文摘

二级裂缝间距/孔径有很大影响multifractured水平井的流动行为。摘要次生裂缝间距的影响/刺激的孔径分布对孔隙度和渗透率储层体积。提出了一种新的分形复合流模型,可以全面描述二级裂缝间距/孔径刺激储集层体积的异质性。结果表明,分形维数越大的次级断裂孔径,无因次流量越大。分形维数的次生裂缝间距越小,无量纲流量越小。二级裂缝间距分布对流动行为有更大的影响力比二级断裂孔径分布。如果二次裂缝间距的异质性或孔径不考虑,井底压力曲线和生产将大大改变。最后,该模型应用于匹配两个实际的生产数据字段。

1。介绍

非常规储层,如紧或页岩储层,通常渗透率很低,很难获得经济产量(1,2]。水力压裂技术已经广泛用于有效地提高非常规储层的生产(3]。截至2012年,在美国大约有85%的页岩气井生产使用水平井多级压裂技术(4]。有很多复杂的二次骨折中创建液压骨折周围地区(5),该地区被称为刺激储集层体积(SRV) [6]。在过去的两年里,国内学者研究了SRV影响因素;结果表明,基质渗透率和二次裂缝间距SRV[扮演着重要角色5]。从20欧元的分析可以看出,如果地区储层生产的贡献可以忽略不计(3,7,8]。

在非常规储层天然裂缝的分布很复杂,储层非均质性和应力场进行二次裂缝间距和孔径分布更为复杂9]。因此,为了模拟二级断裂分布,学者们提出了一个非传统骨折模型(10,11),详细描述了水力裂缝和次生裂缝分布的非结构化网格。相比之下,网络模型使用了两个正交平面网格来表示裂缝网络,这是一个简单而有效的裂缝建模方法(12,13]。然而,网络模型理想化的二次骨折的分布并不能代表实际的二次断裂分布。二次断裂分布SRV可以直观地通过微震监测获得。研究表明,二次骨折周围液压骨折可以退化与分形理论模型(14- - - - - -17]。很多研究表明,裂缝间距分布符合分形尺度分布的分形维数的定义描述裂缝间距分布(18- - - - - -21]。从自然获得的分形维数直接骨折应用断裂的次级断裂分析水平井,被广泛用来分析流动行为受到复杂的骨折在分析/ semianalytical模型(22- - - - - -26]。

在大多数研究中,次级断裂孔径通常被假定为均匀分布,孔径或次级断裂是遵循一个特殊的分布、对数正态分布等(27]。金姆和Schechter [28)用CT扫描研究二级断裂,和结果表明,二次骨折孔径分布符合对数正态分布。第一次,盛et al。21孔径)提出了裂缝的分形维数来描述二次骨折孔径分布。结果表明,分形方程是更一般的具体分布,如指数、线性的,权力,和均匀分布。

压裂水平井的流动行为研究中,数值模拟,分析和semianalytical模型被广泛使用。数值模拟模型更精确,但计算消耗和不适合实际的水库12]。分析/ semianalytical方法简单和快速,和线性流模型,包括双线性流模型(29日),三线性流模型(30.),five-zone复合线性流模型(8),通常用于multifractured水平井。上述学者提出的线性流模型一般使用dual-media模型描述了深水区,而USRV地区主要是单一媒体所描述的模式30.]。三线性流模型主要适用于水力裂缝间距很小的情况和储层之间的液压骨折完全刺激。five-zone复合线性流模型适用于液压骨折之间的水库的情况不是完全刺激。因此,five-zone复合线性流模型更通用。二级裂缝孔隙度渗透率和裂缝间距/孔径分布对压力的反应有很大的影响。目前,CDE(统一的裂缝间距和均匀的孔隙度和渗透率,31日- - - - - -35]),MCDE(变量裂缝间距和均匀的孔隙度和渗透率,36- - - - - -39]),FDE(统一的裂缝间距和分形孔隙度和渗透率,22- - - - - -26,40])和DMFDE(孔隙度、渗透率变量裂缝间距和变量,(41)主要是用来模拟dual-media模型中的流动行为。尽管次生裂缝间距的影响/孔径的孔隙度和渗透率断裂系统研究,目前还没有分别分析/ semianalytical模型可以同时考虑次生裂缝间距的影响在流体流动和光圈。

本文基于five-zone复合线性流模型、分形复合流multifractured水平井模型,可以全面描述二级裂缝间距/孔径分布提出了SRV地区。次生裂缝间距的影响/孔径SRV地区裂缝孔隙度和渗透率的分形描述理论。基于模型,二次骨折异质性对流动行为的影响进行了分析,模型应用于两个实际的水库。

2。Multifractured水平井的分形复合流模型

2.1。物理模型

假设水平井位于水库的中心,并在此基础上,进一步假定对井筒流体流动是完全对称的。单处骨折的流型控制区域对称分布对液压骨折,这只有四分之一的一个裂缝控制流区域需要考虑在研究过程(图1)。该地区我的液压骨折multifractured水平井。液压骨折有一个相对较小的宽度,裂缝长宽比很大,和水力裂缝内的渗透率相对较大。该地区SRV II。自然骨折在这个领域进一步扩展,并创建了二次骨折形成复杂的次生裂缝网络。次生裂缝间距/孔径分布的异质性在这个领域有一个很好的对流体流动的影响,需要考虑。地区第三、第四区域和地区V如果库区。这个地区保持原来的非常规储层的特征,和天然裂缝仍然关闭。假设水力裂缝提示关闭,地区之间没有直接的流体交换我三世和区域。


图1
单处骨折流区域的示意图。
2.2。数学模型
2.2.1。如果储层体积流方程

地区第三、第四区域和地区V如果水库地区的体积。类似传统的线性流模型,流体输运方程地区V,第三第四区域,区域分别可以写(8] 在哪里 矩阵渗透率,D。 孔隙压力的地区V, atm。 基质孔隙度,无量纲。 是矩阵的压缩因子,自动取款机1。 粘度,mPa·s。 是时间,s。 在哪里 第四是区域的孔隙压力,自动取款机。 水力裂缝的半身像,厘米。 在哪里 第三是区域的孔隙压力,自动取款机。

为方便计算,无量纲参数定义如下: 在哪里 是无量纲压力,无量纲。 的裂缝渗透率dual-media模型在深水区域,D。 是储层厚度,厘米。 是初始储层压力,自动取款机。 是流量,厘米3/ s。 在哪里 是无量纲时间,无量纲。 深水区域的总孔隙度,无量纲。 深水区域的总压缩系数,自动取款机吗1。

如果区域的流体流动方程进行无量纲,转化为拉普拉斯空间,并结合不同地区的边界条件;不同地区的流动方程,这是(我)地区V: (2)区域4: (3)第三区域:

2.2.2。流方程刺激储层体积

SRV地区次生裂缝间距的影响/孔径对裂缝孔隙度渗透率的分形描述二次裂缝间距分布(FFSD)和分形二次骨折孔径分布(FFAD) [21),如下: 在哪里 SRV地区的裂缝孔隙度,无量纲。 参考点的裂缝孔隙度,无量纲。 参考点的位置,厘米。 的分形维数是次生裂缝间距,无量纲。 在哪里 参考点是裂缝渗透率,D。 孔径是二级断口的分形维数,无量纲。 分形指数,无量纲。

分形孔隙度和渗透率的另一个重要的参数方程,分形指数,也充分讨论研究盛et al。21]。与传统的分形孔隙度和渗透率模型,盛等。21]认为分形指数是不均匀地分布在实际的水库。这是更接近实际情况。认为分形指数可以计算的 (21] 在哪里 参考点的次生裂缝间距,厘米。

在本文中,我们将分形裂缝孔隙度和渗透率模型(方程(9),(10),(11))的流动方程SRV地区传统five-zone复合线性流模型。因此,它可以准确地描述流体在一个复杂的次级断裂的深水区域。考虑到有pseudo-steady-state矩阵和断裂之间的流动,流动方程,考虑二次裂缝间距/孔径异质性可以表示为 在哪里 是dual-media矩阵块的形状系数模型,厘米吗2。 是二次骨折的孔隙压力,自动取款机。 是矩阵块的孔隙压力,自动取款机。

和 在哪里 水力裂缝的半宽度,厘米。 从二次骨折是质量传递矩阵,厘米吗3/ s。 是流体密度,g / cm吗3。

同样,SRV中的流体流动方程进行无量纲,转化为拉普拉斯空间,并结合边界条件, 在哪里 横流式的系数,无量纲。 是存储二级断裂比矩阵块,无量纲。

2.2.3。流方程液压骨折

我区域的线性流液压骨折。无论皮肤和井筒储存的影响,水力裂缝中的流动方程 在哪里 水力裂缝的孔隙压力,自动取款机。 水力裂缝渗透率,D。 水力裂缝孔隙度,无量纲。 的压缩因子是液压骨折,自动取款机吗1。

同样,水力裂缝中流体流动方程进行无量纲,转化为拉普拉斯空间,并结合边界条件, 在哪里 是拉普拉斯变量。

2.3。模型的解决方案

semianalytical解决方案的分形复合线性流模型,该地区V, III, IV,该地区二世,和该地区我都解决了,最后,井底压力的行为也可以获得: 在哪里 是无因次井底压力在拉普拉斯域(无量纲)在哪里

根据井底压力和流量之间的关系在拉普拉斯域在恒压条件下,油井生产可以计算 在哪里 是无量纲流量在拉普拉斯域,无量纲。

使用Stehfest数值反演,生产或压力可以倒在拉普拉斯域来获取真实空间的压力和流量。

3所示。结果与讨论

3.1。二次骨折孔径对压力的影响和生产

二次骨折孔径分布的影响流体流动和生产进行了分析。假设二次裂缝的分形维孔径是1.7和1.9,分别二次骨折FFAD孔径可以计算在不同位置的方程,如表所示1。同时,为了分析二次骨折孔径异质性的影响当总二次骨折光阑是相同的,我们将两种情况。案例1中的二次骨折孔径时的平均孔径 是1.7。案例2中的二次骨折孔径时的平均孔径 是1.9。4例显示在表1,二次断裂的影响孔径异质性对压力和生产进行了分析,也在图所示2。

表1
二次骨折孔径的分布与不同情况下(mm)。
(一)压力和压力导数
(一)压力和压力导数
(b)生产
(b)生产
图2
二次骨折孔径对压力的影响和生产。

次生裂缝的分形维数孔径影响不大的无因次压力和流量线性流。从图可以看出,越大 无因次压力越小,中间的生产周期将会和无量纲流量越大。的 几乎没有影响压力导数曲线的斜率在反应达到外边界的压力,这意味着裂缝介质的等效渗透率分布对流动行为的影响不大。从图可以看出,越大 早些时候,压力响应到达外边界。应该注意的是,如果不考虑二级断裂孔径的异质性,井底压力曲线和生产将大大改变。这意味着当平均值用于描述二次骨折光圈,计算井底压力之间的差异相对较大或生产和实际数据。

3.2。次生裂缝间距对压力的影响和生产

次生裂缝间距的影响异质性对流体流动和生产进行了分析。假设 分别是1.7和1.9的次生裂缝间距FFSD方程可以计算出不同位置。同时,为了分析次生裂缝间距的影响异质性时总次生裂缝间距是一样的,我们也将两种情况。例3中的次生裂缝间距时的平均间距 是1.7。例4中的次生裂缝间距时的平均间距 是1.9。4例显示在表2,二次裂缝间距的影响异质性对压力和生产进行了分析,也在图所示3。

表2
次生裂缝间距的分布与不同情况下(cm)。
(一)压力和压力导数
(一)压力和压力导数
(b)生产
(b)生产
图3
次生裂缝间距对压力的影响和生产。

从图可以看出,越小 无因次压力越大,无因次流量越小。压力导数曲线的斜率增加而增加的 在早期阶段的生产,接近1。这是因为当次生裂缝间距的总长度不变,越大 ,统一的二级裂缝间距和相当于SRV孔隙度和渗透率分布将和水力裂缝附近的次生裂缝间距越大。因为较少的液体会从二级裂缝流向矩阵块在早期阶段,越大 交叉流,越明显。应该注意的是,当你考虑均匀分布的次生裂缝间距(例3例4),线性流和交叉流将更加明显。类似于二次骨折孔径的影响,如果二级的异质性不考虑裂缝间距,井底压力和生产曲线也会改变。

3.3。弯曲度分形指数对压力的影响和生产

分形理论中分形指数通常被用来描述裂缝弯曲度的影响。因此,弯曲度的分布分形指数也应该是异构的。弯曲度分形指数异质性的影响流体流动和生产进行了分析。还4例。例5和例7有相同的平均弯曲度分形指数和弯曲度分形指数5时计算 是1.7,考虑弯曲度分形指数的异质性。同样,6和案件8有相同的关系,及其分形指数时计算 是1.9。弯曲度的分布分形指数的四个情况下表所示3。弯曲度的影响分形指数对压力和生产图所示4。弯曲度分形指数代表流体流动距离的长度的裂缝网络。分形指数越小,流体流动路径越短。弯曲度分形指数对整个流阶段有一定的影响。分形指数越小,井底压力会越低,生产速度将越高。从这些数据可以看出,分形指数异质性对井底压力和生产有很大的影响,尤其是在中间的生产周期。

表3
弯曲度的分布分形指数与不同的情况。
(一)压力和压力导数
(一)压力和压力导数
(b)生产
(b)生产
图4
弯曲度分形指数对压力的影响和生产。
3.4。提出了模型在实际领域中的应用

在这里,我们提出的模型应用于匹配两个实际的生产数据字段。生产数据在任何时候和新疆平均井底流动压力的致密油储层,和在其他领域页岩,底部流动压力和生产数据为每个时间是可用的。根据生产数据匹配结果5和6可以看出,本文提出的模型可以与实际生产数据相匹配。同时,基于生产配件,我们可以获得二次裂缝间距和孔径的分布,可以帮助评价压裂水平井。致密油储层中 是1.6, 是1.7。在页岩气藏中, 是1.7, 是1.9。可以看出,页岩中的multifractured水平创造了更多的二次骨折,哪个更好,以提高产量。


图5
提出的模型应用于新疆油田致密油储层。

图6
应用程序模型的页岩气页岩储层。

4所示。结论

multifractured水平井的新的分形复合流模型,可以全面描述二级裂缝间距/孔径异质性。二次骨折异质性流动行为的影响进行了分析。(1)越大 无因次压力越小,中间的生产周期将会和无量纲流量越大。当平均值用于描述二次骨折孔径,计算井底压力之间的差异相对较大或生产和实际数据(2)越小 无因次压力越大,无因次流量越小。如果不考虑二级裂缝间距的异质性,井底压力和生产曲线也会改变(3)弯曲度分形指数有一定的影响整个流阶段;分形指数越小,井底压力会越低,产量越高。分形指数异质性对井底压力和生产有很大的影响,尤其是在中间的生产周期(4)本文提出的模型可以与实际生产数据相匹配。二次裂缝间距和孔径的分布可以从数据拟合,获得和压裂可以评估

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究得到了国家自然科学基金(51704035)。