王開燕，肖增佳，林雨佳，黃明威

(東北石油大學(xué) a.地球科學(xué)學(xué)院；b.非常規(guī)油氣成藏與開發(fā)省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地；c.黑龍江省油氣藏形成機(jī)理與資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；d.黑龍江省普通高等學(xué)校油氣藏形成機(jī)理與資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163318)

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火山巖氣藏壓裂裂縫間干擾對水平井產(chǎn)能的影響

王開燕a，肖增佳b，林雨佳c，黃明威d

(東北石油大學(xué) a.地球科學(xué)學(xué)院；b.非常規(guī)油氣成藏與開發(fā)省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地；c.黑龍江省油氣藏形成機(jī)理與資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；d.黑龍江省普通高等學(xué)校油氣藏形成機(jī)理與資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163318)

以建立適用于火山巖氣藏壓裂水平井產(chǎn)能預(yù)測模型來指導(dǎo)氣藏開發(fā)為目的，對火山巖氣藏壓裂裂縫間干擾對水平井產(chǎn)能的影響進(jìn)行研究?；鹕綆r氣藏壓裂水平井產(chǎn)能的預(yù)測方法要綜合考慮氣體滑脫效應(yīng)、啟動(dòng)壓力梯度、應(yīng)力敏感效應(yīng)及裂縫內(nèi)的紊流效應(yīng)，水平井產(chǎn)能的持續(xù)依賴于裂縫間的干擾程度。在王志平等人提出的火山巖氣藏水平井壓裂多條橫向裂縫任一橫向裂縫的產(chǎn)能預(yù)測模型基礎(chǔ)上，研究裂縫間干擾對水平井產(chǎn)能的影響。最終建立了裂縫間存在干擾的產(chǎn)能模型，并提出裂縫間干擾系數(shù)的概念，形成了新的火山巖氣藏水平井壓裂產(chǎn)能模型，指出產(chǎn)能的變化趨勢取決于干擾系數(shù)的變化趨勢；通過編程，用實(shí)際水平井的產(chǎn)能對模型進(jìn)行驗(yàn)證，證實(shí)此模型預(yù)測產(chǎn)能與實(shí)際產(chǎn)能吻合較好。

火山巖氣藏；裂縫干擾；干擾系數(shù)

火山巖氣藏儲滲模式復(fù)雜，高度發(fā)育裂縫，呈現(xiàn)雙重介質(zhì)特征。這種氣藏靠單一的井采氣，產(chǎn)量微乎其微。目前，火山巖氣藏的開采已經(jīng)廣泛應(yīng)用水平井壓裂技術(shù)。經(jīng)壓裂后，火山巖氣藏的滲流狀態(tài)將發(fā)生改變，降低了單井成本，提高了氣井產(chǎn)能。但壓裂后，儲層流動(dòng)特征變得更加復(fù)雜，影響產(chǎn)能的因素也更多?；鹕綆r氣藏產(chǎn)能的預(yù)測一直是人們研究的重點(diǎn)。雷征東等[1,2]和劉榮和等[3]建立了考慮不穩(wěn)定滲流的壓裂水平氣井產(chǎn)能模型；閃從新等[4]利用正交變換法建立了氣藏多裂縫水平井的非穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能模型；王志平等[5]以等值滲流阻力法及疊加原理為基礎(chǔ)，綜合考慮氣體滑脫效應(yīng)、啟動(dòng)壓力梯度、應(yīng)力敏感效應(yīng)及裂縫內(nèi)紊流效應(yīng)，構(gòu)建了火山巖氣藏水平井壓裂多條橫向裂縫相互干擾的產(chǎn)能預(yù)測新方法。筆者以王志平等[5]人的考慮應(yīng)力敏感、滑脫效應(yīng)、啟動(dòng)壓力梯度與裂縫內(nèi)紊流效應(yīng)影響的火山巖氣藏水平井壓裂多條橫向裂縫時(shí)任一橫向裂縫的產(chǎn)能預(yù)測模型為基礎(chǔ)，提出了裂縫間干擾系數(shù)的概念，從而建立了火山巖氣藏水平井壓裂產(chǎn)能的預(yù)測模型。

1 壓裂水平井的產(chǎn)量預(yù)測模型

引用王志平等人的考慮應(yīng)力敏感、滑脫效應(yīng)、啟動(dòng)壓力梯度與裂縫內(nèi)紊流效應(yīng)影響的火山巖氣藏水平井壓裂多條橫向裂縫時(shí)任一橫向裂縫的產(chǎn)能預(yù)測模型。方程(1)為壓裂水平井單條壓裂裂縫的產(chǎn)量預(yù)測模型。

(1)

我們考慮當(dāng)水平井同時(shí)壓開多條裂縫時(shí)，在壓裂開的初期，每條裂縫所控制的橢圓滲流面積小，各壓裂裂縫控制的橢圓區(qū)域間彼此獨(dú)立，裂縫間并不存在干擾現(xiàn)象，如圖1(a)；但隨著生產(chǎn)時(shí)間逐漸增加，壓裂裂縫的橢圓滲流長軸、短軸不斷擴(kuò)展，那么裂縫控制的橢圓滲流區(qū)域之間由彼此獨(dú)立變得慢慢靠近彼此，直到相切、相交，此時(shí)壓裂裂縫間出現(xiàn)相互干擾現(xiàn)象，如圖1(b)。

我們定義某條裂縫的干擾系數(shù)為該條裂縫控制的橢圓滲流面積減去此裂縫與其相鄰的裂縫控制的橢圓滲流面積的相交面積的一半，再除以該裂縫控制的橢圓面積。

設(shè)每條裂縫控制橢圓滲流面積分別為m0、m1、m2及m3…mn，相鄰2條壓裂裂縫控制橢圓滲流面積分別為n0、n1及n2…nn-1，水平井兩端裂縫所控制的橢圓面積只有一半與其相鄰裂縫控制的橢圓面積相互產(chǎn)生干擾，而中間裂縫所控制的橢圓均與其兩側(cè)相鄰裂縫所控制的橢圓面積發(fā)生相互干擾，水平井兩端裂縫的干擾系數(shù)見公式(2)，中間裂縫的干擾系數(shù)見公式(3)

(2)

(3)

需要說明的是：裂縫控制的橢圓間相交面積越大，干擾系數(shù)越小，則該裂縫受到的干擾越大。由于水平井兩端裂縫只有一側(cè)與中間裂縫產(chǎn)生干擾，所以水平井兩端裂縫所受到的干擾要小于中間裂縫所受到的干擾，而干擾系數(shù)要大于中間裂縫的干擾系數(shù)。圖2(a)和圖2(b)分別為根據(jù)公式(2)和公式(3)計(jì)算出的水平井兩端裂縫和中間裂縫的干擾系數(shù)曲線。

從圖2中可以看出生產(chǎn)初期各裂縫之間不產(chǎn)生滲流干擾，干擾系數(shù)值保持不變，但是持續(xù)時(shí)間很短。隨著生產(chǎn)時(shí)間的增加，裂縫泄氣半徑逐漸擴(kuò)大，裂縫之間開始產(chǎn)生干擾，干擾系數(shù)曲線迅速下降說明干擾程度在快速增大，隨著生產(chǎn)時(shí)間增加，干擾系數(shù)曲線的下降速度減慢，此時(shí)進(jìn)入到生產(chǎn)后期，干擾系數(shù)曲線變化平緩。由于水平井兩端裂縫只有一側(cè)與中間裂縫產(chǎn)生干擾，兩端裂縫在平緩期相比于中間裂縫的干擾程度小，所以生產(chǎn)后期干擾系數(shù)曲線值相對較大維持在60%左右，而中間裂縫則相對較小在10%左右。

每條壓裂裂縫的產(chǎn)量分別是q1、q2、q3及q4；應(yīng)用面積流量的觀點(diǎn)，在壓裂裂縫所控制的橢圓間產(chǎn)生相互干擾情況下，單條裂縫控制的滲流面積對水平井產(chǎn)量的貢獻(xiàn)與滲流面積成正比，則得到壓裂水平井的產(chǎn)量預(yù)測模型為：

q=q1α1(i=0,j=0)+q2α2(i=1,j=0)+q3α2(i=2,j=1)+q4α1(i=3,j=2)

(4)

將基礎(chǔ)參數(shù)、生產(chǎn)時(shí)間及氣井泄流區(qū)半徑代入到產(chǎn)能預(yù)測模型式中，可確定不同生產(chǎn)時(shí)刻生產(chǎn)井的產(chǎn)氣量。

2 實(shí)例計(jì)算

在考慮應(yīng)力敏感、滑脫效應(yīng)、啟動(dòng)壓力梯度與裂縫內(nèi)紊流效應(yīng)影響和裂縫間相互干擾的條件下，建立了考慮裂縫間干擾的理論預(yù)測模型，根據(jù)某火山巖氣藏某口壓裂水平井的油藏參數(shù)和裂縫參數(shù)(見表1)，計(jì)算模型的理論預(yù)測產(chǎn)量。

表1 某氣田某壓裂水平井基礎(chǔ)參數(shù)表

圖3為將模型計(jì)算出的產(chǎn)氣量與實(shí)際的產(chǎn)氣量對比圖。從圖3可以看出所建立模型能夠很好預(yù)測實(shí)際產(chǎn)氣量。

3 結(jié)論

結(jié)合王志平等人建立的考慮應(yīng)力敏感、滑脫效應(yīng)、啟動(dòng)壓力梯度與裂縫內(nèi)紊流效應(yīng)等影響的火山巖氣藏水平井壓裂多條橫向裂縫時(shí)任一橫向裂縫的產(chǎn)能預(yù)測模型，本文提出了壓裂裂縫干擾系數(shù)的概念，并計(jì)算出不同位置裂縫的干擾系數(shù)曲線，從而建立了考慮裂縫間干擾的壓裂水平井產(chǎn)能模型。通過實(shí)際井的驗(yàn)證，證明此模型有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。

[1] 雷征東,李相方,鄭紅軍.基于不穩(wěn)定滲流壓裂水平氣井產(chǎn)能研究[J].天然氣工業(yè)，2006，26(4)：102-104.

[2] LEI Zhengdong, CHENG Shiqing, LI Xiangfang, et al. A new method for prediction of productivity of fractured horizontal wells based on non-steady flow[J].Journal of Hydrodynamics,Ser. B, 2007, 19(4): 494-500.

[3] 劉榮和，郭春華，馮文光，等．低滲透氣藏壓裂井三項(xiàng)式方程推導(dǎo)及應(yīng)用[J].天然氣工業(yè)，2006，26(9):109-111.

[4] 閃從新，李曉平．多裂縫水平井非穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能模型及計(jì)算方法研究[J]．油氣井測試，2008，17(6)：5-8．

[5] 王志平,冉啟全,童敏,等.火山巖氣藏壓裂水平井產(chǎn)能預(yù)測新方法[J].天然氣地球科學(xué)，2014，25(11)：1868-1874.

[6] 姚同玉,朱維耀,李繼山,等.裂縫氣藏裂縫擴(kuò)展和裂縫干擾對水平井產(chǎn)能影響[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,44(4):1489-1490.

Interference Between Volcanic Gas Reservoir Fracturing Effects on Horizontal Well Productivity

WANG Kai-yana，XIAO Zeng-jiab，LIN Yu-jiac，HUANG Ming-weid

(a.College of Earth Science; b.State Key Laboratory Breeding Base of Province and State Construction of Unconventional Oil and Gas Accumulation and Development; c.Heilongjiang Key Laboratory of Reservoirs Forming Mechanism and Resource Evaluation; d.Heilongjiang Key Laboratory of Reservoir Forming Mechanism and Resource Evaluation of Colleges and Universities, The Northeast Petroleum University, Daqing 163318, Heilongjiang, China)

To study the interference between volcanic gas reservoir fracturing effects on horizontal well productivity is for establishing the model of volcanic rock gas reservoir fracturing of horizontal well productivity prediction, which can help conduct exploitation. The way of volcanic rock gas reservoir fracturing of horizontal well productivity prediction need to comprehensively consider the gas slippage effect and threshold pressure gradient and stress sensitivity effect and the turbulence effect inside the cracks, horizontal well production capacity of continuous depends on the degree of interference between the cracks. This article is based on Wang’s volcanic rock gas reservoir horizontal well fracturing productivity prediction model of multiple lateral either transverse cracks, on the basis of ing the effect of interference on horizontal well productivity between cracks. Finally, cracks be- tween interference capacity model is set up, and the paper puts forward the word interference coefficient, the gap formed a new model of volcanic rock fracturing horizontal well productivity. The paper points out that the change trend of capacity depends on the change trend of interference coefficient. Through programming, with the actual capacity of horizontal well to verify this model, the paper confirms that using this model to predict production capacity is in good agreement with the actual capacity.

volcanic gas reservoirs; crack interference; interference coefficient

國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目(流動(dòng)地震臺陣研究地球內(nèi)核結(jié)構(gòu))：41125015；國家自然科學(xué)基金(五大連池地區(qū)深部結(jié)構(gòu)探測研究)：41474040

王開燕(1966-)男，黑龍江綏化人，副教授，碩士，主要從事地球探測與信息技術(shù)方面教學(xué)與研究工作，E-mail:601175609@qq.com。

TE122

A

1008-9446(2017)01-0014-04

收稿日期：2016-07-18