水平井分段压裂裂缝优化研究学习教案.pptx

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1、会计学1水平井分段水平井分段(fn dun)压裂裂缝优化研究压裂裂缝优化研究第一页，共140页。引言第一节、油藏数值模拟(mn)概述及基本原理第二节、油藏数值模拟(mn)工作流程第三节、一次采油期分段裂缝优化第四节、二次采油期分段裂缝优化第五节、经济评价与施工参数优化结束语提纲第2页/共141页第二页，共140页。第3页/共141页第三页，共140页。第4页/共141页第四页，共140页。Nf=4-s=0累积(lij)产油量(m3)20倍400倍水平(shupng)段长度400m压裂缝长度150m2400倍压裂后泄油渗流(shn li)面积增加倍数水平井分段压裂/水平井不压裂=120水平井分段

2、压裂/直井压裂=6裂改造，渗透率在0.01-1md地层压裂增产幅度为40%-650%如果考虑表皮伤害、启动压力等因素，压裂的增产幅度会进一步提高渗透率超过10md后，压裂与不压裂产量接近100001000100低渗油气藏需要压裂改造才能较大幅度提高产量100000渗透率小于5md的储层，均需要压0.01100.1 1储层渗透率(md)压裂4段裂缝，表皮为0水平井用于低渗油藏开发的比例越来越高,水平井需要改造吗？水平井压裂后能大幅度增大泄油渗流面积，提高单井产量油层厚度20m第5页/共141页第五页，共140页。产量(chnling)（m3）累计(li j)产量，m315001000500001

3、23 4 5 6789裂缝(li fng)条数（条）kv/kh=0.01kv/kh=0.1kv/kh=0.50时间，天均质情况，模拟时间2400天垂向非均质情况，模拟时间360天渗透率1md；孔隙度13%原油粘度1.9mPa.s；地层厚度12m；水平段长500m水平井需要分段改造吗？水平井需要分段压裂才能取得更好的增产效果随改造段数增加，产量增加，如果考虑到储层的非均质性等因素，分段数增加则产量增加更为明显3500300025002000第6页/共141页第六页，共140页。采出程度日产油(t/d)0216141210864020040060080010001200低渗油藏水平井压裂改造后依靠

4、弹性(tnxng)开采产量下降较快，需要注水保持地层能量18生产(shngchn)时间(d)弹性开采压后产量变化水平井注采井网中分段裂缝优化0.30.250.20.150.10.050井网1井网2井网4井网5井网3井网注水与否采出程度对比(dub)采出程度-注水采出程度-不注水第7页/共141页第七页，共140页。水平井需要(xyo)改造水平井需要(xyo)分段改造水平井注水条件下的分段改造不同储层条件不同井筒(jn tn)条件不同井网条件裂缝形态？改造段数？裂缝长度？导流能力？第8页/共141页第八页，共140页。引言第一节、油藏数值模拟概述及基本原理第二节、油藏数值模拟工作流程(lichn

5、g)第三节、一次采油期分段裂缝优化第四节、二次采油期分段裂缝优化第五节、经济评价与施工参数优化结束语提纲第9页/共141页第九页，共140页。油藏模拟(mn)压裂方案优化的基础单井井组区块油田(yutin)构造钻井(zun jn)岩心测试注采历史建立模型网格加密设置裂缝地层对裂缝的需求施工的目标第10页/共141页第十页，共140页。油气藏数值(shz)模拟科学科学(kxu)开发油气田的关键技术开发油气田的关键技术油气藏数值模拟(mn)是随着电子计算机的出现而发展起来的一门新学科，它是迄今为止定量地描述在非均质地层中多相流体流动的唯一方法。数值模拟也常常借助物理模拟实验认识局部与瞬时的物理规律

6、，利用计算机的大容量，将局部规律推广到大范围，将瞬时规律推广到长时间。第11页/共141页第十一页，共140页。30年代人们开始研究(ynji)地下流体渗流规律并将理论用于石油开发；50年代是数值模拟(mn)起步阶段，在模似计算的方法方面，取得较大进展；60年代黑油模型理论(lln)形成，人们开始用计算机解决油田开发上的一些较为简单间题，收到当时计算机的速度限制只能做些简单的科学运算；第一个有效的数值模拟解法器是1968年Stone推出的SIP(Strong ImplicitProcedure)，该解法可以很好地用来模拟非均质油藏和形状不规则油藏；70年后主要体现于计算机的快速升级带动了油藏数

7、模的迅猛发展，在理论上黑油模型计算方法更趋成熟，热采模型、组分模型和化学驱模型理论先后形成；一、油藏数值模拟发展概述第12页/共141页第十二页，共140页。80年代则是油藏数值(shz)模似技术飞跃发展的年代，实现了工业性应用。解决了体积平衡和组分模型稳定(wndng)问题；90年代数值模拟的进展主要在粗化技术，并行计算，PEBI网格等方面，油藏数值模拟向大型化、综合化、自适应(shyng)化方向发展，实现了工作站数值模拟，油藏模拟软件向一体化方面发展；即集地震、测井、油藏工程（数模）、工艺及地面集输、经济评价等为一体的大型软件方面发展。如 VIP模型、Eclipse模型、WorkBench

8、 模型、Star等模型，多种功能一体化。一、油藏数值模拟发展概述第13页/共141页第十三页，共140页。目前油藏数值模似软件(run jin)基本上形成了一套能处理各种类型油气藏和各种不同开采(kici)方式的软件系列。黑油模型(mxng)已被广泛用于各种常规油气藏的模拟；裂缝模型可用来解决除砂岩以外的灰岩,花岗岩,凝灰岩和变质岩的裂缝性油气藏开发问题；组分模型用于凝析气藏,轻质油和挥发油藏的开发设计和混相驱的研究；热采模型、化学驱模型煤层气与页岩气模型一、油藏数值模拟发展概述第14页/共141页第十四页，共140页。（一）定义(dngy)油藏数值模拟(mn)就是用数值的方法来解油藏中流体（

9、相或者组分）渗流(shn li)的偏微分方程组。是一种近似的解法，即用离散化的方法把连续函数转变成离散函数，用计算机来求解。通常用的方法有有限差分法，也可用有限元法和谱分析方法，但大多使用有限差分法。二、油藏数值模拟基本原理第15页/共141页第十五页，共140页。（二）主要内容建立(jinl)数学模型建立(jinl)数值模型建立(jinl)计算机模型偏微分方程组离散化有限差分方程组线性化线性代数(xin xn di sh)方程组解方程组得到压力、饱和度等第16页/共141页第十六页，共140页。Q=pQo =pQw =pKK ro(sw)ovw =pp引入单相（或多相）流的达西定律方程：单相

10、流达西定律：KAL多相流达西定律：KK r0 AoLKK rw A wL其中：K:空气渗透率；达西A:截面积；厘米(l m)2L:长度；厘米(l m)P:压差；大气压Kro、Krw:油、水相对渗透率o:原油粘度；厘泊转变(zhunbin)为运动方程：vo =KK rw(sw)w（三）油藏数值模拟基本(jbn)方程1运动方程第17页/共141页第十七页，共140页。2、质量守恒方程研究(ynji)流入流出单元体中质量的变化方程。根据物质平衡原理，流入单元体中的流体流量减去流出单元体流体流量等于单元体流体质量变化。y v yz v zxx v xy+yx+xz+z v zy v yz v xoVo

11、xhxyhhV)=（o第18页/共141页第十八页，共140页。(so o)t(sw w)t（ohVo)=h（whVw)=hP)=h(so o)tKK rooo（hP)=h(sw w)tKK rw w w（h油：水：将达西定律代入连续性方程(fngchng)得出油、水的流动方程(fngchng)：油：水：单元体中流体(lit)质量发生变化的速率第19页/共141页第十九页，共140页。1 dV=0eCl=1 d V =0+C(p p0)3、状态方程2)岩石(ynsh)岩石(ynsh)压缩系数孔隙(kngx)压缩系数3)气体理想气体实际气体1)液体(yt)即1 d dpCl =pp0 或=01+

12、Cl(p p0)1 d V rV r dpC r=V r dpd dppC pV =nRTpV =ZnRTClV l dpl第20页/共141页第二十页，共140页。对于多相(du xin)渗流问题，差分方程的解法大致可分为 IMPES、交替解法和联立解法三大类，从隐式程度来分又可分为显式、半隐式、全隐式以及自适应隐式等方法。1.70年代(nindi)，采用IMPES方法；半隐式方法；80年代(nindi)，推出了全隐式方法。IMPES方法节省时间和内存，但稳定性差；全隐式方法稳定性最好，但增加了计算工作量；半隐式方法居中。2.自适应隐式方法，该方法吸取了全隐式和 IMPES方法各自的优点。既

13、要计算稳定，又要节省(jishng)计算工作量，产生了自适应隐式方法，即可以根据每个节点和每个时间步的具体需要来选择其合适的隐式程度。（四）模型解法第21页/共141页第二十一页，共140页。1.按空间维数来分零维一维二维三维2.按流体相数来分单相两相三相(sn xin)3.按流体组分来分单组分两组分N组分4.按岩石类型来分单重介质（砂岩）双重介质（碳酸盐岩）5.按模型功能来分黑油(hi yu)模型凝析气藏模型双重介质模型热采模型聚合物驱模型三元复合驱模型水平井模型（五）数学模型的分类(fn li)第22页/共141页第二十二页，共140页。1.初期开发方案(fng n)的模拟2.对已开发(k

14、if)油田历史模拟3.动态(dngti)预测4.潜力评价和提高采收率的方向5.专题和机理问题的研究三、数值模拟可以做哪些工作？第23页/共141页第二十三页，共140页。利用计算机模型模拟对水平井分段压裂开采过程进行仿真，重现历史，预测未来。可在计算机上“多次”模拟裂缝布置方案，进行分段裂缝方案优选、产量和地层压力动态预测，它对整个(zhngg)水平井分段压裂来说是一项非常有效而经济的工具。四、油气藏数值模拟(mn)在水平井裂缝优化中的应用第24页/共141页第二十四页，共140页。现有的油藏数值模拟(mn)商业化软件主要有WorkBench软件、CMG软件、Eclipse软件、VIP软件(r

15、un jin)。1）WorkBench 软件是美国SSI公司开发的综合性软件包，有油藏描述、试井分析、生产数据分析、油藏数值模拟（黑油、热采、组分）四种应用模块，可用于研究水驱、通过注气（注水）保持地层压力开采、气液分布(fnb)、开发效果和开发策略的优化、锥进、混相气驱（注CO2）、水平井的计算。2）CMG软件简介美国Computer Modelling Group公司开发的软件包，有三种应用模块和辅助模块，应用模块：IMEX、STARS 、GEM，辅助模块：GridBuilder、PVTBuilder、ModelBuilder、Results 3D、Results Graph。五、常用模拟

16、软件介绍第25页/共141页第二十五页，共140页。Eclipse(Schlumberger)CMGVIP(Halliburton)Other commercial modelsOil company models4）Eclipse软件(run jin)是美国斯伦贝谢公司开发的软件(run jin)包。ECLIPSE主要模块:ECLIPSE 100:黑油模拟器；ECLIPSE 300:组分模拟器、Flogrid:建模型、PVTi:EOS分析、VFPi:垂直管流、chedule:动态数据、SCAL:岩芯数据、OFFICE:项目管理、Frontsim:流线法、Floviz:3维显示、Simopt:

17、历史拟合、R2SL:地面管网与模拟模型偶合。3）VIP软件(run jin)是美国兰德马克公司 开发的软件(run jin)包,黑油软件(run jin)比较完善，是国内最早引进的黑油软件(run jin)之一。第26页/共141页第二十六页，共140页。Eclipse数值模拟软件是当今世界数值模拟研究领域最先进的油气藏数值模拟软件，在数值模拟领域的软件使用占有量达到50%以上。Eclipse数值模拟软件中的黑油模块可以灵活处理多种网格、多种油藏情况(均质、非均质、双孔双渗介质等)、各种井筒条件(直井、斜井(xi jn)、水平井)，而且可以根据传导率的概念设置压裂时间点及各时间点的压裂参数。因

18、此，Eclipse数值模拟软件可以作为水平井水力裂缝优化工具。ECLIPSE模拟软件(run jin)介绍第27页/共141页第二十七页，共140页。时间作者模型考虑1999Erwingyah&Putra天然裂缝水驱油田，基质渗透率0.02mD2001K.Orski&R.Combellas多裂缝直井、水平井,渗透率0.1-20mD2006H.Sadrpanah油藏和裂缝非达西渗流、井筒井眼处汇流的影响，用和S表示，实验室求得结果带入软件计算2008姜晶直井注入，水平井采油，裂缝方位、裂缝位置、裂缝条数和非均匀裂缝长度，基质渗透率0.72mD1.Eclipse 适应性介绍(jisho)Eclip

19、se模型中低渗透油田渗透率的范围从 0.02mD到50mD不等，对渗透率的范围没有过多限制。且 Eclipse应用(yngyng)范围广泛，对天然裂缝水驱油藏、低渗致密油页岩油藏、直井、斜井、水平井均能进行数值模拟，能够处理多种复杂的情况。第28页/共141页第二十八页，共140页。2.ECLIPSE的主要(zhyo)功能模块第29页/共141页第二十九页，共140页。黑油(hi yu)组分热采流线流线+组分(zfn)ECLIPSE模型(mxng)笛卡尔Pebi径向ECLIPSE网格类型3.ECLIPSE的核心模拟器及网格类型第30页/共141页第三十页，共140页。油藏、气藏、页岩气藏、煤层

20、气藏、凝析气藏均质、天然裂缝储层直井、斜井、水平井、羽状水平井垂直裂缝、水平裂缝我们关心的一些其他细节：考虑任意裂缝方位（非 zag-zag）应力(yngl)敏感（ke、随压力的变化）断层（传导率、临界压力）水体（非相邻连接）垂直管流启动压力非达西效应(xioyng)无限(wxin)空间任你发挥！第31页/共141页第三十一页，共140页。第32页/共141页第三十二页，共140页。第33页/共141页第三十三页，共140页。各种(zhn)井型第34页/共141页第三十四页，共140页。引言第一节、油藏(yu cn)数值模拟概述及基本原理第二节、油藏(yu cn)数值模拟工作流程第三节、一次采

21、油期分段裂缝优化第四节、二次采油期分段裂缝优化第五节、经济评价与施工参数优化结束语提纲第35页/共141页第三十五页，共140页。裂缝(li fng)形态优化分段裂缝(li fng)优化思路目标区块或单井压裂地质特征研究建立单井或井网油藏数值模拟(mn)模型通过历史拟合研究储层有效渗透率等关键物性参数裂缝条数优化裂缝长度优化裂缝导流优化实现以上优化参数的施工工艺及施工参数优化油气藏数值模拟第36页/共141页第三十六页，共140页。建立(jinl)精细的油藏地质模型是模拟工作成败的关键，油藏模拟工作要研究油田开发中的问题很多，不可能一律(yl)对待，也不可能在一个模型里都予以满足(mnz)，需

22、根据研究任务和客观条件建立相应的地质模型。油藏描述分析的目的是综合所有的测井、岩心和生产测试等资料来得出一个与全油田一致的储集层模型。对各种未知的基本参数例如：对顶面深度、砂厚、孔、渗、饱等空间分布的评价中最大限度地发挥现有测井资料的作用，同时将这些参数结合所需储集层的几何特性参量进行计算，并结合地质沉积相分析提供出更为精细、完善的油田地质模型。一、建立油藏地质模型第37页/共141页第三十七页，共140页。来源地震解释地质研究测井解释岩心(ynxn)分析特殊岩心(ynxn)分析高压物性资料试井RFT资料生产数据数模所需的数据层面（微）构造储层厚度（净厚度）孔隙度、渗透率相渗、毛管压力(yl)

23、流体PVT实验数组产能、WOC、压力(yl)生产/注入控制数据数值(shz)模拟所需数据第38页/共141页第三十八页，共140页。第39页/共141页第三十九页，共140页。ECLIPSE Office能建立正交网格、径向网格、角点网格和非结构PEBI网格。定义网格要合理有效。网格正交性差和网格尺寸相差太大都会导致模型的不收敛。正交性差会给矩阵求解带来困难，而网格尺寸相差大会(dhu)导致孔隙体积相差很大，大孔隙体积流到小孔隙体积常会造成不收敛。为使网格的正交性好，又能很好地描述断层或裂缝，最好能使边界与主断层或裂缝走向平行。网格的界限要与天然的非流动边界相符合，包括整个系统的矩形网格应最大

24、可能的重迭(zhn di)在油藏上；网格越多，每个时间步长中所需计算的数学问题越多，机时费用越多；在平面上最好让网格大小能够(nnggu)较均匀，在没有井的地方网格可以很大，但最好能够(nnggu)从大到小均匀过渡。纵向上有的层厚，有的薄，最好把厚层能再细分。径向局部网格加密时里面最小的网格不要太小。二、网格划分及裂缝处理方法1.网格划分第40页/共141页第四十页，共140页。在Eclipse软件中，对裂缝(li fng)的处理主要是通过网格的尺寸和对网格的赋值来完成。目前软件提供的模块能处理裂缝(li fng)的方位与水平井筒成 0和90的情况，也能处理任意裂缝(li fng)方位。为减少

25、网格数量并保证(bozhng)方程收敛及数值计算的稳定性，对裂缝的常规处理方法为“等效导流能力”法，即在保持裂缝导流能力(裂缝宽度与裂缝渗透率的乘积)不变的情况下，适当地加大裂缝宽度，等比例减小裂缝渗透率的方法。以往的研究表明，用“等效(dn xio)导流能力”法处理裂缝时，在“缝宽”小于1.0m的情况下井的产量变化不大，该方法实用可靠。2.裂缝处理第41页/共141页第四十一页，共140页。1）直角(zhjio)网格加密是最简单最普通(ptng)的加密方法，也是计算方法最为完善的方法。通过指定所需要加密的主网格的范围，再指定预期加密的程度，即把主网格划分的数量，实现对主网格的加密，如图所示。

26、3.网格(wn)加密第42页/共141页第四十二页，共140页。PEBI网格(wn)加密2）非结构网格加密该加密方法灵活多变，但在计算过程中误差较大，由于其可以模拟直角网格无法模拟的形状，因此预计在不久的将来将得到更多应用，如图所示为PEBI网格加密。PEBI（Perpendicular Bisection垂直平分）网格是一种垂直平分网格，是近 10年来提出并得到发展的一种非结构化网格技术(jsh)。PEBI网格的主要特点是灵活而且方便，为建立混合网格和局部加密网格带来方便，其优势在于可以对任意方位的人工裂缝进行描述，能完成任意形状的油藏区域网格(wn)划分。第43页/共141页第四十三页，共

27、140页。.Be和和J.Cox介绍了用介绍了用Eclipse的的PEBI网格建模时的方法网格建模时的方法(fngf)和步骤和步骤区域选择(xunz)对水平井加密区域加密(ji m)井眼局部网格第44页/共141页第四十四页，共140页。任意裂缝(li fng)方位与普通的直角网格加密方法不同：1.无法批量赋值。网格尺寸为1m，对于200m的裂缝(li fng)就需要逐个找到对应的网格进行赋值，本区块共十条裂缝(li fng)(如下图)，也就是说一个方案就要数2000个网格。2.能够精确模拟人工裂缝(li fng)与水平井筒任意夹角的情况。第45页/共141页第四十五页，共140页。模型(mxn

28、g)效果图含油饱和度（SOIL）图BF76-P51BF76-P52第46页/共141页第四十六页，共140页。含油饱和度（SOIL）图模型(mxng)效果图BF87-P51第47页/共141页第四十七页，共140页。井网？4.水平井数模模型对称性软件：ECLIPSE方法：井筒与储层的连接方式描述水平井筒局部网格加密和“等效导流能力”的方法描述人工裂缝直井井网往往采用对称单元(dnyun)的方式减少网格数与计算量，水平井ab第48页/共141页第四十八页，共140页。一次采油(ci yu)带裂缝的水平井是否(sh fu)满足对称性？1357667863408弹性(tnxng)开采：对比了 1/4

29、、1/2、1个计算单元的产量，结果：产量比=单元体积比带裂缝的水平井具有对称性第49页/共141页第四十九页，共140页。证明带裂缝的水平井和注采井网均可用选取对称单元的方法(fngf)进行对比研究注水开发(kif)注采开发：对比了1/4、1/2、1个计算单元(dnyun)的产量，结果：产量比=单元(dnyun)体积比第50页/共141页第五十页，共140页。裂缝(li fng)形态优化分段裂缝优化思路目标区块或单井压裂地质特征研究建立单井或井网油藏数值模拟模型通过历史拟合研究储层有效(yuxio)渗透率等关键物性参数裂缝(li fng)条数优化裂缝长度优化裂缝导流优化实现以上优化参数的施工工

30、艺及施工参数优化第51页/共141页第五十一页，共140页。引言第一节、油藏数值模拟概述(i sh)及基本原理第二节、油藏数值模拟工作流程第三节、一次采油期分段裂缝优化第四节、二次采油期分段裂缝优化第五节、经济评价与施工参数优化结束语提纲第52页/共141页第五十二页，共140页。建立水平井+油气藏数值模拟模型，通过网格加密+等效导流能力的方法处理人工裂缝，考察裂缝形态(xngti)、条数、裂缝长度、导流能力对水平井压后效果的影响规律，从而确定以上参数的优化结果。一、水平井一次采油期分段(fn dun)裂缝优化第53页/共141页第五十三页，共140页。水平(shupng)井人工裂缝一般有3种

31、形态：横向缝、纵向缝、水平(shupng)缝。横向缝是指裂缝面与水平(shupng)井井筒相垂直的裂缝，一般可以产生多条横向缝；纵向(zn xin)缝是指裂缝面沿水平井井筒方向延伸(ynshn)的裂缝；水平缝是指裂缝面沿水平方向延伸的裂缝，严格说，水平裂缝是纵向裂缝的一种特殊形式1.裂缝形态优化第54页/共141页第五十四页，共140页。第55页/共141页第五十五页，共140页。累计(li j)产量(t)累计(li j)产量(t)低渗透(shntu)水平井压裂横向裂缝效果好于纵向裂缝K=0.310-3m2K=1.010-3m2500040003000200010000600001002003

32、00400生产时间(d)横向裂缝=4条纵向裂缝2500200015001000500030000100200 300400生产时间(d)横向裂缝4条纵向裂缝第56页/共141页第五十六页，共140页。累计(li j)产量（t）累计(li j)产量(t)012000100008000600040002000050100150200250300350400横向(hn xin)裂缝=4条纵向裂缝012000100008000600040002000050100150200250300350400生产时间(d)生产时间（d）一次采油期的研究结果认为渗透率5md以下的层多段横切裂缝改造效果好于纵向缝横向

33、裂缝=4条纵向裂缝K=5.010-3m2油 藏K=10.010-3m2第57页/共141页第五十七页，共140页。低渗透水平井以多段横切裂缝改造为主，需要回答(hud)分段压裂裂缝长度、条数、导流能力2.裂缝条数(tio sh)、缝长、导流能力的优化第58页/共141页第五十八页，共140页。影响分段裂缝优化结果的目标参数(cnsh)筛选变化不同缝长，研究(ynji)缝长对产量的影响变化不同裂缝条数，研究(ynji)其对产量的影响变化不同裂缝导流，研究(ynji)其对产量的影响确定(qudng)优化缝长确定(qudng)优化裂缝条数确定(qudng)优化裂缝导流第59页/共141页第五十九页，

34、共140页。累计(li j)产量（t）裂缝(li fng)条数对3000250020001500100050000100200300400水力裂缝条数水平井压裂裂缝条数达到一定条数后产量增加幅度(fd)明显变缓35001条2条3条4条5条6条7条8条第60页/共141页第六十页，共140页。增产(zng chn)倍数（倍）30123456789裂缝(li fng)条数（条）储层不同(b tn)物性条件对水力裂缝条数的需求不同(b tn)3.5k=0.1mdk=0.3mdk=0.5mdk=1.0md2.521.510.50第61页/共141页第六十一页，共140页。累计(li j)产油（t）40

35、003500300025002000150010005000水力裂缝支撑长度长支撑裂缝对低渗水平井压后生产有利(yul)，需要考虑经济因素来优化4500050100150200裂缝支撑(zh chng)长度（m）不同水平段长度与裂缝条数对压后产量的影响1条3条4条5条7条第62页/共141页第六十二页，共140页。累计(li j)产量(t)6000020406080100120140160180200裂缝(li fng)长度(m)不同裂缝长度对不同物性储层影响(yngxing)程度不同7000k=0.1mdk=0.3mdk=0.5mdk=1.0md500040003000200010000第6

36、3页/共141页第六十三页，共140页。产量(chnling)（t）水力裂缝(li fng)导流能力300025002000150010005000050100150200250300350400生产时间(shjin)（d）裂缝导流能力对水平井压裂产量的影响10.0m2.cm20.0m2.cm30.0m2.cm50.0m2.cm第64页/共141页第六十四页，共140页。累计(li j)产量(t)400001020304050602不同物性条件下水力(shul)裂缝导流能力对压后产量的影响60005000k=0.1mdk=0.3mdk=0.5mdk=1md3000200010000第65页/共

37、141页第六十五页，共140页。4条横切缝,半缝长100米3.多互层或厚层水平井改造(gizo)裂缝穿透厚度的影响第66页/共141页第六十六页，共140页。多薄层(bo cn)不同改造(gizo)程度产量对比沟通5小层(25米)沟通3小层(15米)沟通1层(5米)4条横切缝,半缝长100米水平井裂缝(li fng)高度改造程度第67页/共141页第六十七页，共140页。形成区块的裂缝长度(chngd)、条数、导流能力优化图版？实现水平井快速分段压裂优化，满足现场(xinchng)需求第68页/共141页第六十八页，共140页。（一）影响裂缝参数(cnsh)优化结果的主要因素1.渗透率储层渗透

38、率是影响水平井产能的重要(zhngyo)因素之一，在渗透率高的地层(dcng)中钻水平井并压裂可获得高的绝对产能。但是，从增产倍比的角度看，当水平井段长度一定时，产层渗透率越小增产倍比越大，在低渗透油层中钻水平井并进行压裂对水平井提高产能具有更重要的意义。第69页/共141页第六十九页，共140页。不同渗透率条件下，裂缝参数对水平井产量的影响(yngxing)趋势不同，即渗透率影响(yngxing)裂缝优化结果渗透率0.1md渗透率0.5md渗透率1md渗透率第70页/共141页第七十页，共140页。2.渗透率各向异性(xin y xn)储层渗透率各向异性是影响油藏渗流的重要因素，对于直井，一

39、般认为其渗透率即有效渗透率就是地层的水平方向(fngxing)的渗透率，但是对于水平井而言，其有效渗透率则认为是水平渗透率和垂向渗透率的函数。储层渗透率各向异性包括垂向渗透率异性和平面渗透率异性。在具体模拟时，在 Eclipse软件的Grid模块中设置不同方向(fngxing)的渗透率值即可以模拟渗透率各向异性对水平井产能的影响。第71页/共141页第七十一页，共140页。单一较厚油层(yucng)(20米)水平井产量受Z方向渗透率的影响程度(不压裂)KZ=KX=1mdKZ=1/5KX=0.2mdKZ=1/10KX=0.1mdKZ=1/100KX=0.01md低渗透(shntu)油藏三向渗透(

40、shntu)率非均质性:平面非均质与垂向非均质垂向非均质第72页/共141页第七十二页，共140页。KZ=1/5KX=0.2mdKZ=1/100KX=0.01md4条横切缝,半缝长100米KZ=1/10KX=0.1mdKZ=KX=1mdKZ=1/5KX=0.2md垂向非均质不压裂水平井的产量随着(su zhe)垂向非均质程度的严重而降低水平井压裂增产幅度随着(su zhe)垂向非均质程度的严重而更为明显第73页/共141页第七十三页，共140页。均质,KX=KY=kz非均质,KX=3KY=3kz压裂平面非均质不压裂水平井的产量(chnling)随着非均质程度的严重而降低水平井压裂后增产幅度随着

41、(su zhe)非均质程度的严重而更为明显非均质,KX=5KY=5kz不压裂第74页/共141页第七十四页，共140页。累计(li j)产量，m3累计(li j)产量，m3累计(li j)产量，m31474014730147501479014780147701476014800050100150200250300350缝长，m垂直方向各向异性的缝长优化结果的影响（渗透率 5md）kx=kzkx=3kzkx=5kzkx=10kz垂直各向异性的缝长优化结果的影响（渗透率 0.1md）60001000080001400012000050100150200250300350kx=kzkx=3kzkx=

42、5kzkx=10kz垂直方向各向异性的缝长优化结果的影响（渗透率1md）缝长，m147601476514770147751479514790147851478014815148101480514800050100150200250300350缝长，mkx=kzkx=3kzkx=5kzkx=10kz渗透率0.1md渗透率1md渗透率5md长度水平渗透率各向异性第75页/共141页第七十五页，共140页。累计(li j)产量，m3累计(li j)产量，m3累计(li j)产量，m314798148020102030405060导流，d.cm垂直方向各向异性的导流能力优化结果的影响（渗透率1md）1

43、4800kx=kzkx=3kzkx=5kzkx=10kz1479614794垂直方向各向异性对导流能力优化结果的影响（渗透率0.1md）10200100001080010600104001160011400112001100012000118000123456导流能力，dc.cmkx=kzkx=3kzkx=5kzkx=10kz14730147401476014750147901478014770148000102030405060导流，d.cm14806垂直方向各向异性的导流能力优化结果的影响（渗透率5md）14804kx=10kz渗透率0.1md渗透率1mdkx=kzkx=3kzkx=5kz

44、渗透率5md导流水平渗透率各向异性第76页/共141页第七十六页，共140页。ky=kxky=3kxky=5kx优化缝长，m累产量(chnling)(m3)累产量(chnling)(m3)ky105001000095009000850080007500700065006000nf=0nf=1nf=2nf=3nf=4nf=5nf=6nf=7nf=8ky=kxky=3kxky=5kxkx渗透率0.1md13000125001200011500110001050010000nf=0nf=1nf=2nf=3nf=5nf=6nf=7nf=8nf=4条数(tio sh)ky=kxky=3kxky=5kx条

45、数渗透率1md14880148601484014820148001478014760147401472014700024 6 810裂缝条数，条水平渗透率各向异性对裂缝条数优化结果的影响（水平井筒400米，渗透率为5md）条数水平渗透率各向异性14900第77页/共141页第七十七页，共140页。累 计 产 量，m3累计(li j)产量，m3累计(li j)产量，m380007500700065006000850095009000012345678910条数(tio sh)kx=kzkx=3kzkx=5kzkx=10kz1470014780147601474014720148001484014

46、8200246810条数渗透率0.1md14680148001478014760147401472014700148200246810条数垂直方向各向异性的条数优化结果的影响（渗透率5md）渗透率1mdkx=kzkx=3kzkx=5kzkx=10kz垂直方向各向异性的条数优化结果的影响（渗透率0.1md）渗透率5mdkx=kzkx=3kzkx=5kzkx=10kz垂直方向各向异性的条数优化结果的影响（渗透率1md）垂向各向异性对水平井压后产量影响很小垂直方向各向异性基本不改变缝长、导流、裂缝条数对产量的影响趋势垂向渗透率各向异性10000第78页/共141页第七十八页，共140页。4rw si

47、n h Lrw=L 4 90o h rwLhrw3.水平井井筒长度当水平井位于储层中心时，水平井的有效(yuxio)井筒半径表达式为：水平水平(shupng)井有效井筒半径，井有效井筒半径，m；水平水平(shupng)段长度，段长度，m；储层厚度，储层厚度，m；井筒半径，井筒半径，m。由上式可知，在储层厚度确定的情况下，增加水平段长度即增加了有效井筒半径，水平井产能增加，因此，在实际施工中，在工艺和经济效益(jn j xio y)允许的条件下，应该增加水平井井筒的长度是有效方法之一。第79页/共141页第七十九页，共140页。水平(shupng)井筒长度影响裂缝优化结果水平井筒(jn tn)长

48、度300米水平(shupng)井筒长度水平井筒长度500米水平井筒长度1000米第80页/共141页第八十页，共140页。原油(yunyu)粘度1cp4.原油(yunyu)粘度102030405010203040501020304050原油(yunyu)粘度5cp原油粘度10cp原油粘度影响裂缝优化结果第81页/共141页第八十一页，共140页。主要(zhyo)影响因素：渗透率流度比（黏度(nind)）水平井筒长度（二）考虑不同(b tn)因素裂缝参数优化图版满足水平井快速分段压裂优化需求在不同物性、水平井筒长度、原油黏度等条件下形成裂缝条数、缝长、导流能力的优化图版第82页/共141页第八十

49、二页，共140页。（二）考虑不同因素裂缝参数(cnsh)优化图版针对各敏感(mngn)参数在区块的变化区间，确定合理步长，求取各参数值条件下分段(fn dun)裂缝参数的优化结果，回归连接成为曲线，形成图版。第83页/共141页第八十三页，共140页。序号项目数值1有效渗透率，md0.1，0.3，0.5，1,3,52孔隙度，%133流度比0.12，0.24，0.6，2.4，6.3，31.64有效厚度，m单层，厚度14米5计算单元面积1100m600m，水平井处于单元中央6水平井段长度，m300，400,500，700，10007水力裂缝条数，条1，2，3，4，5，6，7，8，9，108水力裂缝

50、长度，m30、60、90、120、150、180、210、240、270、30092水力裂缝导流能力，m.cm10、20、30、40、50主要计算参数取值范围(fnwi)及数量实例(shl)第84页/共141页第八十四页，共140页。累产量(chnling)（m3）lf=30lf=60lf=90lf=120lf=150lf=180lf=210lf=240lf=270lf=30030M60M90M120M150M180M210M240M270MKE=0.3，累产量(chnling)100008000600040001400012000300M20000缝长（M）累产量(chnling)第85页/