壓裂斜井模型分析

辛瑩娟，于 雪，高 茜

(咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 能源化工研究所，陜西 咸陽 712000)

斜井及壓裂斜井技術(shù)對于開采薄油氣層、動(dòng)用常規(guī)方式難以動(dòng)用的儲(chǔ)量及剩余儲(chǔ)量、暴露更多的天然裂縫系統(tǒng)、提高注水量、加速投資回收、提高水平井經(jīng)濟(jì)效益等方面具有重要意義。

1 壓裂斜井模型

1.1 裂縫生產(chǎn)時(shí)地層中任意一點(diǎn)的壓降

圖1 裂縫等分示意圖

設(shè)斜井的井軸方向?yàn)閆′方向，裂縫與斜井井筒的夾角為α(0°<α<90°)。將裂縫兩翼等分為2n等份，每等份均作為一個(gè)點(diǎn)匯來研究，這時(shí)裂縫上點(diǎn)匯的坐標(biāo)與裂縫的長度和夾角α有關(guān)。

裂縫在t時(shí)刻地層中任意一點(diǎn)(x′,y′)處產(chǎn)生的壓降為：

(1)

1.2 裂縫生產(chǎn)時(shí)的斜井模型

如果裂縫的左翼長度為Lfl，右翼長度為Lfr，裂縫左翼尖端壓力為Pfl，右翼尖端壓力為Pfr，裂縫起裂點(diǎn)的坐標(biāo)為(xf,zf)，裂縫平面與斜井井筒的夾角為α，經(jīng)推導(dǎo)，可得出油藏流體經(jīng)裂縫流入井底的流動(dòng)過程的無因次數(shù)學(xué)表達(dá)式：

稱Cfdf為無因次裂縫導(dǎo)流能力。

(3)

2 典型圖版的繪制

圖2 壓裂斜井的雙對數(shù)曲線圖(Cfdf=100) 圖3 壓裂斜井的雙對數(shù)曲線(隨表皮變化)

從圖2可以很明顯的看出，無斜率為1/4的直線存在，但存在斜率為1/2的直線，說明存在線性流，后期壓力導(dǎo)數(shù)為一水平線，說明后期存在徑向流。

圖4 壓裂直井的雙對數(shù)曲線

圖5 壓裂斜井(斜度為0°)的雙對數(shù)曲線

壓裂斜井斜度為0°時(shí)就相當(dāng)于壓裂直井，從圖4和5可以看出，兩個(gè)曲線是吻合的。

3 壓裂斜井的產(chǎn)能分析

大斜度井在壓裂增產(chǎn)過程中與直井的差異較大，主要由于井斜造成裂縫形態(tài)與直井不同，近井筒處出現(xiàn)裂縫彎曲、微裂縫、裂縫窄以及施工壓力異常等現(xiàn)象，影響施工完成。

在水力壓裂過程中，裂縫一般垂直最小主應(yīng)力方向。在一定深度下地層的最小主應(yīng)力是一水平應(yīng)力，因此壓裂處理所形成的裂縫將在一垂直平面內(nèi)。對于大斜度井如果井筒方位與最小水平應(yīng)力方向一致，施工時(shí)將形成與井筒方位垂直的多條裂縫；若井筒方位與最小主應(yīng)力垂直，那么將形成與井筒方位平行的裂縫；當(dāng)斜井井筒方位與最大應(yīng)力方位成一定夾角時(shí)，壓裂產(chǎn)生的裂縫則相當(dāng)復(fù)雜，不同的井斜角及方位角所產(chǎn)生的裂縫不盡相同，有可能存在近井多裂縫，出現(xiàn)裂縫彎曲等現(xiàn)象。

4 結(jié)論

裂縫半長對壓裂斜井產(chǎn)量影響最敏感，隨裂縫半長增長，壓裂斜井產(chǎn)量增大，裂縫寬度與裂縫滲透率對壓裂斜井產(chǎn)量影響較小，但對裂縫產(chǎn)量與斜井段產(chǎn)量影響較大；隨裂縫寬度增寬、裂縫滲透率增大，裂縫產(chǎn)量增大、斜井段產(chǎn)量減小。也就是說，裂縫條數(shù)、裂縫半長、裂縫寬度，裂縫滲透率均對產(chǎn)能有影響，但其影響程度是依次減小的。