基于电模拟实验低渗透油藏压裂水平井产能研究.doc

基于电模拟实验低渗透油藏压裂水平井产能研究 　　文章编号：1006-6535(2009)02-0090-04 　　摘要：基于水电相似原理，通过电模拟实验，研究了低渗透油藏水平井长度、裂缝长度、裂缝条数与间距、主井筒与裂缝夹角等因素对产能的影响。结果表明：产能随着主井筒长度增大而增大，但增大趋势逐渐变缓；产能随着裂缝间距和裂缝条数的增大而增大，并且均存在一最佳间距和条数匹配值；缝条数较少时，主井筒流入对产能的贡献较大，但随着缝条数的增多，贡献值减小；裂缝长度对产能也有较大影响；裂缝与主井筒成较大夹角时能获得较高产能，最佳角度约为75～90°。分清各因素对产能的影响，可为压裂水平井的设计提供理论指导。 　　关键词：电模拟；低渗透油藏；压裂水平井；产能 　　中图分类号：TE355.6 　　文献标识码：A 　　 　　前 言 　　 　　对低渗透油藏实施水平井压裂技术，已成为提高原油采收率的一项重要手段。压裂水平井产能影响因素较多，为了成功实施压裂水平井，必须在施工前的方案设计中充分考虑各因素对产能的影响。国内外学者对压裂水平井的产能进行了很多研究[1～9]，基于油气渗流机理，应用复势理论及叠加原理等建立了不同的产能预测模型，还有学者通过数值模拟[10，11]或电模拟法[12～16]对压裂水平井生产特性进行了研究，并对产能影响因素进行了一定分析。在前人研究的基础上，针对实际生产中发现的一些问题，精心设计了电模拟模型，利用电模拟实验重新对压裂水平井产能进行了研究，并对压裂水平井产能影响因素作了进一步研究和验证。 　　 　　1 电模拟实验原理 　　 　　1.1 水电相似原理 　　任何物理现象都是在一定的空间和时间中进行，要使两个物理现象相似，必须满足几何条件相似、边界条件相似、物理过程相似和阻力条件相似。相似第三定理是构成现象相似的充要条件，严格地说，也是一切模型试验应遵循的理论指导原则[15]。电模拟实验是以水电相似原理为基础，利用电的某些物理现象来重演所要研究的对象，即利用相同的数学微分方程所表示的物理现象互相模拟，利用它们的这种相似性来进行模拟实验，以获得有关参数。 　　 　　2 实验模型设计 　　 　　实验中采用方形电解槽来模拟块状油藏，电解槽内壁覆有一层紫铜带模拟供给边界，用硫酸铜溶液来模拟地层流体(液面深度模拟地层厚度)，康铜丝模拟井筒，薄铜片作裂缝模型，铜片与铜丝良好接触。实验模型参数：电压为10 V，电解槽尺寸为116 cm×116 cm×4 cm，溶液电导率为133 μs/cm，井筒半径为0.16 cm。实验测量电压、电流和电导率等参数，根据相似系数的换算，由模拟电流场得到实际油气渗流量[17]。实验中各相似系数取值：C??L为520 m/m，C??ρ为0.045×104μm2?(mPa?s)-1?cm?μs-1，C??q为2.34 m3/(d?mA)，C??p为0.1 MPa/V。研究与以往实验研究的显著不同之处在于所调配的电解液电导率较低，能够模拟一般低渗透油藏条件(渗透率小于50×10-3μm2)。 　　 　　3 实验结果分析 　　 　　3.1 井筒长度 　　在研究压裂水平井之前，首先通过选取不同长度的铜丝，研究未经压裂时井筒长度对水平井增产倍数(水平井产能与直井开发油藏时产能之比)的影响，图1为实验数据处理结果。 　　从图1中可以看出，不进行压裂作业单靠井筒生产时，水平井产能随井筒长度的增大而增大，但增大的幅度逐渐减小。实验表明：在应用水平井对固定大小的油藏区块进行开发时，当井筒长度增大到一定阶段后，再增加井筒长度带来的增产效果并不理想，考虑经济等因素，应存在一个最佳井筒长度，在此条件下，既能获得较高的产能，同时又能保证获得最大利润。实验中，最佳井筒长度选取300 m，考虑到油藏区块大小为603 m(电解槽尺寸乘以几何相似系数)，提出了在井筒长度与油藏边界长度之比约为0.5时，能获得最佳产能。其他参数影响都基于此结论下的最佳井筒长度进行研究。 　　3.2 裂缝条数与裂缝间距 　　前人研究大都将裂缝条数与裂缝间距对产能的影响各自单独考虑，在实验设计中发现：固定井筒长度，研究裂缝条数变化对产能影响，会减小裂缝间距；固定裂缝间距研究裂缝条数的变化，会引起井筒长度的变化。因此，研究中将裂缝条数与间距综合考虑，分别设计了等井筒长度和等裂缝间距2种实验方案。裂缝与井筒夹角取90°[16]。 　　取裂缝半长100 m，考虑主井筒生产特性，针对裂缝条数对产能增长倍数的影响进行分析(图2)。实验分析：不管水平井裸露还是封闭，产量均随裂缝条数的增多而增大，裸眼压裂水平井产量由裂缝产量和水平段产量组成，随着裂缝条数增多，直接通过裂缝流到水平井的产量增加，占总产量的比例增大，因此，不进