陳輝，孫秀芝，呂廣忠 （中石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng)257015）

隨著勘探技術(shù)的進(jìn)步，勝利油田低滲油藏儲(chǔ)量在探明儲(chǔ)量中所占比例逐年增大，已成為新增探明儲(chǔ)量的主要增長(zhǎng)點(diǎn)和產(chǎn)能建設(shè)的重要陣地。然而新增低滲透儲(chǔ)量品質(zhì)逐年變差，常規(guī)開(kāi)發(fā)難度也越來(lái)越大。對(duì)于低豐度特低滲透油藏來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的直井衰竭式開(kāi)采，產(chǎn)量遞減快，采收率低，經(jīng)濟(jì)效益差。與直井相比，水平井開(kāi)發(fā)具有產(chǎn)量高、投資回收快、可以改善開(kāi)發(fā)效果等優(yōu)點(diǎn)，特別在實(shí)現(xiàn)薄層、低品位油藏的經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)上具有優(yōu)勢(shì)。對(duì)于特低滲透油藏來(lái)說(shuō)，存在孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、滲流阻力大及儲(chǔ)層連通性差等特點(diǎn)，利用常規(guī)直井難以達(dá)到理想的生產(chǎn)效果，水平井壓裂作為開(kāi)發(fā)低滲透油藏的主要技術(shù)手段［1］，可以極大地提高低滲透油藏的采出程度。裂縫作為油氣流動(dòng)的主要通道，其各項(xiàng)參數(shù)在提高低滲透油藏采出程度方面起著至關(guān)重要的作用，因此有必要就壓裂裂縫對(duì)水平井開(kāi)發(fā)效果的影響做進(jìn)一步研究。

1 裂縫參數(shù)研究

對(duì)于特定油藏來(lái)說(shuō)，在確定水平段層位及水平井方向后，裂縫參數(shù)是影響產(chǎn)能和生產(chǎn)效果的重要因素［2～4］。因此有必要對(duì)壓裂水平井裂縫參數(shù) （表1）進(jìn)行優(yōu)化，主要包括：裂縫條數(shù)、裂縫間距模式、裂縫長(zhǎng)度布局模式和裂縫與井筒夾角等。

表1 裂縫參數(shù)對(duì)比變量

表2 不同裂縫條數(shù)對(duì)應(yīng)的初始產(chǎn)量

1．1 裂縫條數(shù)

針對(duì)某一特定區(qū)塊，裂縫條數(shù)是影響產(chǎn)能和生產(chǎn)效果的重要參數(shù)［5］。在水平井長(zhǎng)度一定的情況下，應(yīng)該存在相對(duì)合理的裂縫條數(shù)［6］，利用數(shù)值模擬首先對(duì)不同裂縫條數(shù)的初始產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)比（表2），可以看出，壓裂裂縫條數(shù)越多，初產(chǎn)越高。那么是否裂縫條數(shù)越多，開(kāi)發(fā)狀況越好？

將產(chǎn)量進(jìn)行無(wú)因次化 （無(wú)因次產(chǎn)量 ＝N條裂縫的水平井產(chǎn)量／無(wú)裂縫水平井產(chǎn)量），并對(duì)不同裂縫條數(shù)下的采收率提高幅度進(jìn)行對(duì)比，得出裂縫條數(shù)對(duì)采收率的影響對(duì)比圖（圖1）。相對(duì)于特定水平井來(lái)說(shuō)，水平井長(zhǎng)度一定，即儲(chǔ)量控制程度一定，結(jié)合裂縫條數(shù)對(duì)應(yīng)的最終采收率的貢獻(xiàn)量，可確定合理的裂縫條數(shù)。在裂縫較少時(shí)，裂縫條數(shù)的增加對(duì)提高采收率的作用明顯；當(dāng)增加到一定裂縫條數(shù)時(shí)，新增裂縫的貢獻(xiàn)率明顯降低。而對(duì)于該油藏而言，合理裂縫條數(shù)在5～7條之間，此時(shí)無(wú)因次產(chǎn)量已無(wú)明顯提高，采收率提高幅度明顯下降。

圖1 裂縫條數(shù)對(duì)采收率的影響對(duì)比圖

1．2 裂縫間距模式

裂縫間距模式共分為3類(lèi)：外密內(nèi)疏模式、等間距模式和外疏內(nèi)密模式（圖2）。

圖2 裂縫間距模式

圖3 不同裂縫間距模式對(duì)應(yīng)的含油飽和度圖

圖4 不同裂縫間距模式采收率對(duì)比圖

從不同裂縫間距模式對(duì)應(yīng)的含油飽和度圖（圖3）可以看出，由于裂縫間距的稀疏不等會(huì)使裂縫間產(chǎn)生干擾，對(duì)后期水平井的波及范圍有不同程度的影響。通過(guò)不同裂縫間距模式采收率對(duì)比圖（圖4）可以得出，等間距的裂縫排列效果是最優(yōu)的。究其原因，裂縫的不等間距分布使得裂縫密集段初期采油速度過(guò)快，地層能量枯竭過(guò)快。而等間距模式在合理裂縫間距的條件下可以最大程度地使得波及范圍達(dá)到極限泄油半徑的距離，提高最終采收率。

1．3 裂縫長(zhǎng)度布局模式

裂縫長(zhǎng)度布局模式共分為3類(lèi)：U型模式、均勻模式和反U型模式（圖5）。

為避免水平井波及范圍對(duì)最終采收率造成影響，使每種布局模式的6條裂縫總長(zhǎng)度相同。從不同裂縫長(zhǎng)度布局模式對(duì)應(yīng)的含油飽和度圖（圖6）可以看出，水平井波及范圍幾近相同，但最終采收率有所差別（圖7）。產(chǎn)生這種差別的原因是不同位置的裂縫對(duì)水平井總采油量的貢獻(xiàn)不同。

圖5 裂縫長(zhǎng)度布局模式

圖6 不同裂縫長(zhǎng)度布局模式對(duì)應(yīng)的含油飽和度圖

考慮不同位置裂縫對(duì)總采油量的貢獻(xiàn)不同，就不同位置裂縫對(duì)采油量的貢獻(xiàn)值（圖8、表3）進(jìn)行對(duì)比。由于端點(diǎn)裂縫波及范圍大于中間裂縫波及范圍，水平井端點(diǎn)裂縫到中間裂縫對(duì)采油量貢獻(xiàn)比是逐漸降低的。因此，對(duì)于壓裂水平井應(yīng)適當(dāng)加大水平井兩端的壓裂規(guī)模，有意形成U型的縫長(zhǎng)分布，以進(jìn)一步提高水平井增產(chǎn)效果。

圖7 不同裂縫長(zhǎng)度布局模式對(duì)應(yīng)的采收率對(duì)比

圖8 概念模型裂縫代碼示意圖

1．4 裂縫與井筒夾角

研究考慮縫長(zhǎng)小于、等于、大于裂縫間距時(shí)，在不同裂縫與井筒夾角（30、45、60°）的情況下，相對(duì)于裂縫垂直于井筒情況下采收率下降幅度的影響。圖9為縫長(zhǎng)大于裂縫間距時(shí)，4種不同裂縫與井筒夾角的含油飽和度變化示意圖。

通過(guò)裂縫與井筒非正交情況下采收率下降幅度對(duì)比圖（圖10）分析研究表明，裂縫夾角越小導(dǎo)致裂縫間的干擾越嚴(yán)重，采收率下降幅度越大。當(dāng)縫長(zhǎng)小于等于裂縫間距時(shí)，裂縫與井筒夾角對(duì)采收率的影響較小，采收率下降幅度在7%以?xún)?nèi)。隨著縫長(zhǎng)的增大，裂縫與井筒夾角對(duì)采收率的影響越來(lái)越大，尤其是當(dāng)縫長(zhǎng)大于裂縫間距時(shí)，影響程度尤為明顯。總的來(lái)說(shuō)，裂縫與井筒夾角大于50°的情況下，采收率下降幅度不大，在5%以?xún)?nèi)。當(dāng)縫長(zhǎng)小于等于裂縫間距時(shí)，裂縫與井筒夾角對(duì)采收率的影響程度不大，且非常接近。因此，若裂縫較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)盡可能使得裂縫與井筒正交，以降低其對(duì)最終采收率的影響。

表3 不同位置裂縫貢獻(xiàn)對(duì)比表

圖9 不同裂縫與井筒夾角（縫長(zhǎng)大于裂縫間距）及其對(duì)應(yīng)的含油飽和度變化示意圖

圖10 裂縫與井筒非正交情況下采收率下降幅度對(duì)比圖

2 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

通過(guò)以上研究，得出壓裂水平井裂縫布局優(yōu)化原則：

1）裂縫條數(shù) 對(duì)于水平段長(zhǎng)一定的水平井，存在最佳裂縫條數(shù)，即最佳裂縫間距。

2）裂縫均勻間距 若間距不均勻，隨生產(chǎn)時(shí)間的增長(zhǎng)，裂縫密集處裂縫間的干擾作用逐步加強(qiáng)，后期將更為明顯，導(dǎo)致局部地層壓力下降過(guò)快，影響開(kāi)發(fā)效果。

3）縫長(zhǎng)U型分布 不同位置裂縫對(duì)水平井總采油量貢獻(xiàn)不同，水平井端點(diǎn)裂縫對(duì)總采油量貢獻(xiàn)最大，因此應(yīng)盡可能增大水平井兩端縫長(zhǎng)，有意形成縫長(zhǎng)U型分布，以提高水平井開(kāi)發(fā)效果。

4）裂縫與井筒正交布局 裂縫與井筒正交時(shí)效果最好，夾角大于50°時(shí)，采收率下降幅度小于5%。當(dāng)縫長(zhǎng)小于等于裂縫間距時(shí)，裂縫與井筒夾角對(duì)生產(chǎn)效果影響較小。

［1］冷風(fēng)，曾明 ．復(fù)雜斷塊深層低滲油藏中裂縫的研究及應(yīng)用［J］．西部探礦工程，2004，16（8）：80～81．

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［4］姜晶，李春蘭，楊敏 ．低滲透油藏壓裂水平井裂縫優(yōu)化研究［J］．石油鉆采工藝，2008，30（4）：50～52．

［5］單嫻，姚軍 ．壓裂水平井生產(chǎn)效果影響因素分析［J］．油氣田地面工程，2011，30（2）：74～76．

［6］高海紅，程林松，曲占慶 ．壓裂水平井裂縫參數(shù)優(yōu)化研究［J］．西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，21（2）：29～32．