文摘
压裂水平井已广泛用于开发非常规油气储层。在先前的研究中,大多数研究多级水平井的压力瞬态行为的假设是基于单一孔隙介质,在天然裂缝和人工裂缝的耦合关系不考虑或人工骨折被认为是无限导电。摘要断裂是有限的导电,这意味着有裂缝中的流动阻力。基于点源法和叠加原理、多级压裂水平井的瞬态模型,它考虑了裂缝流和储层渗流,建立和解决拉普拉斯变换。多级压裂水平井的压力瞬态行为,探讨了和效果的影响因素进行了分析。本文的结果可以用来确定裂缝的响应特性电导率压力和压差和致密油储层的有效开发提供理论依据。本研究的发现可以帮助更好地理解多级压裂水平井的压力瞬态行为的有限电导率在致密油储层。
1。介绍
致密油储备总是被视为替代常规油藏由于其丰富的资源储备。然而,致密油储层的物理性质非常差,因此,几乎没有商业可获得石油和天然气流量下传统的恢复方法。水平井和水力压裂的关键技术被证明是有效地开发非常规油气储层(1,2]。随着人工骨折引起的大规模水力压裂和自然骨折井筒附近形成一个复杂的断裂系统的多级压裂水平井的渗流机理和生产性能不同于普通水平井破裂了。是极其必要研究多级破碎的渗流机理和生产性能在致密油储层水平井,为了最大化其生产力。
各种行为特征和评价和研究自1990年代以来断裂的水平井的生产力。早期的研究主要是基于单一骨折引起的常规压裂开发效果分析,瞬态压力,裂缝水平井的行为特征3- - - - - -8]。压裂水平井最近被广泛用于开发非常规储层,导致一个更复杂的渗流理论。王等人。9]建立的耦合模型逐步流入到骨折,逐步流入水平井筒和储层的渗流水平井骨折。丽安et al。10)提出了一个断裂的水平井筒瞬态模型加上一盒低渗透率的各向异性储层。利用格林函数和纽曼积分原理、太阳等。11)建立了瞬态模型裂缝水平井的油藏与水平井筒耦合,和美联储流矩阵和人工骨折。Valko和Amini12和朱et al。13)提出了裂缝水平井的效率评价模型在一个盒子里的低渗透储层离散体积源法,提出了一个模型复杂骨折在单一孔隙介质多级断裂水平井筒附近slab-source方法,假设骨折的主要流态径向流(14]。姚明等人提出了一个多级semianalytical模型水平井的压力降与水平井筒耦合水库,考虑有限电导率的骨折与点源函数法(15]。以上研究都是基于传统的平面断裂,并未能考虑天然裂缝和人工裂缝的耦合。赵et al。16和郭et al。17]介绍了多级的瞬态渗流模型在页岩气储层水平井双孔隙度无限导电介质假设人工骨折。布朗et al。18)和穆et al。19)建立了一个钢筋模型为水平井多级压裂综合分区,假设井筒附近地区是双孔隙度的媒介。基于钢筋模型。Stalgorova和Mattar20.,21)提出了合成模型有3区和5个区域,分别。上述方法处理自然骨折是不符合实际的微地震监测材料,和骨折是不考虑22,23]。
裂缝水平井的研究现状的基础上,本文构建了一个瞬态模型的双孔隙度中等致密油储层水平井多级,考虑有限电导率的人工骨折。模型是解决通过使用源函数法和叠加原理。与此同时,类型曲线绘制识别不同的流动机制,分析了瞬态压力及其影响因素。本文的结构如下。首先,给出了物理模型。然后,数学模型是建立在物理模型的基础上,和相关的特征曲线进行了进一步的分析。最后,应用于实际的块。
2。物理模型
致密油储层人工压裂后,天然裂缝和人工裂缝形成一个复杂的断裂系统,和整个储层可以被视为一种双孔隙度和断裂系统介质组成的矩阵。储层与井筒的瞬变流动可以分为两个部分:从矩阵的骨折和骨折。形成的压力在任何时候在任何时间和每一个裂缝网格的流量可以通过耦合两个流的压力和流量政权在断裂表面。物理模型图所示1。给出了一些基本假设如下:(1)水库是均匀和横向无限,均匀厚度和不透水边界平行的顶部和底部。储层的厚度 ,孔隙度是 ,平均渗透率 ,和人工渗透率(2)储层岩石和流体微可压缩。总压缩系数 ,液体的粘度 。骨折的存储是被忽视的(3)人工骨折跨越整个水库和遍历沿着最大水平主应力的方向。有人工均匀间隔的骨折。每两个相邻骨折之间的距离 。半身的这些骨折,分别是 ,导电率是
3所示。数学模型
3.1。水库流模型
水库的顶部和底部边界是不透水的,和储层横向是无限的。自然裂隙和人工裂缝形成的裂缝网络。半身的人工裂缝的离散段同样如图2。离散段的中点的坐标 是 ,和起点和终点的坐标 和 ,分别。因此,数量的压力离散裂缝段造成的任何离散裂缝段人工裂缝储层
总从水库流量每个离散段裂缝水平井的产量:
根据研究Ozkan Raghavan [22),压力下降在特定点在水库引起的线性源在拉普拉斯域空间 的无量纲变量定义如下:
有 方程满足情商。4)。矩阵形式是
3.2。在骨折模型流有限电导率
断裂的主要流态瞬变流动,如图3的一维流动方程无量纲形式中的一个特定的骨折可以表示情商。8): 在哪里 是无量纲流量从储层裂缝长度为一个单元。结束的骨折是不透水,生产井的生产是恒定的。生产的总量从骨折到井筒生产井的生产。把情商。8在拉普拉斯域空间),我们可以得到以下方程:
重新排列情商。10)如下:
离散裂缝网格分为三种类型:网格的骨折,内部网格,网格结合井筒。网格的离散方程的骨折
内部裂缝网格的方程
网格的方程结合井筒
处理边界条件,结合上面的方程结果下面的矩阵方程的流断裂: 在哪里 和 。无量纲变量
3.3。解决方案的耦合模型储层和骨折
结合储层的流方程(Eq。7)),方程的流断裂(Eq。15)导致下列矩阵方程耦合流:
,这个矩阵是
矩阵是
矩阵是 ,和是一个单位矩阵维度是谁的 。
解决情商。17)和牛顿迭代法导致井底压力和生产分布在拉普拉斯域空间裂缝的水平井多级压裂。解决方案在现实空间Stehfest反演得到的(24]。如果人工裂缝被视为无限导电,情商。7和情商。3)可以结合解决水平井多级压裂模型与无限的电导率。
4所示。类型的特征曲线和敏感性分析
耦合方程是解决,和类型的压力和压力导数曲线构造致密油储层水平井多级压裂中,如图4。有六个流机制:(1)从裂缝流入井筒,(2)骨折的线性流(第一个线性流段),(3)横向气流从矩阵骨折,(4)周围的径向流断裂(第一个径向流段),(5)的线性流从外面水库地区(第二个线性流周期),骨折和(6)boundary-dominant径向流(第二个径向流段)。
图5显示有限电导率的影响在压力的行为在致密油储层水平井多级压裂。观察,导电率有重大影响的压力行为在最初的生产周期。压强和压力差变小的电导率增加骨折。一旦电导率足够大,压力减少骨折可以被忽视,和模型无限电导率模型。因此,提高压裂强度是一种有效的方法来最大化初始裂缝水平井的生产力。
图6显示可存储性的影响比压力的行为在致密油储层水平井多级压裂。可存储性比的影响持续时间的错流矩阵断裂系统。持续时间增加,“凹度”时更可存储性比率降低。
图7显示了窜流系数对压力的影响行为的致密油储层水平井多级压裂。窜流系数影响的持续时间第一个线性流,当矩阵的横流式的裂缝开始,第一个径向流开始的时候。窜流系数降低,第一个线性流的持续时间减少,“凹度”出来后,第一个径向流后开始。当窜流系数足够大时,第一个径向流是不知所措,流态直接切换到第二个线性流。
图8显示的裂缝量对压力的影响行为在致密油储层水平井多级压裂。骨折的数量有重要影响裂缝水平井的压力行为在早期和中期阶段。井筒附近的刺激区域变大下更多的骨折,因此,渗流阻力减小,裂缝水平井的生产率增加。
图9显示的裂缝间距对压力的影响行为在致密油储层水平井多级压裂。裂缝间距有重大影响的持续时间第一个径向流在中期到后期。第一个径向流的持续时间增加随着裂缝间距的增加。一旦裂缝间距过小,骨折之间的干扰加剧,因此,第一个径向流段是不知所措。
5。领域的例子
为了验证模型的正确性,测试用例的油田被验证。水库的基本参数如下。平均有效厚度和孔隙度是35 m和0.18。井筒半径为0.1米。水平区间长度是80米。原油粘度和体积系数是2 MPa·s和1.02。综合压缩系数 MPa1,预备调查生产54米3/ d。应用本文提出的模型,遗传算法用于自动适应理论压力响应和实测压力响应。拟合结果如图所示10。平均储层渗透率 μ米2。弹性存储容量比是0.199。通道流量系数 。骨折的数字是3,骨折半身的是62米。
6。摘要和结论
(1)一种新的多级断裂分析模型在致密油储层水平井双孔隙度中建立的断裂假定为有限导电。构造类型曲线在水平井多级压裂压力行为数值反演(2)人工骨折的电导率显著影响最初的多级压裂水平井的生产周期。随着电导率的增加,减少骨折的压力减少,从而导致更高的最初的生产力(3)可存储性比影响的持续时间从矩阵横向气流到骨折。横向气流的持续时间增加而减少可存储性比率。窜流系数影响液体开始流动时的矩阵骨折。窜流系数变得越来越小,第一个线性流的持续时间减少,“凹度”出来之前,第一个径向流段开始(4)骨折的数量有一个期中考试压力影响的行为。水平井的产量增加而增加骨折。骨折之间的干扰较小的裂缝间距下愈演愈烈。当裂缝间距太小,第一个径向流段是不知所措
命名法
| ϕ: | 孔隙度、无量纲 |
| : | 初始地层压力,MPa |
| : | 半身的人工裂缝,m |
| : | 裂缝的渗透率 |
| : | 裂缝宽度,米 |
| : | 通量单位长度离散段 ,米3/秒 |
| : | 离散段的中点的坐标 |
| : | 水力裂缝间距,m |
| : | 无因次电导率液压骨折 |
| : | 存储比 |
| : | 流体的粘滞性,mPa·s |
| : | 井筒压力,MPa |
| : | 储层渗透率、医学博士 |
| : | 储层厚度、米 |
| : | 无因次时间 |
| : | 的离散的th骨折 |
| : | 离散段的端点的坐标 |
| : | 数量的液压骨折 |
| : | 上的段数每个断裂的翅膀 |
| : | 窜流系数。 |
数据可用性
瞬态压力的(一个实际的解决方案模型的行为多级断裂与有限电导率在致密油储层水平井)数据用于支持本研究的结果中包括这篇文章。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
我们承认,这项研究是国家自然科学基金支持的部分中国(52004307)、北京市自然科学基金(3204053),和中国石油大学的科学基金会、北京(2462018 yjrc015)。我们将进一步感谢中国国家自然科学基金会的资金支持(排名51774297,没有。U1762210)。