨于平緩。固定人工壓裂主裂縫條數之后，將會增大縫間距離，同時會提高整體供給能力。裂縫導流能力直接影響到初期產能，增強導流能力，將會增大初期產量，而且無因次產量遞減將會趨于平緩。增加生產時間之后，將會逐漸減弱并且消失導流能力對壓裂井產能的影響。逐漸增大裂縫導流能力，在固定壓差條件下，逐漸增大主裂縫產量，將會增強供給能力，同時會延長裂縫線性流持續時間。

增大竄留系數之后，中期產量遞減水平逐漸趨于平穩，同時會延長線性流動時間。增大裂縫系統彈性能量，將會增強主裂縫的供給能力，同時會延長線性流動時間，提高中期產量，遞減趨勢將會逐漸趨于平緩。基質和微裂縫之間滲漏率具有較小的差別，將會增強基質向微裂縫的供給能力，增加中期產量，遞減趨勢也會趨于平緩，將會提前反映出內區邊界出現時間。

固定其他參數，如果天然裂縫區中儲容比和竄流系數為不同值，壓裂水平井產能將會受到影響。逐漸增加儲容比之后，后期儲量遞減趨勢將會趨于平緩。增大竄流系數之后，將會提高后期產量，同時會提早出現邊界反應時間。增大裂縫彈性儲容比，會隨之增大裂縫系統彈性能量，后期的產量遞減趨勢將會逐漸趨于平緩。增大天然裂縫區竄留系數之后，將會減小基質和微裂縫之間滲透率的差別，說明儲層物性良好，而且會減小滲流阻力，增強基質向微裂縫的供給能力，同時會緩解產量遞減趨勢，提早出現邊界反映時間^[4]。

根據以上分析，可以得出如下結論：（1）[A10]"對于低滲透裂縫性油藏而言，天然裂縫具有較高的能量，并且能夠提供很好的儲集空間，因此開發效果明顯優于人工裂縫^[5]；（2）在應用水平井開采低滲透裂縫性油藏時，應充分考慮不同裂縫的貢獻大小，合理地設計水平井的間距，以提高其產能；（3）隨著裂縫長度的增加，裂縫能量逐漸降低，因此對于裂縫發育程度較差的低滲透裂縫性油藏而言，不宜采用大段壓裂，否則會導致裂縫系統變得過于復雜，進而影響裂縫的導流能力。另外，還研究了人工壓裂主縫的啟動壓力梯度、人工壓裂主縫的導流能力、縫數、水平段長度、儲容比、竄流系數等參數的變化規律[A11]"，結果顯示：在底部流動壓力作用下，壓裂水平井的初始產能受裂縫的導流性能的影響；隨著開啟壓力差的增大，油田中、晚期產能下降；隨著裂隙的增加，壓裂作用面積的擴大和產能的提高；在壓裂水平面上，不同體積比、竄流量因子等參數對壓裂水平井的產量有較大的影響^[6]。采用分段壓裂技術對水平井進行改造，是改善低滲、非常規油氣藏開采的一種行之有效的方法。在壓裂過程中，既要降低儲層物性損害，又要促使主要壓裂裂隙與自然裂隙盡量連通，在壓裂后產生復合縫網，從而達到改善壓裂效果的目的。

4" 結語

利用井間數據擬合方法建立的低滲透裂縫性油藏水平井剩余油飽和度模型與現場測試數據吻合較好，具有較高的精度。通過室內實驗對天然裂縫與人工裂縫特征進行分析，可以將低滲透裂縫性油藏分為天然裂縫型油藏和人工裂縫型油藏兩種類型。在分析了儲層物性和裂縫發育特征的基礎上，建立了適用于低滲透裂縫性油藏水平井的剩余油飽和度模型，該模型可用于計算水平井不同階段的產能及剩余油儲量變化。建立低滲透裂縫性油藏水平井產能預測模型，能夠合理描述出水平井的產能動態規律，預測結果可靠、精度高，為該類型油藏水平井優化設計提供了理論依據。研究表明，隨著水力壓裂技術的發展，采用射孔技術（即射孔+壓裂）的水平井逐漸增多，其產能高于常規水平井。同時，為了提高儲層動用程度，進一步降低開發成本，還應加強“水平-定向井”組合技術的攻關力度，以實現多目的層段有效開發。

參考文獻

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