安永生，呂億明，魯 玲，胡 隨

(1.石油工程教育部重點實驗室 中國石油大學(xué)，北京 102249; 2.中油長慶油田分公司，陜西 西安 710021)

特低滲透油藏壓裂水平井流入動態(tài)研究

安永生1，呂億明2，魯 玲2，胡 隨1

(1.石油工程教育部重點實驗室 中國石油大學(xué)，北京 102249; 2.中油長慶油田分公司，陜西 西安 710021)

研究了特低滲透油藏油井的流入動態(tài)，認(rèn)為儲層應(yīng)力敏感性和溶解氣是導(dǎo)致特低滲透油藏壓裂水平井流入動態(tài)曲線存在“拐點”的主要原因。在此基礎(chǔ)上，利用油藏數(shù)值模擬軟件，建立了考慮應(yīng)力敏感性和溶解氣影響的特低滲透油藏壓裂水平井模型，計算了不同裂縫條數(shù)、裂縫半長的壓裂水平井流入動態(tài)，分析了不同裂縫參數(shù)對壓裂水平井合理井底流壓的影響，為特低滲透油藏壓裂水平井合理工作制度的確定提供了理論基礎(chǔ)。

壓裂水平井;特低滲透油藏;流入動態(tài);應(yīng)力敏感性;溶解氣;數(shù)值模擬

引言

對于特低滲透油藏油井的流入動態(tài)，前人已做了大量的工作［1－10］，研究結(jié)果表明，特低滲透油藏油井流入動態(tài)存在“拐點”，即隨著井底流壓的降低，油井產(chǎn)量并非一直增大，而是增大到一定程度后，隨著井底流壓的進(jìn)一步降低而減小。

本文對特低滲透油藏油井流入動態(tài)曲線存在“拐點”原因進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上運用數(shù)值模擬軟件，建立了考慮溶解氣、應(yīng)力敏感性影響的特低滲透油藏壓裂水平井模型，分別對不同裂縫半長和裂縫條數(shù)的壓裂水平井進(jìn)行模擬，并通過數(shù)據(jù)回歸方法得到特低滲透油藏壓裂水平井的流入動態(tài)方程。

1 特低滲油藏油井流入動態(tài)影響因素分析

假設(shè)節(jié)點1、2為特低滲透油藏中的2個相鄰節(jié)點，油井位于節(jié)點1，流體從節(jié)點2流向節(jié)點1。由數(shù)值模擬理論可知，對于黑油模型，節(jié)點1與節(jié)點2之間油相的傳導(dǎo)率計算方法為:

式中:M為相鄰網(wǎng)格間的傳導(dǎo)率，m3/(d·MPa);K為絕對滲透率，10－3μm2;Kro為油相相對滲透率;μo為油相黏度，mPa·s;Bo為油相體積系數(shù);p1為節(jié)點1壓力，MPa;p2為節(jié)點2壓力，MPa;G為啟動壓力梯度，MPa/m;ΔL為節(jié)點1和節(jié)點2之間的距離，m。

由公式(1)可知，油井井底流壓(p1)降低可以導(dǎo)致以下結(jié)果:①網(wǎng)格之間的壓差增大;②受應(yīng)力敏感性影響，基質(zhì)滲透率減小;③受溶解氣析出影響，油相流動能力Kro/(μoBo)降低。

上述第1點為促進(jìn)原油在節(jié)點間流動的動力因素，第2點和第3點為阻礙原油在節(jié)點間流動的阻力因素。當(dāng)動力因素大于阻力因素時，降低油井井底流壓可以起到增產(chǎn)效果，但當(dāng)阻力因素大于動力因素時，節(jié)點間的傳導(dǎo)能力將會下降，油井的產(chǎn)量也相應(yīng)下降，這就是特低滲透油藏流入動態(tài)曲線出現(xiàn)拐點的主要原因。

同時，從分析中可以看出，啟動壓力梯度盡管對生產(chǎn)壓差會產(chǎn)生一定的影響，但是由于啟動壓力梯度是個定值，無論如何改變，該值只影響流入動態(tài)曲線的上下位置，而不會影響流入動態(tài)曲線的形狀。

2 特低滲透油藏壓裂水平井流入動態(tài)

以西部某特低滲透油藏為研究對象，油藏、流體參數(shù)見表 考慮溶解氣 儲層應(yīng)力敏感性的影響，對特低滲透油藏壓裂水平井進(jìn)行模擬。

表1 特低滲透油藏參數(shù)

2.1 壓裂裂縫的模擬方法

在對壓裂水平井進(jìn)行數(shù)值模擬的過程中，由于裂縫的縫寬較小(3～5 mm)，且縫內(nèi)滲透率很大，采用實際縫寬作為網(wǎng)格寬度，往往會導(dǎo)致計算結(jié)果不收斂。因此，本文用裂縫等效導(dǎo)流能力法對裂縫網(wǎng)格進(jìn)行處理，即裂縫所在網(wǎng)格的導(dǎo)流能力與裂縫實際導(dǎo)流能力相同，處理方法如下式:

式中:frcd為裂縫的導(dǎo)流能力，μm2·cm;wf為裂縫寬度，cm;Kf為裂縫的滲透率，μm2。

2.2 不同裂縫半長的流入動態(tài)曲線

假設(shè)裂縫條數(shù)為4條，分別對裂縫半長為60、80、100、120 m的流入動態(tài)進(jìn)行模擬計算，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同裂縫半長下壓裂水平井流入動態(tài)曲線

由圖1可知，不同裂縫半長的流入動態(tài)曲線有著類似的規(guī)律，隨著流壓的降低，壓裂水平井產(chǎn)量幾乎呈線性增加，當(dāng)壓力降低到泡點壓力的2/3左右時，出現(xiàn)拐點，該點以下產(chǎn)量隨流壓的降低而減小 同時 隨著裂縫半長的增加 拐點有上揚趨勢并且隨著裂縫半長的增加，拐點以后向回彎的趨勢增大，即裂縫半長越長，流壓低于拐點以后，產(chǎn)液量損失越大，流入動態(tài)曲線拐點的意義也越重要。

2.3 不同裂縫條數(shù)的流入動態(tài)曲線

假設(shè)裂縫半長為100 m，分別對裂縫條數(shù)為3、4、5、6、7、8條的流入動態(tài)進(jìn)行模擬計算，結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同裂縫條數(shù)下壓裂水平井流入動態(tài)曲線

由圖2可知，不同裂縫條數(shù)的流入動態(tài)曲線有著類似的規(guī)律，隨著流壓的降低，壓裂水平井產(chǎn)量幾乎呈線性增加，當(dāng)壓力降低到泡點壓力的2/3左右時，出現(xiàn)拐點，該點以下，產(chǎn)量隨流壓的降低而減小。同時，隨著裂縫條數(shù)的增加，拐點有上揚趨勢，并且隨著裂縫條數(shù)的增加，拐點以后向回彎的趨勢增大，即裂縫條數(shù)越多，流壓低于拐點以后，產(chǎn)液量損失越大，流入動態(tài)曲線拐點的意義越重要。

3 特低滲透油藏壓裂水平井合理流壓研究

特低滲透油藏壓裂水平井的流入動態(tài)曲線和常規(guī)溶解氣驅(qū)流入動態(tài)曲線有明顯區(qū)別，存在一個最大產(chǎn)量點，即流入動態(tài)曲線的拐點，拐點處對應(yīng)的壓力即為合理的井底流壓。為了確定低滲透油藏的合理井底流壓，利用油藏數(shù)值模擬軟件對不同參數(shù)下的拐點進(jìn)行研究，為油井的合理生產(chǎn)制度提供技術(shù)支持。

3.1 裂縫半長對合理井底流壓的影響

利用油藏數(shù)值模擬軟件，模擬計算了不同采出程度、不同裂縫半長情況下流入動態(tài)曲線拐點位置的壓力 合理井底流壓與裂縫半長的關(guān)系如圖所示。

圖3 合理井底流壓與裂縫半長關(guān)系曲線

由圖3可知，隨著裂縫半長的增加，合理井底流壓逐漸增加，但增幅逐漸減小，采出程度越大，開采時間越長，合理井底流壓越小。

3.2 裂縫條數(shù)對合理井底流壓及產(chǎn)能的影響

利用油藏數(shù)值模擬軟件，模擬計算了不同采出程度、不同裂縫條數(shù)情況下流入動態(tài)曲線拐點位置的壓力。合理井底流壓與裂縫條數(shù)的關(guān)系如圖4所示。

圖4 合理井底流壓與裂縫條數(shù)關(guān)系曲線

由圖4可知，隨著裂縫條數(shù)的增加，合理井底流壓逐漸增加，但增幅逐漸減緩，當(dāng)裂縫條數(shù)超過6條后，拐點不再上移，合理井底流壓基本穩(wěn)定。

4 結(jié)論

(1)儲層應(yīng)力敏感性和溶解氣是導(dǎo)致流入動態(tài)曲線出現(xiàn)“拐點”的主要原因。

(2)利用數(shù)值模擬方法，分別對不同裂縫半長、裂縫條數(shù)和采出程度的壓裂水平井流入動態(tài)曲線進(jìn)行了模擬計算，得到了不同裂縫參數(shù)下的特低滲透油藏壓裂水平井流入動態(tài)曲線。

(3)在對特低滲透油藏壓裂水平井流入動態(tài)曲線進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，得到了不同裂縫參數(shù)對合理井底流壓的影響。

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Study on inflow performance of fractured horizontal wells in ultra－low permeability reservoirs

AN Yong－sheng1，LV Yi－ming2，LU Ling2，HU Sui1
(1.MOE Key Laboratory of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Beijing102249;China; 2.Changqing Oilfield Company，PetroChina，Xi＇an，Shaanxi710021，China)

The inflow performance of oil wells is studied for ultra－low permeability reservoirs，and it is believed that stress sensitivity and dissolved gas are major reasons for the inflection point on the inflow performance curve of fractured horizontal well in ultralow permeability reservoir.On this basis，a fractured horizontal well model is established for ultra－low permeability reservoir by using numerical reservoir simulation with consideration of stress sensitivity and dissolved gas，thus calculated the inflow performance of different fracture numbers and fracture half lengths，analyzed the impact of fracture parameters on flowing bottom hole pressure，and provided theoretical basis for determination of reasonable work system.

fractured horizontal well;ultra－low permeability reservoir;inflow performance;stress sensitivity;dissolved gas;reservoir simulation

TE334

A

1006－6535(2012)03－0090－03

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.03.023

20111024;改回日期:20111104

國家重大專項“復(fù)雜結(jié)構(gòu)井優(yōu)化設(shè)計與控制關(guān)鍵技術(shù)”(2011ZX05009－005)部分研究成果

安永生(1979－)，男，講師，2002年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)石油工程專業(yè)，2008年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)從事復(fù)雜結(jié)構(gòu)井技術(shù)研究與應(yīng)用工作。

編輯孟凡勤