• / 4
  • 下载费用:2 下载币  

黑油模型和压裂设计软件相结合预测水平井分段压裂产能

关 键 词:
分段压裂 压裂优化设计 采油工程 气藏压裂
资源描述:

第 33 卷 第 6 期2011 年 11 月石     油     钻     采     工     艺 33  6 2011文章编号: 1000 – 7393(  2011 )  06 – 0070 – 04黑 油 模 型 和 压 裂 设 计 软 件 相 结 合预 测 水 平 井 分 段 压 裂 产 能张 汝 生   孙 志 宇   李 宗 田   张 祖 国( 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院, 北京 100083 )摘要: 克 服 单 纯 应 用 黑 油 模 型 模 拟 水 平 井 水 力 压 裂 裂 缝 计 算 油 井 产 能 方 法 繁 琐 的 弊 端, 将 压 裂 设 计 软 件 与 黑 油 模 型 相 结合 进 行 水 平 井 分 段 压 裂 产 能 预 测, 首 先 应 用 压 裂 数 据 软 件 进 行 水 平 井 分 段 压 裂 设 计, 模 拟 水 力 压 裂 裂 缝 各 个 参 数, 然 后 生 成 数据 文 件 输 入 到 黑 油 模 型 中 进 行 处 理, 通 过 黑 油 模 型 进 行 油 藏 基 质、 裂 缝 周 围 的 网 格 细 化, 准 确 捕 捉 裂 缝 形 态 及 在 其 各 个 不 同 位置 处 的 流 动 参 数, 模 拟 多 层、 多 相 流 流 体 流 入 裂 缝 和 从 裂 缝 流 入 井 筒 的 流 动, 分 析 裂 缝 几 何 形 态、 导 流 能 力、 裂 缝 位 置、 间 距、 裂缝夹角、 基质渗透率等参数对产能的影响, 模型中考虑了压裂液返排过程, 这对低渗油气藏水平井压裂产能预测尤为重要。关键词:低渗气藏;水平井;压裂;产能预测;黑油模型;压裂设计软件中图分类号 :  文献标识码 : in  00083, of by to is so is to in in by to by in be of to to to of on of to in  井 分 段 压 裂 产 能 预 测 主 要 包 括 解 析 法、 半解 析 法 和 常 规 数 值 模 拟 产 能 预 测 方 法, 解 析 法 和 半解 析 法 多 用 于 压 裂 水 平 井 产 能 的 简 单 预 测 和 评 价,解 决 单 相 流 动 问 题; 数 值 模 拟 可 以 解 决 油、 气、 水 三相 渗 流 的 问 题, 对 于 压 裂 水 平 井 各 种 生 产 情 况 下 的产 能 模 拟 有 着 无 法 替 代 的 优 势, 但 是 却 很 难 对 压 裂裂 缝 各 属 性 参 数 准 确 描 述 以 提 高 精 度。 笔 者 针 对 水平 井 分 段 压 裂 产 能 预 测 特 点, 在 分 析 国 内 外 相 关 研究 成 果 的 基 础 上, 将 压 裂 设 计 软 件  油 藏 描述 软 件  油 模 型 结 合 进 行 水 平 井 分 段 压 裂基金项目: 中石化科技开发部项目“低渗气藏水平井压裂优化设计技术研究” ( 编号: 部分内容。作者简介: 张 汝 生, 1970 年 生。1995 年 获 四 川 大 学 应 用 化 学 专 业 硕 士 学 位 , 现 从 事 压 裂 酸 化 技 术 研 究 等 工 作。 电 话:01071张汝生等:黑油模型和压裂设计软件相结合预测水平井分段压裂产能产 能 预 测 的 研 究, 克 服 了 以 上 各 种 方 法 的 弊 端, 提 高了预测的准确性。1  模 拟 方 法 及 模 型 建 裂设计软件与黑油模型结合方法首 先 在 压 裂 设 计 软 件  进 行 水 平 井 压裂 设 计, 模 拟 水 力 压 裂 裂 缝 各 个 参 数, 然 后 可 自 动 生成 数 据 文 件 输 入 到  油 模 型 中 进 行 处 理, 通过 裂 缝 及 其 周 围 的 网 格 细 化, 可 以 准 确 捕 捉 裂 缝 形态 及 在 其 各 个 不 同 位 置 处 网 格 属 性, 并 记 录 压 裂 过程 中 压 裂 液 的 滤 失 过 程, 便 于 确 定 生 产 开 始 时 裂 缝周 边 的 初 始 状 态。 图 1 为 通 过  质 建 模 与 合 获 得 的 裂 缝 渗 透 率 示 意 图。 从 图 中 可 以 看出, 通 过 裂 缝 及 其 周 围 的 网 格 细 化 可 以 准 确 获 得 裂缝 各 个 不 同 位 置 处 的 导 流 能 力, 比 设 定 1 个 平 均 裂缝导流能力更加符合实际情况。图 1 裂缝不同位置处渗透率为 了 准 确 模 拟 基 质 向 裂 缝、 裂 缝 向 井 筒、 裂 缝 端部 聚 流 及 开 采 初 期 高 速 率 的 瞬 时 流 动, 通 常 需 要 对裂 缝 周 围 网 格 进 行 细 化, 范 围 为 在 X、 Y 方 向 分 别 2 倍裂缝长( 图 2) 。图 2 模拟裂缝的局部网格划分 设 定 不 同 的 裂 缝 条 数、 缝 间 距、 缝 与 水平 段 根 部 及 趾 部 距 离 等 参 数 进 行 产 能 计 算, 模 拟 裂缝 过 程 中 考 虑 非 达 西 流 影 响, 而 对 裂 缝 宽 度 的 设 定可 用 实 际 裂 缝 尺 寸, 也 可 将 其 扩 大 或 缩 小, 前 提 是 保证裂缝导流能力不变, 式( 1) 、( 2) 为转化方程式 kb y/∆( 1)ff=( 2)式 中,  际 裂 缝 渗 透 率;  拟 裂 缝 渗 透 率;b 为实际裂缝宽度;Δ y 为模拟网格宽度。由  生 的 油 藏 数 模 文 件 经 网 格 赋 值 后 主 要包 括: 件、 流 体 属 性 文 件 及 产 量 初 始 化 储 层流体饱和度文件, 其余的油藏模拟文件需人工输入。值计算模型对 水 平 井 分 段 压 裂 产 量 模 拟, 主 要 应 用  黑 油 模 型, 其 主 要 计 算 公 式 中 气 水 两 相 差 分 方程如下。气、 气两相的渗流方程∇∇−∇()−=∂∂αµρφ3)辅助方程  sg+  ,,()= ()===00边界条件∂∂=Ω 模 型 和 裂 缝  型 采 用  法分别求解。所谓 法( 就 是 通 常 所 说 的 隐 式 求解 压 力 显 式 求 饱 和 度 法, 它 属 于 顺 序 求 解 的 一 种, 是目前最常用、 简便的方法。2  产 能 预 测 实 例 分 析对 大 牛 地  平 气 井 进 行 压 裂 产 能 预 测 实例 分 析 ,  2003 年 5 月 8 日 钻 至 井 深 3600  , 水 平 段 进 尺 612 m。 最 后 一 测 点 m,垂 深 m, 井 斜 , 方 位 , 位 m。裂设计结果 平 气 井 压 裂 设 计 及 产 能 预 测 基 本 参 数 见表 1, 裂缝几何形态见表 2, 裂缝模拟图见图 3。表 1 裂设计及产能预测基本参数参数名称 数值 参数名称 数值气层厚度 /m 35 水平段长 /m 612气层埋深 /m 2850 弹性模量 /7000气层压力 /松比 % 体密度 /m−眼内径 /s 积系数 01 1 年 11 月( 第 33 卷 ) 第 6 期72增 大 裂 缝 间 距, 裂 缝 间 的 干 扰 减 小, 同 时, 较 大 的 裂缝 间 距 意 味 着 压 裂 井 的 控 制 范 围 也 变 大, 但 当 裂 缝间 距 大 于 100 m 后, 气 井 总 产 量 的 增 加 趋 势 不 明 显,说 明 裂 缝 间 距 超 过 100 m 可 满 足 气 藏 生 产 要 求, 过大间距很容易沟通周围水层, 因此,  根据裂缝条数的不同, 最优裂缝间距可为 100~150 m。图 5 压 裂 裂 缝 导 流 能 力  设 置 4 条 具 有 相 同 参 数的 压 裂 裂 缝 , 令 其 裂 缝 导 流 能 力 分 别 为 20、 25、 30、 35 μ计算其日产量 。随着裂缝导流能力的增加 ,压 裂 水 平 井 日 产 气 量 增 加 。 但 是 随 着 裂 缝 导 流 能 力的 进 一 步 增 加 , 产 量 增 幅 逐 渐 变 小 , 考 虑 到 压 裂 成 本和 费 用 的 因 素 , 最 佳 裂 缝 导 流 能 力 在 30 μ右 ( 图 6) 。图 6 压 裂 裂 缝 长 度  设 置 4 压 裂 裂 缝 长 度 分 别 为80、 120、 160、 200 m, 计 算 其 日 产 量。 随 着 裂 缝 长 度的 增 加, 压 裂 水 平 井 日 产 气 量 增 加, 且 产 量 增 幅 逐 渐变 小, 这 与 裂 缝 导 流 能 力 的 影 响 类 似, 但 裂 缝 长 度 对产 量 的 影 响 要 大 于 裂 缝 导 流 能 力 对 产 量 的 影 响, 最佳裂缝长度可控制在 160 m 左右( 图 7) 。表 2 裂缝模拟结果层位 射孔井段 /m 裂缝高度 /m−2撑 下界 上界 水力 支撑山 133 34 36  缝模拟结果根 据  的 设 计 参 数 及 模 拟 结 果, 在 地 质 建 模, 进 行 区 域 网 格 细 化 后, 将 缝 模 拟 结 果( 缝 长、 缝 宽、 缝 高 及 裂 缝 各 处 的 铺 砂 浓度、 导 流 能 力 等 ) 输 入  质 模 型 中, 以 模 拟 压裂 裂 缝, 进 而 计 算 不 同 裂 缝 条 数 下 的 水 平 井 产 量, 实现低渗气藏水平井压裂设计优化。牛地 压 裂 水 平 井 裂 缝 条 数  设 置 1~5 条 具 有 相 同参 数 的 压 裂 裂 缝( 裂 缝 长 度、 高 度、 宽 度、 裂 缝 间 距、导 流 能 力 及 与 水 平 段 根 部 距 离 ) , 分 别 计 算 其 累 积 产量。 结 果 表 明, 以  计 参 数, 累 积 产 气 量 随 着裂 缝 条 数 增 加 而 增 加, 但 当 裂 缝 条 数 大 于 3 条 后, 气井 总 产 量 的 增 加 趋 势 逐 渐 减 少, 5 条 裂 缝 与 4 条 裂 缝总 产 量 相 差 不 大, 因 此, 综 合 考 虑 作 业 成 本 等 经 济 因素,  最优裂缝条数为 3~4 条( 图 4) 。图 4 压 裂 水 平 井 裂 缝 间 距  设 置 4 条 具 有 相 同 参数 的 压 裂 裂 缝, 令 其 裂 缝 间 距 分 别 为 60 m、 100 m、120 m、  160 m, 计算其累积产量。 从图 5中可以看出,累 积 气 体 产 量 随 着 裂 缝 间 距 增 加 而 增 加, 这 是 因 为73张汝生等:黑油模型和压裂设计软件相结合预测水平井分段压裂产能图 7 压 裂 裂 缝 与 水 平 井 筒 夹 角 与 产 能 的 关 系  在模 拟 压 裂 裂 缝 与 水 平 井 筒 夹 角 时, 笛 卡 尔 网 格 划 分存 在 着 较 大 的 局 限 性, 使 得 压 裂 水 平 井 很 难 与 裂 缝的 方 向 保 持 一 致, 不 能 真 实 地 反 映 压 裂 水 平 井 的 渗流 特 征, 极 大 地 影 响 了 计 算 的 精 度, 因 此 应 用 即 垂 直 平 分 ) 网 格 划 分 方 法研 究 压 裂 裂 缝 与 水 平 井 筒 夹 角 对 水 平 井 产 能 的 影响。 格 体 系 中, 任 意 两 个 相 邻 网 格 块 的 交 界面 一 定 垂 直 平 分 相 应  格 节 点 的 连 线。 油 藏数 值 模 拟 所 需 特 征 值 都 被 存 储 在 每 一 个 网 格 块 的 网格节点中。 设 置 裂 缝 与 水 平 井 筒 夹 角 分 别 为 15、 45、 75、90℃。 随 着 裂 缝 与 水 平 井 筒 夹 角 的 增 加, 压 裂 水 平井 日 产 气 量 增 加 , 这 是 因 为 随 着 夹 角 的 增 大, 各 条 裂缝 间 垂 直 距 离 变 大, 也 使 得 各 裂 缝 之 间 相 互 干 扰 减少, 相 当 于 增 大 了 裂 缝 的 有 效 泄 油 面 积, 因 此, 压 裂裂缝垂直水平井筒为最佳裂缝角度( 图 8) 。图 8 不 同 位 置 裂 缝 对 产 量 的 贡 献  模 拟 压 裂 水 平井 周 围 形 成 4 条 裂 缝 并 同 时 生 产, 在 其 他 条 件 相 同的 情 况 下, 位 于 水 平 井 段 两 端 的 裂 缝 产 量 大 于 内 部裂 缝 产 量。 这 是 因 为 经 过 较 长 时 间 后, 由 于 裂 缝 干扰, 裂 缝 之 间 的 压 力 下 降 很 快, 而 两 条 外 部 裂 缝 具 有更 大 的 泄 油 面 积, 所 以 两 条 外 部 裂 缝 对 产 量 的 贡 献将占主导地位。3  结 论( 1) 通 过 将 压 裂 设 计 软 件  油 藏 数 值 模拟 软 件  合, 可 以 将 压 裂 过 程 中 获 得 裂 缝 参数、 储 层 特 性 及 其 滤 失 情 况 等 信 息 自 动 生 成 文 件 输入 , 利 用 黑 油 模 型 进 行 水 平 井 分 段 压 裂 产能 预 测, 克 服 以 往 各 单 一 产 能 计 算 方 法 弊 端, 提 高 了预测的针对性和准确性。( 2) 对 于 任 何 气 藏 水 平 井 分 段 压 裂, 其 产 量 都 有一 个 最 佳 的 裂 缝 参 数 组 合, 其 中 裂 缝 长 度 和 裂 缝 数量 是 影 响 产 能 的 主 要 参 数, 实 际 压 裂 施 工 中 应 对 两个参数进行优化。( 3) 水平井筒不同位置处的横向裂缝对产量的贡献 大 小 也 不 同, 在 其 他 条 件 相 同 的 情 况 下, 位 于 水 平井 段 两 端 的 裂 缝 产 量 大 于 内 部 裂 缝 产 量, 因 此, 实 际设 计 施 工 时 可 酌 情 加 大 内 部 裂 缝 的 长 度, 使 其 产 量贡献最大化。参考文献:[1]   王 晓 泉, 张 守 良, 吴 奇, 等 . 水 平 井 分 段 压 裂 多 段 裂 缝 产能 影 响 因 素 分 析[J]. 石 油 钻 采 工 艺, 2009, 31( 1) :732]   曾 凡 辉 , 郭 建 春 . 一 种 预 测 压 裂 水 平 井 产 能 的 新 方 法[J]. 天然气勘探与开发, 2006, 29( 1) :633]   张 士 诚, 王 玉 芳 . 气 藏 水 平 井 产 能 预 测 数 值 模 拟 研 究[J]. 石油钻采工艺, 2003, 25( 6) :434]    D S. A 1'K J].  1999, 38(7): 225]   赵 春 森, 肖 丹 凤, 宋 文 玲, 等 . 水 平 井 与 直 井 交 错 井 网 优化方法[J]. 石油勘探与开发, 2005, 32( 1) :1 186]   王 青, 吴 晓 东, 刘 根 新 . 水 平 井 开 采 底 水 油 藏 采 水 控 锥方 法 研 究[J]. 石 油 勘 探 与 开 发, 2005, 32( 1) :1017]   王 旭 . 辽 河 油 区 稠 油 开 采 技 术 及 下 步 技 术 攻 关 方 向 探讨[J]. 石油勘探与开发, 2006, 33( 4) :4848]   赵 文 智, 胡 永 乐, 罗 凯 . 边 际 油 田 开 发 技 术 现 状、 挑 战 与对策[J]. 石油勘探与开发, 2006, 33( 4) :3939]   秦 宗 超, 刘 迎 贵, 邢 维 奇, 等 . 水 平 井 地 质 导 向 技 术 在 复杂 河 流 相 油 田 中 的 应 用 — 以 曹 妃 甸 油 田 为 例[J]. 石油勘探与开发, 2006, 33( 3) :37810]   姜 洪 福, 隋 军, 庞 彦 明, 等 . 特 低 丰 度 油 藏 水 平 井 开 发技 术 研 究 与 应 用 [ J] . 石 油 勘 探 与 开 发 , 2006, 33( 3) :364 修改稿收到日期 201 1编辑 石 艺〕

展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:黑油模型和压裂设计软件相结合预测水平井分段压裂产能
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-8800.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开