一種體積壓裂水平井開采頁巖油的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種體積壓裂水平井開采頁巖油的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著石油技術(shù)的發(fā)展，非常規(guī)資源的開發(fā)引起了人們的關(guān)注.尤其是美 國成功開采頁巖氣后，對(duì)頁巖儲(chǔ)層的開發(fā)產(chǎn)生巨大的影響，已引起全球廣泛關(guān)注，成為油 氣供給的重要來源.
[0003] 頁巖油儲(chǔ)層屬于超低滲透致密儲(chǔ)層，物性差，一般無自然產(chǎn)能或低產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)開采 主要采取體積壓裂改造儲(chǔ)層的方法來獲得商業(yè)產(chǎn)量.目前，我國尚缺乏頁巖油有效開采的 方法，尤其是對(duì)壓裂水平井產(chǎn)量預(yù)測的未知性，直接制約了頁巖油高效合理的開發(fā)。為此我 們發(fā)明了一種新的體積壓裂水平井開采頁巖油的方法，解決了以上技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于頁巖油儲(chǔ)層存在強(qiáng)非線性流動(dòng)特征，利用水力壓裂 水平井作用，使頁巖油儲(chǔ)層有效開采的的體積壓裂水平井開采頁巖油的方法。
[0005] 本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：
[0006] 體積壓裂水平井開采頁巖油的方法，該體積壓裂水平井開采頁巖油的方法包括： 步驟1，通過盒測法獲得儲(chǔ)層體積壓裂后縫網(wǎng)的分形維數(shù)D和迂曲分形維數(shù)δ ;步驟2,對(duì) 試驗(yàn)區(qū)的水平井進(jìn)行射孔和壓裂，使其生成垂直井筒的孔眼和壓裂縫，并對(duì)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行頁 巖油開采；步驟3,確定出試驗(yàn)區(qū)壓裂水平井多條裂縫共同作用時(shí)，試驗(yàn)區(qū)的產(chǎn)量；以及步 驟4,確定裂縫的有效滲透率k n和基質(zhì)-裂縫的等效滲透率k P
[0007] 本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：
[0008] 在步驟2中，確定試驗(yàn)區(qū)的壓裂縫半長xf、壓裂縫間距Xd，按照所確定的壓裂縫半 長x f、壓裂縫間距Xd對(duì)試驗(yàn)區(qū)的水平井進(jìn)行射孔和壓裂，使其生成垂直井筒的孔眼和壓裂 縫；測量地層壓力IV確定壓裂水平井井底流壓P w，對(duì)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行頁巖油開采。
[0009] 在步驟3中，確定出試驗(yàn)區(qū)頁巖儲(chǔ)層的單條裂縫的動(dòng)用半徑r。、單條裂縫的控制區(qū) 域形狀和單條裂縫的控制區(qū)域面積s f，以滿足該試驗(yàn)區(qū)頁巖油儲(chǔ)層的有效動(dòng)用；并由此確 定出試驗(yàn)區(qū)壓裂水平井多條裂縫共同作用時(shí)，試驗(yàn)區(qū)的產(chǎn)量Q f;其中所述動(dòng)用半徑r。滿足 如下公式：
rw為井筒半徑，r e為井筒距邊界距離；G為 啟動(dòng)壓力梯度，MPa/m。
[0012] 在步驟3中，當(dāng)水平井壓裂裂縫為橫向裂縫時(shí)，它的流動(dòng)剖分為水平面內(nèi)的地層 向裂縫的橢圓流動(dòng)和垂直平面內(nèi)沿裂縫的線性流動(dòng)，即外部流場與徑向流動(dòng)即內(nèi)部流場組 合，頁巖油儲(chǔ)層考慮啟動(dòng)壓力梯度存在的影響，得到水平井壓裂裂縫為橫向裂縫時(shí)外部流 場的產(chǎn)量：
[0014] 式中：a表示壓裂裂縫泄流形成橢圓長軸，m ;Xf為水平井壓裂裂縫半長，m ;Ρηι1為橢 圓滲流區(qū)邊界處壓力，MPa ;k為基質(zhì)滲透率，mD ; μ為原油粘度，mPa. s ;h油藏厚度，m ;
[0015] 線性流動(dòng)區(qū)產(chǎn)量：
[0017] 式中：Pm2為裂縫滲流區(qū)邊界處壓力，MPa ;k f為裂縫滲透率，mD ;w f為裂縫覽度，m ;
[0018] 徑向流動(dòng)區(qū)產(chǎn)量：
[0020] 根據(jù)等值滲流阻力法，外部流場和內(nèi)部流場串聯(lián)供油，這時(shí)Q1= q2= q；?= q，交界 面處壓力相等，消去Pnil和P "2，得到低滲透儲(chǔ)層考慮啟動(dòng)壓力梯度下水平井壓裂為單條橫向 縫時(shí)產(chǎn)量公式：
[0022] 在步驟3中，當(dāng)水平井壓裂為多條橫向裂縫時(shí)，如果多條裂縫泄流，各條裂縫形成 的泄流區(qū)域不互相干擾，此時(shí)泄流的總流量為各條裂縫泄流量之和，由等值滲流阻力法及 上面的分析得到低滲透儲(chǔ)層考慮啟動(dòng)壓力梯度存在下水平井壓裂多條橫向裂縫時(shí)的產(chǎn)量 公式為：
[0024] 在步驟3中，當(dāng)水平井壓裂為多條橫向裂縫時(shí)，如果多條裂縫泄流，各條裂縫形成 的泄流區(qū)域互相干擾，由等值滲流阻力法可知，當(dāng)兩橢圓泄流區(qū)域相交時(shí)，相當(dāng)于減少了該 區(qū)域的滲流阻力，同時(shí)對(duì)啟動(dòng)壓力損耗方面也有影響，而裂縫內(nèi)流體流動(dòng)的流動(dòng)阻力不受 影響，此時(shí)裂縫橢圓泄流區(qū)域相交的任一橫向裂縫對(duì)油井產(chǎn)量的貢獻(xiàn)為：
1，2,…，n-1 ;
[0029] 當(dāng)所有橫向裂縫引起的橢圓泄流區(qū)均相互干擾時(shí)，低滲透儲(chǔ)層考慮啟動(dòng)壓力梯度 存在下水平井壓裂多條橫向裂縫相互干擾時(shí)的產(chǎn)量公式為：
[0031] 在步驟3中，當(dāng)水平井壓裂的橫向裂縫既存在相互干擾又存在不干擾的情況下， 此時(shí)水平井的產(chǎn)量公式為上述兩種情況的組合。
[0032] 在步驟4中，確定裂縫的有效滲透率1為：
[0034] 式中：η°為裂縫深度，m，λ a為裂縫的最大寬度，λ i為裂縫的最小寬度，D是裂縫 寬度分形維數(shù)，S是迂曲分維；rw為井筒半徑，r 井筒距邊界距離；
[0035] 裂縫的體積系數(shù)仁為圓管區(qū)域的裂縫體積V f與圓管的總體積V 1^之比，即：
[0037] 式中：Vf為圓管區(qū)域的裂縫體積，m3;V ^為圓管的總體積，m3;r為圓筒半徑，m，?為 裂縫平均寬度，m;
[0038] 則基質(zhì)-裂縫的等效滲透率k為：
[0039] ke= kn(l-fn)+Knfn
[0040] 式中：1^為基質(zhì)滲透率，mD。
[0041] 本發(fā)明中的體積壓裂水平井開采頁巖油的方法，根據(jù)體積壓裂水平井后儲(chǔ)層裂縫 分布狀況，通過盒測法得到了分形參數(shù)（寬度分形維數(shù)和裂縫迂曲分形維數(shù)），通過現(xiàn)場壓 裂數(shù)據(jù)得到了水平井壓裂裂縫的條數(shù)、半長，水平井長度等參數(shù)，進(jìn)行單條裂縫控制半徑的 求解，并求解裂縫間的干擾部分面積，最終得到體積壓裂水平井的產(chǎn)能，對(duì)生產(chǎn)方案實(shí)施有 著一定的指導(dǎo)作用。本發(fā)明應(yīng)用過程簡單、可靠，可在不同儲(chǔ)層條件下體積壓裂水平井產(chǎn)能 進(jìn)行預(yù)測，只需調(diào)整測量參數(shù)，本發(fā)明使用可靠性高，效果好。
【附圖說明】
[0042] 圖1為本發(fā)明的體積壓裂水平井開采頁巖油的方法的一具體實(shí)施例的流程圖；
[0043] 圖2為壓裂水平井流場劃分示意圖；
[0044] 圖3為體積壓裂裂縫擴(kuò)展示意圖；
[0045] 圖4為啟動(dòng)壓力梯度與滲透率關(guān)系圖；
[0046] 圖5為基質(zhì)滲透率不同時(shí)油井日產(chǎn)量與時(shí)間關(guān)系圖；
[0047] 圖6為基質(zhì)滲透率不同時(shí)累積廣量與時(shí)間關(guān)系圖；
[0048] 圖7為裂縫半長不同時(shí)日產(chǎn)量與時(shí)間關(guān)系圖；
[0049] 圖8為裂縫半長不同時(shí)累計(jì)產(chǎn)量與時(shí)間關(guān)系圖；
[0050] 圖9為裂縫條數(shù)不同時(shí)日產(chǎn)量與時(shí)間關(guān)系圖；
[0051] 圖10為裂縫條數(shù)不同時(shí)累計(jì)產(chǎn)量與時(shí)間關(guān)系圖；
[0052] 圖11為裂縫導(dǎo)流能力不同時(shí)日產(chǎn)量與時(shí)間關(guān)系圖；
[0053] 圖12為裂縫導(dǎo)流能力不同時(shí)累計(jì)產(chǎn)量與時(shí)間關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054] 為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施 例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
[0055] 如圖1所示，圖1為本發(fā)明的體積壓裂水平井開采頁巖油的方法的流程圖。
[0056] 在步驟101，通過盒測法獲得儲(chǔ)層體積壓裂后縫網(wǎng)的分形維數(shù)D和迂曲分形維數(shù) S。流程進(jìn)入到步驟102。
[0057] 在步驟102,確定試驗(yàn)區(qū)的壓裂縫半長xf、壓裂縫間距Xd，按照所確定的壓裂縫半 長x f、壓裂縫間距Xd對(duì)試驗(yàn)區(qū)的水平井進(jìn)行射孔和壓裂，使其生成垂直井筒的孔眼和壓裂 縫；測量地層壓力IV確定壓裂水平井井底流壓P w，對(duì)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行頁巖油開采。流程進(jìn)入到 步驟103。
[0058] 在步驟103,確定出試驗(yàn)區(qū)頁巖儲(chǔ)層的單條裂縫的動(dòng)用半徑r。、單條裂縫的控制區(qū) 域形狀和單條裂縫的控制區(qū)域面積s f，以滿足該試驗(yàn)區(qū)頁巖油儲(chǔ)層的有效動(dòng)用；并由此確 定出試驗(yàn)區(qū)壓裂水平井多條裂縫共同作用時(shí)，試驗(yàn)區(qū)的產(chǎn)量Q f;其中所述動(dòng)用半徑r。滿足 如下公式：
[0060] 其中
rw為井筒半徑，I為井筒距邊界距離；G為 啟動(dòng)壓力梯度，MPa/m;。
[0061] 當(dāng)水平井壓裂裂縫為橫向裂縫時(shí)，它的流動(dòng)可剖分為水平面內(nèi)的地層向裂縫的橢 圓流動(dòng)（外部流場）和垂直平面內(nèi)沿裂縫的線性流動(dòng)與徑向流動(dòng)組合（內(nèi)部流場），如圖2 所示。
[0062] 頁巖油儲(chǔ)層考慮啟動(dòng)壓力梯度存在的影響，得到水平井壓裂裂縫為橫向裂縫時(shí)外 部流場的產(chǎn)量：
[0064] 式中：a表示壓裂裂縫泄流形成橢圓長軸，m ;Xf為水平井壓裂裂縫半長，m ;Ρηι1為橢 圓滲流區(qū)邊界處壓力，MPa ;k為基質(zhì)滲透率，mD ; μ為原油粘度，mPa. s ;h油藏厚度，m。
[0065] 線性流動(dòng)區(qū)產(chǎn)量：
[0067] 式中：Pm2為裂縫滲流區(qū)邊界處壓力，MPa ;k f為裂縫滲透率，mD ;w f為裂縫覽度，m。
[0068] 徑向流動(dòng)區(qū)產(chǎn)量：
[0070] 根據(jù)等值滲流阻力法，外部流場和內(nèi)部流場串聯(lián)供油，這時(shí)Q1= q2= q；?= q，交界 面處壓力相等，消去Pnil和P "2，得到低滲透儲(chǔ)層考慮啟動(dòng)壓力梯度下水平井壓裂為單條橫向 縫時(shí)產(chǎn)量公式：
[0072] 當(dāng)水平井壓裂為多條橫向裂縫時(shí)，又可分為兩種情況，
[0073] 1)多條裂縫泄流，各條裂縫形成的泄流區(qū)域不互相干擾
[0074] 此時(shí)泄流的總流量為各條裂縫泄流量之和，由等值滲流阻力法及上面的分析得到 低滲透儲(chǔ)層考慮啟動(dòng)壓力梯度存在下水平井壓裂多條橫向裂縫時(shí)的產(chǎn)量公式為：
[0076] 2)多條裂縫泄流，各條裂縫形成的泄流區(qū)域互相干擾
[0077] 由等值滲流阻力法可知，當(dāng)兩橢圓泄流區(qū)域相交時(shí)，相當(dāng)于減少了該區(qū)域的滲流 阻力，同時(shí)對(duì)啟動(dòng)壓力損耗方面也有影響。而裂縫內(nèi)流體流動(dòng)的流動(dòng)阻力不受影響。此時(shí) 裂縫橢圓泄流區(qū)域相交的任一橫向裂縫對(duì)油井產(chǎn)量的貢獻(xiàn)為：
=1,2, 當(dāng)不干擾時(shí)Si= 0。
[0082] 當(dāng)所有橫向裂縫引起的橢圓泄流區(qū)均相互干擾時(shí)，低滲透儲(chǔ)層考慮啟動(dòng)壓力梯度 存在下水平井壓裂多條橫向裂縫相互干擾時(shí)的產(chǎn)量公式為：
[0084] 當(dāng)水平井壓裂的橫向裂縫既存在相互干擾又存在不干擾的情況下