彭玨（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院）

壓裂增產(chǎn)改造是致密油實(shí)現(xiàn)開發(fā)建產(chǎn)的主要手段，當(dāng)前油價(jià)低，如何經(jīng)濟(jì)改造是效益開發(fā)面臨的瓶頸難題[1～3]。目前大規(guī)模壓裂雖取得了較好的效果，但施工規(guī)模大，施工平均單井成本200 萬元以上，要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益開發(fā)，累計(jì)產(chǎn)量需達(dá)1 500 t以上，目前很多井產(chǎn)量沒有達(dá)到要求，難以實(shí)現(xiàn)效益開發(fā)。究其原因，一是壓裂設(shè)計(jì)基礎(chǔ)急需由“井周認(rèn)識(shí)”向“儲(chǔ)層整體認(rèn)識(shí)” 轉(zhuǎn)變，目前壓裂設(shè)計(jì)基于測錄井綜合解釋，認(rèn)識(shí)僅限于井筒附近，針對(duì)儲(chǔ)層物性及含油性差異大存在局限性，井震結(jié)合建立的地質(zhì)模型未延伸至壓裂工程[4～6]；二是目前未形成效益最大化優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，目前壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)基于井筒認(rèn)識(shí)建立的均質(zhì)模型，與地質(zhì)結(jié)合程度較低，無法滿足效益最大化設(shè)計(jì)需求；三是地質(zhì)工程一體化后評(píng)價(jià)技術(shù)尚未形成，目前后評(píng)估地質(zhì)工程結(jié)合程度差，未形成相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系。

為此有必要開展適度規(guī)模壓裂技術(shù)研究，以經(jīng)濟(jì)效益為核心，通過地質(zhì)與工程有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)長期產(chǎn)能、經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)，壓裂增產(chǎn)改造由以往產(chǎn)能最大化向效益最大化轉(zhuǎn)變，滿足低滲儲(chǔ)層經(jīng)濟(jì)有效開采需求。

1 地質(zhì)工程一體化數(shù)值模擬技術(shù)

1.1 油藏壓裂一體化建模

井震結(jié)合，利用油藏軟件建立三維油藏地質(zhì)模型，壓裂軟件模擬分析得到預(yù)測裂縫系統(tǒng)，將油藏地質(zhì)模型和裂縫系統(tǒng)相結(jié)合，建立高精度非結(jié)構(gòu)化數(shù)值模型，開展油藏?cái)?shù)值模擬，實(shí)現(xiàn)全三維裂縫模擬。同時(shí)利用有限元軟件建立應(yīng)力場網(wǎng)格模型，結(jié)合油藏?cái)?shù)值模擬結(jié)果，確定不同投產(chǎn)時(shí)間應(yīng)力場分布特征，為長期產(chǎn)能預(yù)測及裂縫參數(shù)優(yōu)化提供依據(jù)。

1.2 變導(dǎo)流長期產(chǎn)能預(yù)測

目前大多是產(chǎn)能預(yù)測公式都假定裂縫的導(dǎo)流能力為定值，在裂縫延伸方向是不發(fā)生變化的。然而，大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場數(shù)據(jù)表明裂縫的導(dǎo)流能力在裂縫的不同位置處是不同的，沿裂縫延伸方向逐漸減小。同時(shí)由于壓裂過程中壓裂液侵入等原因，裂縫壁面處的儲(chǔ)層將不可避免地受到傷害，引起壓裂井產(chǎn)能下降[7-8]。

基于穩(wěn)定滲流理論，考慮不同位置處裂縫導(dǎo)流能力的變化[9-10]（圖1），同時(shí)考慮裂縫壁面儲(chǔ)層污染，裂縫導(dǎo)流能力在一定時(shí)間內(nèi)下降很快，超過這個(gè)時(shí)間導(dǎo)流能力逐步穩(wěn)定，因此隨著時(shí)間的推移，裂縫長期導(dǎo)流能力的損失對(duì)壓裂井產(chǎn)能有一定的影響。但壓裂井產(chǎn)能的損失相對(duì)小于裂縫導(dǎo)流能力的損失，這是由于：一方面裂縫內(nèi)生產(chǎn)壓差只占總生產(chǎn)壓差的一部分；另一方面裂縫長期導(dǎo)流能力的損失，導(dǎo)致更多流體通過近井地帶裂縫流入井底，優(yōu)化了裂縫內(nèi)流場。定壓差條件下，裂縫半長越長，裂縫長期導(dǎo)流能力的損失對(duì)壓裂井產(chǎn)能的影響越大，產(chǎn)能變化曲線見圖2。

圖1 裂縫導(dǎo)流能力沿裂縫方向變化曲線

圖2 定壓差（Δp=5 MPa）生產(chǎn)時(shí)的產(chǎn)能變化曲線

結(jié)合油藏?cái)?shù)值模擬結(jié)果，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)工程相結(jié)合，考慮縫間的連通、非均質(zhì)及供油邊界性影響，同時(shí)考慮應(yīng)力敏感影響，實(shí)現(xiàn)變導(dǎo)流能力產(chǎn)能預(yù)測，提高產(chǎn)能預(yù)測精度。

2 壓裂方案設(shè)計(jì)方法

2.1 非均質(zhì)力學(xué)條件全縫長裂縫模擬

低滲透儲(chǔ)層縱向及平面非均質(zhì)性強(qiáng)，易形成非對(duì)稱有效裂縫，通過地質(zhì)工程相結(jié)合，建立應(yīng)力場模型，開展全縫長裂縫數(shù)值模擬，確定非均質(zhì)力學(xué)條件下裂縫延伸形態(tài)。同時(shí)應(yīng)用真三維壓裂模擬軟件，進(jìn)行裂縫形態(tài)模擬，確定裂縫延伸全縫長形態(tài)。

2.2 施工參數(shù)優(yōu)化

模擬計(jì)算不同施工規(guī)模、施工參數(shù)下產(chǎn)油強(qiáng)度，確定不同巖性儲(chǔ)層壓裂所能達(dá)到的最優(yōu)導(dǎo)流能力。與實(shí)際產(chǎn)油強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，確定軟件計(jì)算準(zhǔn)確度，校正計(jì)算參數(shù)，為壓裂優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。根據(jù)確定的長期導(dǎo)流能力，采用壓力設(shè)計(jì)軟件，通過多次模擬確定了實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流能力優(yōu)化方法見圖3。

3 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

針對(duì)影響壓后產(chǎn)能的裂縫條數(shù)、縫長、縫寬、間距等裂縫系統(tǒng)參數(shù)，開展多方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過數(shù)值模擬，預(yù)測不同方案長期產(chǎn)能，開展經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)，優(yōu)選效益最佳裂縫系統(tǒng)。同時(shí)進(jìn)行施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及控制方法優(yōu)化。根據(jù)確定的鋪砂方式及階段液量，預(yù)測不同方式施工壓力特征，評(píng)估施工風(fēng)險(xiǎn)，形成相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制方法，在低風(fēng)險(xiǎn)、最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益下施工。

圖3 導(dǎo)流能力優(yōu)化方法

4 應(yīng)用效果

Y1 井儲(chǔ)層厚度10 m，孔隙度12.5%，滲透率0.15 mD，應(yīng)用地質(zhì)軟件進(jìn)行建模，確定儲(chǔ)層應(yīng)力場特征，進(jìn)行全縫長裂縫形態(tài)模擬及產(chǎn)量預(yù)測，最后進(jìn)行多方案優(yōu)化，擬合結(jié)果見表1，可見應(yīng)用方案6，實(shí)際壓后產(chǎn)油11.8t/d，達(dá)到最優(yōu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

表1 Y1井多方案擬合結(jié)果

5 結(jié)論

1）目前致密油壓裂規(guī)模普遍較大，造成了資源的浪費(fèi)，低油價(jià)下壓裂增產(chǎn)改造思路要由以往產(chǎn)能最大化向效益最大化轉(zhuǎn)變，根據(jù)最大投入產(chǎn)出比進(jìn)行施工規(guī)模設(shè)計(jì)。

2）進(jìn)行油藏壓裂一體化建模，取得地質(zhì)及力學(xué)資料，進(jìn)行全縫長模擬，同時(shí)結(jié)合變導(dǎo)流產(chǎn)量預(yù)測，才能夠得到最準(zhǔn)確的產(chǎn)量。

3）進(jìn)行多方案壓裂方案設(shè)計(jì)，確定最優(yōu)投入產(chǎn)出比，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估滿足安全需求，能夠保證現(xiàn)場施工方案順利進(jìn)行。