CN109977479A - 一种直井压裂最优缝长的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水驱油藏直井压裂开发技术领域，特别针对一种平面非均质油藏，为实现其平面均衡驱替的压裂井最优缝长确定方法。该方法包括：步骤(1)：依据给定的相对渗透率曲线、流体粘度等参数，作含水率与含水饱和度的关系曲线，运用图解法求得油水前缘位置处的含水率导数fw'(swf)；步骤(2)：依据步骤(1)中计算的前缘位置含水率导数及未压裂直井见水时间计算公式计算未压裂井的见水时间；步骤(3)：基于等效井径，将压裂井看作为等效井径的直井，利用等效井见水时间与未压裂井见水时间相等，求得满足见水时间相等条件的等效井径。步骤(4)：运用试算法，求得压裂井最优裂缝长。
Description
技术领域
本发明涉及水驱油藏直井压裂开发技术领域，特别是涉及一种能在平面非均质油藏中实现平面有效均衡驱替的直井压裂最优缝长确定方法。
背景技术
我国东部油田以陆相沉积为主，陆相沉积油藏砂体平面展布不均、物性差异大；在水驱开发该类平面非均质性严重的油藏时，油藏物性较好的注采区域生产井要比物性较差的注采区域生产井见水快；最终导致物性较差的注采区域采出程度低，开发效果差。压裂技术能改变油藏中流体的渗流状态，降低渗流阻力，提高油藏流体渗流能力。对物性较差的注采区域油井进行压裂，提高物性较差注采区域内的流体渗流能力，让同一注采单元内的各油井同时见水，从而实现平面非均质油藏的均衡驱替。裂缝较大，物性较差的注采区域油井先见水，先见水的物性较差注采区域渗流阻力急剧变小，注入水主要流向物性较差的注采区域。在注水井注水能力一定的条件下，物性较好的注采区域注入水量减少、水驱开发效果差；反之，物性较差的注采区域开发效果差；这都不能实现平面有效均衡驱替。故裂缝存在一个最优缝长，在该缝长条件下，注采单元内物性较好的注采区域与物性较差的注采区域油井同时见水，从而实现注采单元的平面均衡驱替，最终提高采出程度。裂缝最优缝长的确定对平面非均质油藏的高效开发具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种确定平面非均质水驱油藏直井压裂最优缝长的方法。针对平面非均质油藏，以同一注采单元内的各注采区域油井同时见水为平面均衡驱替指标，确定直井压裂最优缝长。
本发明可通过一种直井压裂最优缝长的确定方法来实现，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：运用公式(式中，fw(sw)为含水率；μw、μo分别为油藏温度下的水与油的粘度，mPa·s；krw(sw)、kro(sw)分别为水与油的相对渗透率)，作含水率与含水饱和度的关系曲线，运用图解法求得油水前缘位置处的含水率导数fw'(swf)；
步骤(2)：依据步骤(1)中计算的前缘位置处的含水率导数fw'(swf)及未压裂直井见水时间计算公式计算未压裂井的见水时间；
步骤(3)：运用等效井径，将压裂井等效为井筒半径为等效井径的直井。利用等效井见水时间与未压裂井见水时间相等，求得满足见水时间相等条件的等效井径。
步骤(4)：运用试算法，求得压裂井最优裂缝长。试算法计算思路为：依据等效井径公式，对任意给定压裂井裂缝长，计算等效井径，若该计算等效井径与步骤(3)中求得的等效井径之间的相对误差满足要求，则该计算等效井径所对应的裂缝长即为最优裂缝长；如相对误差不满足要求，说明任给裂缝长的数值间距太大，真实值被淹没；则需重新任意给定一组间距较小的压裂井裂缝长，直至找到满足要求的压裂井裂缝长。
具体技术要点包括：
1.油水前缘位置处的含水率导数的求取方法
依据室内实验获得的相对渗透率曲线(图1)、流体粘度，再结合含水率与饱和度的关系作图可得含水率与饱和度的关系曲线。并以束缚水饱和度swc为顶点，作含水率曲线的切线，切线斜率即为油水前缘位置处的含水率导数fw'(swf)，见图2。
2.未压裂直井见水时间计算公式
在实际水驱开发油藏中，未压裂直井所在的注采区域内的注入水沿着流线流向生产井。当主流线上的注入水流入生产井时，生产井见水；见水时间计算公式：其中C为从Darcy单位转换为工程单位的单位转换系数，大小为0.0864；K为储层渗透率，10-3μm2；φ为储层孔隙度，无量纲；μw为油藏温度下的地层下水的粘度，mPa·s；λ为启动压力梯度，MPa/m；ΔP为注采压差，ΔP＝Pw-Po(Pw为注水井井底压力，MPa；Po为采油井井底压力，MPa)，MPa；rw1和rw2分别为注水井和油井的井径，m；d为油水井间的距离，m；为驱替角度之比(α、β分别为注水井、油井的驱替角度，弧度；注水井、油井的驱替角度计算公式分别为：(a、b分别为排距、井距，m)，见图3)；T为油井见水时间，天；f'w(Swf)为水驱前缘含水饱和度Swf对应的含水率导数值，无量纲。
3.压裂井等效井径
等效井径：依据流量相等原则，一口压裂直井可等效为一口未压裂直井，该等效直井的井筒半径为等效井径。等效井径计算公式：(式中，rwe为等效井径，m；CfD为无量纲导流系数，其表达式为(式中，Kf为裂缝渗透率，10-3μm2；K为储层渗透率，10-3μm2；wf为裂缝宽度，m；Lf为裂缝长，m)，无量纲；Sf为裂缝表皮因子，表达式为无量纲；f(CfD)为导流能力影响函数，表达式为其中u＝lnCfD)
附图说明：
图1为本发明直井压裂最优缝长确定所用的相对渗透率曲线；
图2为本发明直井压裂最优缝长确定方法中所用的含水率与饱和度的关系曲线；
图3为本发明直井压裂最优缝长确定方法中所用的五点法井网注采单元示意图；
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下文作详细说明。
现以五点法井网为例，如图3所示。图3中，P1、P2、P3和P4为采油井，I为注水井；注采区域IV的油藏物性较差，注采区域I、II及III物性相同，且物性较好。注采区域IV的渗透率为3×10-3μm2，启动压力梯度为0.0367MPa/m；注采区域I、II及III的渗透率为9×10-3μm2，启动压力梯度为0.0356MPa/m。各注采区域的其他油藏物性及流体性质相同：孔隙度为0.15；地层条件下油、水的粘度分别为2与0.4mPa·s；排距a为150m；井距b为300m；油、水井半径均为0.1m；油水井的注采压差为20MPa；储层的相对渗透率曲线见图1。具体实施步骤如下：
1.依据给出的相对渗透率曲线(图1)及油水粘度，运用等式(式中，fw(sw)为含水率，小数；μw、μo分别为油藏温度下的水与油的粘度，mPa·s；krw(sw)、kro(sw)分别为水与油的相对渗透率)，作含水率与饱和度的关系曲线，见图2。再以束缚水饱和度swc＝0.233为顶点，做含水率曲线的切线，切线斜率即得油水前缘位置处的含水率导数fw'(swf)＝3.097。
2.将求得的油水前缘位置处的含水率导数及以上给出的油藏物性及流体物性参数代入到未压裂直井见水时间计算公式。计算该储层物性条件下的未压裂井见水时间T＝598d。
3.将压裂直井P4等效为井径为等效井径rwe的直井，假定该等效井见水时间与未压裂井见水时间相等，即都等于598d。可求得等效井径rwe＝18.85m。
4.依据等效井径计算公式及以上给出的裂缝渗透率、宽度等参数；通过固定裂缝长大小的数值间距，生成一组裂缝长(其中最小裂缝长为零，最大裂缝长为井距一半)，从最小的裂缝长开始计算其所对应的等效井径，当该计算的等效井径与步骤3中计算的等效井径(rwe＝18.85m)的相对误差在1％以内时，停止计算且此时所给定的裂缝长即为该油藏条件下的最优裂缝长；如果相对误差大于1％，则选取下一个较长的裂缝值，进行下一步计算，直至找到满足相对误差条件的最优裂缝长。如生成的所有裂缝长中都没有满足的，就在生成裂缝长时，缩小裂缝长数值之间的间距。通过以上方法计算的满足相对误差条件的裂缝长为126m。
5.运用油藏数值模拟技术验证最优缝长计算结果的准确性。建立上述油藏物性、流体物性的油藏数值模型，设定压裂井P4的裂缝长为126m。数值模拟结果显示压裂井P4的见水时间为601d，其他未压裂井(P1、P2及P3)的见水时间为597d。见水时间几乎相等，相对误差在1％以内；说明在裂缝长为126m时，平面非均质油藏实现了平面均衡动用。
该方法具有极大的推广前景。
Claims (4)
1.直井压裂最优缝长确定方法，包括以下步骤：
步骤(1)：运用公式(式中，fw(sw)为含水率；μw、μo分别为油藏温度下的水与油的粘度，mPa·s；krw(sw)、kro(sw)分别为水与油的相对渗透率)，作含水率与含水饱和度的关系曲线，运用图解法求得油水前缘位置处的含水率导数fw'(swf)；
步骤(2)：依据步骤(1)中计算的前缘位置含水率导数及未压裂直井见水时间计算公式计算未压裂井的见水时间；未压裂直井见水时间计算公式：其中C为从Darcy单位转换为工程单位的单位转换系数，大小为0.0864；K为储层渗透率，10-3μm2；φ为储层孔隙度，无量纲；μw为油藏温度下的地层下水的粘度，mPa·s；λ为启动压力梯度，MPa/m；ΔP为注采压差，ΔP＝Pw-Po(Pw为注水井井底压力，MPa；Po为采油井井底压力，MPa)，MPa；rw1和rw2分别为注水井和油井的井径，m；d为油水井间的距离，m；为驱替角度之比(α、β分别为注水井、油井的驱替角度，弧度；注水井、油井的驱替角度计算公式分别为： (a、b分别为排距、井距，m)，见图3)；T为油井见水时间，天；f'w(Swf)为水驱前缘含水饱和度Swf对应的含水率导数值，无量纲。
步骤(3)：运用等效井径，将压裂井等效为井筒半径为等效井径的直井。利用等效井见水时间与未压裂井见水时间相等，求得满足见水时间相等条件的等效井径。
步骤(4)：运用试算法，求得压裂井最优裂缝长。试算法计算思路为：依据等效井径公式，对任意给定压裂井裂缝长，计算等效井径，若该计算等效井径与步骤(3)中求得的等效井径之间的相对误差满足要求，则该计算等效井径所对应的裂缝长即为最优裂缝长；如相对误差不满足要求，说明任给裂缝长的数值间距太大，真实值被淹没；则需重新任意给定一组间距较小的压裂井裂缝长，直至找到满足要求的压裂井裂缝长。
2.依据权利要求1所述的直井压裂最优缝长确定方法，其中油水前缘位置处的含水率导数fw'(swf)是运用图解法给出。
3.依据权利要求1所述，在求得满足见水时间相等条件下的等效井径后，运用试算法求得最优裂缝长。
4.依据权利要求1与2中所述的直井压裂最优缝长确定方法，其中给出了未压裂直井见水时间计算公式。
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