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致密油藏体积压裂水平井参数优化研究

苏皓;雷征东;张荻萩;李俊超;鞠斌山;张泽人

【摘要】水平井+体积压裂技术是获取致密性储层中工业油流的重要手段.为了

对影响体积压裂水平井开发效果的参数进行优化设计,基于离散裂缝模型的数值模

拟方法,采用更为灵活的非结构化网格,建立了体积压裂水平井模拟模型,经Eclipse

软件及矿场实际井资料验证该模型可靠性较高,可准确地表征复杂裂缝的几何参数

和描述流体在裂缝中的流动.利用长庆油田某致密油藏实际参数,对水平井方位、布

缝方式、段间距、簇间距、改造体积等参数进行了优化设计,结果表明:当水平井方

位与天然裂缝平行时,开发效果最好;根据累计产量的大小,哑铃型布缝方式优于交错

型、均匀型、纺锤型布缝方式;段间距应大于相邻2段的泄油半径之和,避免段间干

扰;簇间距应尽可能大,但要小于天然裂缝平均缝长;当改造体积一定时,细长形状的改

造区域比短粗形状的改造区域开发效果更好,当工艺上难以增加压裂裂缝长度时,可

通过增加段内簇数改善开发效果,簇数越多,初期累计产量越高,但最优簇数取决于开

采时间的长短.研究结果可为致密油藏体积压裂水平井造缝设计提供依据.

【期刊名称】《岩性油气藏》

【年(卷),期】2018(030)004

【总页数】9页(P140-148)

【关键词】致密储层;水平井;体积压裂;数值模拟;离散裂缝模型;非结构化网格

【作者】苏皓;雷征东;张荻萩;李俊超;鞠斌山;张泽人

【作者单位】中国地质大学(北京)能源学院,北京100083;中国石油勘探开发研究院,

北京100083;中国石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油经济技术研究院,北

京100724;中国石油勘探开发研究院,北京100083;中国地质大学(北京)能源学院,

北京100083;中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司,河北涿州072750

【正文语种】中文

【中图分类】TE319

0引言

近年来，随着非常规油气资源占比的增加，其勘探开发逐渐引起关注［1］。致密

油作为一种重要的非常规能源，继页岩气之后已成为非常规油气勘探开发的新热点

［2］。我国致密油气的勘探已取得明显成效［3-4］，在准噶尔、鄂尔多斯、四

川、渤海湾、松辽等盆地均发现了致密油油田。尽管致密油勘探已取得良好开端，

但致密储层具有孔渗条件差、单井产能低［5-6］等特点，采用常规开发手段难以

获得工业油气流。在国内，长庆油田率先利用“水平井+体积压裂”技术对致密油

藏进行先导试验开发，并取得了良好的效果［7-9］。

目前，国内外针对水平井体积压裂参数优化设计的研究较少，且采用的模拟网格及

假设条件多存在局限性和不适用性［10-11］，难以精确表征储层中的天然裂缝与

人工裂缝构成的复杂缝网［12］；此外，大多数研究中的优化对象均为客观地质

参数［13-14］，缺乏针对人为可控参数的优化研究。针对这些问题，基于非结构

化网格技术，建立能够显性刻画体积压裂复杂缝网的离散裂缝数值模拟模型，并对

体积压裂水平井可控参数进行优化研究，以期为致密油藏体积压裂水平井造缝设计

提供依据。

1离散裂缝模型数值模拟技术

目前，针对复杂缝网的模拟方法主要有局部网格加密法（LGR）、Warrant-Root

模型和离散裂缝模型（DFM）［15-17］。LGR是一种基于笛卡尔网格的单介质

模拟方法，虽然该方法能够用较细网格表征真实裂缝尺寸，但其只能够模拟沿网格

x，y，z方向的垂直裂缝，而无法模拟任意方向、任意倾角的裂缝，且其网格数量

大，计算耗时长，故不能很好地适用于体积压裂产生的复杂缝网系统；Warrant-

Root模型引入双重介质概念，将裂缝型储层简化为一个正交连接的“糖块状”基

质-裂缝系统，裂缝连续分布于立方体基质块之间，这种连续性等效假设与实际裂

缝的离散性质相矛盾，因而该模型通常只适用于分布较均匀、连通性较好的裂缝的

模拟，对于数量较少、横跨区域较广，但对流动有决定性作用的裂缝的模拟则非常

不适应；相比于前2种方法，DFM方法使用更为灵活的非结构化网格分别单独表

示基质和裂缝，能够用较少的网格对裂缝实际几何特征和分布形态进行完整、显性

的描述，能够适应和表征各种物面边界以及各种形态复杂的裂缝系统（图1），因

此，被认为是一种高效、准确的复杂缝网模拟新方法。

图1基于DFM模拟的压力场Fig.1Pressuredistributionsimulatedby