文摘
水力裂缝操作通常用于提高石油产能低渗透性储层。当开发油田已进入高含水阶段,石油裂缝储层产能可提升。新裂缝的方向形成的裂缝将会改变。新形成的断裂称为重新定位断裂。计算术油井的石油产能,三节骨折骨折包括重新定位。使用多井压降叠加理论推导的解析解术井包括重新定位断裂。数值模拟的结果进行了验证分析的解决方案。比较术以及产能的重新定位和nonreorientation渗透率、偏转角度,重新定位断裂的长度将共同控制术的生产力。当最大主应力方向的渗透率大于最小主应力方向的渗透率,重新定位骨折的能力相对较大。重新定位的偏转角度和长度裂缝将直接影响骨折的排水区域,从而影响工作效率。 The reorientation fractures generated by repeated fracturing have great potential for improving oil deliverability in the anisotropic low-permeability reservoirs.
1。介绍
水力压裂或长垣操作已广泛用于提高石油发展中低渗透性储层的产能。渗透率和孔隙度的参数可以改善由多个压裂(1- - - - - -3]。现有的利益术井已被大量研究证明(4,5]。钻新井相比,术操作是一种经济的方式为提高石油产能(6- - - - - -9]。
术可以在两种形式:一种形式是,新裂缝的方向传播一样的原始断裂,另一个是,新裂缝传播的方向与再分配一个新的方向的压力。传统的水力压裂理论是建立在拉伸断裂的岩石(10- - - - - -12]。许多研究已经进行了裂缝的形成主要是受到诱导应力的影响,地质条件和生产条件。初始裂缝的方向平行于最大主应力的方向(13]。周围的应力骨折减少输出一段时间(当骨折14- - - - - -16]。在重复压裂处理,如果最大地层应力的方向变化,新的断裂和原始断裂可以在一定角度(17,18]。实验室测试的结果,显示在图1再骨折,也证明了方向并非都是沿着原始裂缝方向(19,20.]。更重要的是,雪佛龙石油技术公司的多个失去山油田的压裂裂缝位置大约是30度从原始裂缝方位,它揭示了一个新的骨折的可能性在重复压裂裂缝21]。新方向断裂称为重新定位断裂。重新定位断裂将传播到nonleaking油面积,增加油井的排水区域(22- - - - - -24]。
在实际生产过程中,重新定位断裂表现为多个分支已经成为的主要目的术(25]。它也是实际上增加产量的主要途径。许多研究已经进行了孔隙度和渗透率可以增加了骨折的附近26]。水力压裂裂缝的产生为低渗透油藏的开发创造了有利条件(27- - - - - -30.]。学者们各种单一裂缝的渗流解释(31日- - - - - -33]。Raghavan和Gringarten提出了方法计算效率,考虑油气储层的各向异性(34]。王总结获得的生产力评价和水力压裂井和径向垂直裂缝井流公式与有限电导率(35,36]。有很多分析和semianalytical模型模拟垂直的双翅骨折或水平井37]。然而,仍然有一些研究在分析生产力的重新定位断裂。
一个数学模型来描述各向异性重新定位性骨折的石油产能低渗透性提出了油气储层。模型使用多井压降叠加原理计算积分的石油生产配方重新定位断裂,这是验证通过油藏数值模拟和比较的生产力nonreorientation骨折。该模型是用来研究无限导流裂缝参数的敏感性。证明的生产力转移断裂在不同各向异性低渗透性储层渗透率各向异性的控制,重新定位断裂的长度和角度重新定位断裂和原始之间的断裂。
2。数学模型
2.1。物理模型
应力分布产生重新定位的原理图显示骨折2。这里需要注意的是,这个模型是一个简化模型描述实际断裂挠度。模型在本文中描述了一个裂缝,经验只有一个偏转。这个模型描述了实际计算的原则通过简化multisection偏转断裂成三个部分。这种简化模型大大降低了计算的复杂性。
实际重新定位骨折经常接受多个变位,形成复杂的断裂形态。无论多么复杂的再定位断裂,可以分散到多个骨折,体验小角度偏转。与本文中描述的骨折相比,更复杂的骨折只会增加计算过程的复杂性,没有提出新的要求的解析解的过程。
从图2水力裂缝会导致一个椭圆,压降区。初始裂缝扩展到最大初始应力的方向,这是表示σ 马克斯。在某些生产过程被执行,最大主应力的方向在压力下降区变化σ马克斯方向。长垣断裂扩展的方向σ马克斯。
图3显示了一个示意图长垣断裂的物理模型包括重新定位断裂。为了计算长垣断裂生产,笛卡尔轴设置平行的方向重新定位断裂。提出了如下一些基本假设。(1)长垣断裂分为三个部分在笛卡儿坐标系统。中间的部分断裂的角度θ到轴,它是平行的两边轴。转置笛卡尔坐标系统θ角的轴平行于中间部分形成一个新的坐标轴(2)在水库的位置设置为( , )。油藏中任意一点的位置设置为( , )。从断裂的最大距离轴是 ,和断裂的最大距离轴是(3)在这篇文章中,整个裂缝裂缝(包括之前和之后 )。原骨折是指断裂之前重新定位( )。重新定位断裂是指骨折后重新定位( )。Nonreorientation裂缝延伸的来源方向。断裂的长度用(4)在长垣油井的生产过程,流体输出断裂的单位长度是统一的。因此,每个点的流量等于输出坐标的原点
沿着不同的断裂方向建立坐标轴的方法极大地简化了计算的困难。它还提供了一个简化的方法计算多级压裂和实际的理想骨折骨折,可以分散到多个阶段。
2.2。数学模型和解决方案
图4显示了一个示意图传统垂直生产井在圆形封闭地层。研究拟定常的状态为中心的圆形封闭地层渗流。基于多井压降叠加原理单一传统的垂直生产井,垂直的生产图3计算的集成。
从图4的中心,在一个齐次边界半径的形成 ,有一个生产井的生产能力与半径 。下面列出了模型假设:(1)模型是均匀的,渗透率各向异性。在这项研究中,使用坐标变换来简化计算。反映在不同渗透率的各向异性和(2)压强是常数,流体和岩石微可压缩。地层渗透率、地层流体粘度、孔隙度和综合压缩系数是常数(3)裂缝是主要的流道,层流和等温渗流。断裂的液体输出单位长度是统一的(4)重新定位断裂的电导率是无限的,忽略流体流动在骨折
pseudosteady状态是由压力分布
叠加原理的多井压降之前
压差设置的三个部分 , , ,和总压差
三级断裂的压降方程如下:
在哪里 在哪里
应该指出的是,这是流量点的坐标原点。在这部作品中,流体的输出单位长度裂缝被认为是均匀的,在这种情况下,重新定位的生产配方骨折情商。10)得到:
根据Raghavan和乔希的思想38),收益率公式nonreorientation垂直裂缝
生产公式nonreorientation骨折获得相同的假设:
3所示。结果与讨论
3.1。数学模型的验证
建立概念模型数值模拟来验证数学模型的可靠性。重新定位的理想模型,数值模拟裂缝是由ECLIPSE的黑油模型建立。图5描述了电网仿真模型的原理和液压重新定位断裂。
(一)
(b)
图5(一个)显示网格仿真模型的示意图。从图5(一个)在ECLIPSE中,block-shaped水库建成。水库的中心有三个骨折具有相同形状如图2。有一个垂直的中心原骨折。储层参数相同的效率公式。中有194个网格方向和196网格方向。步骤1.0 m。的网格方向分为三层,单层厚度是2米。网格的总数 。的渗透率方向是0.1D,和渗透率方向是0.05D。孔隙度是0.1。
图5 (b)显示放大液压原理图的重新定位断裂。骨折是设置为无限电导率骨折。整个储层裂缝穿透方向。通常情况下,裂缝宽度约为几毫米,而裂缝长度是几百米。裂缝的宽度太小了。如果除以实际值所需的网格,网格的数量是非常大的,所以它是耗时的或不可能的仿真工作。为了使数值模拟更准确、网格相交与液压骨折提炼,直到网格尺寸足够小的裂缝宽度的顺序相同。网格细化过程使我们能够准确地描述水力裂缝区域附近的流动特性,保证仿真结果的效率和准确性。图6显示矩阵和液压骨折不同相渗透率曲线。
(一)
(b)
为了分析重新定位断裂效率,重新定位骨折的石油生产和nonreorientation骨折比较之间的数学模型和数值模拟。
石油产量曲线对比的示意图的数学模型和数值模拟解决方案显示在图7。从图7在生产阶段的开始,两条曲线的数学模型和数值模拟基本重叠。随着时间的增加石油产量,迅速下降的曲线的数学模型。在生产结束时,两条曲线基本一致。数学模型和数值模拟的结果还是有些不同。两条曲线之间的差异可能是如下:(1)由于等效电导率的使用能力,渗透率模型中有一些不同的公式。模型中的渗透率大于计算的公式,导致更大的数值模拟解决方案(2)在推导的过程中,骨折分为三个部分,忽略骨折之间的流动,使推导结果更小(3)由于网格是一块中心网格,圆形边界模型的不光滑,和面积大小有差异
一般来说,数值解的结果和数值模拟解决方案都是相同的。因此,有实用价值的公式,公式可以用来计算在实际生产过程的输出。
3.2。重新定位液压骨折生产力灵敏度分析
该数学模型表明,骨折的生产力是由几个因素控制的。通过研究各向异性储层的渗透率,长垣井的优点和缺点各向异性储层。在各向同性水库、偏转角度和长度的影响重新定位断裂的刺激。如果偏转骨折不扩展的优势方向渗透率,重新定位压裂不会增加生产力。应该尽量缩小偏转角和增加长度增加排水面积和增加产量。
3.2.1之上。在渗透率各向异性的影响
为了分析各向异性渗透率的影响,将各向异性渗透率,重新定位和nonreorientation骨折长度相同的假设。重新定位偏转的角度是45度。重新定位骨折具有相同的长度作为原点骨折。
生产的再定位骨折和nonreorientation骨折用油田储层中的数据计算。磁导率的轴和轴的方向是 , , , , ,和 。其他水库数据包括 , , , , , , ,和 。上面的数据代入方程重新定位断裂和nonreorientation断裂生产计算。
图8显示了石油生产的变化在不同的各向异性渗透率较低。这个情节 和 , ; 和 , ;和 和 , 。在这项研究中,裂缝的长度将是一致的。
(一)
(b)
(c)
从图8(一个)的渗透率方向是明显高于在轴( )。这两种类型的骨折的生产力与生产时间减少。重新定位断裂是效率往往低于nonreorientation骨折。从图8 (b)的渗透率等于的方向轴( )。这两种类型的骨折的生产力与生产时间减少。这两个曲线几乎是巧合。应该注意的是,重新定位比垂直骨折骨折略低生产率。从图8 (c)的渗透率方向是明显低于轴( )。生产的再定位断裂是有益的。生产的再定位骨折远高于nonreorientation骨折。随着生产时间的增加,生产的再定位断裂下降速度比nonreorientation骨折。
上述研究证实,储层渗透率在骨折生产控制骨折生产力的一个重要因素。这是证明了渗透率各向异性骨折的生产力具有重要意义。储层渗透率的各向异性决定重新定位骨折生产的影响。当储层各向同性,重新定位断裂的生产力是类似于等长垂直裂缝。形成具有各向异性特性时,重新定位断裂井将提高工作效率是否高渗透率方向重新定位。相反,会有生产能力的下降。它可以得出结论,在各向异性储层、裂缝应向更有利的方向控制,或者它将不会执行更好的生产力。
3.2.2。角断裂生产力的影响
偏转角度重新定位的骨折是一个重要的属性。根据图8 (b),可以得出结论,偏转角的存在不仅会影响生产力的各向异性储层也影响在各向同性的生产力的形成。在各向同性水库、偏转角的影响骨折的生产力进行了设置θ为0,π/ 4,π/ 2,和3π/ 4。垂直的生产力两翼压裂井也被描述。必须强调,重新定位断裂的长度( )总是等于原始裂缝的长度( )。在这项研究中,骨折的总长度是300米。
石油产量的变化在不同的角度显示在图中9(一个)。从图9(一个)相比,垂直裂缝,重新定位压裂井的产量逐渐减少,下降率与角度的增加逐渐加速。可以想见,当角增加到2π,它将与原来的断裂,这产量将恢复到垂直裂缝井的生产。重新定位断裂井的生产将最小化,但这样的水力裂缝在实践中是不可能的。这仅仅是一个极端的例子进行分析和解释。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
本研究表明,在各向同性水库、重新定位断裂不提高骨折生产率但会降低生产效率。因为重新定位的角度会影响有效长度裂缝,降低排水区域,从而减少再定位裂缝井的生产力。它可以得出结论,重新定位断裂是弱势群体在各向同性地层垂直井压裂生产。在各向异性储层,偏转角还将有不利影响在生产同样的原因。
3.2.3。长度对骨折生产力的影响
影响骨折生产力断裂长度是另一个重要因素。裂缝长度的研究包括两个部分,一个是总长度的骨折,另一个是偏斜的比值的影响骨折原始裂缝长度。
研究整个断裂的总长度是研究总长度对生产率的影响偏转角时确定。石油产量变化在不同长度的整个骨折显示在图9 (b)。从图9 (b),当重新定位断裂的总长度变长,裂缝生产力逐渐增加。这是因为骨折的排水面积增加时,总长度和侧断裂的长度增加,导致骨折的增加生产力。因此,在压裂过程中,裂缝的长度应尽可能。
重新定位断裂,断裂长度和偏转角在空间裂缝的财产,他们将共同影响储层的生产。重新定位断裂之间的兼容性和必须考虑的角度。研究重新定位断裂长度对生产率的影响,断裂的总长度设置为一个常数值。骨折的生产力研究通过改变长度的比例重新定位断裂和原骨折的情况不同的偏转角度。
重新定位裂缝达到一定长度时,将不可避免地回到相同的应力方向作为初始主应力方向,导致限制长度重新定位断裂。在这里,重新定位断裂长度的比率( )原始裂缝长度( )被假定为0.5,1.0,1.5,2.0。为了防止在重新定位断裂渗透率各向异性的影响,研究各向同性条件下的渗透率。定向断裂和原始之间的角度设置为骨折π/ 4,π/ 2,和3π/ 4。
数据9 (c)——(e)显示生产力变化时长度变化的比率。变化的程度与偏转角度。在相同的偏转角的情况下,长度比例增加,重新定位断裂的生产力将会下降,各向同性。从图9 (c),当偏转角π/ 4,生产力是相似的。从数据9 (d),(e)的角度π/ 2和3π/ 4,生产力已经减少到不同程度随着长度的增加比率。角的3π/ 4,生产力的降低是更快的长度比。长度比大于1时,随着长度的增加比率,生产力下降的速度逐渐减慢。
图9 (f)显示角是一个极端的例子π。在现实中这是不可能的,但从图9 (f),减少生产随着偏转角度的增加可以更好地解释道。与重新定位骨折的长度的增加,重叠与原骨折骨折骨折并不有效,不会增加骨折的生产力,但会减少流域由于重叠。这可以发生在任何断裂挠度。然而,当偏转角度很小,如图9 (c)之间的干扰程度,重新定位断裂和原骨折将减少。重新定位裂缝井的生产力下降也会较小。
以上结果表明,断裂长度影响骨折的生产力。总裂缝长度越长,骨折生产率越高。重新定位断裂的长度的比值和原始裂缝弱势影响生产力。随着比例的增加,产量减少。长度的影响比骨折生产力由断裂控制角。偏转角度越大,长度比的生产力下降越快。
二次骨折增加生产通过扩展断裂长度。但前提下,人工裂缝的总长度是肯定的,导流裂缝越长,偏转角越大,压裂刺激效果差。与长度相同的nondeflection骨折相比,偏转骨折的生产力将不同程度降低。因此,它是必要的,以避免断裂挠度在实际生产。然而,在实际生产压裂,导流裂缝是不可避免的。为了避免造成的产量递减偏转断裂,断裂长度应尽可能地增加,和偏转的角度和裂缝长度比骨折应减少。
4所示。结论
(1)重新定位的效率公式推导出断裂的多井压降叠加的原则。由数值模拟验证,该方法是准确计算重新定位压裂井的生产。这个公式的计算过程简单,结果准确。有实用价值的公式,公式可以用来计算实际生产过程中的输出(2)裂缝长度影响骨折生产力强烈通过控制有效的排水区域。再骨折帮助创造一个更大的流域,这将增加的生产力术井。所以,术对于水库是必要的(3)偏转角度和重新定位断裂的长度比原始裂缝影响流域的总长度确定骨折。角度和比例的增加将减少术井的生产力。当使用液压术操作时,应避免骨折的偏转。未来研究术应该把重点放在减少断裂挠度为了达到更高的断裂效率
命名法
| : | 压差,MPa |
| : | 初始地层压力,MPa |
| : | 平流层的压力在任何时候形成,MPa |
| : | 形成生产在任何时候,m3 |
| : | 流体的粘滞性,mPa•s |
| : | 体积压缩系数 |
| : | 储层渗透率,μ米2 |
| : | 储层的平均厚度,m |
| : | 生产时间, |
| : | 边界半径,米 |
| : | 距离任意点形成裂缝,m |
| : | 压力系数, |
| : | 渗透在y方向上,μ米2 |
| : | 渗透在y方向,μ米2 |
| : | 距离的水平截面的裂缝轴,米 |
| : | 半身的液压骨折水平长度,m |
| : | 总长度的骨折,m |
| : | 坡的中间部分骨折,被晒黑θ |
| θ: | 骨折和角之间的中间部分轴 |
| : | 半身的液压骨折,m。 |
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现是十字路口内的文章。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
这个工作是由中国国家自然科学基金(51774256)。