有關(guān)水平井壓裂參數(shù)優(yōu)化的研究

邢連廣（中國石油集團長城鉆探工程有限公司壓裂公司，遼寧 盤錦 124107）

針對那些開發(fā)低滲和特低滲氣田等難動用儲層進行開發(fā)的時候，需要用到水平井壓裂技術(shù)，這種技術(shù)實現(xiàn)壓裂水平井增產(chǎn)的機理是改變原有的徑向流模型為線性流體滲流模式。若只是從單一因素的角度對水平井壓裂效果的參數(shù)進行優(yōu)化，往往會導(dǎo)致在敏感性分析上缺乏全面性，容易忽略部分影響較小的因素。筆者從多個方面對影響因素進行分析，同時輔以實例優(yōu)化水平井壓裂參數(shù)。

1 壓裂效果影響因素分析

1.1 裂縫長度

實際作業(yè)過程中，隨著水平井壓裂裂縫長度的增加，水平井的產(chǎn)能會隨之上升，并且生產(chǎn)時間增加也會使得這種正相關(guān)更加明顯。當(dāng)保持其他參數(shù)不變，一個油藏的最優(yōu)裂縫長度是固定的，能夠讓輸入和輸出保持最佳比例。在這種情況下，實際考慮的最佳值，應(yīng)該是180m的裂縫半長。

1.2 裂縫條數(shù)

若水平井裂縫之間的距離是150m，那么就應(yīng)該考慮裂縫的數(shù)量同產(chǎn)量之間的關(guān)系，裂縫數(shù)量增加的同時，一個油井的產(chǎn)量也會隨之出現(xiàn)增長，不過若裂縫數(shù)量過多，那么產(chǎn)能的增幅就會出現(xiàn)一定程度的下降。通過對這種現(xiàn)象進行分析發(fā)現(xiàn)：若裂縫之間的距離隨著數(shù)量的增加而減少，那么相互之間的裂縫干擾程度會直線增加，而且大幅度降低地層壓力。

1.3 裂縫間距

若一個油井內(nèi)有兩個半長為100m的裂縫，就應(yīng)該對裂縫間距的影響進行研究。油井的產(chǎn)量會隨裂紋間距發(fā)生變化，當(dāng)參數(shù)大于200m的時候，產(chǎn)量的變化不大。對出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因進行分析發(fā)現(xiàn)：間距的變化會導(dǎo)致裂縫之間干擾發(fā)生變化，當(dāng)干擾變得嚴重的時候會在縫間形成低壓區(qū)，處在縫隙內(nèi)部的流體會收到方向相反的兩個力，導(dǎo)致該區(qū)域成為死油區(qū)域，使得能夠開采出來的油量不多。若油達到自身的飽和度時，縫隙內(nèi)不會出現(xiàn)油的流入，若縫隙間距因為各種原因出現(xiàn)擴大的情況，干擾就會隨之削弱，若間距降到200m，干擾就會消失，所以產(chǎn)油量在此時并不會隨著間距的增加而出現(xiàn)變動，筆者通過對實例研究發(fā)現(xiàn)，裂縫間距保持在200m以上最佳。降低干擾并不會增加額外的費用，所以應(yīng)當(dāng)盡量加大間距，但前提必須保證產(chǎn)量。

1.4 裂縫角度

水平井筒的選定往往會受地質(zhì)條件的影響，并不一定是沿最大主應(yīng)力方向的。通常，油井的產(chǎn)量會隨著裂紋角度呈正相關(guān)。原因分析如下：裂縫角度增大是因為裂縫之間的垂直距離的增加，若原本收到裂縫控制的流域面積出現(xiàn)擴張，與此同時，縫間干擾也會隨之削弱。選定最佳的裂縫傾角是直角。

2 非均勻裂縫優(yōu)化

2.1 裂縫間距

實際作業(yè)的時候，當(dāng)?shù)搅藟毫循h(huán)節(jié)，井筒可能會需要進行非均勻性分布，因為非均勻的地面應(yīng)力分布，井壁應(yīng)力分布的兩端需要對壓裂縫間距進行，最終獲取非均勻裂縫間距和產(chǎn)量之間的關(guān)系。實踐證明，油井的產(chǎn)量并不會隨著方案的變化而出現(xiàn)明顯的差異，采取單間距方案的效果最好。

2.2 裂縫分布

產(chǎn)量跟裂縫的分布有一定程度的聯(lián)系，結(jié)合上述研究得出的有關(guān)非均勻裂縫的影響效果的結(jié)果來看，方案之間的差異并不大，油井內(nèi)部的每個裂紋都有足夠的排油區(qū)，保證裂縫之間的干擾最小，不夠考慮到地質(zhì)條件的復(fù)雜性，往往難以做到。

2.3 裂縫長度

若多條裂縫同時，此時位于當(dāng)中位置的裂縫會屏蔽兩頭的裂縫，影響自身的功能，從而拉低產(chǎn)能。在分析過程中，得出結(jié)論，產(chǎn)量最大的時候，總裂紋長度也是最大的，得到最大的收益。對其原因進行分析，得知是因為中間裂縫的屏蔽效應(yīng)。

2.4 導(dǎo)流能力

產(chǎn)量會隨著初始裂縫導(dǎo)流能力變化而受到影響，二者之間成正相關(guān)；隨著生產(chǎn)時間的增加，導(dǎo)流能力和壓裂數(shù)都會出現(xiàn)一定程度的下降，此時不同裂縫之間的導(dǎo)流能力相近。初期，裂縫的導(dǎo)流能力和衰減系數(shù)之間的關(guān)系并不明顯，后期產(chǎn)量和衰減系數(shù)之間呈負相關(guān)。

2.5 儲層參數(shù)

影響壓裂水平井產(chǎn)能的另一個因素就是儲層參數(shù)，儲層的初始磁導(dǎo)率和壓裂水平井壓力會影響產(chǎn)量，相互之間是正相關(guān)關(guān)系；含水飽和度上升，則油產(chǎn)量減少，相對滲透率曲線的形狀決定了下降的幅度，兩相流區(qū)和陡度相對滲透率曲線也對壓裂產(chǎn)能有影響。

2.6 多因素影響裂縫參數(shù)優(yōu)化設(shè)計

進行單方面因素分析的時候，通常選取的是5個對壓裂效果有明顯影響的因素，分別是裂縫半長、裂縫數(shù)量、間距、裂縫角和裂縫導(dǎo)流能力，考察指標(biāo)通常取一年的生產(chǎn)量。

3 結(jié)語

通過建立起水平井壓裂三維油水兩相流模型，對壓裂進行研究，設(shè)置壓裂裂縫參數(shù)，包括水平井壓裂的數(shù)量、長度、間距和角度，進行非均勻分布模擬，得出儲層參數(shù)和壓裂時間對實際施工作業(yè)的影響，綜合分析單因素敏感性，對壓裂設(shè)計的參數(shù)進行優(yōu)化，得出最優(yōu)裂縫條數(shù)為3-4條，半長是180m，角度為90度，保持距離為200m，此時，產(chǎn)能受到非均勻性影響的程度最小，初始裂縫導(dǎo)流能力能夠保持在最佳水平。

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