CN105937388A - 一种致密砂岩油藏的一体化开发方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种致密砂岩油藏的一体化开发方法，属于油气储层开发技术领域。本发明采用水平井排状井网进行开发，各水平井井眼轨迹垂直于地层水平最大主应力方向，利用中间水平井大规模体积压裂注入压裂液及其支撑剂，通过压裂液补充地层能量，支撑剂支撑压裂裂缝，中间水平井压裂投产，两侧水平井射孔投产的开发方式，既考虑了对储层的改造，又有效补充了地层能量，实现了压裂改造与注水补充能量的一体化，在保证水平井单井产量提升的同时，可有效降低产量递减率，提高油田采收率。

Description

一种致密砂岩油藏的一体化开发方法

技术领域

本发明涉及一种致密砂岩油藏的一体化开发方法，属于油气储层开发技术领域。

背景技术

致密砂岩储层通常具有低孔、特低渗、储量丰度低、天然裂缝发育等特性，油井投产后通常表现为递减快、采收率低的特征，常规的油藏开发方法首先对油井进行水力加砂压裂，然后通过注水井注水补充地层能量(或超前注水)，实现油田的长期稳产，提高油田采收率。因此，常规的油藏开发效果主要取决于注水波及体积，但是由于致密砂岩油藏的储层天然裂缝发育，注水水窜问题突出，注水波及体积有限，油田注水开发采收率低，难以实现高效经济开发。

大规模水平井体积压裂能够利用长水平段和多级压裂改造提高压裂改造体积，扩大单井控制储量，提高油井产量。但常规的致密砂岩油藏水平井压裂开发，为减小压裂液对储层的伤害，压裂结束后需及时放喷返排压裂液，无法起到补充地层能量的作用，水平井压裂后虽然初期产量获得了大幅度提升，但是递减仍然较快，采收率提高幅度有限，仍然难以实现高效经济开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种致密砂岩油藏的一体化开发方法，以在实现水平井单井产量提升的同时，降低产量递减率。

本发明为解决上述技术问题提供了一种致密砂岩油藏的一体化开发方法，该方法采用水平井开发，开发井网采用排状井网，各水平井井眼轨迹垂直于地层水平最大主应力方向，中间水平井采用压裂投产，两侧水平井采用射孔投产。

所述中间水平井采用压裂投产时各压裂参数的确定过程如下：

1)根据开发油藏的储层特征及流体性质确定地层原油极限泄油半径；

2)确定中间水平井最优压裂裂缝半长、导流能力及段间距；

3)根据中间水平井压裂裂缝半长和压裂段间距确定中间水平井各段的压裂加砂量V_is和压裂入地净液量V_iy，以及中间水平井总的压裂加砂量Vs和压裂入地净液量V_y。

所述步骤1)中极限泄油半径r_H为：

$r_H=\frac{P_i-P_{wf}}{G}$

其中r_H为地层原油极限泄油半径，单位为m；P_i为地层压力，单位为MPa；G为地层原油启动压力梯度，单位MPa/m。

所述的步骤2)中中间水平井最优压裂裂缝半长L_f和导流能力C_f采用油藏数值模拟的方式计算得到，其中L_f取压裂施工效益最大值(N_f)对应的压裂裂缝半长，C_f由压裂裂缝半长L_f、目的层渗透率K和无因次导流能力C_fD计算得到，

$N_f={\[\frac{Q\left(L_{fi}\right)\×A}{S_c\left(L_{fi}\right)+S_m\left(L_{fi}\right)+S_r\left(L_{fi}\right)}\]}_{max}$

C_f＝C_fD×K×L_f

其中Q(L_fi)为裂缝半长为L_fi时的单井预测产量，单位为t；S_c(L_fi)、S_m(L_fi)、S_r(L_fi)分别为裂缝半长为L_fi时的压裂施工成本、压裂材料成本以及其他相关作业费用，单位为元；C_fD为无因次导流能力，无量纲；K为目的层渗透率，单位为mD。

所述步骤3)中中间水平井各段的压裂加砂量V_is和压裂入地净液量V_iy分别为：

V_is＝2×w_i×L_f

V_iy＝2×w_i×L_f+V_il

其中w_i为第i个压裂裂缝平均支撑缝宽；V_il为第i段压裂液滤失量，单位为m³，L_f为中间水平井最优压裂裂缝半长。

所述步骤3)中中间水平井总的压裂加砂量Vs和压裂入地净液量V_y分别为：

V_s＝n×V_is

V_y＝n×(V_iy+V_il)

其中n为压裂段的段数，即中间水平井压裂缝的个数。

本发明的有益效果是:本发明采用水平井排状井网进行开发，各水平井井眼轨迹垂直于地层水平最大主应力方向，利用中间水平井大规模体积压裂注入压裂液及其支撑剂，通过压裂液补充地层能量，支撑剂支撑压裂裂缝，中间水平井压裂投产，两侧水平井射孔投产的开发方式，既考虑了对储层的改造，又有效补充了地层能量，实现了压裂改造与注水补充能量的一体化，在保证水平井单井产量提升的同时，可有效降低产量递减率，提高油田采收率。

附图说明

图1是本发明实施例中水平井井距部署及压裂裂缝分布图；

图2是本发明实施例中水平井压裂改造裂缝特征示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

本发明采用水平井排状井网，利用中间水平井大规模体积压裂注入压裂液及其支撑剂，通过大量压裂液补充地层能量，高强度支撑剂支撑压裂裂缝，中间水平井压裂投产，两侧水平井射孔投产的开发方式，如图1所示，实现压裂改造与补充能量一体化。首先根据开发油藏的储层特征及流体性质，确定地层原油极限泄油半径，其次利用油藏数值模拟确定中间水平井压裂裂缝半长、导流能力及段间距，并在此基础上确定水平井部署井距，确定中间水平井压裂加砂量、入地净液量以及施工排量、前置液比例、平均砂比、泵注程序压裂施工参数，然后向地层中注入压裂液及其支撑剂，实现压裂改造与补充能量一体化，并通过制定合理的投产实施方案，最终形成致密砂岩油藏的一体化开发。该方法的具体实施步骤如下：

1.确定地层原油极限泄油半径

地层原油极限泄油半径由地层压力P_i、极限井底流压P_wf以及启动压力梯度G确定。

如图1所示，本实施例中根据开发油藏的储层特征及流体性质确定地层压力P_i、极限井底流压P_wf，通过室内实验测试确定地层原油启动压力梯度G，最终确定地层原油极限泄油半径r_H为：

$r_H=\frac{P_i-P_{wf}}{G}$

其中r_H为地层原油极限泄油半径，单位为m；P_i为地层压力，单位为MPa；G为地层原油启动压力梯度，单位MPa/m。

P_wf>P_c

P_wf为极限井底流压，单位为MPa；P_c为地层原油饱和压力，单位为MPa。

2.确定中间水平井最优压裂裂缝半长L_f、导流能力C_f以及段间距d；同时结合步骤1中的地层原油极限泄油半径r_H，确定水平井部署井距D，并按照确定的井距D部署各水平井，并使各水平井井眼轨迹垂直于地层水平最大主应力方向。

如图1所示，本实施例中的采用三个水平井开发，开发井网采用排状井网，其中左侧水平井和右侧水平井均采用射孔投产的开发方式，中间水平井采用压裂投产的开发方式。

本实施例中中间水平井最优压裂裂缝半长L_f、导流能力C_f以及段间距d通过油藏数值模拟得到，其中L_f取压裂施工效益最大值(N_f)对应的压裂裂缝半长，C_f由最优压裂裂缝半长L_f、目的层渗透率K和无因次导流能力C_fD计算得到，水平井部署井距D由最优压裂裂缝半长L_f和地层原油极限泄油半径r_H计算得到，

$N_f={\[\frac{Q\left(L_{fi}\right)\×A}{S_c\left(L_{fi}\right)+S_m\left(L_{fi}\right)+S_r\left(L_{fi}\right)}\]}_{max}$

C_f＝C_fD×K×L_f

D＝r_H+L_f

其中Q(L_fi)为裂缝半长为L_fi时的单井预测产量，单位为t；S_c(L_fi)、S_m(L_fi)、S_r(L_fi)分别为裂缝半长为L_fi时的压裂施工成本、压裂材料成本以及其他相关作业费用，单位为元；C_fD为无因次导流能力(取值1～2)，无量纲；K为目的层渗透率，单位为mD。

3.确定压裂施工参数

如图2所示，在中间水平井压裂裂缝半长和压裂段间距确定的基础上，结合实钻水平段长优化压裂加砂量V_s、压裂入地净液量V_y，并通过三维压裂设计软件模拟不同压裂施工排量、前置液比例、平均砂比以及泵注程序条件下的压裂裂缝半长和裂缝导流能力，当模拟结果为最优压裂裂缝半长L_f和导流能力C_f时，确定此时的压裂施工排量、前置液比例、平均砂比以及泵注程序为最终结果。

V_is＝2×w_i×L_f

V_s＝n×V_is

V_iy＝2×w_i×L_f+V_il

V_y＝n×(V_iy+V_il)

V_s为压裂总加砂量，单位为m³；V_y为压裂总入地净液量，m³；i表示压裂段，i＝1,2,3…n，n为压裂段的总段数；w_i为第i个压裂裂缝平均支撑缝宽，单位为m；V_is为第i段水平段加砂量，单位为m³；V_iy为第i段水平段加砂量，单位为m³；V_il为第i段压裂液滤失量，单位m³。

4.根据步骤3确定的压裂施工参数对中间水平井进行大规模体积压裂改造。

本实施例中通过压裂改造注入大量低伤害低成本压裂液及其支撑剂，并将注入的压裂液滞留在地层中不返排，利用大量低伤害低成本压裂液补充地层能量，实现储层有效改造，扩大单井控制储量，同时补充地层能量，降低产量递减率，提高油田采收率。

最后可根据步骤4的实施情况，编制水平井投产实施方案，具体包括两侧水平井投产方式、各水平井投产时间、各水平井的生产参数等。

本发明采用水平井排状井网，利用中间水平井大规模体积压裂注入压裂液及其支撑剂，通过压裂液补充地层能量，支撑剂支撑压裂裂缝，中间水平井压裂投产，两侧水平井射孔投产的开发方式，既考虑了对储层的改造，又有效补充了地层能量，实现了压裂改造与注水补充能量的一体化，在保证水平井单井产量提升的同时，可有效降低产量递减率，提高油田采收率。本发明的致密砂岩油藏一体化开发方法用于非常规致密砂岩油藏开发，同时也可以用于常规低渗、特低渗油藏的开发当中。

Claims (6)

1.一种致密砂岩油藏的一体化开发方法，其特征在于，该方法采用水平井开发，开发井网采用排状井网，各水平井井眼轨迹垂直于地层水平最大主应力方向，中间水平井采用压裂投产，两侧水平井采用射孔投产。

2.根据权利要求1所述的致密砂岩油藏的一体化开发方法，其特征在于，所述中间水平井采用压裂投产时各压裂参数的确定过程如下：

1)根据开发油藏的储层特征及流体性质确定地层原油极限泄油半径；

2)确定中间水平井最优压裂裂缝半长、导流能力及段间距；

3)根据中间水平井压裂裂缝半长和压裂段间距确定中间水平井各段的压裂加砂量V_is和压裂入地净液量V_iy，以及中间水平井总的压裂加砂量Vs和压裂入地净液量V_y。

3.根据权利要求2所述的致密砂岩油藏的一体化开发方法，其特征在于，所述步骤1)中极限泄油半径r_H为：

$r_H=\frac{P_i-P_{wf}}{G}$

其中r_H为地层原油极限泄油半径，单位为m；P_i为地层压力，单位为MPa；G为地层原油启动压力梯度，单位MPa/m。

4.根据权利要求2所述的致密砂岩油藏的一体化开发方法，其特征在于，所述的步骤2)中中间水平井最优压裂裂缝半长L_f和导流能力C_f采用油藏数值模拟的方式计算得到，其中L_f取压裂施工效益最大值(N_f)对应的压裂裂缝半长，C_f由压裂裂缝半长L_f、目的层渗透率K和无因次导流能力C_fD计算得到，

$N_f={\[\frac{Q\left(L_{fi}\right)\×A}{S_c\left(L_{fi}\right)+S_m\left(L_{fi}\right)+S_r\left(L_{fi}\right)}\]}_{max}$

C_f＝C_fD×K×L_f

其中Q(L_fi)为裂缝半长为L_fi时的单井预测产量，单位为t；S_c(L_fi)、S_m(L_fi)、S_r(L_fi)分别为裂缝半长为L_fi时的压裂施工成本、压裂材料成本以及其他相关作业费用，单位为元；C_fD为无因次导流能力，无量纲；K为目的层渗透率，单位为mD。

5.根据权利要求4所述的致密砂岩油藏的一体化开发方法，其特征在于，所述步骤3)中中间水平井各段的压裂加砂量V_is和压裂入地净液量V_iy分别为：

V_is＝2×w_i×L_f

V_iy＝2×w_i×L_f+V_il

其中w_i为第i个压裂裂缝平均支撑缝宽；V_il为第i段压裂液滤失量，单位为m³，L_f为中间水平井最优压裂裂缝半长。

6.根据权利要求5所述的致密砂岩油藏的一体化开发方法，其特征在于，所述步骤3)中中间水平井总的压裂加砂量Vs和压裂入地净液量V_y分别为：

V_s＝n×V_is

V_y＝n×(V_iy+V_il)

其中n为压裂段的段数，即中间水平井压裂缝的个数。