油藏整体压裂软件开发与应用

　　摘要：利用设计软件对典型井网进行数值模拟，分别对低渗油藏采用反五点、反七点和反九点井网等不同井网形状进行了优选研究。结果表明，采用五点井网注水井排与最大渗透率方向一致时注水效果较好;采用七点法面积井网开发时注水井排与最大主应力方向夹角为22.5°时效果最佳;按照九点法布井时，注水井排与最大渗透率方向在夹角为45°时开发效果最好。随着裂缝穿透率的增加，见水时间缩短，无水采油期减小，裂缝穿透率应接近井距之半，开发效果较好;开发效果随无因次裂缝导流能力增加而增加，当无因次裂缝导流能力超过10时，累积产油量增加变缓;油水井同时压裂且裂缝方向与水井井排或油井井排方向平行时为最佳裂缝方位。

　　关键词:压裂,整体压裂,数值模拟,压裂设计,优化设计

　　水力压裂是一项油气井增产的重要技术措施，已广泛应用于国内外低渗透油气田开发。基于目前普遍采用的开发井网模式(反九点、矩形、反五点井网)，考虑压裂裂缝方位处于有利和不利方位的情况，研制了整体压裂模拟设计软件;实际表明，该软件能较好地用于油藏整体压裂方案的编制。

　　1 整体压裂方案设计主要步骤

　　考察不同的裂缝长度、方位与导流能力对油藏动态影响，一定时间内的产量动态;通过油藏模拟预测不同的裂缝长度与导流能力所需要的作业规模，如液量及加砂量等;# 根据最大NPV( NetProduction Vaiue 净产出)原则，优化最优裂缝长度，从而确定施工参数和施工规模。低渗透油田整体压裂优化设计模式：“以油藏精细描述为基础，优化压裂开发井网、重视储层保护、整体压裂改造、立足注水保持底层能量、供采平衡开采”，从油藏整体压裂优化设计技术研究出发，结合油藏工程，研究特低渗透率油藏的整体压裂方案的优化方法，建立水力压裂油藏模拟技术，完善压裂优化设计技术，提高深层低渗透油藏的整体压裂改造效果。利用三维两相整体压裂模拟软件包及全三维压裂优化软件开发建立了带裂缝的油藏数值模拟模型，计算在井网和裂缝方位条件下，注、采井裂缝长度和疏导能力对油藏开采指标的影响，通过综合优化确定合理的裂缝参数。

　　2 模拟软件描述

　　整体压裂技术通过研究油藏和水力裂缝系统的优化组合，使水力压裂与油藏工程结合更加紧密，对低渗透油藏实施最大限度地实现低投入、高产出的目标。

　　2.1软件主要功能

　　软件对既定注采井网系统( 反九点、矩形、反五点井网)下井组整体压裂的数值模拟计算和新区中开发井网系统与水力裂缝系统组合的压裂开发数值模拟计算，以采出程度或采收率为目标，确定合理的裂缝长度、导流能力以及合理的压裂开发井网和井距，为井组整体压裂优化方案设计服务。软件的主要功能是：

　　(l)油藏在既定注采井网系统下的压裂数值模拟。能模拟计算不同压裂裂缝长度(裂缝穿透比)下的产油量、含水率和采出程度;模拟计算不同压裂井类型( 压裂注水井、压裂采油井或压裂生产井、不压裂注水井以及生产井、注水井都不压裂)的生产动态及生产指标;模拟计算油藏在不压裂时的产油量、含水率和采出程度;模拟计算不同压裂裂缝导流能力下的生产动态;模拟预测注采井网系统(井距、压裂井类型)与压裂裂缝系统(缝长、导流能力)优化组合下的生产动态及生产指标。

　　(2)未投入开发油藏压裂开发的整体压裂数值模拟。能模拟不同井网模式(反九点、矩形、反五点井网)下，油藏压裂后的生产动态及采出程度;模拟计算油藏在不压裂时的产油量、含水率和采出程度;模拟计算一定井网模式下，不同缝长与采出程度的关系;模拟计算合理井网模式下和合理缝长在最佳组合情况下，压后生产动态及采出程度。

　　(3)油藏整体压裂可控参数的影响性分析。模拟计算裂缝长度对压后生产动态影响分析;模拟计算注采井压裂情况对压后生产动态影响分析;模拟计算不同压裂开发井网模式(反九点、矩形、反五点井网)对压后生产动态影响分析;模拟计算注采井不同工作制度( 生产井不同井底流压、注水井不同日注量)对压后生产动态影响分析。

　　2.2 软件主要特点

　　软件在WinXp 系统下开发，运用最新的Visual Basic 语言和VBA 编程技术，软件用户界面友好，功能强大，输出极为方便。

　　(1)提供油层基础参数、相渗透率、毛管压力、压裂实际效果等数据库，实现数据资源共享，数据录入操作。

　　(2)软件功能强大，考虑了多种开发井网模式(反九点、矩形、反五点井网)，考虑压裂裂缝方位处于有利和不利方位的情况。

　　(3)数据输入界面友好，表格数据采用数据库操作，可方便地进行插入、删除，也可通过鼠标直接对曲线进行修正，直观的实时曲线显示，便于对表格数据的修改、调整。

　　(4)既可以对含水率进行控制，也可以对生产时间进行模拟总的控制。既考虑到初期计算的不稳定因素，又在满足计算精度的情况下尽量增加时间步长，使得模拟结果更为合理又节省计算时间。

　　(5)丰富的动态显示界面，使用户能直观地观察模拟结果，并且能随时响应用户事件，退出“漫长”的计算过程。

　　(6)模拟计算结果自动生成Word 文档，曲线调用EXcGl 生成，真正实现了对图表的编辑。

　　(7)软件输出报告内容十分丰富、详尽，图表和曲线完整，可直接用于整体压裂方案设计的编写，节省了编制油藏整体压裂方案时间，提高工作效率。

　　2.3建立模型主要特点

　　(1)可用于双重介质或单重介质地层压裂前后生产动态的模拟。

　　(2)既能描述线性的达西渗流现象，又能描述低渗和高渗两种情况下的非线性渗流问题。

　　(3)考虑了渗透率随孔隙压力指数变化的时变效应。

　　(4)虑了实际中可能的任意压裂裂缝方位(方向、倾角)。

　　(5)考虑了压裂裂缝导流能力随时间指数或半对数规律下降的情况。

　　(6)可用于多缝及非对称压裂缝条件下生产动态的模拟。

　　(7)可用于单井压裂、单井重复压裂、整体压裂、开发压裂及整体重复压裂的油藏生产动态模拟。

　　2.4方法选择

　　确定了研究目标，并收集到了研究所必需的数据后，然后对模拟模型进行选择，即确定用哪种模拟模型对该问题最为有效。一是能否找到针对你研究问题的相应模拟器;二是解决你面对的具体油藏模拟问题时，常常因为需要反映井和开采设施对开采过程的影响，而必须对你选定的模拟器作某些修改，你必须具备这种能力;三是研究所允许的时间、计算机、人力及经费的限制，即不允许突破规定的时间和成本的限制。

　　2.5模型设计

　　模拟器选定以后，我们必须设计出一套合适的网格模型。网格模型的设计要受到模拟过程的类型、在非均质油藏中的液体运动的复杂性、选定的研究目标、油藏描述的精确程度以及允许的计算时间和成本预算等因素的影响。网格数目越多，模拟出的单井动态会越精细，但网格数目越多计算的时间会越长，成本越高，有时甚至高到不能令人接受，所以我们经常不得不在研究目标所确定的总框架下，根据允许的计算时间和成本限制，去设计我们的网格模型。

　　3 整体压裂模拟设计软件的应用

　　3.1 模拟参数输入说明

　　应用自行研制的软件，采用表1 的油藏参数和图1 的相对渗透率曲线，以反五点井网压裂缝方位有利为例，预测压后含水达到95% 的生产指标。模拟支撑裂缝的穿透比取0. 05，0. 1，0. 2，0. 3，0. 4，0. 45，裂缝导流能力取(5，15，25，35，50，70)X 10 - 31m2·cm，水井日注入量取20 m2。

　　3.2 模拟结果分析

　　图2 和图3 分别为含水率达到95% 时的裂缝穿透比及裂缝导流能力与采出程度的关系曲线。在裂缝导流能力一定的情况下，采出程度随裂缝穿透比增加先增加后又逐渐减少，以采出度为优化目标存在最佳的裂缝穿透比。裂缝穿透比过低达不到好的压裂效果，同时裂缝穿透比过高，生产井见水后含水率上升很快，导致最终采出程度降低。在采油速度与裂缝穿透比的曲线也出现了明显的拐点，综合考虑采出程度及采油速度，研究区域最佳裂缝穿透比取0.3。在裂缝穿透比一定的情况下，采出程度随裂缝导流能力的增加而增加，但其增加幅度减少。

　　由图4可知，随导流能力的增加，在裂缝穿透比大于0. 3 时，采油速度随导流能力的增加而增加，但增加幅度变缓。综合考虑采出程度及采油速度，该井区最佳裂缝导流能力取为25 > 10 - 31m2。图5 表明随着注水量的增加采油速度增加，但达到同样含水率的采出程度降低。在确定了该井区整体压裂方案基本原则后，可通过三维压裂设计模块进行单井压裂方案的设计。

　　四、结束语

　　油藏整体压裂模拟软件能较好地用于油藏整体压裂方案的编制。在五点法井网中，随着采油井裂缝半长增加，生产井产量增加，但是增加的幅度越来越小;注水井裂缝半长对生产动态的影响较小;裂缝宽度对生产动态影响较小;随着裂缝导流能力增加，油井产量逐渐增加，但增加的幅度越来越小;井底流动压力越低，生产压差越大，油井产量越高;启动压力梯度对油井的生产动态存在不可忽略的影响;地层渗透率各向异性对油井生产动态存在较大影响，当最大渗透率方向与裂缝延伸方向相同时，渗透率各向异性对产量的影响较为严重;井距对生产动态的影响较大。

　　参考文献：

　　[1] 王晓泉，陈作，姚飞.水力压裂技术现状及发展展望[J]. 钻采工艺，1998，21(2)：28 ~ 32.

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文章名称： 油藏整体压裂软件开发与应用

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