启动压力梯度对致密油藏水平井裂缝参数的影响

启动压力梯度对致密油藏水平井裂缝参数的影响

伏艳

大庆油田有限责任公司第八采油厂第六作业区技术室 163000

摘要：我国各行业正处于快速发展的重要阶段，对于油气资源需求量不断提升，科学开发致密油对于我国未来经济发展具有重要价值。而致密油藏不具备更高的流动性，通过水平井进行压裂，会让流体在基质、裂缝中因渗流差异，产生启动压力梯度，对于致密油藏长期开发会带来一定影响。本文针对启动压力梯度对致密油藏水平井裂缝参数的影响做系统性研究，旨在为一线生产企业提供技术支持。
关键词：启动压力梯度；致密油藏水平井裂缝；参数影响

前言：作为重要的油气开采资源，致密油藏不具备强流动性能，导致无法使用常规的直井开采技术，避免通过水平井压裂模式进行开采。而在压裂处理后，会生成许多横向裂缝，主要有储层基质、人工裂缝两种类型。致密油藏在基质中具有极小的渗透率，而裂缝渗透率可以达到100mD，进而形成压力梯度。为让致密油藏得到更为科学的开发，现通过产能模型，对使用压力梯度的影响进行全面分析。

1致密油藏压裂水平井产能模型

如果启动压力梯度是以低速、非达西流动模式，则致密油藏的运动模型可以设为：

（1）

在公式（1）中， 为致密油藏渗透速度，单位为cm/s， 为流体黏度，单位为MPa·s，Km是致密油藏的基质渗透率，单位为 ，p为致密油藏受到的压力，单位为MPa，G为基质启动压力梯度，单位为MPa/m。

而致密油藏在裂缝中，则是以达西线性模式进行渗流，对于运动模型可以设为:

（2）

公式（2）的 是致密油藏的裂缝渗透率，单位为 。

致密油藏受到来自垂直渗透率差异、基质水平渗透率两种因素影响。如果在裂缝宽度偏小时，致密油藏流体会沿着裂缝面流动^[1]。

2致密油藏动态开发研究

以累计产油量作为横坐标，以产油量作为纵坐标，可以描述致密油藏水平井裂缝产量，如图1所示。

、

图1 致密油藏水平井裂缝产量

图1划分成四个阶段。在第一线性流期，致密油藏会从基质逐渐朝裂缝位置进行运动。在这个时期流动距离不大，可以获得整个时期最大的产油量。同时，裂缝干扰在这个时期影响不大，具有稳定产油特性；而在致密油开采时间逐渐延长，压力波也在提高传播影响力，这让邻近的裂缝会出现压力波相遇现象，从而产生压力波干扰，进而影响致密油的正常流动。在这个时期，致密油想要保持正常流动，需要通过消耗基质能量获得运动动力，这个时期即裂缝干扰期。从图1中可以发现，产油量正在缓慢降低，压力波也会逐渐传递至裂缝区域，影响致密油的正常开采；而在流体从Ⅱ区流向Ⅰ区后，进入第二线性流期。因为Ⅱ区具有较为充足的能量，可以满足致密油运动所需的基质能量，让产油量保持稳定性；在压力逐渐传递至Ⅱ区边界位置时，如果边界位置是封闭状态，不与外界沟通，正式达到边界流期^[2]。因为致密油无法获得外界提供的机制能量，所以致密油的活动性被大幅度限制，产油量也会出现断崖式降低现象。

3启动压力梯度对致密油藏水平井裂缝参数的影响

3.1对于不同流动阶段的影响

因为致密油藏不具备过高的渗透率，所以启动压力梯度对于致密油藏的流动阶段准确划分存在直接影响效果。为对致密油藏水平压裂情况和开发情况进一步研究，现选择一个规格为 的盒型油藏作为分析对象。该致密油藏水平井需要拥有1000m的长度。而在油藏的核心区域，沿着水平井用于7个长度基本保持相同的裂缝，裂缝长度为300m，而致密油藏的初始压力经测量约为16.4MPa。从图1的启动压力梯度中可以得到以下规律:在启动压力梯度不断提升时，实际出油量也会有降低的趋势，但是基质总油量则会保持逐渐提升的状态^[3]。而在启动压力梯度进一步提高，通过裂缝水平井区分的流动阶段边界会逐渐模糊，无法明确划分各个阶段，而各阶段也会出现融合的趋势。如果不将启动压力梯度纳入研究当中，可以实现清楚划分所有阶段这一目的。

3.2优化裂缝参数

因为致密油藏的渗透率偏低，导致使用普通油矿开采的注水方法，也难以获得油藏开采所需压力。现在对致密油藏的开发模式多是“衰竭式”开发，油矿需要获得比原本油藏周边更大的压力，让贯穿井产生各类裂缝，通过裂缝让储层流体获得流动的渠道与动力，从而让致密油藏顺利开发。所以，裂缝参数会影响致密油藏的开发效率、质量。在提升裂缝条数、延长裂缝长度的同时，累积产油量也会逐渐提升，但是从开发成本角度，意味着需要花费额外资金投入到贯穿井的裂缝开发中，需要通过对裂缝参数展开优化、改进，控制开发成本投入。

以3.1提及的致密油藏作为研究对象。该地致密油藏拥有0.15mD的储层渗透率，孔隙率达到8%，油藏原本压力为164MPa。而在3.1中已知油藏规格为 ，在中心位置的水平井长约1000m，针对水平井水平方向的压裂，可以构成多种裂缝。以1中设计的数学模型，对于以上数据做进一步计算，并获得在启动压力梯度影响下，产生的裂缝数量与长度，以及累积产油量等信息，做比对分析。在整理结果后发现，启动压力梯度对于裂缝的数量、长度具有相似性影响。如果对启动压力梯度后，累积产油量与裂缝参数并无过多影响这一因素。在启动压力梯度提高是，裂缝长度、条数等对于累积产油量也会有更大的影响力。比如，在衰竭式开发模式下，岩石弹性膨胀是油藏开发的主要动力，产油量主要影响因素为储层生产压力。而在启动压力梯度提升后，致密油藏流体开发时需要克服阻力，导致裂缝泄流半径逐渐收缩，达到相同开采效果就要由更长裂缝提供动力

^[4]。在真实油田开采中，启动压力梯度提升至0. 4MPa/m，裂缝原本的150m增加至300m，累积产油量提高空间仅有14 。如果启动压力梯度控制在0.1MPa/m，而将裂缝长度从150m扩大至300m，累积产油量提升幅度可达303.3 。可以从中获得以下结论:在启动压力梯度提升时，裂缝长度对于累积产油量会产生更大的影响。

如果在致密油藏开采时确定最合适的裂缝条数，则要根据开采需求、致密油藏储油情况等信息，对于地质参数、启动压力梯度等信息详细分析，结合现有的开采技术，科学分析启动压力梯度、裂缝长度的最佳优化数据，提升致密油开采量。

结论：虽然本文对于“启动压力梯度对致密油藏水平井裂缝参数的影响”这一课题做详细分析，但是受限于篇幅，一些内容并没有得到完全展开论述。所以，在应用本文内容时，应当选择和课题相关的其他文章配合使用。避免因本文内容不全面，影响理论知识的使用效果。希望本文可以为我国油气资源开采贡献力量。

参考文献

[1]黄雨,李晓平,谭晓华,张芨强,杨国超.考虑启动压力梯度的复合气藏不稳定压力动态分析[J].新疆石油地质,2019,40(02):235-243.

[2]杨飞.致密油藏体积压裂水平井渗流特征与产能预测[J].云南化工,2021,48(02):133-134.

[3]尹虎,董满仓,李旭,王全,李乐,牛嘉伟.致密油藏水平井前置增能体积压裂高效开发技术研究及应用——以延长油田FL121平2井为例[J].石油地质与工程,2021,35(03):97-100.

[4]张天龙,吴长辉,梁卫卫,王崟,曹尚,宋小刚.致密油藏水平井含水特征及影响因素[J].石油化工应用,2021,40(01):56-62.

作者简介：姓名:伏艳，性别:女，出生年月:1983年7月，籍贯:四川，民族:汉族，毕业学校:黑龙江省大庆石油学院，专业:石油工程专业，职称:助理工程师