壓裂水平井產(chǎn)能的影響因素分析

李鵬 王軍紅 朵玉明 (延長油田股份有限公司永寧采油廠 陜西 延安 717500)

水平井壓裂后能夠在儲層中形成一個新的流體流動通道，可以大面積的溝通從未被動用的油氣層，不斷提升油氣產(chǎn)量，使得油藏的采出很大程度上攀升。但不容忽視的是水平井壓裂后通常會產(chǎn)生諸多的裂縫，實際壓裂時，由于地應(yīng)力在水平井長度方向上的差異和壓裂工藝技術(shù)的限制，導(dǎo)致不同長度、導(dǎo)流能力的裂縫存在，并且，生產(chǎn)時各裂縫間還會相互干擾，從而使得壓裂后水平井產(chǎn)能預(yù)測越來越復(fù)雜。

一、壓裂水平井的產(chǎn)能預(yù)測模型

1.1、油藏模型

它具有以下幾種假設(shè)條件：（1）油藏中的流動主要是三維兩相流動，油層呈水平狀態(tài)，（2）油藏非均質(zhì)，它的滲透率存在著各向異性特征，（3）地層和流體都屬于微可壓縮，并且，會一直保持穩(wěn)定的壓縮系數(shù)，（4）對重力與毛管力的影響不作考慮。

1.2、裂縫模型

因為裂縫沒有多大的厚度，所以，在對水力裂縫研究過程中構(gòu)建兩維兩相模型，主要注重的是裂縫面方向上流體的流動，忽視縫寬方向的流動。它的假設(shè)條件是：（1）裂縫均質(zhì)，它的滲透率存在著各項同性特征，（2）對裂縫導(dǎo)流能力會隨生產(chǎn)時間的發(fā)展而失效現(xiàn)象進(jìn)行考慮。（3）裂縫中流體的流動屬于達(dá)西流動。

1.3、邊界條件

模擬計算過程中，將油藏外邊界作為封閉邊界。對油藏與裂縫關(guān)系進(jìn)行處理時，應(yīng)視其為兩種相對獨立的滲流系統(tǒng)。根據(jù)裂縫壁面的流量、油藏中滲流流量、壓力相等的聯(lián)立條件，構(gòu)建與求解方程。

二、壓裂水平井產(chǎn)能的影響因素

2.1、裂縫長度的影響

當(dāng)裂縫長度不斷增加時，產(chǎn)油量會隨之提升，不過，其提升到相應(yīng)水平后會出現(xiàn)增幅變小情況。出于對經(jīng)濟(jì)與技術(shù)因素的考慮，從具體油藏角度來看，在裂縫數(shù)量、儲層滲透率和裂縫導(dǎo)流能力等各項參數(shù)一定時，實際就會出現(xiàn)一個最優(yōu)的裂縫長度。比如，當(dāng)裂縫長度由六十米提高到一百米后，產(chǎn)油量和產(chǎn)液量就會有明顯的提升，而當(dāng)裂縫長度由一百米提高到一百三到一百四十米后，盡管也會有所提升，但其的增加幅度不會太大；由一百三四十米提升到一百八十米后，產(chǎn)油量與產(chǎn)液量的增加幅度會越來越小。倘若對投入產(chǎn)出比進(jìn)行考慮，那么，裂縫最為理想的長度大概是140米。

2.2、裂縫條數(shù)的影響

從下圖中可以看到，當(dāng)裂縫條數(shù)（N）不斷增加時，壓裂水平井每天的產(chǎn)油量得到了提高，不過，在同一生產(chǎn)時間范圍內(nèi)，隨著裂縫條數(shù)的增加，每天的產(chǎn)油量提升會在裂縫條數(shù)不斷增加過程中逐漸降低。這主要是因為在裂縫條數(shù)不斷增加下，裂縫間的距離會越來越近，相互間造成了嚴(yán)重的干擾，進(jìn)一步減小了每條裂縫的產(chǎn)量，這樣一來，壓裂水平井的日產(chǎn)油量就會下滑。

2.3、裂縫間距的影響

為了有效分析裂縫間距對壓裂水平井產(chǎn)量的影響，假設(shè)有兩條裂縫，分間距為100米、200米、300米、400米開展相關(guān)模擬，最后得出裂縫間距在100米時，裂縫間會發(fā)生相互干擾這一嚴(yán)重情況，裂縫間距在200米時，干擾作用有所降低，這個時候的累積產(chǎn)油量已十分接近。當(dāng)兩條裂縫非常靠近時，彼此間就會產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，進(jìn)而在兩條裂縫間出現(xiàn)了一個低壓區(qū)，在該區(qū)中只能采出一定的油，若實際達(dá)到了束縛油飽和度時，不存在油流向裂縫。

2.4、裂縫與水平井井筒夾角的影響

實際鉆井時，經(jīng)常會因為地應(yīng)力分布等地質(zhì)條件的影響，往往難以根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的方向鉆進(jìn)。并且，水平井軌跡的方向還會在最大或者最小水平主應(yīng)力方向上，這將直接造成裂縫與水平井井筒間存在一個夾角。為了及時分析裂縫和水平井井筒間的夾角對壓裂水平井產(chǎn)油量造成的影響，各計算了夾角為15°、30°、45°、60°、75°、90°時的產(chǎn)油量。 實踐得出，當(dāng)裂縫和水平井井筒夾角增大時，就會帶動壓裂水平井每天產(chǎn)油量的提升。這主要是因為在夾角不斷增加下，每條裂縫間會存在較大的垂直距離，同時，還降低了每條裂縫間的互相干擾度，就等于是進(jìn)一步擴(kuò)展了每條裂縫的有效泄油面積。

2.5、裂縫位置的影響

模擬壓漿水平井周圍存在七條裂縫并同時運行時，能夠得出，在其他條件相一致的情況下，在水平井段兩端的裂縫產(chǎn)量要比內(nèi)部裂縫的產(chǎn)量高。這主要是因為過了一段很長的時間后，因為裂縫干擾因素的存在。兩條外部裂縫間的流動范圍內(nèi)的壓力會猛烈下降，而外部裂縫的泄油區(qū)域非常大，因此，兩條外部裂縫將起到了主導(dǎo)作用。

三、結(jié)論

綜上所述可知，構(gòu)建了壓裂水平井的產(chǎn)能預(yù)測模型，同時，還對模型進(jìn)行分析與求解，制定了一套相匹配的計算機(jī)程序，以充分利用數(shù)值模擬方法分析裂縫形態(tài)對水平井壓裂后產(chǎn)能影響的目標(biāo)。其次，不管是哪一種油藏，出于對壓裂后的投入產(chǎn)出情況的考慮，均存在著最優(yōu)的裂縫參數(shù)（裂縫長度、裂縫間距、裂縫條數(shù)）組合，而對壓裂水平井產(chǎn)能造成嚴(yán)重影響的參數(shù)主要是裂縫長度和裂縫條數(shù)。最后，為了進(jìn)一步降低每條裂縫間相互干擾對壓裂水平井產(chǎn)能造成影響，每條裂縫間距必須超過其互相干擾的有效距離。如果實際中裂縫出現(xiàn)了魚骨形狀分布的情況，那么，每條裂縫間的干擾作用就會明顯減弱。壓裂施工過程中，不同位置上的裂縫要盡可能的錯開排列，盡可能的使最外部裂縫間距低于內(nèi)部裂縫的間距，因為這樣，油井的日產(chǎn)油量才會不斷的提升。

[1]樊冬艷,姚軍,王子勝,張貴玲.基于不同傾角的壓裂水平井試井解釋[J].水動力學(xué)研究與進(jìn)展A輯.2009年06期.

[2]曾凡輝,郭建春,茍波,袁偉.水平井壓裂工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].石油天然氣學(xué)報,2010年06期.