CN112989528B - 一种预测浅层水平缝油藏反九点井网平面动用系数的计算方法 - Google Patents

一种预测浅层水平缝油藏反九点井网平面动用系数的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种预测浅层水平缝油藏反九点井网平面动用系数的计算方法，包括以下步骤：（S1）建模：从水平裂缝的渗流特征出发，以水平缝为第一椭圆，水平缝周围渗流区域为第二椭圆；（S2）计算浅层水平缝油藏条件下的菱形反九点井网的平面动用系数方法。本发明所述方法补充和完善了特低渗油藏井网部署的油藏工程方法，为该类油藏合理井网调整提供了重要的理论依据，该方法可有效指导特低渗水平缝油藏的井网设计、评价和调整。

Description

一种预测浅层水平缝油藏反九点井网平面动用系数的计算方法
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种预测浅层水平缝油藏平面动用系数的 计算方法。
背景技术
国内外研究表明，不同深度油层压裂裂缝形态具有复杂特征，一般认为600m深度的 储层多为水平缝，600-1200m深度常为复杂缝(垂直缝、扭曲缝、水平缝可能同时存在)，深度1200m以上深裂缝为垂直缝。
延长东部油田位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡的东部，主要目的层为延长组长6油层，该类油藏埋深浅，平均油藏中深570m左右，储层物性差，平均渗透率0.78mD,上覆垂向地 层压力相对较小，压裂过程中人工裂缝沿水平层理面延展，水平裂缝系统较发育，这使得东部油田的开发具有典型的特点：(1)单井产能低，平均单井日产油0.19t/d，综合含水高(74％)；(2)衰竭开发产量递减幅度大、采出程度低(5.9％)；(3)储层非均质性严重，渗透率级差112，突进系数5.8，变异系数0.82。水平缝油藏在注水开发过程中，注水井的水驱 前缘(即高渗通道)与水平缝接触几率和接触面要远远大于垂直缝，水平缝井较垂直缝井容易水窜，并且水窜之后含水率迅速上升，造成快速水淹，很难通过堵水调剖等措施进行治理。通过对研究区生产数据统计发现，油井见水时间与见效时间呈正相关性，水淹油井的见效时 间和见水时间明显快于全区，水平缝缩短了油井见效时间的同时，加快了油井见水水淹，存 在一注就淹的现象，且水淹方向多向化、呈连片分布，侧向油井长期不见效，注入水利用率 低，注采矛盾逐渐突出，治理难度大，地层能量难以有效补充，注水效果不理想，基质中 90％以上的原油滞留在地层中无法有效采出，平面动用系数低，严重制约了油田的高效开 发。
国内学者齐亚东等人针对断块油藏的布井方式，从考虑特低渗油藏储层流体启动压 力梯度非线性渗流特征的这一普遍规律出发，推导出不规则三角形井网有效动用系数计算公 式(有效动用系数定义：在一定注采压差下，渗流达到稳定时压力梯度能够动用的面积与整 个井网单元面积之比)，分析了注采压力差、井网几何形状(油井井距、“排距”等)及非线性 渗流曲线等因素对有效动用系数的影响，研究成果为特低渗断块油藏井网设计和部署具有一 定的参考价值，然该方其未考虑人工压裂缝这一重要因素的影响，而延长东部油田为国内典 型的特-超低渗岩性油藏，油井投产均需要人工压裂，且水平缝系统发育，人工裂缝是影响 该类油藏高效开发的关键因素，其储层特征及开发方式与断块油藏不同，相差甚大；矿场实 践证明，反九点井网是一种灵活、实用且有效的井网形式，适合于特低渗浅层岩性油藏开 发，有利于提高该类油藏的储量动用程度，调研结果显示，截至目前尚未报道有关浅层水平 缝油藏平面动用系数的油藏工程方法研究。平面动用系数：在一定井网条件下，平面上动 用的面积与井网单元面积之比。
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种预测浅层水平缝油藏平面动用系数的计算方 法，为油藏合理井网调整提供了重要的理论依据，可有效指导特低渗水平缝油藏的井网设 计、评价和调整。
一种预测浅层水平缝油藏反九点井网平面动用系数的计算方法，包括以下步骤：
(S1)建模：
对于特低渗透油层油井压裂后，水平缝周围渗流区域形状近似为椭圆，压裂地质模型如图1 所示；将整个油藏视为无限大，水平缝渗流区域视为椭圆形，模型条件假设如下：
(1)在水平、均质、等厚油藏中有一口油井，通过水力压裂，地层中产生了一条水平缝， 水平缝的形状为扁椭球，投影到水平面上为椭圆；
(2)油藏渗透率是各向异性的；
(3)原始地层压力处处相等；
(4)流体能压缩，液体压缩系数和黏度不变，忽略重力影响；
(5)裂缝内压力均匀，地层流体从油藏中流入裂缝，且流量随裂缝均匀分布；
在上述模型条件假设下，所建模型如下：
以水平缝为第一椭圆，水平缝周围渗流区域为第二椭圆，第一椭圆和第二椭圆的中心重合， 且第一椭圆的长轴和第二椭圆的长轴重合，定义第一椭圆的半长轴为xf，单位m，第一椭圆 的半短轴为yf，单位m；第二椭圆的半长轴为a，单位m，第二椭圆的半短轴为b，单位 m，第二椭圆的焦距为c，单位m；定义低渗透基质未压裂所能驱动距离为rm，单位m；其中，a＝xf+rm，b＝yf+rm，b2+c2＝a2，进行建模；
(S2)计算反九点井网单元的动用系数：
所述反九点井网为菱形反九点井网，对反九点井网的一个单元内各井动用面积进行分析，在 一个反九点井网的单元中，以注水井为起点，注水井与油井的连线与水平缝长轴X方向构 成的夹角定义为α，井距为la，排距为lb，井距和排距的单位均为m，所述油井为边井或者 角井；所述角井为位于反九点井网系统中对角线上的井；所述边井为位于反九点井网系统中 角井连线上的井；
反九点井网单元的动用系数的计算方法包括以下步骤：
所述反九点井网单元的动用系数η为：
η＝S动用面积/S总 (11)；
其中，反九点井网单元的面积S总为：
S总＝4·la·lb (10)；
S动用面积＝Sinj+4S边井+2S上角井+2S右角井 (9)；
Sinj＝πrs 2 (91)；
rs＝△P2/G (92)；
a＝xf+rm，b＝yf+rm，b2+c2＝a2 (71)；
rm＝△P1/G (72)；
其中，
η，动用系数，单位％；
S总，反九点井网单元的面积，单位m2；
S动用面积，反九点井网单元动用面积，单位m2；
Sinj，水驱波及面积，单位m2；
S右角井，右角井的水平缝周围渗流区域的椭圆在单元中的动用面积，单位m2；
S上角井，上角井的水平缝周围渗流区域的椭圆在单元中的动用面积，单位m2；
S边井，边井水平缝周围渗流区域的椭圆动用面积，单位m2；
rs，极限动用半径，单位m，
△P1为原始地层压力与采油井压力之差，单位MPa；△P2，注水压力与原始地层压力之差， 单位MPa；G为启动压力梯度，单位MPa/m。
优选地，所述反九点井网为正方形反九点井网，la：lb＝2:1。
由于正方形为特殊的菱形，所以正方形反九点井网为特殊的菱形反九点井网。
本发明的优点：
本文以延长油田东部浅层油藏为研究目标，从水平裂缝的渗流特征出发，创新性的建立了椭 圆水平缝数学模型，利用油藏渗流理论，建立了适合于特低渗浅层水平缝油藏条件下的菱形 反九点井网、正方形反九点井网下的平面动用系数方法，实现了平面动用系数的快速计算， 该研究方法进一步补充和完善了特低渗油藏井网部署的油藏工程方法，为该类油藏合理井网 调整提供了重要的理论依据，该方法可有效指导特低渗水平缝油藏的井网设计、评价和调 整。
附图说明
图1压裂水平缝地质模型；
图2压裂水平缝菱形反九点井网。
具体实施方式
实施例1
(S1)建模：
对于特低渗透油层油井压裂后，水平缝周围渗流区域形状近似为椭圆，压裂地质模型如图1 所示；将整个油藏视为无限大，水平缝渗流区域视为椭圆形，模型条件假设如下：
(1)在水平、均质、等厚油藏中有一口油井，通过水力压裂，地层中产生了一条水平缝， 水平缝的形状为扁椭球，投影到水平面上为椭圆；
(2)油藏渗透率是各向异性的；
(3)原始地层压力处处相等；
(4)流体能压缩，液体压缩系数和黏度不变，忽略重力影响；
(5)裂缝内压力均匀，地层流体从油藏中流入裂缝，且流量随裂缝均匀分布；
在上述模型条件假设下，所建模型如下，模型见图1所示：
以水平缝为第一椭圆，水平缝周围渗流区域为第二椭圆，第一椭圆和第二椭圆的中心重合， 且第一椭圆的长轴和第二椭圆的长轴重合，定义第一椭圆的半长轴为xf，OA＝xf，单位m， 第一椭圆的半短轴为yf，OB＝yf，单位m；第二椭圆的半长轴为a，OC＝a，单位m，第二椭 圆的半短轴为b，OD＝b，单位m，第二椭圆的焦距为c，AC＝BD＝rm，单位m；定义低渗透基质未压裂所能驱动距离为rm，单位m；其中，a＝xf+rm，b＝yf+rm，b2+c2＝a2， 进行建模；
其中，rm＝△P1/G(72)；
(S2)计算反九点井网单元的动用系数：
所述反九点井网为菱形反九点井网，对反九点井网的一个单元内各井动用面积进行分析，计 算反九点井网单元的动用系数；在一个反九点井网的单元中，以注水井为起点，注水井与油 井的连线与水平缝长轴X方向构成的夹角定义为α，井距为la，排距为lb，井距和排距的单 位均为m，所述油井为边井或者角井；所述角井为位于反九点井网系统中对角线上的井；所 述边井为位于反九点井网系统中角井连线上的井；以图2为例，图2为一个菱形反九点井网 单元，其中，1为上角井，5为下角井，3为右角井、7为左角井，2为边井，4为注水井， 第二椭圆为右角井3的水平缝周围渗流区域，计算如下：
菱形的两条相邻边所夹的锐角为A，则角A满足的关系为：
Figure BDA0002936113180000051
L为上角井1、右角井3的连线与第二椭圆的交点，N为右角井3、下角井5的连线与第二 椭圆的交点，OL与ON的计算式为：
Figure BDA0002936113180000052
Figure BDA0002936113180000053
OL与半长轴所夹扇形面积为：
Figure BDA0002936113180000061
ON与半长轴所夹扇形面积为:
Figure BDA0002936113180000062
则所求右角井的水平缝周围渗流区域的椭圆在单元中的动用面积为：
Figure BDA0002936113180000063
同理可得，上角井的水平缝周围渗流区域的椭圆在单元中的动用面积为：
Figure BDA0002936113180000064
由于4个边井水平缝椭圆所加起来后，总和的动用面积贡献为两个椭圆面积，计算时可以进 行简化：以边井水平缝椭圆夹菱形夹角为π时计算，则边井水平缝周围渗流区域的椭圆动用 面积为：
Figure BDA0002936113180000065
则所述反九点井网单元动用面积为：
S动用面积＝Sinj+4S边井+2S上角井+2S右角井 (9)；
Sinj＝πrs 2 (91)；
rs＝ΔP2/G (92)；
其中，
η，动用系数，单位％；
S总，反九点井网单元的面积，单位m2；
S动用面积，反九点井网单元动用面积，单位m2；
Sinj，水驱波及面积，单位m2；
S右角井，右角井的水平缝周围渗流区域的椭圆在单元中的动用面积，单位m2；
S上角井，上角井的水平缝周围渗流区域的椭圆在单元中的动用面积，单位m2；
S边井，边井水平缝周围渗流区域的椭圆动用面积，单位m2；
rs，极限动用半径，单位m；
ΔP1为原始地层压力与采油井压力之差，单位MPa；ΔP2，注水压力与原始地层压力之差， 单位MPa；G为启动压力梯度，单位MPa/m；
反九点井网单元面积为：
S总＝4·la·lb (10)；
则有反九点井网单元动用系数为：
η＝S动用面积/S总 (11)。
由于正方形为特殊的菱形，所以正方形反九点井网为特殊的菱形反九点井网，对正 方形反九点井网单元进行分析，在正方形反九点井网单元中，井距为la，排距为lb，la：lb＝2∶1，则正方形夹角A为π/2，
则上述公式(6)简化为：
Figure BDA0002936113180000071
公式(7)简化为，
Figure BDA0002936113180000081
实施例2
结合实施例2对本发明进行进一步说明：
延长东部七里村石家河油区油藏深度300～600m，平均有效孔隙度8％，平均有效渗透率 0.50×10-3μm2，储层发育水平缝，裂缝半长为43.5-59.5m，裂缝方位NE34.5°-NE59.2°，采用 菱形反九点井网，井距200-375m，排距90-200m，油藏平面动用程度难以有效确定。
获取数据参数如下：
Figure BDA0002936113180000082
其中，G、△P1、△P2由岩心实验测得，其他都是油藏参数，实际测量所得。
根据上表中的参数，利用实施例1中的公式，计算不同井距、排距下的平面动用系数，计算结果见表1。
表1合理井网井距下平面动用系数计算表
Figure BDA0002936113180000083
计算结果可知，当井距在200-375m时，在井距、排距合理匹配下，平面动用系数可以达到 80％-88％之间，平均动用系数可达84％，国内外开发实践表明，当平面动用系数大于或等于 0.8时，井网能够确保形成有效的驱动压力体系。
通过以上方法，可以快速、准确地计算反九点井网下的平面动用系数，实现了压裂水平缝储量动用程度的定量评价，为油藏合理井网调整提供了重要的理论依据，可有效指导 特低渗水平缝油藏的井网设计、评价和调整。

Claims (2)

1.一种预测浅层水平缝油藏反九点井网平面动用系数的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
(S1)建模：
以水平缝为第一椭圆，水平缝周围渗流区域为第二椭圆，第一椭圆和第二椭圆的中心重合，且第一椭圆的长轴和第二椭圆的长轴重合，定义第一椭圆的半长轴为xf，单位m，第一椭圆的半短轴为yf，单位m；第二椭圆的半长轴为a，单位m，第二椭圆的半短轴为b，单位m，第二椭圆的焦距为c，单位m；定义低渗透基质未压裂所能驱动距离为rm，单位m；其中，a＝xf+rm，b＝yf+rm，b2+c2＝a2，进行建模；
(S2)计算反九点井网单元的动用系数：
所述反九点井网为菱形反九点井网，对反九点井网的一个单元内各井动用面积进行分析，在一个反九点井网的单元中，以注水井为起点，注水井与油井的连线与水平缝长轴X方向构成的夹角定义为α，井距为la，排距为lb，井距和排距的单位均为m，所述油井为边井或者角井；所述角井为位于反九点井网系统中对角线上的井；所述边井为位于反九点井网系统中角井连线上的井；
反九点井网单元的动用系数的计算方法包括以下步骤：
所述反九点井网单元的动用系数η为：
η＝S动用面积/S总 (11)；
其中，反九点井网单元的面积S总为：
S总＝4·la·lb (10)；
S动用面积＝sinj+4S边井+2S上角井+2S右角井 (9)；
Sinj＝πrs 2 (91)；
rs＝ΔP2/G (92)；
Figure FDA0002936113170000011
Figure FDA0002936113170000021
Figure FDA0002936113170000022
a＝xf+rm，b＝yf+rm，b2+c2＝a2 (71)；
rm＝ΔP1/G (72)；
其中，
η，动用系数，单位％；
S总，反九点井网单元的面积，单位m2；
S动用面积，反九点井网单元动用面积，单位m2；
Sinj，水驱波及面积，单位m2；
S右角井，右角井的水平缝周围渗流区域的椭圆在单元中的动用面积，单位m2；
S上角井，上角井的水平缝周围渗流区域的椭圆在单元中的动用面积，单位m2；
S边井，边井水平缝周围渗流区域的椭圆动用面积，单位m2；
rs，极限动用半径，单位m；
ΔP1为原始地层压力与采油井压力之差，单位MPa；ΔP2，注水压力与原始地层压力之差，单位MPa；G为启动压力梯度，单位MPa/m。
2.根据权利要求1所述预测浅层水平缝油藏反九点井网平面动用系数的计算方法，其特征在于：所述反九点井网为正方形反九点井网，la∶lb＝2∶1。
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Jiyong Zhao et al.A quantitative evaluation for well pattern adaptability in ultra-low permeability oil reservoirs: A case study of Triassic Chang 6 and Chang 8 reservoirs in Ordos Basin.《Petroleum Exploration and Development》.2018,第45卷(第3期),全文. *
朱圣举 ; 王萍 ; 王思仪 ; 韩建润 ; .低渗透油藏菱形反九点井网见水时间研究.油气藏评价与开发.2013,第3卷(第2期),全文. *

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