蘇里格氣田某區(qū)塊低滲砂巖氣藏水平井壓裂效果評價

余書漫 （長江大學(xué)計算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州434023）

陳啟文，張春雨，劉剛果，張文強(qiáng)，周通 （中石油長慶油田公司第四采氣廠，陜西西安710021）

蘇里格氣田某區(qū)塊為典型的低孔、低滲、低壓氣藏，自投產(chǎn)后單井產(chǎn)量總體上偏低。理論和實(shí)踐證明通過較大規(guī)模的壓裂改造，可以顯著提高開采效率。通過針對區(qū)塊的壓裂研究和現(xiàn)場實(shí)踐，該區(qū)塊已形成了一套加砂壓裂綜合工藝技術(shù)，應(yīng)用效果顯著。筆者在已有的壓裂改造資料的基礎(chǔ)上，利用FracproPT軟件對各項壓裂影響因素進(jìn)行評估，找出最適合該區(qū)塊的參數(shù)；同時應(yīng)用Eclipse數(shù)值模擬軟件對體積壓裂縫網(wǎng)技術(shù)與常規(guī)分段壓裂技術(shù)的效果進(jìn)行了探討，為今后的壓裂開發(fā)低滲致密氣藏提供了一定的技術(shù)支持。

1 區(qū)域地質(zhì)概況與開發(fā)現(xiàn)狀

研究工區(qū)地表為沙漠、堿灘和草地。地層產(chǎn)狀較平緩，地形相對高差不超過40m，地面海拔一般為1330～1350m。大面積分布的巖性氣藏，主要產(chǎn)氣層盒8段和山1段，埋深3200～3500m。截止2014年3月，工區(qū)共投產(chǎn)壓裂水平井76口，平均套壓11.09MPa，單井日產(chǎn)氣量3.22×104m3，平均壓降速率0.047MPa／d，平均單井累計產(chǎn)量3958.7×104m3。

2 水平井壓裂效果評價

生產(chǎn)實(shí)際表明，蘇里格氣田水平井壓裂所產(chǎn)生的水力壓裂裂縫主要為橫向的垂直裂縫，橫向裂縫比縱向裂縫更有利于產(chǎn)能的提高。筆者主要應(yīng)用FracproPT壓裂設(shè)計分析軟件、Eclipse數(shù)值模擬軟件對水平井壓裂改造進(jìn)行研究，所研究的壓裂影響因素包括壓裂段數(shù)、裂縫間距以及壓裂改造方式。

2.1 壓裂改造段數(shù)對壓裂效果的影響

隨著壓裂工藝技術(shù)的不斷完善，特別是低滲、特低滲油氣藏，大部分水平井都是采用多段壓裂技術(shù)以大幅度提高開發(fā)效果。通過利用FracproPT軟件模擬壓裂過程，分析壓裂段數(shù)對水平井產(chǎn)能的影響。統(tǒng)計分析區(qū)塊內(nèi)Ⅰ類水平井的物性參數(shù)與壓裂施工，建立軟件所需數(shù)據(jù)如1所示。

表1 壓裂模擬所需數(shù)據(jù)表

將以上數(shù)據(jù)輸入FracproPT軟件中，模擬壓裂過程，并分析壓裂后3年內(nèi)的產(chǎn)能，導(dǎo)出數(shù)據(jù)如2所示。

表2 不同水平段長與段數(shù)對應(yīng)累計產(chǎn)量數(shù)據(jù)表

分析表2發(fā)現(xiàn)，不管水平段長怎樣變化，隨著段數(shù)的增加，累計產(chǎn)量明顯提高，并且存在一個最優(yōu)段數(shù)，使得累計產(chǎn)量最高，再增加壓裂段數(shù)，累產(chǎn)下降。曲線類型近似波峰形曲線，如圖1所示。以水平段長度為800m為例，壓裂段數(shù)為9時，對應(yīng)的累計產(chǎn)量4663.97×104m3，達(dá)到最大值。因此Ⅰ類井壓裂段數(shù)最優(yōu)值為9段。依此方法分別分析該區(qū)塊Ⅱ和Ⅲ類水平井，得出其壓裂段數(shù)最優(yōu)值分別為9段和10段。

2.2 裂縫間距對壓裂效果的影響

為了論證裂縫間距對壓裂效果的影響，設(shè)計了5種裂縫間距組合方案對產(chǎn)能進(jìn)行模擬。分別是：在總間距一定的情況下，取等間距（情形Ⅰ）、間距從小到大（情形Ⅱ）、從大到?。ㄇ樾微螅啥诵≈虚g大（情形Ⅳ）和兩端大中間?。ㄇ樾微酰?，如圖2所示。將水平段段長設(shè)置為850m，裂縫與水平段端部和根部的最短距離均設(shè)為200m，地層物性數(shù)據(jù)與表1相同。則5種裂縫間距組合的各段長度和模擬生產(chǎn)了1、3、5年的產(chǎn)能數(shù)據(jù)如表3所示。

生產(chǎn)1、3、5年的累計產(chǎn)量柱狀圖如圖3所示。分析發(fā)現(xiàn)兩端小中間大（情形Ⅳ）的間距形式下，生產(chǎn)1、3、5年的產(chǎn)量均相對較高，其余的情形下的累產(chǎn)較低。因此確定最佳的間距組合形式是兩端小中間大（情形Ⅳ）。

圖1 水平段長度為800m時壓裂段數(shù)與累計產(chǎn)能關(guān)系圖

圖2 5種裂縫間距組合效果圖

表3 5種間距組合下的累產(chǎn)數(shù)據(jù)表

2.3 壓裂改造方式對壓裂效果的影響

研究主要針對未壓裂水平井、分段壓裂水平井和體積壓裂水平井3種形式展開壓裂效果評價。對于改造體積的計算方法有很多種，筆者研究采用Warpinski提出的縫網(wǎng)的計算方法，假設(shè)針對水平井體積壓裂后形成裂縫相互垂直的縫網(wǎng)形態(tài)。

為了針對該區(qū)塊水平井進(jìn)行體積壓裂數(shù)值模擬研究，在了解該區(qū)塊地質(zhì)特征后，在設(shè)定地層平均地層壓力為30.9MPa、平均孔隙度為7.34%、平均滲透率為0.433mD、砂體厚度為48m的低滲透氣藏中進(jìn)行體積壓裂。采用Eclipse軟件模擬，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)160×160×8，模擬工區(qū)1600m×1600m×48m，水平井水平段長830m，水平段壓裂5段，裂縫半長140m。

圖3 5種間距組合生產(chǎn)1、3、5年的累計產(chǎn)量

3種情況下在各時間段內(nèi)日產(chǎn)氣與累產(chǎn)氣量如表4、表5所示。

表4 不同生產(chǎn)時間水平井日產(chǎn)氣量表

從表4和表5可以看出，日產(chǎn)氣量水平井壓裂比未壓裂保持穩(wěn)產(chǎn)時間要長久，而生產(chǎn)10年后，壓裂的日產(chǎn)氣量不及未壓裂改造方式；累計產(chǎn)氣量前20年壓裂與未壓裂差別較大；20年后，累計產(chǎn)氣量壓裂與未壓裂的差別在縮小，到30年末體積壓裂與分段壓裂的累計產(chǎn)量差別僅為3×104m3。因此從產(chǎn)能和經(jīng)濟(jì)角度看，分段壓裂效果較理想。

表5 不同生產(chǎn)時間水平井累產(chǎn)氣量表

3 結(jié)論

通過對壓裂段數(shù)、裂縫間距以及壓裂改造方式3種壓裂產(chǎn)能影響因素的評價分析得出：

1）Ⅰ、Ⅱ類井裂縫段數(shù)控制在9段，Ⅲ類井裂縫段數(shù)控制在10段的壓裂效果最優(yōu)。

2）裂縫間距以中間間距大，兩側(cè)間距窄的壓裂方式效果較理想。

3）壓裂水平井比未壓裂井增產(chǎn)明顯；而從產(chǎn)能和經(jīng)濟(jì)角度看，分段壓裂比體積壓裂效果更好。

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