裂缝性油藏压裂井产能数值模拟模型研究与应用.pdf

石油勘探与开发1262005年4月PETROLEUMEXPLORATIONANDDEVELOPMENTVol.32No.2文章编号:10000747(2004)02012603裂缝性油藏压裂井产能数值模拟模型研究与应用李勇明,郭建春,赵金洲(西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室)摘要:研究的裂缝性油藏渗流介质包括人工压裂裂缝和天然微裂缝、大裂缝及基质,将大裂缝与基质的物质交换在微裂缝系统中加以描述,建立了含大裂缝的多重介质渗流数学模型,研制了裂缝性油藏压裂后生产动态模拟器,结合塔里木盆地塔河奥陶系裂缝性油藏参数,综合研究了天然裂缝、人工裂缝对压裂后产能的影响。研究表明:天然裂缝渗透率是影响压裂后产能的重要因素之一;人工裂缝的导流能力随生产时间递减对压裂后产量有重大影响。压裂可能导致天然裂缝污染,应采用低伤害压裂液体系,最大限度地减小对天然裂缝的伤害;增加人工裂缝长度可以改善流体沿裂缝向井底的流动性能,但随着压裂液滤失量的增大对天然裂缝的污染会加重、加深,应确定合理的压裂施工规模以获得合理的裂缝长度,避免导致裂缝长度增加而产量下降。裂缝系统连通差、渗透率较低的油藏,实施压裂也难以获得理想的增产效果;含有大裂缝的井压后产量明显高于不含大裂缝的井,但易形成水窜,可导致油井压裂后含水上升较快。图3表1参9关键词:裂缝性油藏;天然裂缝;人工裂缝;裂缝污染;压裂井产能;数学模型;数值模拟中图分类号:TE319文献标识码:Aoo笔者基于以往在天然裂缝性油藏压裂井产能数值!∀(o∃op!op)+qomp+qoSufp=∀(%oSo)p/∀t(4)模拟方面的大量研究[17],将人工裂缝作为单独的系统气组分方程为:g考虑,建立了考虑大裂缝的天然裂缝性油藏压裂产能!∀(g∃gp!gp)+(o∃op!op)+qgmp+qgSufp数值模拟模型,综合研究了天然裂缝参数、人工裂缝参∀g=(%oSo+%gSg)p(5)数以及大裂缝等对压后产能的影响。∀t水组分方程为:1复合天然裂缝介质与基质的流量交换∀!∀(w∃wp!wp)+qwmp+qwSufp=(%wSw)p(6)本文将大裂缝与基质的物质交换在微裂缝系统中∀t加以描述,将网格块中的大裂缝成分和微细天然裂缝2.2复合天然裂缝渗流方程成分称为复合天然裂缝介质,把网格块的基质成分处油组分方程为:理成半径为R1的等势球体,同一网格块中的大裂缝近oo!∀(o∃oSuf!oSuf)+∀mSuf[#oo(om-oSuf)]-qoSufp似处理成半径为R2的等势面,则复合天然裂缝系统与o=∀(%oSo)Suf/∀t(7)基质之间的流体交换量为[6]:气组分方程为:2R1gQmSuf,l=Km,xi+Km,yj+Km,zk!∀(g∃gSuf!gSuf)+!∀(o∃oSuf!oSuf)-qgSufpR2(R1-R2)g+∀mSuf[#gg(gm-gSuf)]+∀mSuf[#go(om-oSuf)]r,llSum,xm,ym,zKAKKKg(m,l-Suf,l)+42+2+2=∀(%oSo+%gSg)Suf/∀t(8)lBl!x!y!z水组分方程为Kr,ll:!Vb(m,l-Suf,l)(1)lBl!∀(w∃wSuf!wSuf)+∀mSuf[#ww(wm-wSuf)]-qwSufp单位体积网格块所对应的流量交换为:=∀(%wSw)Suf/∀t(9)qmSuf,l=QmSuf,l/Vb(2)2.3基质系统渗流方程为便于进行差分离散,将(2)式表示成如下形式:油组分方程为:mSuf,lmSufmSuf,llm,lSuf,lo∀q=∀#(-)(3)-∀mSuf[#oo(om-oSuf)]-qomp=(%oSo)m∀t2含大裂缝的多重介质渗流数学模型(10)气组分方程为:2.1人工裂缝渗流方程g油组分方程为:-∀mSuf[#gg(gm-gSuf)]-∀mSuf[#oo(om-oSuf)]-qgmp2005年4月李勇明等:裂缝性油藏压裂井产能数值模拟模型研究与应用127∀g=(%gSg+%oSo)m(11)∀t水组分方程为:∀-∀mSuf[#ww(wm-wSuf)]-qwmp=(%wSw)m∀t(12)3辅助方程图1天然裂缝污染对压裂井产油量的影响辅助方程包括饱和度方程,毛管压力方程和相对42人工裂缝参数的影响渗透率方程。本文采用封闭外边界和生产井定压内边.[8,9]4.2.1裂缝长度界条件,用全隐式方法离散可得到数值计算模型。图2为考虑压裂液侵入使天然裂缝渗透率下降4裂缝性油藏压裂井产能数值模拟研究50%时累计产油量与缝长的关系。由图可见,在一定裂缝长度范围内,考虑天然裂缝污染后的累计产输入的基本参数为:原始地层压力57.93MPa,单2油量