致密油藏压裂双水平井参数优化研究

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.192

现代地质 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (06): 1880-1890.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.192

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致密油藏压裂双水平井参数优化研究

胡景宏¹^,²(), 陈琦³(), 余国义⁴, 吕杨⁵

1.中国地质大学(北京) 能源学院,北京 100083
2.非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点实验室,北京 100083
3.中国石化西北油田分公司采油一厂,新疆轮台 841600
4.中国石油国际勘探开发有限公司,北京 100034
5.中国石油长庆油田分公司第五采气厂,陕西西安 710018

收稿日期:2021-03-10 修回日期:2021-06-07 出版日期:2021-12-10 发布日期:2022-02-14
通讯作者: 陈琦
作者简介:陈琦,男,助理工程师,1995年出生,石油工程专业,主要从事非常规油气藏开发理论与方法。Email: cheng822@126.com。
胡景宏,男,副教授,1983年出生,石油工程专业,主要从事油气渗流与储层改造理论及技术研究。Email: hjhwhat@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(52074248);国家自然科学基金项目(51804282);中央高校基金科研项目(2652018209)

Hydraulic Parameter Optimization of Dual Horizontal Well in Tight Oil Reservoirs

HU Jinghong¹^,²(), CHEN Qi³(), YU Guoyi⁴, LÜ Yang⁵

1. School of Energy Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
2. Beijing Key Laboratory of Unconventional Natural Gas Geology Evaluation and Development Engineering, Beijing 100083, China
3. The First Oil Production Plant of Xibei Oilfield Company, Luntai,Xinjiang 841600, China
4. China National Oil and Gas Exploration and Development Co. Ltd. (CNODC), Beijing 100034, China
5. The Fifth Gas Production Plant of Changqing Oilfield Company, Xi'an, Shaanxi 710018,China

Received:2021-03-10 Revised:2021-06-07 Online:2021-12-10 Published:2022-02-14
Contact: CHEN Qi

摘要/Abstract

摘要：

多段压裂水平井能有效地提高致密油藏单井产量,双水平井的使用则会增大增产效果,但其压后产量影响因素并不是很明确。基于渗流力学理论,分析压裂双水平井流体流动机理,建立了考虑启动压力影响的油藏—裂缝系统分段压裂双水平井数值模型,采用网格加密方法和控制变量法,计算分析了地质因素和工程因素对双水平井压后产量的影响,并使用正交试验方法把不同的裂缝参数和特征对水平井产量的影响进行了主次排序。结果表明:地质因素中的基质孔隙度和渗透率对压后单井产量影响最大;工程因素中的水平井筒长度和裂缝导流能力对水平井产量影响较大,并且相关因素的影响力排序为:水平井筒长度>裂缝导流能力>裂缝长度>水平井筒间距>裂缝条数。研究结果对致密油藏双水平井压裂理论及优化设计具有现实的实践指导意义。

关键词: 双水平井, 分段压裂, 启动压力梯度, 数值模拟, 敏感性分析

Abstract:

Multi-stage fractured horizontal wells can effectively increase well production in tight oil reservoirs, and the use of dual horizontal wells could enhance the production efficiently. Based on the seepage mechanics theory, the fluid flow mechanisms for fractured dual horizontal wells were analyzed. Accordingly, a numerical model for segmented fractured dual horizontal wells in reservoir-fracture system (considering the initial pressure effect) was developed. Meanwhile, the grid encryption and the control variable methods were adopted. The influence of geological and engineering factors on the production of dual horizontal wells were calculated and analyzed. The results show that the geological factors of matrix porosity and permeability have dominating impact on single-well production after fracturing, while the engineering factors of horizontal well length and fracture conductivity have immense effect on well production. This study has practical and guiding significance for the theory and optimal design of dual horizontal well fracturing in tight oil reservoirs.

Key words: dual horizontal well, multi-stage fracturing, initial pressure gradient, numerical model, sensitivity analysis

中图分类号:

TE34

胡景宏, 陈琦, 余国义, 吕杨. 致密油藏压裂双水平井参数优化研究[J]. 现代地质, 2021, 35(06): 1880-1890.

HU Jinghong, CHEN Qi, YU Guoyi, LÜ Yang. Hydraulic Parameter Optimization of Dual Horizontal Well in Tight Oil Reservoirs[J]. Geoscience, 2021, 35(06): 1880-1890.

图/表 18

图1 分段压裂双水平井3D示意图

Fig.1 Simulation model with dual horizontal well in tight oil reservoirs

表1 地质参数和工程参数表

Table 1 Geological and engineering parameters used in the modelling

油藏长度 /m	油藏厚度 /m	基质孔隙度	水平井筒长度/m	体积系数	原油密度 /(kg/m³)	原油压缩系数 /MPa^-1		原始地层压力 /MPa		裂缝宽度 /mm		裂缝渗透率 /μm²
2 000	20	0.06~0.18	600~1 600	1.1	814.747	29.8×10^-4		39.6		5		10~60
油藏宽度 /m	基质渗透率 /10^-3μm²	表皮系数	水平井筒半径/m	原油黏度 /(mPa·s)	地层水压缩系数/MPa^-1	初始含水饱和度	井底压力 /MPa		裂缝半长 /m		水平井筒间距/m		网格设计
1 000	0.05~0.5	0	0.062	2.3	3.5×10^-4	0.495 80	27		50~190		300~600		25 m×80 m、 20 m×50 m、 20 m×1 m

图2 油水两相相对渗透率图

Fig.2 Oil-water relative permeability curve of the cores from tight oil

图3 不同裂缝条数时300天的累积产量随裂缝长度变化

Fig.3 Cumulative production of 300 days and variation with fracture length and different fracture number

图4 不同裂缝长度时300天的累积产量随裂缝条数变化

Fig.4 Cumulative production of 300 days and variation with fracture number and different fracture length

图5 不同裂缝条数时水平井单日产量随时间变化图

Fig.5 Daily production of dual horizontal well and variation with production time and different fracture number

图6 水平井产量随裂缝导流能力变化图

Fig.6 Cumulative production of 300 days and variation with fracture conductivity

图7 水平井产量随水平井筒长度变化图

Fig.7 Cumulative production of 300 days and variation with horizontal wellbore length

图8 水平井产量随水平井筒间距变化图

Fig.8 Cumulative production of 300 days and variation with horizontal wellbore spacing

图9 水平井产量随基质渗透率变化图

Fig.9 Cumulative production of 300 days and variation with matrix permeability

图10 水平井产量随基质孔隙度变化图

Fig.10 Cumulative production of 300 days and variation with matrix porosity

图11 水平井产量随启动压力梯度变化图

Fig.11 Cumulative production of 300 days and variation with starting pressure gradient

图12 正交设计方法的步骤

Fig.12 Procedure of the orthogonal design method

表2 影响双水平井产能的试验因素设计方案

Table 2 Orthogonal test design of influencing factors on productivity

试验序号	因素1	因素2	因素3	因素4	因素5	因素6	因素7
试验1	水平1	水平1	水平1	水平1	水平1	水平1	水平1
试验2	水平1	水平2	水平2	水平2	水平2	水平2	水平2
试验3	水平1	水平3	水平3	水平3	水平3	水平3	水平3
试验4	水平2	水平1	水平1	水平2	水平2	水平3	水平3
试验5	水平2	水平2	水平2	水平3	水平3	水平1	水平1
试验6	水平2	水平3	水平3	水平1	水平1	水平2	水平2
试验7	水平3	水平1	水平2	水平1	水平3	水平2	水平3
试验8	水平3	水平2	水平3	水平2	水平1	水平3	水平1
试验9	水平3	水平3	水平1	水平3	水平2	水平1	水平2
试验10	水平1	水平1	水平3	水平3	水平2	水平2	水平1
试验11	水平1	水平2	水平1	水平1	水平3	水平3	水平2
试验12	水平1	水平3	水平2	水平2	水平1	水平1	水平3
试验13	水平2	水平1	水平2	水平3	水平1	水平3	水平2
试验14	水平2	水平2	水平3	水平1	水平2	水平1	水平3
试验15	水平2	水平3	水平1	水平2	水平3	水平2	水平1
试验16	水平3	水平1	水平3	水平2	水平3	水平1	水平2
试验17	水平3	水平2	水平1	水平3	水平1	水平2	水平3
试验18	水平3	水平3	水平2	水平1	水平2	水平3	水平1

表3 影响双水平井产能的试验因素

Table 3 Test factors influencing the productivity of dual-level wells

裂缝条数	裂缝半长/m	井筒长度/m	井筒间距/m	裂缝导流能力/(μm²·cm)	基质渗透率 /10^-3μm²	基质孔隙度
5	110	600	340	5	0.05	0.06
7	150	900	420	15	0.1	0.09
9	190	1 200	500	25	0.15	0.12

图13 各因素水平的试验结果柱状图

Fig.13 Bar charts of test results for each factor level

图14 各因素水平的试验结果均值柱状图

Fig.14 Average bar chart of testing results for each factor level

图15 影响水井产量因素的极差分布图

Fig.15 Range analysis results of influencing factors on well production

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致密油藏压裂双水平井参数优化研究

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