低渗透油藏压裂水平井产能预测研究
应用水平井技术改造低渗油田的适应性研究
应用水平井技术改造低渗油田的适应性研究摘要水平井对于提高油井产量，改善低渗透油气藏有较好的效果。
但目前我国在水平井完井方式优化、增产作业技术上技术不太成熟，对低渗油气田水平井增产改造技术还处于探索阶段。
水平井开发技术上还有许多工作需要深入研究。
水平井完井方式的确定是目前急需解决的问题。
本文重点探讨了水平井完井技术问题。
关键词低渗透油气田；水平井；增产措施中图分类号te3 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）41-0187-030引言利用水平井提高油井产量的尝试可以追溯到20世纪20年代，国内“八五”以来各油田也开展了水平井采油的研究，随着水平井开采效益的逐渐显现，今后钻水平井的数量还将进一步增多。
水平井压裂作为提高水平井开发效果的一项新技术，是高效开采低渗透油藏的有效措施，在开发低渗透油气田过程中有着很好的效果和广阔的前景。
1 水平井应用现状1.1水平井水平井通常指最大井斜角达以及产层井段为水平或近似水平段的油气井。
我国石油天然气总公司规定，井斜角以上（含）的井，并在生产层内延伸一定长度的井定义为水平井。
水平井除了具有普通定向井用途外，还有其他的特殊用途。
诸如，开发低渗透油层、裂缝油藏、薄油层、减少水锥和气锥和热采稠油等。
水平井的缺点是其成本较高，但与直井相比，有5个优点：增加泄油面积；提高采收率；降低粘度；减少举升成本；减少后勤费用。
1.2水平井完井技术发展现今完井的最新技术包括：机械防砂完井新技术、砾石充填技术和水泥浆充填多封隔器完井新技术。
1.2.1 机械防砂完井新技术该技术结合应用了先进的激光割缝技术、利用牺牲阳极保护的原理和膨胀筛管技术。
先进的激光割缝技术激光技术加工割逢管已经能够满足完井施工的要求。
膨胀筛管技术。
膨胀管分为实体膨胀管和膨胀筛管，都是使管体在井下直径变大的一种技术。
实体膨胀管最大的优势是能够改变井身结构，使石油工业在深井经济地达到预定目标，膨胀筛管是三层管体结构，内外层是割缝的支撑保护层，中间层是由金属丝编制的多层重叠的筛网组成。
对低渗透未饱合油藏的分析与研究
摘 要： 同条件下 ，启动压 力梯度越 大、变形 系数越 大 ，产油量越低 ；井底压力小 于饱和压 力时，ＩＲ 曲线存在 最大产量 相 Ｐ 点 （ 点） 拐 ；相 同条件下启动压力梯度越小、变形 系数 越大 ，最大产量点对应 的井底 流压越 高。含水率 变化对 最大产 量点位 置影响 不 大。研 究成果对合理开发低渗透 未饱和油藏具有理论指导意义。 关键词 ：未饱 和 油藏 ；介 质 变形 ；启 动 压 力梯 度 ；ＩＲ 曲线 ； 最 大产 量 点 Ｐ 大， 启动压力梯度梯度变化对 ＩＲ曲线影响逐渐变弱，到平均地层 Ｐ １ 研究的目的和意义 ． 低渗透油气 田广泛分布在我国的各个油区 ，其 中探明储量 占 压 力为 ２ＭＰ 时 ， ０ ａ 启动压力梯度梯度变化产生的影响已大大减少。 全 国低渗透油 田储量 的 ８％以上。已成为制约我国石油工业发展 ０ 变形介质的影响。在油 田开发过程中 ，地层要发生弹性 、弹 的主要地质 因素之一 ，也是储层研究理论技术发展的大好机遇。 塑性和塑性变形。变形引起储层绝对渗透率和孔隙度 随压 力降 油井流入动态关系 （ ＩＲ曲线）既是确定油井合理工作方式 低而减小。在油藏生产中 ，由于地层压力下降导致储集层骨架变 即 Ｐ 的依据 ， 也是分析油井动态的基础 ，所以它是采油工程的一项基础 形 ，从而使孔隙度 、渗透率降低 的现象称 为压敏效应 ，这种现 象 性工作。国内外早就针对不同类型的油藏和油井进行了研究，建立 多 出现在低渗透油藏或深层高压油藏 中，压敏效应 明显的油藏称 了不同类型的 ＩＲ方程。 Ｐ 油井流入动态方程表达了在一定的油气层 为变形介质油藏。 压 力下 ， 流体产量与相应井底压力的关系。在油井流入动态的计算 ４ ．未饱和油藏的产能计算 中 ， 少考虑这些因素 的影响。同时 ，对低渗透油藏一般需要实施 很 未饱和油藏 的概 述。未饱和油藏在开发初期，井底压力控制 增产措施，实施增产措施后 ，油井的完善性也会发生变化，应用传 的较 高 ，井 下 渗 流还 是 以单 相 为 主。 到 了开 发 中后 期 ，由于 放 大 生产压差 ，井底压力降低到流体饱和压力 以下 ，渗流就 出现两相 统的流动效率概念计算 ＩＲ 曲线时，经常会导致错误的结果。 Ｐ 流。严重时会出现气窜。导致 ＩＲ 曲线 出现拐点 ，即是随着井底 Ｐ ２ 研 究现 状 ． 国内对油井流入动态的研究起步较晚， 在低渗透储层流入动态 流压的降低 ，产油量不升反降。 中，忽略 由 藏介质变形性 ， 只考虑启动压力梯度梯度对油井动态的 未饱和油藏的 ＩＲ 曲线方程。ＩＲ 曲线方程推导 ：流动压力 Ｐ Ｐ 影响，是与实际不符合 的。宋付权、王厉强等同时考虑启动压 力梯 高于饱和压 力— —力、流动压力高于饱和压力 ，水相 以束缚水的 度梯度和压 力敏感效应建立了变形介质低渗透油藏的产能模型， 但 形式存在时， 油层只存在原油单 向流动 。 一般在此条件下 ， 值ｑ。 “ 也有其局限性。而且对于开采低渗油藏的油井 ，当井底流压降至饱 与压力之间的函数关系为 ： ｏ ）ａ ６ 那么油相产量为 ： 尼。 ｉ ＝ ： ， ， ＋ 和 压 力 以下生产 时 ，会 出现 一 个最 低流 压界 限和 产量 最 大点 。 ３ 低渗透油藏的开发研究概述 ． ／ ／ 低渗透油藏综述及分类。渗透油藏 的储层流体特征如下 ：储 层物性较差，储层渗透率偏低 ； 储层非均质性强 ； 储层敏感性强 ； （２ ／ ，一 原油性质较好。对应流体特征 ，低渗透油藏的开发特征有 ：自然 ／，／ ０７ ． ．５ 产 能低 ，弹性采 收率低 ；注水井注入压 力高 ，吸水 能力差 ；见水 后无 因此采液指数下降明显 ，油藏稳产难度大 ；开发中存在以下 流动压力低于饱和压力。当油藏压 力高于饱和压力 ， 流动压力 的主要问题 ：水驱控制程度较差 ；层间矛盾突出 ；油藏压力恢复 低于饱和压力时 ， 油井附近存在油气水 ３ ，其中油气两相参与流 相 不够理想。根据裂缝发育情况 可将油藏分为裂缝型特低渗透砂岩 动，而水相以束缚水得形式存在。设 与压力之间的函数关系 油藏和非裂缝型特低渗透砂岩油藏两种。 低渗透油藏开发效果 的影响因素。启动压力梯度梯度的存在 ２十Ｄ ｐ，ｐ ＞Ｐｂ ２ ｔ Ｊ 造成 了平均含水饱和度 的降低和地层压 力的升高， 驱替效果变差。 未饱和油藏也会出现拐点。是由于脱气的影响，具体说来是 因为启动压力梯度梯度对驱替的影响主要体现在对表观粘度的影 当井底压 力低于饱和压力后 ，气体从液相中分离出来 ，由于气体 响上 ，随着 Ｇ的增加 ，原油 的表观粘度增大 ，因而造成 油水两相 的流动能力远大于液体 的流动能力 ，所 以当井底压 力降低至泡点 流体 的流度 比越来越 大，驱替前缘越来越不稳定 ，水窜现象越来 压 力 以 下时 ，产 油 量 可能 不 升 反 降。 越明显，从而导致驱替效率降低 。同时 ，原油表观粘度 的增加也 低渗未饱和油藏产能公式 的研究。 油气两相渗流 的流入动态 ： 会造成油水两相区内渗流 阻力的增加 ，因此在相 同的流速下 ，越 溶解气驱油藏 中存在油气两相渗流。假设流动稳定 、地层均质且 靠近注入端地层压力相对要高。 各向同性，忽略重力和毛管 力的作用 ，对于圆形地层中心一 口井 ， 毛管力对驱替的影响。在流度 比值接近于 １的水驱牛顿原油 时 ，毛管力的作用使饱和度分布前缘发生改变 ，在油 田实际生产 式中， 。 为原油的相对渗透率。 中，特别是强烈非均质 条件下 ，毛管力 的增加能缓和水驱前缘的 油 、气 、水 三 相流 动 时 的流 入 动 态 突破 ，保持水驱前缘的均 匀。在低渗透油 田开发中，毛管力的存 ｊ ｆ 贝有ｇ ０ 。 ， ， 【 ， ｐ ． ） ， Ｉ ， ｊ ｐ Ｊ ＝ 贝有ｇ ｐ－ ） Ｊ ＝（ 在 显著 的影 响 含 水饱 和 度 的分 布 。 ｒ 广 ／ 、 润 湿程 度 对 吸渗排 油作 用 的影 响。令 启 动压 力梯 度梯 度 Ｇ ０００ ￣ 取 Ｅ ． ＝１０ ０Ｐ ｍ， 一０１保持不变 ， ｃ取变量值 分别为 ０１ ０２ ．、 ．、 ０４ 在取 ｑ ０ ０ ｃ ／ 时所对应的无 因此变量 Ｄ分别为 １ 、／、 ．， ＝ ． ５ｍ ０ ｓ ／ １ ４ ８ ／ 、］ ］ 一 一 １１ 。由 Ｄ值可见三种情况均 处于毛管力在起主导作用的范围之 ／６ 内。Ｄ 值越大说明水润湿程度越强。在其他条件保持相 同时 ，润 湿程度的不同对最终 的采收率 （ 含水率达到 ９ ％时的采 出程度） ８ 没 式中 为产液量 ，ｍ ｐ为饱和压力 ，ＭＰ ； 为含水率。 ／ ｂ ｄ ａ 有显著的影响。对含水动态的影响也很小。 油、气两相 产能预测新模型 ： 润湿性对驱替的影响。 令启动压力梯度梯度 Ｇ １０ ０Ｐ ｍ， － ＝ ０ ００ ￣ 取 考虑启动压力梯度梯度 的低渗油藏油、气两相平面径 向流压 Ｅ － 保持不变 ， ＝Ｉ Ｃ取变量值分别为 ０ 、－ ．， ｑ ０１ｍ￣、 ＝ ． ． ０ 在 ＝． ／ Ｃ ０ ４ ４ ｃ ｓ ４ 力梯度计算公式 为 ‘ ＋ Ｇ 时所对应的无因此变量 Ｄ 为 １ ５ ． 。由 Ｄ 值可见两种情况下即不能 ２ 低渗油藏油井往往产量较小 ， 在近井地 带地层压 力梯度较大 ， 忽略外部驱动压力也不能忽略毛管压力。 ＜ Ｃ ０意味着岩石是亲油 的。 井底 流压 较 小 。 平均地层压力的影响。 不同启动压力梯度梯度下平均地层压力 当油藏启动压力梯度梯度 为零时 ，最小井底流压 即为零 ；而 的作用进行了分析，发现在启动压力梯度梯度变化的情况下 ， 在不 油井必然存在一个极限井底流压 ， 流压低于此点时 ， 同的压力水平下平均地层压力的作用并不一致。压力水平低时，启 对于低渗油藏， 下转第 ０ ４页 ６ 动压力梯度梯度变化对 ＩＲ曲线影Ⅱ很大， Ｐ 向 随着平均地层压力的增
低渗透油藏压裂水平井产能计算方法
第23卷 第2期2009年4月现 代 地 质GEOSC IENCEVol 23 No 2Apr 2009低渗透油藏压裂水平井产能计算方法牟珍宝1,2,袁向春2,朱筱敏1(1 中国石化石油勘探开发研究院,北京 100083;2 中国石油大学资源与信息学院,北京 102249)收稿日期:2008 07 11;改回日期:2008 11 15;责任编辑:孙义梅。
作者简介:牟珍宝,女,工程师,博士后,1969年出生,油气田开发工程专业,主要从事油气地质和开发工程的科研工作。
Ema i :l ch i n a_baby123@s i na co m 。
摘要:针对低渗透油藏存在启动压力梯度和压敏效应的问题,在前人研究的基础上,根据水电相似原理,应用等值渗流阻力法,建立了压裂水平井补孔和不补孔两种情况下的产能公式,并且与其他压裂水平井产能公式与数值模拟结果进行了对比。
对比结果表明:如果水平井压裂后补孔,建议使用本研究建立的公式;如果压裂后不补孔,建议使用郎兆新的计算公式。
建立的压裂水平井产能公式,对目前低渗透油藏利用水平井进行开发具有重要的理论和现实意义。
关键词:低渗透油藏;压裂;水平井;产能;开发中图分类号:T E34 文献标志码:A 文章编号:1000-8527(2009)02-0337-04The Calcul ati ngM ethod of H orizontalW ells w ith Hydraulic Fracturesfor Low Per m eability ReservoirsMU Zhen bao 1,2,YUAN X iang chun 2,Z HU X iao m i n1(1 Explora tion and P ro d uction R esearc h In stit u te ,SI NOPEC,B eiji ng 100083,Ch i na;2 Fa c u lt y of Na t ura l Re source and Infor ma tion Technol ogy,Ch i na Un i versit y o f P etrole um,B eiji ng 102249,China )Abst ract :Based on the proble m for the starti n g pressure grad ient and str ong stress sensitivity fo r the l o w per m eab ility reservo irs ,the paper has established the production for mu la for horizonta lw e lls w ith hydraulic fractures i n d ifferent circum stances .If horizontal w ells w ith hydrau lic fract u res are no t partia ll y perfora ted ,the established producti o n for m ula w ill be an e ffective m ethod ,and if horizontal w ells w ith hydraulic fractures are par tiall y perfora ted ,the Langzhaox i n producti o n for m u la w ill be an effecti v e m ethod i n stead of o ther d ifferentm eth ods for ho rizon talw e lls w ith hydraulic fractures .The estab lished producti o n for mu la of the horizonta lw ells w ith hydrau lic fractures has an i m portant t h eoretica l and practicalm ean i n gs f o r lo w per m eab ility reservo irs .Key wor ds :lo w per m ea b ility reservo i r ;hydrauli c fracturi n g ;hori z ontalw el;l producti o n ;develop m e nt0 引 言利用水平井开发低渗透油藏,虽然在一定程度上提高了低渗透油藏的开发效果,但由于渗透率较低,水平井产能也较低。
水平井分段压裂技术应用论文
水平井分段压裂技术的研究与应用摘要：腰英台油田属于低渗透油田类型，直井压裂后开采有”三快三低”特征，即三快包括产量下降速度快，含水上升速度快，自然递减速度快；三低包括开采程度低，开采速度低，开采产能低。
围绕低渗透油田开发技术问题，腰英台油田试验水平井分段压裂改造低渗透储层的应用研究，其中主要包括滑套式封隔器分段压裂的应用研究，水力喷射分段压裂的应用研究，腰英台油田现场试验3口井，压裂改造后单井产量最高达到相邻直井的4.5倍，积累了大量的现场经验，为在低渗透油藏大规模应用水平井创造了条件。
关键词：低渗透油田水平井压裂改造分段压裂一、水平井分段压裂发展历程及技术现状[1]国内从1994年开展了水平井的压裂改造试验研究，国内各油田（大庆油田、胜利油田、吉林油田等）已对多口水平井进行了压裂改造的试验，制约水平井分段压裂的关键技术初步得到突破，分段压裂优化设计、分段压裂工具上基本配套完善，保证了水平井压裂技术在低渗透油气藏的应用[2]。
目前国内水平井分段压裂施工工艺有三种：水力喷射分段压裂技术、双封单卡分段压裂技术、滑套式封隔器分段压裂技术。
二、水力喷射分段压裂技术的应用1.水力喷射分段压裂机理1998年，surjaatmadja提出水力喷射压裂方法，并应用于水平井压裂。
水力喷射分段压裂（hjf）是集射孔、压裂、隔离一体化的增产措施，专用喷射工具产生高速流体穿透套管、岩石，形成孔眼，孔眼底部流体压力增高，超破裂压力起裂，造出单一裂缝（如图1）。
1—引鞋；2—多孔管；3—单流阀；4—扶正器；5—喷枪：6—安全接头；7—套管。
2.水力喷射分段压裂—yb1p1的应用2011年9月18日施工，对yb1p1井2320.8～2781.0m水平段分四段进行压裂改造，施工总时间7.97小时，累入地层液量1206.4m3，累入地层砂量111.1m3，最高砂比22.3%，平均砂比19.45%，排量2.4～2.5m3/min，破裂压力最高68.1mpa，最低21mpa，工作泵压50～66.8mpa。
低渗透气藏分段压裂水平井非稳态产能模型
低渗透气藏分段压裂水平井非稳态产能模型朱世琰;李海涛;孙正丽;黄诚【摘要】针对压裂水平井产能预测模型未考虑地层流体直接流入水平井筒问题，研究应用气体不稳定渗流公式和势的叠加原理，把每条裂缝和水平井筒均看成由无数个点汇组成，建立考虑地层流体直接流入水平井筒情况下，裂缝与水平段同时生产时的低渗透气藏水平井分段压裂完井非稳态产能预测模型，讨论不同气藏基质渗透率情况下裂缝参数对压裂水平井产能的影响。
实例计算结果表明，在不同基质渗透率下，优化出的水平井分段压裂完井裂缝参数不同，基质渗透率越低，累积产气量越小，需要压开的裂缝越多，缝长与间距的比值越大。
所建模型有利于指导物性不同的储层裂缝参数的优化，可为低渗透气藏水平井分段压裂优化设计提供理论依据。
%Generally, models for productivity forecast of fractured horizontal gas wells seldom take into account the influx course of formation fluid directly flowing into horizontal a well bore, which results in difference between actual conditions. To remedy this situation, the unsteady gas seepage formula and potential superposition theory are adopted to establish the transient productivity model of multi-stage fractured horizontal well in low permeability gas reservoirs. The proposed model considers that, in the case of formation fluid flowing directly into a horizontal well bore, fractures and horizontal well bore produced together. And the influence of fracture parameters on fractured horizontal gas well productivity under different matrix permeability is also discussed. Case studies show that under the condition of different matrix permeability, fracture parameters optimization is also different; the lower the matrixpermeability the smaller the cumulative gas production. The more fractures are needed, the higher the ratio of fracture length to spacing is. The model is beneficial to guiding fracture parameters optimization of different physical property reservoirs and to providing theoretical basis for multi-stage fractured horizontal well optimization design in low permeability gas reservoirs.【期刊名称】《深圳大学学报（理工版）》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】7页(P266-272)【关键词】低渗透气藏;水平井;分段压裂;产能预测;非稳态;裂缝参数【作者】朱世琰;李海涛;孙正丽;黄诚【作者单位】西南石油大学石油与天然气工程学院，成都610500;西南石油大学石油与天然气工程学院，成都610500;中石油新疆油田公司工程技术研究院，新疆维吾尔族自治区克拉玛依834000;西南石油大学石油与天然气工程学院，成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE3水平井分段压裂完井是低渗透油气藏长期高效开发的重要手段.许多学者在压裂水平井的产能预测方面做了卓有成效的工作.但现有的研究成果一般都没有考虑地层流体直接流入水平井筒的流入过程［1-12］，而是直接假设地层流体先沿裂缝壁面均匀地流入裂缝，然后再由裂缝流入水平井筒.为此，本研究建立了考虑地层流体直接流入水平井筒的低渗透气藏水平井分段压裂完井非稳态产能预测模型，讨论了不同气藏基质渗透率情况下裂缝参数对压裂水平井产能的影响，提出裂缝长度/裂缝间距的评价指标，以提高水平井分段压裂改造效果及水平井控制气藏的采收率. 根据分段压裂水平井的工艺特点，建立的物理模型如图1，假设条件为:①上下封闭无限大均质地层，不考虑重力作用的影响;②水平井实施分段压裂，压裂后形成N条垂直裂缝，且对称分布于水平井筒两边，裂缝高度等于气藏厚度;③水平井筒位于x轴上 (趾端位于原点)，将水平井筒从趾端到跟端分为N段，每段长度为d=L/N，每段中点处有一条裂缝;④地层为等温不稳定单相气体渗流，满足达西定律;⑤流体沿裂缝壁面均匀流入裂缝，再经裂缝流入水平井筒，同时考虑流体由地层直接流入水平井筒的渗流过程.将每条裂缝两翼分别分成n等份，水平井筒每一段分成M等份(M为偶数)，每等份作为一个点汇进行研究.1.2.1 水平井筒生产时地层中任意一点的压降计算水平井筒第i段第j点汇的坐标为(xij，0)，其中心坐标为根据气体不稳定渗流公式［13］及势的叠加原理，在t时刻第i段，M个点汇共同对地层中任意一点(x，y)产生的压降为其中，pi为原始地层压力 (单位:MPa);p(x，y，t)为地层中任意一点(x，y)在t时刻的压力 (单位:MPa);psc为地面标况下的压力，本研究取0.101 MPa;T为地层温度(单位:K);Tsc为地面标况下的温度，本研究取293.15 K;Z为气体偏差因子，量纲一;μ为气体黏度(单位:mPa·s);K为地层基质渗透率(单位:μm2);h为气藏厚度(单位:m);t为渗流时间(单位:d);L为水平井筒长度(单位:m);φ为地层孔隙度，量纲一;Ct为综合压缩系数(单位:MPa-1);η为地层导压系数(单位:μm2·MPa/(mPa·s))，η =K/(φμCt);qijsc为水平井筒第i段第j点汇在标况下的产量(单位:m3/d).在t时刻，整个水平段共同对地层(x，y)点产生的总压降为1.2.2 裂缝生产时地层中任意一点的压降计算以第j点汇的中心坐标表示第i条左翼裂缝上的第j个点汇的坐标为同理，第i条右翼裂缝上的第j个点汇的坐标可表示为由势的叠加原理，可得出N条裂缝同时生产时，地层中任意一点(x，y)在t 时刻产生的总压降为其中，qfiljsc和qfirjsc为第i条左右翼裂缝第j点汇的产量(单位:m3/d).1.2.3 水平井筒和裂缝同时生产时地层中任意一点的压降计算综合式(2)和式(3)，压裂水平井中裂缝和水平段同时生产时，对地层中任意一点(x，y)在t时刻产生的总压降为由于人工裂缝的产生，使地层压力重新分布.左右两翼裂缝对称分布在水平井筒两侧，所以左右两翼裂缝尖端的压力相等，在此取右翼裂缝尖端的压力作为裂缝尖端压力pfi.在t时刻第i条裂缝尖端产生的压降为根据面积相等原则，可将每条裂缝视为流动半径为，地层厚度为w，边界压力为裂缝尖端压力pfi，井底流压为第i条裂缝流入水平井筒中点处的压力pwfi，流动方式为平面径向流的微型气藏，则气体由裂缝向井筒的渗流过程［7］表示为其中，qfisc为第i条裂缝在标况下的产量 (单位:m3/d);Kf为裂缝渗透率 (单位:μm2);w为裂缝宽度(单位:m);rw为水平井筒半径(单位:m);S为总的表皮系数，量纲一.因为流体在水平井筒内的压力损失比基质中的小，所以可近似认为裂缝底部的压力与水平井筒内的压力相等［5］，即 pwfi=pwf.将式(5)和式(6)联立，可得到流体由气藏或经第i条裂缝，或直接流入水平井筒的整个流动过程的计算式裂缝和水平段同时生产时，分段压裂水平井产量为水平段产量和各条裂缝产量之和，即由此可得含有N+NM个未知数(N个qfisc，NM个qijsc)，N+NM个方程(式7)的方程组，该方程组可封闭求解.以川西新场气田沙溪庙组JS2气藏中分段压裂水平井为例，对比文献［4-5，14］和本研究的产能预测方法，计算压裂后水平井的产能，结果如表1.基本参数为:气藏平均厚度25.63 m;地层平均渗透率0.169×10-3μm2;地层平均孔隙度9.71%;井筒半径0.1 m;水平段长度800 m;地层温度340.15 K;原始地层压力43.2 MPa;井底流压30 MPa;综合压缩系数0.000 55 MPa-1;气体偏差因子1.093 3;气体黏度0.018 1 mPa·s.压裂形成3条横向裂缝，各条裂缝长度100 m，裂缝渗透率60 μm2，裂缝宽度0.005 m，生产时间360 d.从表1可以看出，考虑地层流体直接流入水平井筒的水平井产量较高.由于水平井筒沿程地层流体的流入占总产量的比例较大，所以不考虑地层流体直接流入水平井筒时，不能反映压裂水平井的真实情况.本研究模型为非稳态模型，此处压裂后水平井产量并不是压裂完开始投产的最大产量，而是生产稳定后的产量，与稳态模型计算的产量有差别，非稳态模型可以计算不同时间的产量，更加符合实际情况.经过对比得出，本研究方法的计算值与其他方法的计算值最大相对偏差为4.83%，符合工程计算要求，说明该非稳态模型是合理的，可以用来进行压裂水平井产能计算.讨论不同气藏基质渗透率情况下，裂缝参数对分段压裂水平井产能的影响.设计的基质渗透率分别为1×10-6、1×10-5、1×10-4和1 ×10-3μm2，其他基本参数如前所述.在以上基质渗透率下，利用本研究建立的产能模型分别计算裂缝条数、裂缝长度和裂缝间距与产气量的关系，评价裂缝参数对分段压裂水平井产能的影响. 由图2可见，在其他裂缝参数一定的情况下，不同的基质渗透率，裂缝条数优化结果不同.基质渗透率越低，累积产气量越小，则需要压开更多的裂缝使水平井获得更高的产能.这是因为气藏基质渗透率低，连通性差，致使水平井产能低，压开更多的裂缝可以增加气体渗流的通道，扩大水平井筒与储层的沟通面积，提高储层的动用程度和水平井产能.所以压开的裂缝条数要与储层物性相匹配.对于某一特定的基质渗透率来说，裂缝条数越多，累积产气量越大.当达到一定条数后，累积产气量上升趋势变缓，说明裂缝条数并不是越多越好，存在一个最优值.通过产能预测模型计算得出，当基质渗透率分别为1×10-6、1×10-5、1×10-4和1×10-3μm2时，优化后的裂缝条数依次为14、10、8和4条.考虑了不同气藏基质渗透率下裂缝长度、裂缝间距对水平井产能的影响，提出新的评价指标为:裂缝长度与裂缝间距的比值 (缝长/间距).图3表明气藏基质渗透率不同，模拟出的最优的缝长/间距不同.基质渗透率越低，缝长/间距越大.基质渗透率分别为1×10-6、1×10-5、1×10-4和1×10-3 μm2时，优化后的缝长/间距分别为5.2、3.1、2.3和0.65.根据前面优化后的裂缝条数即可得出最优的裂缝间距，再根据缝长/间距的优化结果，即可得出相应的合理的裂缝长度分别为300、275、260和173 m.本研究应用气体不稳定渗流公式和势的叠加原理，结合实际建立了考虑地层流体直接流入水平井筒的分段压裂水平井非稳态产能预测模型.分析表明，在其他参数一定的情况下，裂缝条数、长度和间距都存在一个最优值，但并非越大越好;气藏基质渗透率不同，裂缝参数对分段压裂水平井产能的影响也就不用，进而影响水平井分段压裂完井裂缝参数的优化，基质渗透率越低，累积产气量越小，裂缝条数越多，缝长/间距越大.book=267,ebook=202【相关文献】［1］Roberts B E，Engen V H.Productivity of multiply fractured horizontal wells in tight gas reservoirs［C］//Society of petroleum Engineers Offshore EuropeConference.Aberdeen(UK):［s.n.］，1991:133-141.［2］Lang Zhaoxin，Zhang Lihua.Investigation on productivity of fractured horizontal well ［J］.Journal of the University of Petroleum:Natural Science Edition，1994，18(2):43-46.(in Chinese)郎兆新，张丽华.压裂水平井产能研究［J］.石油大学学报自然科学版，1994，18(2):43-46. ［3］Cvetkovic B，Sagen J，Rigatos E N，et al.Modeling the productivity of a multifractured-horizontal well［C］//Society of Petroleum Engineers Rocky Mountain Petroleum Technology Conference，Keystone(Colorado): ［s.n.］，2001:1-17.［4］Ning Zhengfu，Han Shugang，Cheng Linsong，et al.Productivity calculation method of fractured horizontal wells in low permeability oil 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水平井及利用Joshi公式预测产能
第一章绪论1.1水平井钻井技术发展概况1863年，瑞士工程师首先提出钻水平井的建议；1870年，俄国工程师在勃良斯克市钻成井斜角达60°的井；瑞典和美国研制出测量井眼空间位置的仪器，1888年俄国也设计出了测斜仪器；1929年，美国国加利福尼亚州钻成了几米长的水平分支井筒；30年代，美国开始用挠性钻具组合在垂直井内钻曲率半径小的水平井分支井眼；1954年苏联钻成第一口水平位移；1964年—1965年我国钻成两口水平井，磨—3井、巴—24井；自来80年代以来，随着先进的测量仪器、长寿命马达和新型PDC钻头等技术的发展，水平井钻井大规模高速度的发展起来。
我国水平井钻井在90年代以来也取得了很大发展，胜利油田已完成各种类型水平井百余口，水平井钻井水平和速度不断提高。
1.2 水平井的定义所谓水平井，是这样一种定向井，其最大井斜度达到90°左右(一般大于85°就叫水平井)，且在目的层内维持一定长度的水平的或近水平井段。
八十年代以来水平井钻井技术的不断成熟主要归功于整个定向钻井技术，它是定向钻井技术发展的重大进步。
在地质应用方面, 对层状储层、致密含气砂岩层、透镜状储层、低渗透储层、水驱储层、气顶驱储层、重力驱储层、垂直裂缝性储层、双重孔隙储层、双重渗透性储层、薄层以及流体排泄不畅的所有地层, 用水平井开采均有优势。
在开发方面, 水平井的开发优势是通过优化完井技术取得的, 水平井可提高储层的钻遇厚度及其井眼连通面积, 降低井底压差, 控制流体流人井底的速度, 从而防止地层砂运移、油气窜层、水气锥进、油管中流体承载等。
在强化采油阶段, 还能增加流体注人速度, 更均匀地驱油。
降低聚合物分解的风险。
水平井有许多领域中的应用是直井无可比拟的。
1.3 水平井的分类及其特点目前，根据水平段特性和功能可分为：阶梯水平井，分支水平井，鱼骨状水平井，多底水平井，双水平井，长水平段水平井等。
根据造斜井段的曲率半径，水平井可以分为四种类型：长半径、中半径、短半径水平井（见图1-1）和超短半径水平井。
低渗透油藏压裂水平井井网形式研究
｝
盎 、 ／ 、
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称， 且 避开 了注 水 线 ， 结 合 控 制 端 缝 规 模 的纺 锤 形
２ ０ １ ３年 ７月 ２ ３日收到 ， ８月 １ ４日修改 鄂尔多斯盆地大型低渗透
岩 性地 层 油 气 藏 开 发 示 范 工程 （ ２ ０ １ １ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ４ ４） 资 助
直井注水 一 水 平井 采油 、 水平井 段 垂直 于最 大 主应 力 方向、 压裂 缝 采 用 纺锤 形 布 放 模 式 的五 点 、 七 点 井
案 毒
；
， 水平 井段
注 水 井 ＿ ・ ・ 水 翟 平 井 裂 缝
注
。
注 水 井 — — — ＿ 水 平 井 黟裂 缝
（ ｒ Ｐ
毛
．
五点 、 七点 井 网 理 论 研 究 结 果 表 明 ： 五 点 井 网
的油水 井数 比为 １ ： １ ， 每 口水 平 井对 应 ４个 能 量 补 充点 ； 七 点 井 网的油 水井数 比为 １ ： ２ ， 每 口水 平 井 对 应 ６个 能量 补充 点 。 五点 、 七 点 井 网水 平 井 能 量 补
排列、 且增大水平井段腰部注水井间距的交错 七点井网地 层压力水平 也要高 于原七 点井 网； 同时 ， 能有效 降低 七点井 网水平
井段腰部注水线上见水风 险， 简化 了注水技术政策 ， 延长 了水平 井无水采油期 ， 从而提 升整体 开发效果。 关键 词 低渗透 水平井 交错 七点井网 数值模拟
图 ２ 五点井 网渗流场图
３ ５期
屈雪峰 ， 等： 低渗透油藏压裂水平井井 网形式研究 ｍ ■愿 １ Ｍ １１１１ ∞ １１１ － ■＿ １ 鳃％ Ｏ Ｏ 舛 Ｏ 蟹■ ９ Ｏ Ｏ
低渗透油气藏压裂水平井产能计算方法
对 于低 渗透油 气藏 ， 采用水 平井 开发 往往达 不到所 预期 的开发 效 果 ， 仅 为此 ， 常进 行 水 力压 裂产 生 多 条 常
裂缝 增加水平井的产能。但有关压裂水平井产能研究的文章＿ 并不多 ， ］ ～ 所进行的研究也不是很完善 ， 并 且在推导公式 的过程中大都进行了一定程度的简化和近似 ， 因而其准确性受到一定程度的影响。文献 ］ １采用 复位势理论和叠加原理推导 出压裂水平井产能预测公式 ， 使压裂水平井 产能预测的准确性有较大提高 ， 然而， 在推导过程中作者作了每条裂缝的产量都相等的假设与实际不相符， 并且存在一定误差 ， 按照此公式计算并作
出 的产 能 与裂缝条 数 的关 系变 化 曲线 中将会 出现 一定 的跃 变 为此 ， 者在文 献 ［ 一 笔 １的基 础上对 压裂水 平井 的 产 能预测公 式进 行 ＿重新 推 导和修 ＿ 并 在公式 中考虑 了裂缝 内存在渗 流 阻力 和压力损 失这 一实 际问题 ， 而 厂 Ｆ． 从 使新 的产能 预测 公式 更具 有实 际应用 价值 ； 最后 利用新 公式 进行 对 比计 算 ， 裂缝 位置 、 缝条 数 、 对 裂 裂缝半 长及 水平 井 长度 （ 即裂缝 间距 ） 等参 数对 压裂 水平井 产能 的影 响进行 了分析 和对 比。
一
维普资讯
半长， ｍ。
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科
学
技
术
与
工
程
Science Technology and Engineering
Vol. 13 No. 3 Jan． 2013 2013 Sci. Tech. Engrg.
低渗透油藏压裂水平井产能预测研究
［6 ］ ［3 ］
q = qm + 表示： qm =
q fi ∑ i =1
（ 1）
公式、 范
q m 利 用 含 有 启 动 压 力 梯 度 的 Joshi 公 式 来 0. 543 k c h Δp e － G （ r e + h / 2 － L / 2 － r w ） μo Bo a + 槡 a2 － （ L / 2 ） 2 β2 h h ln + ln L /2 L 2rw （ 2） q 为水平井总产量（ m / d） ； q m 为不存在裂 式（ 2） 中，
3期
牛栓文， 等： 低渗透油藏压裂水平井产能预测研究
585
3 条裂 缝 流 向 水 平 井 井 筒 的 产 量 （ m / d ） ； k c =
端部的压力（ MPa） ； p l 为裂缝内部线性流和径向流 交界处的压力（ MPa） 。 1. 2 裂缝中生产压差计算 式（ 7 ） 中需要确定裂缝端部压力与井底流压的 差， 推导如下。 第 i 条裂缝端部距水平井中心的距离为 r = xf 槡
Nf
［2 ］ 来模拟裂缝等方法。 Hu Junli 等人 将压裂
分别求解三部分的 水平井周围区域划分为三部分， 渗流阻力， 用等值渗流阻力法得到了压裂水平井的 稳态产能。范子菲等人
［6 ］
利用保角变换原理， 经两
次变换将原始的矩形半平面的裂缝渗流系统变换 为线性渗流系统， 从而得到了一条垂直裂缝的稳态 产量解， 进而得到整个压裂水平井的产量公式 。 目前在国内外推导的低渗透油藏压裂水平井 产能公式中， 比较实用的公式有郎兆新 子菲
用水平开发低渗透油藏可以扩大与油层的接 触面积、 建立有效的驱替压差， 而且水平井压裂后 形成的裂缝作为油流通道， 极大地增加了单井的泄 油体积， 其产能大幅度地提高。 水平井的优化设计 是压裂水平井能够取得成功的关键， 而正确预测低 渗透油藏压裂水平井产能对水平井优化设计具有 重要的指导意义
［1 ］
3 3
+ l2
（ 8）
如果第 i 条裂缝端部与水平井中心的连线和水 平轴之间的夹角为 α， 那么
{
sinα = x f / r = x f / cosα = l / r = l /
xf 槡
2
2
+ l2
2
（ 9）
xf 槡
+l
圆泄油边界的半长轴 （ m ） ； L 为水平井水平段长度 （ m） ； Δp e 为生产压差（ MPa） 。 假设裂缝内部是均质的， 形状是长方体， 长度 高度 h， 宽度为 w 。裂缝中的流动由近井的 为 2xf ， 径向流和远处的线性流两部分构成 。 第 i 条裂缝中线性流的表达式为 q fi μ B （ x － xl ） 2 o o f p fi － p l = k f hw 裂缝中径向流的表达式为 p l － p wf q fi μ o B o r = ln r 2 πk f w rw （ 3）
2
kh 1 －
(
Nf
∑ i = 1 kh3 μm2 ） ； k h 为水平渗透率 L re
－3
)
（ ˑ 10 μm ） ； k f 为裂缝平均渗透率 （ ˑ 10
－3
μm ） ；
2
x l 为裂缝内线性流和径向流的交界处到井筒中心的 距离（ m） ； x f 为裂缝半长（ m） ； w 为 Nf 条裂缝平均张 开宽度（ m） ； Nf 为垂直裂缝条数， 条； h 为油层厚度 （ m） ； G 为启动压力梯度 （ MPa / m ） ； μ o 为原油粘度， mPa ·s。 B o 为原油体积系数（ m / m ） ； r w 为水平井井 筒半径（ m） ； r e 为供给半径 （ m ） ； β 为油层各向异性 比值， 无因次； a = L 2 0. 5 + 槡 0. 25 + （ 2r e / L） 4 ， 椭 槡
建立了压裂水平井的产能预测公式， 分析了启动压力梯度、 裂缝条数对压裂水平井产能的影 果的基础。考虑启动压力梯度， 响。与文献中的压裂水平井产能公式对比具有较高的精度 。对低渗透油藏压裂水平井的优化设计具有重要的指导意义 。 关键词 低渗透油藏 TE312 ； 压裂水平井 产能预测 A 启动压力梯度 中图法分类号 文献标志码
在国内外学者对压裂水平井的稳态产能研究 中， 主要是利用等值渗流阻力法 理 井
［3 —9 ］ ［10 ］
、 势的叠加原
及保角变换原理
［6 ］
， 以及用当量井径的直
形态： 垂直裂缝， 纵向裂缝， 水平裂缝。 现主要研究 的是最常见的也是效果最好的垂直裂缝下的水平 井产能。 2. 1 压裂水平井产能预测公式 对于顶底封闭的油藏， 压裂水平井的流动由两 部分构成， 一是从裂缝向井筒的流动， 二是从油藏 基质向井筒的流动。其产量可以表示为：
考虑启动压力梯度的影响。 对于低渗透油藏， 在计 算压裂水平井产能时， 不考虑启动压力梯度往往造 在前人研究的基础 成计算 的 结 果 不 理 想。 因 此， 上， 建立了考虑启动压力梯度的压裂水平井的产能 预测公式。
。
［2 ］
1
低渗透油藏压裂水平井的稳态产能 计算模型
在水平井进行水力压裂时， 得到的裂缝有三种
3 缝时从基质中流向井筒的产量 （ m / d ） ； q fi 为从第 i 3
［2 ］ 公式和 Hu Junli 公式， 但是这些公式没有
2012 年 9 月 6 日收到
国家科技重大专项课题 （ 2011ZX05011003 ） 资助
第一作者简介： 牛栓文（ 1976 —） ， 男， 山东淄博人， 博士研究生， 高级 mail： niushuanwen. slyt@ si工程师。研究方向： 油气田开发技术 。 Enopec. com。
牛栓文
1
崔传智
2
陈
翰
3
（ 中石化胜利油田分公司东辛采油厂1 ， 东营 257094 ； 中国石油大学（ 华东） 石油工程学院2 ， 青岛 266580 ； 中海油研究总院3 ， 北京 100027 ）
摘
要
压裂水平井是开发低渗透油藏的重要技术之一 。 压裂水平井的产能预测是压裂水平井优化设计 、 取得较好开发效