苏里格气田多级压裂水平井产能预测方法

朱新佳

(长城钻探工程有限公司地质研究院,辽宁盘锦124010)

苏里格气田多级压裂水平井产能预测方法

朱新佳

(长城钻探工程有限公司地质研究院,辽宁盘锦124010)

根据低渗透气藏压裂水平井基本渗流理论,对低渗透水平井压后产能影响因素进行分析,为正确预测苏里格气田多级压裂水平井的产能提供理论基础。结果表明:低渗透气藏水平井压裂改变了低渗透储层的渗流特性,可以大幅度提高低渗透气藏产能;对于低渗透气藏,裂缝长度和裂缝条数是影响产能的重要因素;苏里格气田水平井多级压裂后的产能与压裂级数成正向相关,预测压后产能可以根据单裂缝产量(直井压后产能)估算,这对水平井及水平井分段压裂技术在苏里格气田的规模化推广应用具有指导意义。

低渗透气藏;水平井;多级压裂;产能

苏里格气田是一个低丰度、低压、低渗、非均质性强的岩性气藏,储层厚度和岩性变化大,连续性较差,有效砂体的叠置模式复杂。开发实践表明,在这种低渗气藏开发中,仅采用水平井往往达不到预期的开发效果,需要通过压裂措施来增加水平井的产能,影响多裂缝压裂水平井产能的主要因素因油藏和裂缝性质以及井眼轨迹而异[1-2]。该气田采用沿最小水平主应力方向上钻水平井、通过水力压裂产生多条垂直人工裂缝来提高气井产能,但目前尚无一个简单而准确的数学模型来预测和评价这类井的产能。目前关于低渗透油气藏水平井与压裂水平井产能有多种计算公式,但比较实用的压裂水平井产能公式主要有郎兆新公式、Hu Junli公式和范子菲公式[3-4],这些公式对苏里格气田这类复杂气藏都有一定局限性。笔者在对该气田已投产水平井的实际生产情况分析研究的基础上,提出当量井、多井叠加简化方法预测压裂水平井产能,为该地区水平井产能估算提供有效的预测手段。

1 产能影响因素

1.1 裂缝长度

裂缝长度是影响压裂水平井产能的重要因素[5],对于低渗透油气藏,裂缝越长产量越高,但一定长度后产量增加幅度逐渐减小,能沟通相邻砂体的能力变小,当垂向上裂缝超过储层段厚度,平面上裂缝延伸超过砂体宽度时,裂缝已没有作用。为研究裂缝长度对水平井产能的影响,以苏10区基本储层参数为基础建立油藏数值模拟机制模型,模拟结果(图1)显示,形成的裂缝长度大,相应的泄气面积大、渗流阻力小,水平井产能与裂缝长度正相关,但一定长度及生产一定时间后,产量增加幅度不明显。水平井段进行裂缝改造能增加采气能力,但不是只有增加裂缝长度就能改善气藏开采效果。

图1 裂缝半长度与日产气量关系曲线

1.2 裂缝条数

裂缝条数是影响压裂水平井产能的另一个重要因素。对于低渗透油气藏,水平井压裂后投产初期,裂缝数目越多,生产井的日产量越大[6]。在水平段长度一定的情况下,合理的裂缝条数应综合考虑储量动用程度和保证水平井具有较高的产能,裂缝间距过大,会造成裂缝间储量的损失;间距过小,裂缝之间存在相互干扰现象。采用与裂缝长度相同的机制模型计算,当裂缝条数增加时,日产气量递减幅度减缓(图2)。

图2 裂缝条数与日产气量关系曲线

1.3 裂缝导流能力

裂缝导流能力对低渗透气藏压后产能影响不大,当储层渗透率、裂缝长度和裂缝条数确定时,裂缝导流能力与气藏基质渗透率相关,不同物性条件压裂形成的缝长与导流能力不同,不同气井对裂缝长度和导流能力的需求也不同,低渗透性气藏对缝长的需求高,对导流能力的需求相对低[7]。

2 苏里格气田完钻水平井产能分析

苏里格气田2001年起先后开展了水平井提高单井产量配套技术研究与现场试验,先后实施了10多口水平井。初期探索阶段实施的2口井气层钻遇率低,未实施压裂改造,产量低;试验阶段实施的2口井经过单段、两段水力喷射压力改造,产量明显提高,产量是周围直井的2～3倍;目前水平井分段压裂技术的突破是实现高产的重要手段,2009年苏10区块实施的4口水平井,分四段压裂改造后产量大幅度提高,产量是周围直井的5倍以上。压后增产幅度与压裂级数成正向相关关系(表1)。

表1 不同压裂级数水平井产能对比分析数据表

3 产能预测方法

3.1 方法的提出

苏里格气田储层为“三低”气藏,基质物性差,自然产能低,水平段不进行射孔,压裂是其主要投产方式,压裂产生的裂缝是气体流入井筒的主要渗流通道,其储层的特殊性决定了水平井需要压裂出多条垂直裂缝,水平井多级压裂所产生的多条裂缝增大了泄气面积[8-9],提高了纵向和水平方向的扫气范围,一口水平井能起到多口直井的作用。

根据渗流理论中的压降叠加原理,多井同时工作时地层中任意一点的压力降落等于每口井单独工作在该点所产生的压力降落之代数和。利用当量井将水平井带有的多条横向裂缝用等效的多口直井代替,即可将带有多条横向裂缝的水平井的稳态渗流问题转化为多口井的叠加问题[10]。

3.2 直井产量预测分析模型

通过对苏里格气田300多口直井资料分析,认为影响气井压后产量的因素包括地质因素和施工因素。众多地质因素中,主要是有效厚度、有效孔隙度及含气饱和度,三者的乘积定义为储集系数,压后产量与储集系数呈一定的正相关性;施工因素的影响体现在前期加砂压裂形成的裂缝形态和尺寸,压后产量与缝长呈一定的正相关性。根据气层参数和施工参数,以产量为目标,优化选取具有强相关性的参数进行岭回归,由岭回归得到的苏里格气田气井压后产量预测分析模型:

3.3 水平井产量预测公式

预测水平井压后产能通常是建立在假定每条裂缝的产量相等的基础上。实际上,由于储层的非均质性决定了每条裂缝几何尺寸、导流能力等各项参数不尽相同,每条裂缝产量也不同,由式(1)可以近似预测每条裂缝产量Qzi,压裂水平井的产量即可近似为各条裂缝产量之和。水平井产量公式为:

式中,Q为水平井产量,104m3;N为裂缝条数;Qzi为第i条裂缝产量,104m3。

4 实例分析

苏里格气田某水平井长度为823 m,水平段地层平均有效厚度为13.7 m,平均渗透率为1.24× 10-3μm2,平均孔隙度为11.8%,平均含气饱和度为65%,地层压力为28.7 MPa。该井分4段压裂,每段平均加砂量为30 m3,携砂液量为180 m3,停泵压力为32 MPa。

根据水平井产量预测公式计算生产曲线与实际生产曲线对比如图3,4。

图3 预测生产曲线

图4 实际生产曲线

从对比图可以看出,多级压裂气井生产一段时间后,预测产能曲线与实际生产曲线符合程度达到95%。

5 结 论

(1)低渗透气藏水平井压裂改变了低渗透储层的渗流特性,可以大幅度提高低渗透气藏产能。

(2)对于低渗透气藏,裂缝长度和裂缝条数是影响产能的重要因素。

(3)苏里格气田水平井多级压裂后的产能与压裂级数成正向相关,预测压后产能可以根据单裂缝产量(直井压后产能)估算。

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[责任编辑] 王艳丽

TE357.1+4

A

1673-5935(2010)04-0005-03

2010-07-08

朱新佳(1977-),女,辽宁昌图人,长城钻探工程有限公司地质研究院工程师。