重復(fù)壓裂新縫起裂位置與產(chǎn)量的關(guān)系研究

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1、http://www.paper.edu.cn1重復(fù)壓裂新縫起裂位置與產(chǎn)量的關(guān)系研究1，21張廣清，陳勉1中國(guó)石油大學(xué)（北京）石油天然氣工程學(xué)院，北京昌平（102249）2中國(guó)石油大學(xué)城市油氣輸配技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京昌平（102249）E-mail：zhang200800@gmail.com摘要：針對(duì)重復(fù)壓裂不同起裂位置對(duì)油井產(chǎn)量的影響問(wèn)題，采用油藏流動(dòng)模型和水力裂縫流動(dòng)模型共同描述系統(tǒng)的流動(dòng)。提出了針對(duì)重復(fù)壓裂裂縫系統(tǒng)的分析單元，并在采用有限差分法求解系統(tǒng)方程并編制模擬軟件的基礎(chǔ)上，研究了新縫形成對(duì)井網(wǎng)壓力分布的影響，并得到了新縫起裂位置對(duì)油井產(chǎn)量的影響。研究發(fā)現(xiàn)

2、，新縫在不同位置起裂對(duì)于井網(wǎng)的壓力分布，尤其是裂縫系統(tǒng)附近壓力的分布影響很大；新裂縫起裂位置在離開(kāi)井底10米范圍以內(nèi)，油井累積產(chǎn)量下降較慢，之后下降幅度增加；建議通過(guò)工程手段將新縫的起裂位置控制在10米以內(nèi)。關(guān)鍵詞：重復(fù)壓裂，新縫起裂位置，油井產(chǎn)量中圖分類號(hào)：TE357.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1.引言中國(guó)石油2000年以后新增探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量中低滲透儲(chǔ)量所占比例逐年上升，已達(dá)到79%。剩余石油資源中低滲透也占到76.5%，其中松遼、鄂爾多斯、柴達(dá)木、準(zhǔn)噶爾四大盆地低滲透儲(chǔ)量比例均在85%以上。幾乎每口低滲油藏的油水井都需要進(jìn)行壓裂，在產(chǎn)能下降后采用重復(fù)壓裂作為油井再

3、次獲得高產(chǎn)的首選手段。[1]國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量重復(fù)壓裂機(jī)理和應(yīng)用方面的研究。在理論方面，Elbel認(rèn)為，不同位置處的應(yīng)力差隨著時(shí)間而變化，且初始遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)力差是決定重復(fù)壓裂新縫是否產(chǎn)生的重要[2][3]條件。Wright則認(rèn)為重復(fù)壓裂過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同于舊縫的新裂縫。Palmer研究了煤層氣[4]水力壓裂后支撐裂縫對(duì)局部應(yīng)力場(chǎng)改變的影響。劉洪等針對(duì)氣藏建立了三維誘導(dǎo)的應(yīng)力場(chǎng)[5][6]模型。蔣廷學(xué)和杜衛(wèi)平分別將現(xiàn)場(chǎng)資料分析與模糊識(shí)別方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法結(jié)合，給出[7]了重復(fù)壓裂選井選層的依據(jù)。翁定為等采用油藏?cái)?shù)值模擬研究了不同儲(chǔ)集層滲透率下,轉(zhuǎn)向壓裂的裂縫穿透率和導(dǎo)流能力等對(duì)采

4、油動(dòng)態(tài)的影響。[8]國(guó)內(nèi)對(duì)重復(fù)壓裂的暫堵技術(shù)進(jìn)行了較多的實(shí)踐應(yīng)用，獲得了比較成熟的認(rèn)識(shí)。翁定為等通過(guò)重復(fù)壓裂時(shí)機(jī)選擇、水力裂縫優(yōu)化技術(shù)、壓裂液配方改進(jìn)、堵老裂縫壓新裂縫提高了[9]新站油田重復(fù)壓裂的水平。周志平應(yīng)用多級(jí)充填壓裂和暫堵壓裂技術(shù)在長(zhǎng)慶隴東油田的重[10]復(fù)壓裂中取得較好效果。胡永全等提出了堵老縫壓新縫重復(fù)壓裂的技術(shù)原理和配套工藝[11]技術(shù)，并研究開(kāi)發(fā)出一種滿足性能要求的老裂縫堵劑。談士海等在安塞油田采用暫堵重[12]復(fù)壓裂工藝技術(shù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和效果分析發(fā)現(xiàn)形成了新裂縫。姜必武和慕立俊通過(guò)熱1基金項(xiàng)目:高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助課題(No.20070

5、425026)。-1-http://www.paper.edu.cn穩(wěn)定性測(cè)試實(shí)驗(yàn)、與原油配伍實(shí)驗(yàn)、壓力模擬實(shí)驗(yàn)、溶解速度實(shí)驗(yàn)及封堵與返排實(shí)驗(yàn),研究[13]了油溶性蠟球粒子暫堵劑的性能。黃超和吳增智等提出了適合準(zhǔn)噶爾盆地的屏蔽暫堵壓裂技術(shù)。由此可見(jiàn)，暫堵技術(shù)對(duì)重復(fù)壓裂工藝是比較重要的。[14]在采用暫堵技術(shù)進(jìn)行重復(fù)壓裂時(shí)，一般認(rèn)為重復(fù)壓裂時(shí)產(chǎn)生的新縫在井筒起裂，而后以不同于舊縫的方位延伸。然而，在天然裂縫性地層中巖石強(qiáng)度呈現(xiàn)強(qiáng)烈非均質(zhì)性，井筒有可能不是最薄弱的部位；或暫堵劑沒(méi)有在舊縫入口處形成有效封堵致使暫堵劑進(jìn)入舊縫較遠(yuǎn)的部位。在上述兩種情況下，新縫有可能在舊縫某個(gè)位置

6、起裂，而后延伸。新縫起裂的位置不同，壓裂后油井的產(chǎn)能必然有差別。本文首先建立了包括油藏和水力裂縫的系統(tǒng)模型，并編制了模擬軟件，然后針對(duì)反九點(diǎn)井網(wǎng)通過(guò)計(jì)算研究了油井產(chǎn)量與新縫起裂位置的關(guān)系，給出了新縫起裂位置的優(yōu)化范圍，為重復(fù)壓裂工藝的有效實(shí)施提供參考。2.流體流動(dòng)模型由于油藏中的流體流動(dòng)與水力裂縫中的流體流動(dòng)規(guī)律不同，針對(duì)兩者建立不同的流動(dòng)模型，而后使用有限差分方法統(tǒng)一求解。2.1油藏流動(dòng)模型假設(shè)油藏為二維油水兩相滲流，油層水平；油藏滲透率各向異性；油藏流體微可壓縮，且壓縮系數(shù)保持不變。其數(shù)學(xué)模型為Kk?o??()ρφp=(ρs)ooooμ?toKk?w??()ρφp=(

7、ρs)wwwwμ?twss+=1owppsps=+wwoo（1）式中，p,p為油水相壓力；ss,為油水相飽和度；φ為油藏孔隙度；K為油藏絕對(duì)owow滲透率；kk,為油水相相對(duì)滲透率；p為地層的平均壓力。rorw2.2水力裂縫流動(dòng)模型考慮到水力裂縫的寬度很小，僅為幾毫米，假設(shè)水力裂縫為垂直裂縫；均質(zhì)；滲透率各向同性；裂縫中的流動(dòng)為達(dá)西流動(dòng)。其數(shù)學(xué)模型可以由式（1）簡(jiǎn)化為：Kkfrof???()p=(φs)fofofμ?to（2）Kkfrwf???()p=(φs)fwfwfμ?tw-2-http://www.paper.edu.c