致密油藏壓裂水平井縫網(wǎng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法
——以準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾地區(qū)為例

陳志明，陳昊樞，廖新維，曾聯(lián)波，周 彪

[中國(guó)石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249]

致密油藏滲透率極低，自然生產(chǎn)條件下不存在經(jīng)濟(jì)產(chǎn)能。為突破這一瓶頸，水平井大型壓裂技術(shù)在致密油藏中應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1-2]，是獲取致密油經(jīng)濟(jì)產(chǎn)能的重要手段之一。為更高效地開(kāi)發(fā)致密油藏，開(kāi)展大型壓裂水平井復(fù)雜縫網(wǎng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)、反演縫網(wǎng)特征參數(shù)是一項(xiàng)非常重要的工作。

針對(duì)復(fù)雜縫網(wǎng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)技術(shù)，目前主要方法為井間微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)。2002年，F(xiàn)isher等[3]利用微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)了裂縫改造規(guī)模及縫網(wǎng)產(chǎn)狀。利用地面和地下測(cè)量?jī)x來(lái)獲取微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)分析微地震數(shù)據(jù)以確定體積壓裂裂縫規(guī)模和特征，并詳細(xì)地討論了如何進(jìn)一步矯正獲得的裂縫網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。2008年，Mayerhofer等[4]認(rèn)為在致密油氣井在經(jīng)過(guò)大型水力壓裂后，井附近會(huì)形成復(fù)雜縫網(wǎng)，而此復(fù)雜縫網(wǎng)可視為一個(gè)三維改造區(qū)。同時(shí)，針對(duì)實(shí)際體積壓裂井，基于微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立三維改造區(qū)的數(shù)值模型，并利用歷史擬合方法評(píng)價(jià)其裂縫網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。2009和2010年，Cipolla等[5-6]針對(duì)Barnett致密儲(chǔ)層，利用分區(qū)表征方法將改造后的儲(chǔ)層描述為壓裂受效區(qū)和非壓裂受效區(qū)。同時(shí)，將改造的復(fù)雜縫網(wǎng)細(xì)分為有支撐劑填充和無(wú)支撐劑填充的裂縫網(wǎng)絡(luò)。2010年，Harikesavanallur[7]提出了一種體積裂縫模擬方法(VFMA)來(lái)描述壓裂后的縫網(wǎng)，將整個(gè)地層分為3個(gè)區(qū)域：原始儲(chǔ)層、壓裂破碎區(qū)和壓裂支撐劑填充區(qū)。改造區(qū)的裂縫網(wǎng)絡(luò)利用雙重介質(zhì)來(lái)描述，并利用歷史擬合方法獲取不同區(qū)域的參數(shù)。2013年，Suliman[8]基于微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)體積壓裂產(chǎn)生的地層進(jìn)行描述，由大到小分為3個(gè)區(qū)域：相關(guān)區(qū)、改造區(qū)和受效區(qū)。其中，相關(guān)區(qū)為微地震事件發(fā)生的所有關(guān)聯(lián)區(qū)域；改造區(qū)即因體積壓裂作用改造而使地層滲透率增加的區(qū)域；受效區(qū)即體積壓裂井初始產(chǎn)量貢獻(xiàn)區(qū)域，也就是體積壓裂有效滲流區(qū)。2010年，Williams等[9]利用開(kāi)始將Hough變換法[10]應(yīng)用到微地震數(shù)據(jù)的裂縫識(shí)別中。受此啟發(fā)，2016年，Yu等[11]利用Hough變換法對(duì)微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行裂縫識(shí)別。

井間微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)可獲得以下信息：裂縫幾何形態(tài)、裂縫復(fù)雜程度、裂縫位置及改造體積等[5-6]。但該方法缺少對(duì)裂縫滲透率、裂縫導(dǎo)流能力、有效裂縫半長(zhǎng)及有效改造體積等參數(shù)的定量評(píng)價(jià)。曾聯(lián)波等[12]學(xué)者指出大、中尺度裂縫對(duì)油氣滲流起到重要作用，是影響油氣井產(chǎn)能、空間流場(chǎng)和壓力場(chǎng)分布等的重要因素。同時(shí)，任龍[13]采用流固耦合理論對(duì)致密油藏壓裂水平井的產(chǎn)能進(jìn)行了模擬，發(fā)現(xiàn)裂縫滲透率、導(dǎo)流能力、有效裂縫半長(zhǎng)及有效改造體積等參數(shù)對(duì)壓裂水平井產(chǎn)量具有極其重要的影響。雖然目前一些學(xué)者基于試井理論在裂縫參數(shù)反演方面取得了一些初步進(jìn)展，但裂縫模型簡(jiǎn)單[14]，未考慮復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)特征和弱補(bǔ)給特征。因此，為更有效地對(duì)這些復(fù)雜裂縫井進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，本文基于致密油復(fù)雜滲流特征和裂縫網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜形態(tài)，考慮了非均勻縫網(wǎng)和弱補(bǔ)給等復(fù)雜因素，推導(dǎo)了其試井?dāng)?shù)學(xué)模型，提出了試井曲線擬合分析方法，并建立了致密油藏壓裂水平井縫網(wǎng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法。最后，為驗(yàn)證評(píng)價(jià)方法的可靠性，以準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾地區(qū)為例，開(kāi)展了實(shí)例應(yīng)用分析，為其參數(shù)反演和壓裂評(píng)價(jià)提供技術(shù)支持。

1 復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)物理模型

1.1 物理模型建立

為模擬水平井的大型多段壓裂情況(圖1)，沿著水平井井筒建立了裂縫網(wǎng)絡(luò)物理模型(圖2)?？紤]到大型壓裂改造后，近井地層物性會(huì)發(fā)生變化，如流體粘度和滲透率發(fā)生改變，建立了儲(chǔ)層非均質(zhì)模型：①近井區(qū)域?yàn)闈B透率較高的壓裂改造區(qū)，含主裂縫和次級(jí)裂縫網(wǎng)絡(luò)；②遠(yuǎn)井區(qū)域?yàn)闈B透率較低的壓裂受效區(qū)，不含裂縫網(wǎng)絡(luò)；③未受壓裂影響的原始儲(chǔ)層，反映原始地層的滲透率、孔隙度等參數(shù)區(qū)域。同時(shí)，考慮到地質(zhì)和工程因素影響，裂縫發(fā)育程度沿著井筒是非均勻的，建立裂縫網(wǎng)絡(luò)的非均質(zhì)模型。

圖1 非均質(zhì)縫網(wǎng)及儲(chǔ)層特征的水平井大型壓裂示意圖[15]Fig.1 Schematic diagram showing massive fracturing of a horizontal well with nonhomogeneous fracture networks and reservoir properties[15]

圖2 水平井裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)物理模型Fig.2 Physical model of horizontal wells with complex fracture networks

1.2 模型假設(shè)條件

物理模型的基本假設(shè)條件如下：

1) 地層為上下封閉、均質(zhì)、水平無(wú)限大；

2) 初始油藏壓力假設(shè)為pi，滲透率假設(shè)為K，儲(chǔ)層厚度假設(shè)為h，孔隙度為Φ；

3) 裂縫貫穿整個(gè)地層，忽略裂縫兩端流動(dòng)，裂縫網(wǎng)絡(luò)為有限導(dǎo)流；

4) 微可壓縮流體作等溫、單相、達(dá)西滲流，并忽略流體垂向流動(dòng)；

5) 油藏基質(zhì)流體僅流向裂縫，不考慮儲(chǔ)層流體向井筒供給；

6) 裂縫網(wǎng)絡(luò)沿著井筒是非均勻的，相鄰裂縫間裂縫網(wǎng)絡(luò)視為均勻分布，并利用雙孔介質(zhì)模型表征；

7) 裂縫網(wǎng)絡(luò)水平井以定產(chǎn)量qsc進(jìn)行生產(chǎn)。

2 復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)試井?dāng)?shù)學(xué)模型

2.1 試井?dāng)?shù)學(xué)模型建立

根據(jù)水平井裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)物理模型，儲(chǔ)層流體的流動(dòng)方式由遠(yuǎn)及近包括：原始儲(chǔ)層的流體流動(dòng)、壓裂受效區(qū)的流體流動(dòng)、壓裂改造區(qū)基質(zhì)和次裂縫網(wǎng)絡(luò)的流體流動(dòng)及主裂縫的流體流動(dòng)。由于致密油藏原始儲(chǔ)層滲透率極低，原始儲(chǔ)層流體向壓裂受效區(qū)的流動(dòng)視作弱補(bǔ)給，利用混合邊界考慮(圖3)[16]?；贐rown和陳志明等的三線性流解析模型[14,17]，建立考慮弱補(bǔ)給效應(yīng)下的非均質(zhì)縫網(wǎng)及儲(chǔ)層試井?dāng)?shù)學(xué)模型。

圖3 考慮弱補(bǔ)給效應(yīng)下的非均質(zhì)縫網(wǎng)及儲(chǔ)層流動(dòng)示意圖Fig.3 Schematic diagram showing the flow modes for nonhomogeneous reservoirs with fracture networks under weak fluid supplya.基質(zhì)的流體竄流；b.原始儲(chǔ)層的補(bǔ)給效應(yīng)；c.次裂縫網(wǎng)絡(luò)的流體滲流；d.壓裂受效區(qū)流體滲流；e.主裂縫的流體；f.水平井裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)物理模型

考慮到裂縫網(wǎng)絡(luò)的非均勻特征，利用縫網(wǎng)離散的思路建立相應(yīng)試井模型。假設(shè)主裂縫條數(shù)總數(shù)為n，針對(duì)主裂縫j，以其四分之一為研究對(duì)象，次裂縫網(wǎng)絡(luò)的儲(chǔ)容比和竄流系數(shù)分別為ωj,λj；主裂縫半長(zhǎng)和導(dǎo)流能力分別為yFj,(KFwF)j。以此為基礎(chǔ)，建立原始儲(chǔ)層流體流動(dòng)方程、壓裂受效區(qū)流體流動(dòng)方程、壓裂改造區(qū)基質(zhì)流體流動(dòng)方程、壓裂改造區(qū)次裂縫網(wǎng)絡(luò)流體流動(dòng)方程、主裂縫流體流動(dòng)方程以及生產(chǎn)條件方程。

1) 原始儲(chǔ)層流體流動(dòng)方程

利用壓降損失模型表征原始儲(chǔ)層向壓裂受效區(qū)的弱補(bǔ)給效應(yīng)，即原始儲(chǔ)層與壓裂受效區(qū)交界面處壓力變化可表達(dá)為：

(1)

式中：Sfs為補(bǔ)給表皮因子?；跐B透率的非均質(zhì)變化，原始儲(chǔ)層與壓裂受效區(qū)交界面處流量變化可為：

(2)

將公式(2)代入公式(1)可得

(3)

式中：p2為壓裂受效區(qū)壓力；p3為原始儲(chǔ)層壓力，即為pi。因此，公式(3)可進(jìn)一步表示為：

(4)

式中：

(5)

2)壓裂受效區(qū)流體流動(dòng)方程

在滲流過(guò)程中，壓裂受效區(qū)流體滿足連續(xù)性方程：

(6)

其中，運(yùn)動(dòng)方程為[12]：

(7)

利用滲透率指數(shù)模型表征儲(chǔ)層應(yīng)力敏感效應(yīng)：

(8)

通過(guò)積分可得：

K=K2e-γ(pi-p)

(9)

將公式(7)和公式(9)代入公式(6)，結(jié)合巖石狀態(tài)方程可得：

(10)

內(nèi)邊界條件為：

p2|y→yFj=pf1|y→yFj

(11)

式中：pf1為壓裂改造區(qū)次裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的壓力。壓裂受效區(qū)外邊界條件即為其與原始儲(chǔ)層交界面處的條件方程：

(12)

初始條件為：

p2|t=0=pi

(13)

3) 壓裂改造區(qū)基質(zhì)流體流動(dòng)方程

考慮到基質(zhì)滲透率極低，忽略基質(zhì)內(nèi)部的滲流過(guò)程，僅考慮基質(zhì)表面與次裂縫網(wǎng)絡(luò)間的質(zhì)量交換。利用Warren和Root模型[18]，可得到基質(zhì)的流動(dòng)方程：

(14)

將基質(zhì)與次裂縫網(wǎng)絡(luò)間的質(zhì)量交換表征為擬穩(wěn)態(tài)流動(dòng)[13]，可得：

(15)

式中：pm為壓裂改造區(qū)基質(zhì)系統(tǒng)的壓力。

4) 壓裂改造區(qū)次裂縫網(wǎng)絡(luò)流體流動(dòng)方程

在滲流過(guò)程中，考慮到壓裂改造區(qū)基質(zhì)與次裂縫網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量交換和壓裂受效區(qū)的流體流入，壓裂改造區(qū)的次裂縫網(wǎng)絡(luò)流體流動(dòng)滿足方程：

(16)

同樣，類似公式(7)—(9)的推導(dǎo)方式，可得次裂縫網(wǎng)絡(luò)流體滿足方程：

(17)

其中：

(18)

(19)

內(nèi)外邊界的控制條件為：

(20)

初始條件為：

pf1|t=0=pi

(21)

5) 主裂縫流體流動(dòng)方程

在滲流過(guò)程中，主裂縫流體滿足連續(xù)性方程：

(22)

式中：

(23)

同樣，類似公式(7)—(9)的推導(dǎo)方式，可得主裂縫流體滿足方程：

(24)

內(nèi)外邊界的控制條件為：

(25)

初始條件為：

p|t=0=pi

(26)

式中：pF為主裂縫壓力；qwj為主裂縫j流量。

6) 生產(chǎn)條件方程

考慮到裂縫網(wǎng)絡(luò)水平井以定產(chǎn)量進(jìn)行生產(chǎn)，得到生產(chǎn)條件方程：

(27)

2.2 試井?dāng)?shù)學(xué)模型求解

由上文可得，裂縫網(wǎng)絡(luò)壓裂水平的試井?dāng)?shù)學(xué)模型由公式(4)，(10)—(15)，(17)—(21)，(24)—(27)組成，為便于方程求解，先利用無(wú)因次變量簡(jiǎn)化模型后得無(wú)量綱數(shù)學(xué)模型。無(wú)因次變量為：

1) 無(wú)因次距離：

(28)

2) 無(wú)因次時(shí)間、流量和壓力：

(29)

3) 改造區(qū)基質(zhì)竄流系數(shù)和次裂縫網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)容比：

(30)

4) 無(wú)因次裂縫導(dǎo)流能力和內(nèi)區(qū)導(dǎo)流能力：

(31)

5) 無(wú)因次裂縫擴(kuò)散比和外區(qū)擴(kuò)散比：

(32)

6) 無(wú)因次應(yīng)力敏感系數(shù)和補(bǔ)給阻力系數(shù)：

(33)

利用無(wú)因次變量，簡(jiǎn)化試井?dāng)?shù)學(xué)模型公式(4)，(10)—(15)，(17)—(21)，(24)—(27)后得：

1) 原始儲(chǔ)層和壓裂受效區(qū)方程

(34)

2) 壓裂改造區(qū)基質(zhì)方程

(35)

3)壓裂改造區(qū)次裂縫網(wǎng)絡(luò)方程

(36)

4) 主裂縫方程

(37)

5) 生產(chǎn)條件方程

(38)

考慮到應(yīng)力敏感造成的方程非線性，利用Pedrosa攝動(dòng)變換方法[19]對(duì)無(wú)量綱試井?dāng)?shù)學(xué)模型進(jìn)行線性化。首先，引入攝動(dòng)變換方程為[19]：

(39)

將公式(39)代入無(wú)量綱試井?dāng)?shù)學(xué)模型后，利用零階方程解可得到線性化后的試井?dāng)?shù)學(xué)模型。然后，利用Laplace變換方法對(duì)線性化后的試井?dāng)?shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，聯(lián)立模型可得到井底壓力解為：

(40)

其中：

(41)

利用Van Everdingen等[20]提出的疊加原理公式，考慮表皮效應(yīng)和井筒儲(chǔ)集效應(yīng)下的井筒壓力表達(dá)式如公式(42)。利用Stehfest數(shù)值反演算法[21]，對(duì)井筒壓力解進(jìn)行Laplace逆變換，得到實(shí)空間壓力解。然后，利用公式(39)可得到考慮滲透率應(yīng)力敏感條件下的井底壓力解。

(42)

3 復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)試井模型結(jié)果

3.1 試井?dāng)?shù)學(xué)模型驗(yàn)證

為驗(yàn)證模型的可靠性，利用商業(yè)試井軟件KAPPA[22]中三線性流模型進(jìn)行驗(yàn)證。首先，建立復(fù)雜縫網(wǎng)水平井模型，模型中儲(chǔ)層初始?jí)毫?0 MPa，厚度為10 m，孔隙度為0.1，水平井裂縫條數(shù)為30，其他參數(shù)見(jiàn)表1?？紤]到三線性流模型不能考慮非均勻裂縫和弱補(bǔ)給效應(yīng)，將新建模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，令βD→∞。從圖4可看出，文中模型計(jì)算結(jié)果與商業(yè)試井軟件KAPPA[15]結(jié)果基本吻合。

圖4 復(fù)雜縫網(wǎng)水平井試井?dāng)?shù)學(xué)模型可靠性驗(yàn)證Fig.4 Verification on the reliability of well test model for horizontal wells with fracture networks

3.2 試井?dāng)?shù)學(xué)模型特征

基于上述模型，考慮原始儲(chǔ)層的補(bǔ)給效應(yīng)，對(duì)試井?dāng)?shù)學(xué)模型特征進(jìn)行分析。由圖5a中可看出，復(fù)雜縫網(wǎng)壓裂水平井的井底壓力特征曲線可分為7個(gè)階段，包括：井筒儲(chǔ)集和表皮效應(yīng)、主裂縫雙線性流、壓裂改造區(qū)縫網(wǎng)系統(tǒng)中線性流、壓裂改造區(qū)基質(zhì)向縫網(wǎng)系統(tǒng)的流體竄流[23]、壓裂受效區(qū)線性流、壓裂受效區(qū)邊界控制流和原始儲(chǔ)層向壓裂受效區(qū)的弱補(bǔ)給效應(yīng)。其中，基質(zhì)向縫網(wǎng)系統(tǒng)的流體竄流階段，壓裂導(dǎo)數(shù)曲線出現(xiàn)下凹；壓裂受效區(qū)線性流階段，壓力導(dǎo)數(shù)曲線出現(xiàn)1/2斜率段；壓裂受效區(qū)邊界流階段，壓力導(dǎo)數(shù)曲線出現(xiàn)1斜率段；弱補(bǔ)給效應(yīng)階段，壓力導(dǎo)數(shù)曲線下掉。這些模型特征可為縫網(wǎng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

圖5 不同縫網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)下試井模型理論雙對(duì)數(shù)特征曲線Fig.5 Log-log plot showing the impacts of different parameters on the pressure transient behaviors of horizontal wells with fracture networksa.不同裂縫長(zhǎng)度；b.不同裂縫導(dǎo)流能力；c.不同縫網(wǎng)儲(chǔ)容比；d.不同竄流系數(shù)；e.不同敏感性系數(shù)；f.不同補(bǔ)給因子1.井筒儲(chǔ)集和表皮效應(yīng)；2.雙線性流；3.壓裂改造區(qū)線性流；4.流體竄流；5.壓裂受效區(qū)線性流；6.邊界控制流；7.弱補(bǔ)給效應(yīng)

進(jìn)一步對(duì)模型特征進(jìn)行敏感性分析，分析主裂縫參數(shù)、次裂縫網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、滲透率應(yīng)力敏感系數(shù)和補(bǔ)給阻力系數(shù)對(duì)試井曲線特征的影響。經(jīng)過(guò)敏感性分析發(fā)現(xiàn)，主裂縫半長(zhǎng)和導(dǎo)流能力主要影響裂縫雙線性流和壓裂改造區(qū)線性流階段，隨著主裂縫半長(zhǎng)增大和導(dǎo)流能力下降，雙線性流階段時(shí)間越短，甚至?xí)谎谏w。壓裂改造區(qū)的次裂縫網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)容比及基質(zhì)竄流系數(shù)主要影響下凹的深度和出現(xiàn)時(shí)間，反映基質(zhì)向次裂縫網(wǎng)路的供油能力和速度。滲透率應(yīng)力敏感系數(shù)和補(bǔ)給阻力系數(shù)對(duì)曲線后期影響明顯，應(yīng)力敏感系數(shù)越大，壓降損失越大，曲線越往上翹。補(bǔ)給阻力系數(shù)越大，原始儲(chǔ)層流體補(bǔ)給能力越差，越接近與封閉邊界特征。因此，不同的改造效果和儲(chǔ)層物性下，復(fù)雜縫網(wǎng)壓裂水平井的試井曲線特征不同，這為通過(guò)壓裂水平井試井資料評(píng)價(jià)縫網(wǎng)系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。

4 實(shí)例應(yīng)用

選取準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾地區(qū)一口致密油大型壓裂水平井JHW，利用建立的縫網(wǎng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法開(kāi)展實(shí)例應(yīng)用分析。JHW井是準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)構(gòu)造區(qū)域中蘆草溝組上甜點(diǎn)體中一口井，位于吉木薩爾凹陷致密油層富集區(qū)JH井區(qū)(圖6)，上甜點(diǎn)體儲(chǔ)層孔隙度6.09%～25.79%，平均為10.99%，滲透率(0.001～0.284)×10-3μm2，平均為0.012×10-3μm2，滲透率小于0.1×10-3μm2樣品占比90.9%，該油藏屬典型的致密油儲(chǔ)層[24-27]。目的層儲(chǔ)層溫度為82 ℃，原始地層壓力約為37.6 MPa。該井于2016年11月4日在完鉆，完鉆井斜深4 145.00 m，完鉆水平段長(zhǎng)1 237.00 m。于2017年5月31日至6月10日，JHW井進(jìn)行了多段多簇體積壓裂。共壓裂27段，平均段間距為43.7 m，27段中第1段射孔1簇3.0 m，第2—27段射孔3簇，每簇1.0 m，總射孔簇?cái)?shù)為79。共注入壓裂液為37 547.9 m3，總加砂量為2 475 m3。平均每段注入壓裂液為1 390.7 m3，加砂為91.9 m3。井口破裂壓力平均為67.5 MPa，停泵壓力平均為40.2MPa。在壓裂過(guò)程中，通過(guò)分析微地震數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)沿著井筒方向分布著復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)構(gòu)造區(qū)域[28]Fig.6 Tectonic zones in the eastern part of the Junggar Basin[28]a.吉木薩爾凹陷位置；b.盆地東部地區(qū)構(gòu)造① 沙奇凸起；② 五彩灣凹陷；③ 帳北斷褶帶；④ 石數(shù)溝凹陷；⑤ 黃草湖凸起；⑥ 石錢(qián)灘凹陷；⑦ 黑山凹陷；⑧ 梧桐窩子凹陷；⑨ 北三臺(tái)凸起；⑩ 吉木薩爾凹陷； 古西凸起； 古城凹陷； 古東凸起； 木壘凹陷； 南緣山前斷褶帶； 阜康凹陷； 白家海子凹陷； 東道海子凹陷； 克拉美麗造山帶； 博格達(dá)構(gòu)造帶

4.1 試井曲線擬合

由前文可知，通過(guò)壓裂水平井的試井資料，可對(duì)裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，為了評(píng)價(jià)JHW壓裂水平井的裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用文中建立的復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)試井?dāng)?shù)學(xué)模型對(duì)JHW井試井測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行試井曲線擬合分析評(píng)價(jià)，利用不斷調(diào)參的方法，獲得最佳的縫網(wǎng)系統(tǒng)擬合參數(shù)。圖7為JHW壓裂水平井的試井曲線擬合分析圖，表2為JHW壓裂水平井儲(chǔ)層、井筒和縫網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)評(píng)價(jià)表。

表2 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾地區(qū)JHW壓裂水平井儲(chǔ)層和縫網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)Table 2 Parameters of fractured networks and reservoirs in Well JHW of the Jimusar area in the Junggar Basin

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾地區(qū)JHW井試井曲線擬合分析曲線Fig.7 Fitting curves of testing in Well JHW in the Jimusar area in the Junggar Basin

4.2 試井曲線擬合結(jié)果驗(yàn)證

利用所評(píng)價(jià)的儲(chǔ)層和復(fù)雜縫網(wǎng)參數(shù)結(jié)果進(jìn)行壓力和產(chǎn)量耦合分析，以檢驗(yàn)JHW井結(jié)果的可靠性。圖8中理論曲線和實(shí)際曲線對(duì)比結(jié)果表明，曲線吻合程度較高，證明了JHW壓裂水平井縫網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)評(píng)價(jià)較可靠。

圖8 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾地區(qū)JHW壓裂水平井縫網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)評(píng)價(jià)驗(yàn)證Fig.8 Evaluation of fracture-network parameters along fractured horizontal Well JHW in Jimusar area of the Junggar Basina.日產(chǎn)油量和累積產(chǎn)油量擬合；b.壓力擬合

4.3 裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)評(píng)價(jià)

裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)大型壓裂改造后，JHW井附近形成了主裂縫和壓裂改造區(qū)，分布在水平井兩翼，壓裂改造區(qū)半寬為335.54 m。壓裂改造區(qū)由基質(zhì)和次裂縫網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，類似于雙重孔隙介質(zhì)，次裂縫網(wǎng)起流體滲流通道作用，基質(zhì)起流體供給作用。次裂縫網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)容比為6.30%～17.99%，壓裂改造區(qū)滲透率為100.8×10-3μm2。主裂縫為有限導(dǎo)流兩翼縫，裂縫半長(zhǎng)為135 m，導(dǎo)流能力為118.87×10-3μm2·m。

5 結(jié)論

1) 推導(dǎo)了含原始儲(chǔ)層、壓裂受效區(qū)和壓裂改造區(qū)主裂縫及次裂縫網(wǎng)絡(luò)的試井?dāng)?shù)學(xué)模型，考慮了非均勻縫網(wǎng)和弱補(bǔ)給等復(fù)雜因素。文中試井?dāng)?shù)學(xué)模型結(jié)果與商業(yè)試井軟件結(jié)果基本吻合，可靠性得到驗(yàn)證。

2) 復(fù)雜縫網(wǎng)壓裂水平井的井底壓力特征曲線可分為7個(gè)階段，包括：井筒儲(chǔ)集和表皮效應(yīng)、主裂縫雙線性流、壓裂改造區(qū)縫網(wǎng)系統(tǒng)中線性流、壓裂改造區(qū)基質(zhì)向縫網(wǎng)系統(tǒng)的流體竄流、壓裂受效區(qū)線性流、壓裂受效區(qū)邊界控制流和原始儲(chǔ)層向壓裂受效區(qū)的弱補(bǔ)給效應(yīng)。

3) 主裂縫半長(zhǎng)和導(dǎo)流能力主要影響裂縫雙線性流和壓裂改造區(qū)線性流階段。壓裂改造區(qū)的次裂縫網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)容比及基質(zhì)竄流系數(shù)主要影響下凹的深度和出現(xiàn)時(shí)間，反映基質(zhì)向次裂縫網(wǎng)路的供油能力和速度。滲透率應(yīng)力敏感系數(shù)和補(bǔ)給阻力系數(shù)對(duì)曲線后期影響明顯，補(bǔ)給阻力系數(shù)越大，原始儲(chǔ)層流體補(bǔ)給能力越差，越接近與封閉邊界特征，為通過(guò)井底壓力特征評(píng)價(jià)縫網(wǎng)系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。

4) 裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)大型壓裂改造后，JHW井附近形成了主裂縫和壓裂改造區(qū)，分布在水平井兩翼，壓裂改造區(qū)半寬為335.54 m。次裂縫網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)容比為6.09% ～ 17.99%，壓裂改造區(qū)滲透率為100.8×10-3μm2。主裂縫為有限導(dǎo)流兩翼縫，裂縫半長(zhǎng)為135 m，導(dǎo)流能力為118.87×10-3μm2·m。

符號(hào)說(shuō)明

B—流體體積系數(shù)，m3/m3；

Ct—綜合壓縮系數(shù)，MPa-1；

CFD—主裂縫的導(dǎo)流能力，無(wú)因次；

RCD—壓裂改造區(qū)的導(dǎo)流能力，無(wú)因次；

h—厚度，m；

Kf1—壓裂改造區(qū)次裂縫網(wǎng)絡(luò)滲透率，μm2(f1為壓裂改造區(qū)次裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參數(shù))；

Km—基質(zhì)滲透率，μm2(m為基質(zhì)系統(tǒng)參數(shù))；

K2—壓裂受效區(qū)滲透率，μm2；

K3—原始儲(chǔ)層區(qū)滲透率，μm2；

KF—主裂縫滲透率，μm2(F為主裂縫壓力系統(tǒng)參數(shù))；

KFwF—主裂縫導(dǎo)流能力，μm2·m；

n—主裂縫數(shù)目，無(wú)因次；

pf1—壓裂改造區(qū)次裂縫網(wǎng)絡(luò)壓力，MPa；

pm—基質(zhì)壓力，MPa；

p2—壓裂受效區(qū)壓力，MPa；

p3—原始儲(chǔ)層區(qū)壓力，MPa；

pF—主裂縫壓力，MPa；

pi—初始地層壓力，MPa；

qw—壓裂水平井產(chǎn)量，m3/d；

S—表皮系數(shù)，無(wú)因次；

t—壓裂水平井生產(chǎn)時(shí)間，h；

wF—主裂縫寬度，m；

ye—壓裂受效區(qū)半寬，m；

yF—主裂縫半長(zhǎng)，m；

α—形狀因子，m-2；

γ—應(yīng)力敏感系數(shù)，MPa-1；

β—補(bǔ)給阻力系數(shù)，m；

κFD—主裂縫的擴(kuò)散比，無(wú)因次；

κ2D—壓裂受效區(qū)的擴(kuò)散比，無(wú)因次；

μ—流體粘度，mPa·s；

Φ—孔隙度，%；

ω—壓裂改造區(qū)次裂縫網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)容比，無(wú)因次；

λ—基質(zhì)竄流系數(shù)，無(wú)因次。