馮福平, 黃 芮, 雷 揚(yáng), GUO Boyun, 胡超洋, 王胡振

(1.東北石油大學(xué)提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江大慶 163318; 2.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司油氣藏改造試井與評(píng)價(jià)重點(diǎn)研究室,黑龍江大慶 163318; 3.University of Louisiana at Lafayette, Lafayette 70506, USA)

體積壓裂技術(shù)能夠形成復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)[1-3],極大地提高儲(chǔ)層的整體滲透率[4-5]。體積壓裂工程改造效果通常采用微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到的儲(chǔ)層改造體積(stimulated reservoir volume,SRV)評(píng)價(jià)[6-8],Fisher、Maxwell等[9-11]指出在Barnett頁巖氣井中SRV與產(chǎn)能具有良好的相關(guān)性,但是在致密油中這一關(guān)系并不明顯[12-13];Guang Zhao[14]、Guang Yu[15]、翁定為[16]、Nassir[17]等建立了儲(chǔ)層改造體積計(jì)算模型,Cipolla[6]提出采用裂縫復(fù)雜性指數(shù)(fracture complexity index,FCI)表征體積壓裂的效果,但這些方法均不能反映改造范圍內(nèi)裂縫的密度以及導(dǎo)流能力。筆者根據(jù)能量守恒和物質(zhì)平衡原理,通過變分法建立改造體積內(nèi)平均裂縫長(zhǎng)度和等效裂縫條數(shù)計(jì)算模型,綜合考慮影響體積壓裂工程改造效果的改造體積、裂縫密度以及導(dǎo)流能力這3大因素,提出有微地震監(jiān)測(cè)井和無微地震監(jiān)測(cè)井的體積壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)模型,實(shí)現(xiàn)體積壓裂工程改造效果的準(zhǔn)確評(píng)價(jià),為壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化、油氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)和井間產(chǎn)能差異分析提供基本的依據(jù)。

1 體積壓裂工程改造效果影響因素

常規(guī)壓裂一般形成雙翼對(duì)稱裂縫,用來表征其壓裂工程改造效果的評(píng)價(jià)參數(shù)通常為裂縫半長(zhǎng)和導(dǎo)流能力。體積壓裂會(huì)形成復(fù)雜的立體裂縫網(wǎng)絡(luò),裂縫半長(zhǎng)及導(dǎo)流能力已不能合理地反映其壓裂工程改造效果。體積壓裂油氣井的產(chǎn)能主要取決于改造體積及其等效滲透率,因此其工程壓裂效果主要受儲(chǔ)層改造體積以及反映其等效滲透率的縫網(wǎng)內(nèi)裂縫密度和導(dǎo)流能力的影響。通常情況下,較大的儲(chǔ)層改造體積以及內(nèi)部較高的裂縫密度和導(dǎo)流能力能夠取得相對(duì)較好的產(chǎn)能,這種情況下體積壓裂的工程改造效果最好。

1.1 儲(chǔ)層改造體積的影響

儲(chǔ)層改造體積通常由微地震事件所包含的體積SRV表示。一般情況下SRV與油氣井產(chǎn)能之間存在正相關(guān)關(guān)系[18],SRV越大說明壓裂效果越好。但是SRV與壓裂工程改造效果和油氣井產(chǎn)能之間的關(guān)系并不是絕對(duì)的,在某些情況下SRV可能與油氣井產(chǎn)能之間存在負(fù)相關(guān)性,無法準(zhǔn)確合理地進(jìn)行壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)以及解釋和區(qū)分油氣井間產(chǎn)能差異的原因,容易造成誤判現(xiàn)象。其原因在于:① 微地震監(jiān)測(cè)得到的SRV包含了壓裂過程中產(chǎn)生的所有微地震事件區(qū)域,但是并不是所有的微地震事件都代表著裂縫的啟裂或擴(kuò)展。有些微地震事件是由于發(fā)生在裂縫網(wǎng)絡(luò)外部的剪切滑移事件造成的,這種情況下產(chǎn)生的裂縫并未與主裂縫溝通,部分裂縫雖然與主裂縫溝通但由于應(yīng)力條件的限制壓裂液和支撐劑并未進(jìn)入其中,在沒有支撐劑的條件下,這部分改造體積對(duì)油氣井產(chǎn)能的貢獻(xiàn)較小,因此微地震事件反映的SRV與對(duì)油氣井產(chǎn)能起主要貢獻(xiàn)的真實(shí)儲(chǔ)層改造體積并不一致,通常情況下微地震事件得到的SRV都要大于真實(shí)儲(chǔ)層改造體積[19-23],但是由于微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)自身的缺陷以及地質(zhì)條件的復(fù)雜性,微地震事件得到的SRV與真實(shí)儲(chǔ)層改造體積之間的關(guān)系目前還無法得知;②油氣井產(chǎn)能并不僅僅依賴于SRV的大小,SRV內(nèi)裂縫的密度以及導(dǎo)流能力對(duì)油氣井產(chǎn)能同樣具有重要的作用。雖然微地震數(shù)據(jù)能夠反映儲(chǔ)層改造區(qū)域的大體形狀和位置,但其不能提供改造體積內(nèi)部裂縫的詳細(xì)結(jié)構(gòu)以及支撐劑的分布[18,24]。由于SRV內(nèi)裂縫的密度以及導(dǎo)流能力不能通過微地震數(shù)據(jù)反映,因此體積壓裂工程改造效果不能僅依靠SRV評(píng)價(jià)。

1.2 縫網(wǎng)內(nèi)裂縫密度的影響

體積壓裂改造體積內(nèi)裂縫密度越大(條數(shù)越多,間距越小)說明裂縫網(wǎng)絡(luò)越復(fù)雜,基質(zhì)中的流體向裂縫的滲流距離越短,油氣井產(chǎn)能和最終采收率就越高,壓裂工程改造效果就越好[25-26]。Mayerhofer 等[27]研究表明,在考慮縫間干擾的條件下,縫間距一般應(yīng)選擇小于30 m。

1.3 裂縫網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)流能力的影響

體積壓裂的主要目的就是在儲(chǔ)層中形成縫網(wǎng)狀的具有高導(dǎo)流能力的滲流通道,從而降低油氣從地層中流向井眼的阻力。壓裂過程中需要將大量的支撐劑泵入地層,使裂縫在儲(chǔ)層閉合應(yīng)力的作用下仍能保持部分張開狀態(tài)并提供較高的導(dǎo)流能力,支撐劑的長(zhǎng)期導(dǎo)流能力直接決定著壓裂工程改造效果以及油氣井的長(zhǎng)期產(chǎn)能。在支撐劑的種類、粒徑、嵌入鋪置方式、地層閉合應(yīng)力等不變的情況下,縫網(wǎng)的導(dǎo)流能力主要受支撐劑濃度的影響,單位裂縫面內(nèi)較多的支撐劑將會(huì)顯著提高縫網(wǎng)的導(dǎo)流能力,在同等條件下注入地層中的支撐劑越多壓裂改造后油氣井的產(chǎn)能就越高[28],體積壓裂的工程改造效果就越好。因此可以用支撐劑的濃度表征裂縫的導(dǎo)流能力,Fredd等[29]進(jìn)行了詳細(xì)的不同支撐劑濃度條件下的裂縫導(dǎo)流能力測(cè)試實(shí)驗(yàn),可以作為體積壓裂縫網(wǎng)導(dǎo)流能力確定的基本依據(jù)。

2 改造體積內(nèi)平均裂縫長(zhǎng)度和等效裂縫條數(shù)計(jì)算模型

體積壓裂工程改造效果受到SRV及其內(nèi)部裂縫密度和導(dǎo)流能力的共同影響,其中SRV可以通過微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲得;改造體積內(nèi)裂縫的密度可以用裂縫的條數(shù)表示;裂縫網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)流能力可以由裂縫內(nèi)支撐劑的濃度分布表征,壓裂過程中注入地層中的支撐劑體積已知,其關(guān)鍵是獲取SRV內(nèi)裂縫的總支撐長(zhǎng)度。因此要想能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行體積壓裂工程改造效果評(píng)價(jià),須知道改造體積內(nèi)的裂縫總長(zhǎng)度以及裂縫的條數(shù),用來表征改造體積內(nèi)的裂縫密度和導(dǎo)流能力。

體積壓裂過程中人工裂縫首先沿著原地最大水平地應(yīng)力方向擴(kuò)展,在其擴(kuò)展過程中由于天然裂縫、誘導(dǎo)應(yīng)力、巖石力學(xué)性質(zhì)的影響會(huì)產(chǎn)生各級(jí)分支裂縫甚至是主裂縫偏轉(zhuǎn),因此體積壓裂形成的裂縫網(wǎng)絡(luò)不可能是形狀規(guī)則的縫網(wǎng)。由于地質(zhì)條件和應(yīng)力分布的復(fù)雜性,無法得出這些裂縫的條數(shù)、各自的位置以及長(zhǎng)度。眾多研究者分別建立了多種2維和3維體積壓裂裂縫網(wǎng)絡(luò)模型[30-39],但這些模型的應(yīng)用具有一定的限制:一部分模型需要人為設(shè)定裂縫的條數(shù)或間距,各條裂縫之間相互平行或正交,不符合實(shí)際壓裂過程中受應(yīng)力和地質(zhì)條件共同控制的裂縫網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和不規(guī)則特征;另一部分模型雖然能夠模擬出不規(guī)則的縫網(wǎng)形狀,但是需要對(duì)天然裂縫的分布有準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí),而這些模擬所用的天然裂縫網(wǎng)絡(luò)(包括位置、傾向、尺寸等)都是研究者自己假定的,與實(shí)際天然裂縫的分布有較大的差別,因此要準(zhǔn)確模擬體積壓裂改造體積內(nèi)裂縫的條數(shù)及分布非常困難。由于水力壓裂過程是依靠高壓流體在地層巖石中創(chuàng)造裂縫的過程,這一過程將會(huì)遵守能量守恒和物質(zhì)平衡原理,可以根據(jù)水力壓裂過程中遵循的這些原理分析裂縫網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多條裂縫的平均長(zhǎng)度和等效裂縫條數(shù),將縫網(wǎng)內(nèi)大小、位置分布及形狀復(fù)雜的各級(jí)裂縫進(jìn)行等效,實(shí)現(xiàn)體積壓裂改造體積內(nèi)縫網(wǎng)密度和長(zhǎng)度的等效描述。

在分析之前,為了將問題進(jìn)行簡(jiǎn)化,假設(shè):儲(chǔ)層巖石橫觀各向同性;巖石變形屬于彈性變形(不考慮塑性變形);各條裂縫的形狀在截面上為矩形(各點(diǎn)縫寬相同);裂縫網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各條裂縫具有相同的縫高;每一條裂縫的長(zhǎng)度為裂縫網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多條裂縫的平均長(zhǎng)度,平均裂縫長(zhǎng)度與等效裂縫條數(shù)的乘積為改造體積內(nèi)裂縫的總長(zhǎng)度。

2.1 體積壓裂過程中的能量守恒原理

水力壓裂裂縫的形成是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過程,這一過程要遵循能量守恒原理。

體積壓裂過程中注入地層中的能量[2]為

Einj=pinjqinjt.

(1)

式中,Einj為注入地層中的能量,J;pinj為縫口注入壓力,Pa;qinj為注入排量,m3/s;t為注入時(shí)間,s。

體積壓裂過程中注入地層中的總能量轉(zhuǎn)化為以下幾項(xiàng):裂縫內(nèi)流體的壓力能;裂縫內(nèi)流體的動(dòng)能;裂縫張開形成的巖石彈性變形能;巖石張開形成的表面能;裂縫內(nèi)流體流動(dòng)消耗的摩擦能;裂縫內(nèi)流體濾失消耗的壓力能。其中裂縫內(nèi)流體具有的壓力能為

Ep=pV=pnwhx.

(2)

式中,Ep為裂縫流體具有的壓力能,J;p為裂縫內(nèi)的平均壓力,Pa;V為裂縫的總體積,m3;n為等效裂縫條數(shù);w為縫寬,m;h為縫高,m;x為裂縫的平均長(zhǎng)度,m。

裂縫內(nèi)流體具有的動(dòng)能為

(3)

式中,Ek為裂縫內(nèi)流體具有的動(dòng)能,J;m為裂縫內(nèi)流體的質(zhì)量,kg;v為裂縫內(nèi)流體的速度,m/s;ρ為流體的密度,kg/m3。

裂縫張開形成的巖石彈性變形能為

(4)

式中,Ee為彈性變形能,J;σ為應(yīng)力,Pa;ε為應(yīng)變;Vr為巖石變形的體積, m3;σn為裂縫流體的凈壓力,Pa;σh為最小水平地應(yīng)力,Pa。

巖石張開形成的表面能為

Es=2esnhx.

(5)

式中,Es為表面能,J;es為比表面能,J/m2。

裂縫內(nèi)流體流動(dòng)消耗的摩擦能為

(6)

式中,Ef為流體流動(dòng)消耗的摩擦能,J;f為范寧摩阻系數(shù);A為裂縫的橫截面積,m2。

裂縫內(nèi)流體濾失消耗的壓力能為

El=pVl.

(7)

其中壓裂液的濾失體積表達(dá)式為

(8)

則壓裂過程中的能量守恒方程可以表示為

Einj=Ep+Ek+Ee+Es+Ef+El.

(9)

2.2 最小能量路徑的變分法原理

根據(jù)哈密頓原理,體積壓裂過程中的拉格朗日函數(shù)可以表示為

L=(Ep+Ek)-(Ee+Es+Ef+El).

(10)

裂縫內(nèi)的壓力能和流體動(dòng)能向巖石的彈性變形能、表面能以及流體流動(dòng)摩擦能的轉(zhuǎn)化遵循最小能量路徑,由變分法原理可知拉格朗日函數(shù)L應(yīng)滿足的平衡方程為

(11)

(12)

式中,C為積分常數(shù),可由邊界條件求得。

2.3 平均裂縫長(zhǎng)度及等效裂縫條數(shù)計(jì)算模型

將式(2)～(7)及(10)代入式(12)中,整理后可得到:

(13)

壓裂過程中的物質(zhì)平衡方程為

(14)

將式(13)和(14)代入式(9)中,可以得出任意時(shí)刻平均裂縫長(zhǎng)度的表達(dá)式為

(15)

其中裂縫的平均寬度計(jì)算式為

(16)

式中,v為泊松比;E為彈性模量,Pa。

壓裂過程中裂縫的擴(kuò)展速度為此時(shí)裂縫內(nèi)流體的流動(dòng)速度,在壓裂的初始時(shí)刻(t=0時(shí)),裂縫的擴(kuò)展速度等于此時(shí)孔眼內(nèi)流體的流動(dòng)速度,由此邊界條件即可求出常數(shù)C的取值。由式(15)可以得出初始時(shí)刻裂縫的擴(kuò)展速度為

(17)

此時(shí)孔眼內(nèi)的流體流動(dòng)速度為

(18)

式中,N為射孔孔眼個(gè)數(shù);r為孔眼半徑,m。

根據(jù)初始時(shí)刻裂縫的擴(kuò)展速度等于此時(shí)孔眼內(nèi)液體的流動(dòng)速度這一邊界條件,由式(17)和(18)可以得出常數(shù)C的表達(dá)式為

(19)

將式(15)代入式(14),可以得出改造體積內(nèi)等效裂縫條數(shù)的表達(dá)式為

(20)

在壓裂過程的任一時(shí)刻,改造體積內(nèi)的平均裂縫長(zhǎng)度和等效裂縫條數(shù)可以通過式(15)、(20)聯(lián)立式(16)、(19)求得。

2.4 改造體積內(nèi)平均裂縫長(zhǎng)度和等效裂縫條數(shù)求解方法及流程

由式(15)和(20)可以看出,改造體積內(nèi)平均裂縫長(zhǎng)度和等效裂縫條數(shù)是濾失量Vl的函數(shù),而濾失量Vl反過來又會(huì)影響平均裂縫長(zhǎng)度和等效裂縫條數(shù)的計(jì)算結(jié)果,因此須采用迭代求解的方法。

(1)首先選定比較小的初始時(shí)間t,假設(shè)在該時(shí)間段內(nèi)濾失量Vl=0。

(2)根據(jù)濾失量Vl計(jì)算該時(shí)刻的平均裂縫長(zhǎng)度x和等效裂縫條數(shù)n。

(3)將計(jì)算得到的平均裂縫長(zhǎng)度x和等效裂縫條數(shù)n代入壓裂液濾失模型,計(jì)算在該時(shí)間段內(nèi)的濾失量Vl′。

(4)若|Vl′-Vl|<ε,則計(jì)算終止,Vl=Vl′;若不滿足,Vl=Vl′,重復(fù)(2)、(3)。

(5)增加時(shí)間步長(zhǎng)Δt,根據(jù)濾失量Vl計(jì)算t+Δt時(shí)刻的平均裂縫長(zhǎng)度x和等效裂縫條數(shù)n。

(6)重復(fù)(3)～(5),得出壓裂施工結(jié)束時(shí)改造體積內(nèi)的平均裂縫長(zhǎng)度x和等效裂縫條數(shù)n。

改造體積內(nèi)平均裂縫長(zhǎng)度和等效裂縫條數(shù)計(jì)算流程如圖1所示。

有了平均裂縫長(zhǎng)度和等效裂縫條數(shù)這兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù),就可以用來表征改造體積內(nèi)裂縫網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)流能力和裂縫密度。

圖1 改造體積內(nèi)平均裂縫長(zhǎng)度和等效裂縫條數(shù)計(jì)算流程Fig.1 Flow chart for calculating average crack length and number of equivalent cracks in reconstructed volume

3 體積壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)模型

3.1 有微地震數(shù)據(jù)的體積壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)模型

體積壓裂工程改造效果受到改造體積、裂縫網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)流能力和裂縫密度的綜合影響,可以定義體積壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)參數(shù)為這3個(gè)參數(shù)的乘積,其值越大代表改造效果越好,有微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的體積壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)模型可以表示為

(21)

3.2 無微地震數(shù)據(jù)的體積壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)模型

由于微地震監(jiān)測(cè)改造體積的方法受到觀測(cè)井位置和生產(chǎn)成本等條件的限制,并不是每口井都能夠進(jìn)行微地震裂縫監(jiān)測(cè)。對(duì)于無微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的體積壓裂作業(yè),無法獲取其SRV,但可以用其他能夠表征SRV的參數(shù)代替。早在2002年Fisher、Maxwell等[9-10]就指出在Barnett頁巖壓裂改造過程中,壓裂規(guī)模即注入地層的液體體積與裂縫網(wǎng)絡(luò)改造體積之間存在良好的正相關(guān)性,在同等條件下注入地層的液體體積越大,微地震監(jiān)測(cè)到的SRV就越大,因此對(duì)于無微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的油氣井,可以利用注入地層的液體體積來表征改造體積的大小。則無微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的體積壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)模型可以表示為

(22)

式中,Vf為全井壓裂過程中注入的滑溜水、前置液、攜砂液和頂替液的總體積,m3。

4 體積壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)模型應(yīng)用分析

油氣井產(chǎn)能主要受儲(chǔ)層含油豐度等地質(zhì)條件和壓裂工程改造效果的影響,為了更為準(zhǔn)確地反映體積壓裂工程改造效果與油氣井產(chǎn)能之間的關(guān)系,需要選取儲(chǔ)層地質(zhì)條件一致的油氣井作為分析對(duì)象,從而剔除其對(duì)產(chǎn)能的影響,防止產(chǎn)能差異影響因素誤判現(xiàn)象的發(fā)生,從而更為真實(shí)地反映體積壓裂工程改造效果與產(chǎn)能之間的關(guān)系。為此選取某致密儲(chǔ)層地質(zhì)條件一致的相鄰4口水平井作為分析對(duì)象,其中Well 1和Well 2位于平臺(tái)1上,Well 3和Well 4位于平臺(tái)2上(圖2),各井水平間距為300 m,水平延伸方向均為最小水平主應(yīng)力方向。表1為4口井的完井基本參數(shù),從表1可以看出,4口井具有基本相同的井身結(jié)構(gòu),井底壓力、溫度、巖性、含油性、流體黏度、孔隙度、滲透率等儲(chǔ)層地質(zhì)條件一致,微地震監(jiān)測(cè)及初期試采情況均說明各井之間沒有產(chǎn)生連通,生產(chǎn)初期不考慮各井之間的相互干擾。由此可知這4口水平井產(chǎn)能的差異不是由地質(zhì)條件引起的,而是由壓裂工程改造效果不同造成的。

表2為該4口水平井的壓裂施工參數(shù),4口井在壓裂級(jí)數(shù)、裂縫凈壓、注液體積、支撐劑體積以及平均注入排量上均有一定的差異,僅僅從壓裂施工參數(shù)上無法對(duì)這4口井的壓裂工程改造效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

根據(jù)本文中建立的模型對(duì)這4口水平井體積壓裂改造體積內(nèi)的平均裂縫長(zhǎng)度和等效裂縫條數(shù)進(jìn)行計(jì)算,然后以此為依據(jù)計(jì)算體積壓裂工程改造效果的評(píng)價(jià)參數(shù),表3為相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果及微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和壓裂后第1年的累積產(chǎn)量。

表1 完井基本參數(shù)

表2 壓裂施工參數(shù)

表3 壓裂效果評(píng)價(jià)參數(shù)計(jì)算結(jié)果及壓后第1年累積產(chǎn)量Table 3 Calculation results of evaluation parameters of fracturing effect and cumulative production after the first year of fracturing

圖3給出了壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)參數(shù)與累積產(chǎn)量之間的關(guān)系。從圖3可以看出,用來表征體積壓裂工程改造效果的SRV和注液體積與累積產(chǎn)量之間的相關(guān)性均較差,SRV甚至與累積產(chǎn)量之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,說明單獨(dú)依靠SRV或注液體積均無法準(zhǔn)確地反映體積壓裂的工程效果。通過本文中建立的模型得到改造體積內(nèi)的平均裂縫長(zhǎng)度和等效裂縫條數(shù)這兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù),能夠?qū)Ω脑祗w積內(nèi)的裂縫密度和裂縫導(dǎo)流能力進(jìn)行表征,綜合考慮SRV及其內(nèi)部裂縫密度和導(dǎo)流能力的體積壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)參數(shù)與累積產(chǎn)量之間存在較好的相關(guān)性(圖3 (c)),其相關(guān)性系數(shù)達(dá)到了0.89,因此該參數(shù)能夠更為真實(shí)地反映體積壓裂的工程效果。同時(shí),考慮沒有微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的油氣井,用注液體積表征改造體積的壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)參數(shù)與累積產(chǎn)量之間的相關(guān)性系數(shù)也達(dá)到了0.88(圖3(d))。有微地震數(shù)據(jù)的擬合結(jié)果和無微地震數(shù)據(jù)的擬合結(jié)果相差極小,從而也驗(yàn)證了本文中提出的綜合考慮改造體積、裂縫密度和導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)壓裂效果方法的準(zhǔn)確性和一致性,但還無法從當(dāng)前的樣本數(shù)據(jù)來評(píng)價(jià)出哪種模型更為適用。在實(shí)際的應(yīng)用過程中,對(duì)于有微地震監(jiān)測(cè)的油氣井,可以采用微地震監(jiān)測(cè)得到的SRV和實(shí)際注液體積分別評(píng)價(jià),二者相互驗(yàn)證,并從中找出更適用于本區(qū)塊的評(píng)價(jià)模型,從而提高評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

無論有無微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),本文中提出的體積壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)參數(shù)與油氣井產(chǎn)能之間的相關(guān)性相比SRV和注液體積均有了明顯的提高,能夠更為準(zhǔn)確的對(duì)體積壓裂的工程效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)參數(shù)可以為體積壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化提供指導(dǎo);其評(píng)價(jià)結(jié)果可以作為油氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)的依據(jù);能夠更為真實(shí)準(zhǔn)確地解釋各井之間產(chǎn)能差異的原因,區(qū)分壓裂效果和地質(zhì)因素對(duì)產(chǎn)能控制的不確定性;同時(shí)還可以根據(jù)油氣井產(chǎn)能和壓裂工程改造效果對(duì)儲(chǔ)層地質(zhì)特征進(jìn)行重新評(píng)價(jià),提高儲(chǔ)層空間分布特征和甜點(diǎn)體預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。在實(shí)際應(yīng)用過程中,對(duì)于同一地區(qū)的油氣井,首先統(tǒng)計(jì)體積壓裂工程改造效果的評(píng)價(jià)結(jié)果與產(chǎn)能的關(guān)系,然后對(duì)比分析體積壓裂后油氣井產(chǎn)能是受工程改造效果的影響還是受儲(chǔ)層孔隙度、滲透率、含油豐度等地質(zhì)條件的影響,最后判斷出導(dǎo)致各井間產(chǎn)能差異的因素,實(shí)現(xiàn)油氣井產(chǎn)能影響因素的有效區(qū)分,并以此對(duì)儲(chǔ)層的空間分布特征和甜點(diǎn)體位置進(jìn)行更為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

圖3 體積壓裂效果評(píng)價(jià)參數(shù)與累積產(chǎn)量的關(guān)系Fig.3 Relationship between evaluation parameters of volume fracturing effect and cumulative production

5 結(jié) 論

(1)體積壓裂工程改造效果主要受改造體積及其內(nèi)部裂縫密度和導(dǎo)流能力的影響,由于微地震得出的SRV不能反映改造體積內(nèi)裂縫的密度和導(dǎo)流能力,因此僅依靠SRV不能真實(shí)準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)體積壓裂的工程改造效果。

(2)根據(jù)能量守恒和物質(zhì)平衡原理,通過變分法建立了改造體積內(nèi)平均裂縫長(zhǎng)度和等效裂縫條數(shù)計(jì)算模型,得到了用于描述改造體積內(nèi)裂縫密度和導(dǎo)流能力的關(guān)鍵參數(shù)。

(3)綜合考慮影響體積壓裂工程改造效果的改造體積、裂縫密度以及導(dǎo)流能力,提出了體積壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)參數(shù)計(jì)算模型,該評(píng)價(jià)參數(shù)在有微地震監(jiān)測(cè)井和無微地震監(jiān)測(cè)井中與產(chǎn)能之間均具有較好的相關(guān)性,實(shí)現(xiàn)了更為準(zhǔn)確的體積壓裂工程改造效果評(píng)價(jià)和油氣井產(chǎn)能影響因素的有效區(qū)分。