朱新佳

(長城鉆探工程有限公司地質(zhì)研究院,遼寧盤錦124010)

蘇里格氣田多級壓裂水平井產(chǎn)能預(yù)測方法

朱新佳

(長城鉆探工程有限公司地質(zhì)研究院,遼寧盤錦124010)

根據(jù)低滲透氣藏壓裂水平井基本滲流理論,對低滲透水平井壓后產(chǎn)能影響因素進(jìn)行分析,為正確預(yù)測蘇里格氣田多級壓裂水平井的產(chǎn)能提供理論基礎(chǔ)。結(jié)果表明:低滲透氣藏水平井壓裂改變了低滲透儲層的滲流特性,可以大幅度提高低滲透氣藏產(chǎn)能;對于低滲透氣藏,裂縫長度和裂縫條數(shù)是影響產(chǎn)能的重要因素;蘇里格氣田水平井多級壓裂后的產(chǎn)能與壓裂級數(shù)成正向相關(guān),預(yù)測壓后產(chǎn)能可以根據(jù)單裂縫產(chǎn)量(直井壓后產(chǎn)能)估算,這對水平井及水平井分段壓裂技術(shù)在蘇里格氣田的規(guī)?；茝V應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

低滲透氣藏;水平井;多級壓裂;產(chǎn)能

蘇里格氣田是一個低豐度、低壓、低滲、非均質(zhì)性強的巖性氣藏,儲層厚度和巖性變化大,連續(xù)性較差,有效砂體的疊置模式復(fù)雜。開發(fā)實踐表明,在這種低滲氣藏開發(fā)中,僅采用水平井往往達(dá)不到預(yù)期的開發(fā)效果,需要通過壓裂措施來增加水平井的產(chǎn)能,影響多裂縫壓裂水平井產(chǎn)能的主要因素因油藏和裂縫性質(zhì)以及井眼軌跡而異[1-2]。該氣田采用沿最小水平主應(yīng)力方向上鉆水平井、通過水力壓裂產(chǎn)生多條垂直人工裂縫來提高氣井產(chǎn)能,但目前尚無一個簡單而準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來預(yù)測和評價這類井的產(chǎn)能。目前關(guān)于低滲透油氣藏水平井與壓裂水平井產(chǎn)能有多種計算公式,但比較實用的壓裂水平井產(chǎn)能公式主要有郎兆新公式、Hu Junli公式和范子菲公式[3-4],這些公式對蘇里格氣田這類復(fù)雜氣藏都有一定局限性。筆者在對該氣田已投產(chǎn)水平井的實際生產(chǎn)情況分析研究的基礎(chǔ)上,提出當(dāng)量井、多井疊加簡化方法預(yù)測壓裂水平井產(chǎn)能,為該地區(qū)水平井產(chǎn)能估算提供有效的預(yù)測手段。

1 產(chǎn)能影響因素

1.1 裂縫長度

裂縫長度是影響壓裂水平井產(chǎn)能的重要因素[5],對于低滲透油氣藏,裂縫越長產(chǎn)量越高,但一定長度后產(chǎn)量增加幅度逐漸減小,能溝通相鄰砂體的能力變小,當(dāng)垂向上裂縫超過儲層段厚度,平面上裂縫延伸超過砂體寬度時,裂縫已沒有作用。為研究裂縫長度對水平井產(chǎn)能的影響,以蘇10區(qū)基本儲層參數(shù)為基礎(chǔ)建立油藏數(shù)值模擬機制模型,模擬結(jié)果(圖1)顯示,形成的裂縫長度大,相應(yīng)的泄氣面積大、滲流阻力小,水平井產(chǎn)能與裂縫長度正相關(guān),但一定長度及生產(chǎn)一定時間后,產(chǎn)量增加幅度不明顯。水平井段進(jìn)行裂縫改造能增加采氣能力,但不是只有增加裂縫長度就能改善氣藏開采效果。

圖1 裂縫半長度與日產(chǎn)氣量關(guān)系曲線

1.2 裂縫條數(shù)

裂縫條數(shù)是影響壓裂水平井產(chǎn)能的另一個重要因素。對于低滲透油氣藏,水平井壓裂后投產(chǎn)初期,裂縫數(shù)目越多,生產(chǎn)井的日產(chǎn)量越大[6]。在水平段長度一定的情況下,合理的裂縫條數(shù)應(yīng)綜合考慮儲量動用程度和保證水平井具有較高的產(chǎn)能,裂縫間距過大,會造成裂縫間儲量的損失;間距過小,裂縫之間存在相互干擾現(xiàn)象。采用與裂縫長度相同的機制模型計算,當(dāng)裂縫條數(shù)增加時,日產(chǎn)氣量遞減幅度減緩(圖2)。

圖2 裂縫條數(shù)與日產(chǎn)氣量關(guān)系曲線

1.3 裂縫導(dǎo)流能力

裂縫導(dǎo)流能力對低滲透氣藏壓后產(chǎn)能影響不大,當(dāng)儲層滲透率、裂縫長度和裂縫條數(shù)確定時,裂縫導(dǎo)流能力與氣藏基質(zhì)滲透率相關(guān),不同物性條件壓裂形成的縫長與導(dǎo)流能力不同,不同氣井對裂縫長度和導(dǎo)流能力的需求也不同,低滲透性氣藏對縫長的需求高,對導(dǎo)流能力的需求相對低[7]。

2 蘇里格氣田完鉆水平井產(chǎn)能分析

蘇里格氣田2001年起先后開展了水平井提高單井產(chǎn)量配套技術(shù)研究與現(xiàn)場試驗,先后實施了10多口水平井。初期探索階段實施的2口井氣層鉆遇率低,未實施壓裂改造,產(chǎn)量低;試驗階段實施的2口井經(jīng)過單段、兩段水力噴射壓力改造,產(chǎn)量明顯提高,產(chǎn)量是周圍直井的2～3倍;目前水平井分段壓裂技術(shù)的突破是實現(xiàn)高產(chǎn)的重要手段,2009年蘇10區(qū)塊實施的4口水平井,分四段壓裂改造后產(chǎn)量大幅度提高,產(chǎn)量是周圍直井的5倍以上。壓后增產(chǎn)幅度與壓裂級數(shù)成正向相關(guān)關(guān)系(表1)。

表1 不同壓裂級數(shù)水平井產(chǎn)能對比分析數(shù)據(jù)表

3 產(chǎn)能預(yù)測方法

3.1 方法的提出

蘇里格氣田儲層為“三低”氣藏,基質(zhì)物性差,自然產(chǎn)能低,水平段不進(jìn)行射孔,壓裂是其主要投產(chǎn)方式,壓裂產(chǎn)生的裂縫是氣體流入井筒的主要滲流通道,其儲層的特殊性決定了水平井需要壓裂出多條垂直裂縫,水平井多級壓裂所產(chǎn)生的多條裂縫增大了泄氣面積[8-9],提高了縱向和水平方向的掃氣范圍,一口水平井能起到多口直井的作用。

根據(jù)滲流理論中的壓降疊加原理,多井同時工作時地層中任意一點的壓力降落等于每口井單獨工作在該點所產(chǎn)生的壓力降落之代數(shù)和。利用當(dāng)量井將水平井帶有的多條橫向裂縫用等效的多口直井代替,即可將帶有多條橫向裂縫的水平井的穩(wěn)態(tài)滲流問題轉(zhuǎn)化為多口井的疊加問題[10]。

3.2 直井產(chǎn)量預(yù)測分析模型

通過對蘇里格氣田300多口直井資料分析,認(rèn)為影響氣井壓后產(chǎn)量的因素包括地質(zhì)因素和施工因素。眾多地質(zhì)因素中,主要是有效厚度、有效孔隙度及含氣飽和度,三者的乘積定義為儲集系數(shù),壓后產(chǎn)量與儲集系數(shù)呈一定的正相關(guān)性;施工因素的影響體現(xiàn)在前期加砂壓裂形成的裂縫形態(tài)和尺寸,壓后產(chǎn)量與縫長呈一定的正相關(guān)性。根據(jù)氣層參數(shù)和施工參數(shù),以產(chǎn)量為目標(biāo),優(yōu)化選取具有強相關(guān)性的參數(shù)進(jìn)行嶺回歸,由嶺回歸得到的蘇里格氣田氣井壓后產(chǎn)量預(yù)測分析模型:

3.3 水平井產(chǎn)量預(yù)測公式

預(yù)測水平井壓后產(chǎn)能通常是建立在假定每條裂縫的產(chǎn)量相等的基礎(chǔ)上。實際上,由于儲層的非均質(zhì)性決定了每條裂縫幾何尺寸、導(dǎo)流能力等各項參數(shù)不盡相同,每條裂縫產(chǎn)量也不同,由式(1)可以近似預(yù)測每條裂縫產(chǎn)量Qzi,壓裂水平井的產(chǎn)量即可近似為各條裂縫產(chǎn)量之和。水平井產(chǎn)量公式為:

式中,Q為水平井產(chǎn)量,104m3;N為裂縫條數(shù);Qzi為第i條裂縫產(chǎn)量,104m3。

4 實例分析

蘇里格氣田某水平井長度為823 m,水平段地層平均有效厚度為13.7 m,平均滲透率為1.24× 10-3μm2,平均孔隙度為11.8%,平均含氣飽和度為65%,地層壓力為28.7 MPa。該井分4段壓裂,每段平均加砂量為30 m3,攜砂液量為180 m3,停泵壓力為32 MPa。

根據(jù)水平井產(chǎn)量預(yù)測公式計算生產(chǎn)曲線與實際生產(chǎn)曲線對比如圖3,4。

圖3 預(yù)測生產(chǎn)曲線

圖4 實際生產(chǎn)曲線

從對比圖可以看出,多級壓裂氣井生產(chǎn)一段時間后,預(yù)測產(chǎn)能曲線與實際生產(chǎn)曲線符合程度達(dá)到95%。

5 結(jié) 論

(1)低滲透氣藏水平井壓裂改變了低滲透儲層的滲流特性,可以大幅度提高低滲透氣藏產(chǎn)能。

(2)對于低滲透氣藏,裂縫長度和裂縫條數(shù)是影響產(chǎn)能的重要因素。

(3)蘇里格氣田水平井多級壓裂后的產(chǎn)能與壓裂級數(shù)成正向相關(guān),預(yù)測壓后產(chǎn)能可以根據(jù)單裂縫產(chǎn)量(直井壓后產(chǎn)能)估算。

[1] 樓一珊,黃立新,楊群,等.利用地應(yīng)力計算壓裂裂縫幾何參數(shù)的新方法[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報,2000,22(3):57-58.

[2] 萬仁溥.水平井開采技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1995: 156-158.

[3] 郎兆新,張麗華,程松林.壓裂水平井產(chǎn)能研究[J].石油大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,1994,18(2):43-46.

[4] 孫福街,韓樹剛,程林松,等.低滲氣藏壓裂水平井滲流與井筒管流耦合模型[J].西南石油大學(xué)學(xué)報,2005,27(1):32-35.

[5] 魏建光,汪志明,張欣.裂縫參數(shù)對壓裂水平井產(chǎn)能影響規(guī)律分析及重要性排序[J].水動力學(xué)研究與進(jìn)展,2009,24(5):631-639.

[6] 唐汝眾,溫慶志,蘇建,等.水平井分段壓裂產(chǎn)能影響因素研究[J].石油鉆探技術(shù),2010,38(2):80-83.

[7] 李林地,張士誠,馬新仿,等.氣井壓裂裂縫參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J].油氣地質(zhì)與采收率,2008,15(5):105-107.

[8] 寧正福,韓樹剛,程林松,等.低滲透油氣藏壓裂水平井產(chǎn)能計算方法[J].石油學(xué)報,2002,23(2):68-71.

[9] 李廷禮,李春蘭,吳英,等.低滲油藏壓裂水平井產(chǎn)能計算新方法[J].中國石油大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2006,30(2):48-52.

[10] 丁一萍,王曉冬,邢靜.一種壓裂水平井產(chǎn)能計算方法[J].特種油氣藏,2008,15(2):64-68.

[責(zé)任編輯] 王艷麗

TE357.1+4

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1673-5935(2010)04-0005-03

2010-07-08

朱新佳(1977-),女,遼寧昌圖人,長城鉆探工程有限公司地質(zhì)研究院工程師。