低渗/致密油藏分段压裂水平井渗流特征的物理模拟及数值模拟

doi:10.7623/syxb201401009

石油学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (1): 85-92.DOI: 10.7623/syxb201401009

低渗/致密油藏分段压裂水平井渗流特征的物理模拟及数值模拟

杨正明^1,2, 张仲宏³, 刘学伟^1,2, 田文博¹, 徐庆岩¹

1. 中国石油勘探开发研究院廊坊分院渗流流体力学研究所河北廊坊 065007;
2. 提高石油采收率国家重点实验室北京 100083;
3. 中国石油天然气股份有限公司勘探与生产分公司北京 100007

收稿日期:2013-06-13 修回日期:2013-09-15 出版日期:2014-01-25 发布日期:2013-12-09
通讯作者: 杨正明，男，1969年1月生，1991年毕业于石油大学（华东）油藏工程专业，2004年获中国科学院博士学位，现为中国石油勘探开发研究院廊坊分院渗流流体力学研究所副总工程师、高级工程师，主要从事渗流理论、低渗透油气田开发和三次采油方面的研究工作。Email：yzmhxj@263.net
作者简介:杨正明，男，1969年1月生，1991年毕业于石油大学（华东）油藏工程专业，2004年获中国科学院博士学位，现为中国石油勘探开发研究院廊坊分院渗流流体力学研究所副总工程师、高级工程师，主要从事渗流理论、低渗透油气田开发和三次采油方面的研究工作。Email：yzmhxj@263.net
基金资助:
国家重大科技专项（2011ZX05013-006）和中国石油天然气股份有限公司重点科技攻关项目（2011B-1203）资助。

Physical and numerical simulation of porous flow pattern in multi-stage fractured horizontal wells in low permeability/tight oil reservoirs

Yang Zhengming^1,2, Zhang Zhonghong³, Liu Xuewei^1,2, Tian Wenbo¹, Xu Qingyan¹

1. Institute of Porous Flow and Fluid Mechanics, Langfang Branch, PetroChina Research Institute of Exploration and Development, Langfang 065007, China;
2. State Key Laboratory of Enhanced Oil Recovery, Beijing 10083, China;
3. PetroChina Exploration & Production Company, Beijing 100007, China

Received:2013-06-13 Revised:2013-09-15 Online:2014-01-25 Published:2013-12-09

摘要/Abstract

摘要： 为了研究低渗/致密油藏分段压裂水平井的开采机理和渗流规律，通过建造高压仓、密封和改进多通道电阻率测量方法，研发了大型露头岩样高压物理模拟实验系统。通过分段压裂水平井物理模型的岩样筛选、模型的制作和封装、模型抽真空饱和以及有效驱动的物理模拟评价等方法的研究，建立了分段压裂水平井物理模拟实验方法。进一步结合低渗/致密油藏非线性渗流油藏数值模拟软件研究了低渗/致密油藏分段压裂水平井渗流规律。研究结果表明：在相同驱替压差下，分段压裂水平井的压力梯度值要比普通水平井的压力梯度值高，且随着压裂裂缝半缝长的增加，压力梯度值也增加；当水平井水平段长度一定时，储层渗透率越低，分段压裂水平井的最佳分段数越多；当储层渗透率一定时，水平井水平段长度越长，水平井压裂的最佳段数也越多，最佳裂缝半缝长反而呈现减小的趋势；对于低渗/致密油藏分段压裂水平井开采来说，对产量最为敏感的是压裂段数，其次是裂缝半缝长，而裂缝导流能力最为不敏感。

关键词: 低渗/致密油藏, 水平井, 分段压裂, 物理模拟, 数值模拟, 渗流规律

Abstract: This study investigates the exploration and porous flow mechanisms in multi-stage fractured horizontal wells (MSFHWs) in low permeability/tight oil reservoirs (LPTORs). A high-pressure physical simulation system for large-scale outcrops is developed by constructing a high-pressure chamber, sealing and improving multi-channel resistivity measurement techniques. A physical simulation method for MSFHWs is established based on simulation and evaluation of the physical model in core sample selection, production and packaging, vacuum saturation, and effective driving. Further, porous flow pattern of MSFHWs in LPTORs are studied using a nonlinear porous flow simulation software. Under the same displacement pressure, the pressure gradient in MSFHWs is greater than that in ordinary wells and grows with increasing half-length of the fractures. When the length of a MSFHW is fixed, the LPTOR with lower permeability requires a greater number of optimal fracturing segments; when the permeability of a LPTOR is fixed, the optimal number of fractured segments increases with the horizontal length of the MSFHW but the half-length of optimal fractures shows a declining tendency. For exploitation of MSFHWs in LPTORs, the number of fractured segments is most sensitive to well production, followed by the half-length of the fractures, and fracture conductivity the last.

Key words: low permeability/tight oil reservoirs, horizontal well, multi-staged fracturing, physical simulation, numerical simalation porous flow law

中图分类号:

TE312

杨正明, 张仲宏, 刘学伟, 田文博, 徐庆岩. 低渗/致密油藏分段压裂水平井渗流特征的物理模拟及数值模拟[J]. 石油学报, 2014, 35(1): 85-92.

Yang Zhengming, Zhang Zhonghong, Liu Xuewei, Tian Wenbo, Xu Qingyan. Physical and numerical simulation of porous flow pattern in multi-stage fractured horizontal wells in low permeability/tight oil reservoirs[J]. ACTA PETROLEI SINICA, 2014, 35(1): 85-92.

参考文献

[1] 胡文瑞.中国低渗透油气的现状与未来[J].中国石油企业, 2009(6):54-58.
Hu Wenrui.The present and future of low permeability oil and gas in China[J].China Petroleum Enterprise, 2009(6):54-58.
[2] 黄延章.低渗透油层渗流机理[M].北京:石油工业出版社, 1998:58-79.
Huang Yanzhang.Fluid mechanics in low-permeability reservoir[M].Beijing:Petroleum Industry Press, 1998:58-79.
[3] 张仲宏, 杨正明, 刘先贵, 等.低渗透油藏储层分级评价方法及应用[J].石油学报, 2012, 33(3):437-441.
Zhang Zhonghong, Yang Zhengming, Liu Xiangui, et al.A grading evaluation method for low-permeability reservoirs and its application[J].Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(3):437-441.
[4] 李春芹.水平井分段压裂在特低渗透油藏开发中的应用[J].西南石油大学学报:自然科学版, 2011, 33(6):85-88.
Li Chunqin.Application of horizontal well fracturing technology in thin layer ang ultra-low permeability sandstone reservoir development[J].Journal of Southwest Petroleum University:Science & Technology Edition, 2011, 33(6):85-88.
[5] 熊友明, 刘理明, 张林, 等.我国水平井完井技术现状与发展建议[J].石油钻探技术, 2012, 40(1):1-6.
Xiong Youming, Liu Liming, Zhang Lin, et al.Present status and development comments on horizontal well completion techniques in China[J].Petroleum Drilling Techniques, 2012, 40(1):1-6.
[6] 蔡文斌, 李兆敏, 张霞林, 等.低渗透油藏水平井压裂理论及现场工艺探讨[J].石油勘探与开发, 2009, 36(1):80-85.
Cai Wenbin, Li Zhaomin, Zhang Xialin, et al.Horizontal well fracturing technology for reservoirs with low permeability[J].Petroleum Exploration and Development, 2009, 36(1):80-85.

[7] 位云生, 贾爱林, 何东博, 等.致密气藏分段压裂水平井产能评价新思路[J].钻采工艺, 2012, 35(1):32-34.
Wei Yunsheng, Jia Ailin, He Dongbo, et al.A new way of evaluating productivity of staged fracturing horizontal well in tight gas reservoir[J].Drilling & Production Technology, 2012, 35(1):32-34.
[8] 郑油路, 孙彦达, 陈雷东, 等.水力推进分层压裂增产技术实施及推广[C]//国际压裂酸化大会论文集.西安:国际压裂酸化大会, 2010.
Zheng Youlu, Sun Yanda, Chen Leidong, et al.Implementation and promotion of hydraulic seperate layer fracturing stimulation technology[C]//Proceedings on International Hydraulic Fracturing & Acidizing Conference.Xi'an:International Hydraulic Fracturing & Acidizing Conference, 2010.
[9] 任芳祥, 孙岩, 于天忠, 等.低品位石油储量复杂结构井开发技术[M].北京:石油工业出版社, 2011:29-35.
Ren Fangxiang, Sun Yan, Yu Tianzhong, et al.Development technology of complex structure wells in low-grade petroleum resources[M].Beijing:Petroleum Industry Press, 2011:29-35.
[10] 李晓红, 卢义玉, 康勇, 等.岩石力学实验模拟技术[M].北京:科学出版社, 2007:30-44.
Li Xiaohong, Lu Yiyu, Kang Yong, et al.Technical research on experimental simulation of rock mechanics[M].Beijing:Science Press, 2007:30-44.
[11] 王家禄.油藏物理模拟[M].北京:石油工业出版社, 2010:61-84.
Wang Jialu.Reservoir phsics simulation[M].Beijing:Petroleum Industry Press, 2010:61-84.
[12] 徐轩, 刘学伟, 杨正明, 等.特低渗透砂岩大型露头模型单相渗流特征实验[J].石油学报, 2012, 33(3):454-458.
Xu Xuan, Liu Xuewei, Yang Zhengming, et al.An experimental study on single-phase seepage characteristics with a large-scale model made of ultra-low permeability sandstone outcrops[J].Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(3):454-458.
[13] 杨正明, 郭和坤, 刘学伟, 等.特低-超低渗透油气藏特色实验技术[M].北京:石油工业出版社, 2012:135-155.
Yang Zhengming, Guo Hekun, Liu Xuewei, et al.Characteristic experimental technology of an extra-ultra low permeability reservoir[M].Beijing:Petroleum Industry Press, 2012:135-155.
[14] 杨正明, 于荣泽, 苏致新, 等.特低渗透油藏非线性渗流数值模拟[J].石油勘探与开发, 2010, 37(1):94-98.
Yang Zhengming, Yu Rongze, Su Zhixin, et al.Numerical simulation of the nonlinear flow in ultra-low permeability reservoirs[J].Petroleum Exploration and Development, 2010, 37(1):94-98.
[15] Yu Rongze, Lei Qun, Yang Zhengming, et al.Nonlinear flow numerical simulation of an ultra-low permeability reservoir[J].Chinese Physics Letter, 2010, 27(7):074702-1-074702-4.

低渗/致密油藏分段压裂水平井渗流特征的物理模拟及数值模拟

Physical and numerical simulation of porous flow pattern in multi-stage fractured horizontal wells in low permeability/tight oil reservoirs

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[1]	石兰香, 彭栋梁, 席长丰, 冯世博, 李松岩. 丙烷与二甲醚辅助SAGD开采规律二维物理模拟实验[J]. 石油学报, 2024, 45(6): 999-1008.
[2]	李祯, 郭奇, 卜亚辉, 胡慧芳. 基于深度学习的饱和度场样本库建立及预测[J]. 石油学报, 2024, 45(4): 698-707.
[3]	杨立红, 朱超凡, 曾皓, 苏建政, 王益维, 武俊文, 陈旭东, 郭威. 油页岩自生热原位转化直井与水平井开发效果数值模拟——以鄂尔多斯盆地旬邑地区油页岩为例[J]. 石油学报, 2023, 44(8): 1333-1343.
[4]	王敉邦, 杨胜来, 李帅, 王鸿博, 肖传敏. 高凝油油藏水—油—固多相渗流规律[J]. 石油学报, 2023, 44(7): 1129-1139.
[5]	高永海, 尹法领, 张党生, 孙小辉, 赵欣欣, 陈野, 孙宝江. 水合物储层水平井钻井井筒-储层耦合模型与井壁稳定性分析[J]. 石油学报, 2023, 44(7): 1151-1166.
[6]	鲜保安, 高德利, 徐凤银, 毕延森, 李贵川, 王京光, 张洋, 韩金良. 中国煤层气水平井钻完井技术研究进展[J]. 石油学报, 2023, 44(11): 1974-1992.
[7]	陈志明, Yu Wei, 石璐铭, 胡连博, 廖新维. 压裂水平井的多模式裂缝网络试井模型及参数评价——以吉木萨尔页岩油为例[J]. 石油学报, 2023, 44(10): 1706-1726.
[8]	李宁, 冯周, 武宏亮, 田瀚, 刘鹏, 刘英明, 刘忠华, 王克文, 徐彬森. 中国陆相页岩油测井评价技术方法新进展[J]. 石油学报, 2023, 44(1): 28-44.
[9]	唐雪平, 洪迪峰, 高文凯, 彭烈新, 杨宝斌. 七段制恒工具面角三维水平井轨道设计方法[J]. 石油学报, 2022, 43(9): 1315-1324.
[10]	史晓东, 孙灵辉, 战剑飞, 李斌会, 韩雪, 陆慧敏, 蒋成刚. 松辽盆地北部致密油水平井二氧化碳吞吐技术及其应用[J]. 石油学报, 2022, 43(7): 998-1006.
[11]	王强, 赵金洲, 胡永全, 赵超能, 张祯祥. 岩心尺度静态自发渗吸的数值模拟[J]. 石油学报, 2022, 43(6): 860-870.
[12]	吴林, 朱明, 冯兴强, 冀冬生, 周磊, 刘圣鑫, 张林炎, 谭元隆, 钱竹良, 杨珍. 准噶尔盆地四棵树凹陷构造应力场与构造变形解析[J]. 石油学报, 2022, 43(4): 494-506.
[13]	柳军, 杜智刚, 郭晓强, 殷腾, 俞海, 曹大勇. 水平井裸眼分段压裂完井管柱下入屈曲磨损预测模型及规律[J]. 石油学报, 2022, 43(11): 1632-1641.
[14]	胡松, 王敏, 刘伟男, 王兵. 页岩水平井声波时差各向异性校正方法及其应用[J]. 石油学报, 2022, 43(1): 58-66.
[15]	鹿腾, 班晓春, 李兆敏, 高永荣, 郭二鹏, 杨建平, 马宏斌, 王宏远, 魏耀. 烟道气辅助SAGD蒸汽腔扩展机理[J]. 石油学报, 2021, 42(8): 1072-1080.