低滲透油氣藏壓裂有效期計算方法研究

佟 樂，齊海濤

（1. 遼寧石油化工大學石油天然氣工程學院，遼寧 撫順 113001； 2. 大慶油田力神泵業有限公司，黑龍江 大慶 163001）

低滲透油氣藏壓裂有效期計算方法研究

佟 樂1，齊海濤2

（1. 遼寧石油化工大學石油天然氣工程學院，遼寧 撫順 113001； 2. 大慶油田力神泵業有限公司，黑龍江 大慶 163001）

依據滲流力學理論和油藏工程理論，綜合分析油井生產歷史數據，利用多元回歸方法，建立壓前自然遞減生產動態的模擬模型；利用不穩定試井理論，建立壓后含有水平裂縫生產井的產量遞減模型；綜合壓前壓后產量遞減模型，確定了壓裂有效期的計算方法。

遞減；多元回歸；裂縫；壓裂有效期

低滲透油氣藏在我國分布極其廣泛，但是由于低滲透油氣藏具有常規油氣藏不具備的特殊性，巖層致密，孔隙度和滲透率都比較低，非均質性嚴重，隨著開采產量下降迅速，這樣就造成低滲透油氣藏開采難度大，所以大部分低滲透油氣藏必須進行人工壓裂才能投入開發。隨著壓裂技術的發展，壓裂效果的評價越來越重要，而壓后生產產量預測以及壓裂有效時間作為效果評價的重要組成部分也日益受到重視[1-3]。研究各種因素對地層壓裂后油井生產動態的影響并成功的進行預測，能夠有效地指導壓裂施工，提高壓裂成功率，避免資源的浪費。因此，對油氣井進行壓裂前、后產量遞減關系計算及分析，求解壓裂有效時間是至關重要的[4,6]。

1 壓前產能模型的建立

1.1 產能方程的建立

模型假設

（1）以給定區塊所有油井為總樣本空間；

（2）A、B、C、…與地層、油井參數或他們的幾次冪成線性相關，即：其中A、B、C…為常數，m、n等為1～6的正整數，x1，x2…為地層、油井參數；

（3）單井產油量服從y=f（A，B，C，…，t）遞減規律。其中A、B、C、…為常數，t為時間。

現以海拉爾盆地希X1井，希55-51井，希46-46井，希03-61井，希2-1井5口井7個層位為例，建立區塊數學模型，數據見表1。

表1 海拉爾盆地基礎數據Table 1 Hailaer basin basic data

根據該7個層位的數據資料分別做出產量與井底壓力、滲透率、生產時間、孔隙度、有效厚度的關系曲線，根據曲線特征給出產量與井底壓力、滲透率、生產時間、孔隙度、有效厚度的近似關系式。

（1）日產油量y與平均井底流壓x1；

（2）日產油量y與地層滲透率x2；

（3）日產油量y和孔隙度x3；

（4）日產油量y和產層有效厚度x4；

（5）日產油量y和時間x5。

可把函數y看成參數的線性函數形式，因此采用線性多元回歸求解系數。綜合以上5個公式日產油量y與5個變量之間的函數關系為：

式中y為日產油量，m3/d；x1為壓前井底流壓，MPa；x2為地層滲透率，μm2；x3為孔隙度，%；x4為產層有效厚度，m；x5為時間，h；為待定系數。

1.2 線性多元回歸求解

對于上面公式列數學模型，采用最小二乘法來求解近似值，解得如下公式：

其中 為壓力；K為滲透率； 為孔隙度；h為油層有效厚度；t為時間。

2 壓后產能模型的建立

油在巖層中滲流流動，可以看成是一種單相弱可壓縮且壓縮系數為常數的液體在水平、等厚、各向同性的均質彈性孔隙介質中滲流。

地層中定壓邊界到地層中某一點的壓降[7]：

其中S為表皮系數，把上式寫成壓差的形式，得：

將模型作某些簡化。當垂向應力小于水平方向時，水力壓裂產生的裂縫將為水平縫，其形狀近似為圓餅狀，裂縫內的滲流為徑向流。該模型中流動分為兩部分，油藏中的徑向流和裂縫內徑向流，設供油邊界到裂縫外邊界處的壓降為△p1，從井口到裂縫外邊界內的壓降為△p2，則從供油半徑到井口的壓降為

（1）從供油邊界到裂縫外邊界處：假設供油邊界為定壓邊界，且假設裂縫外邊界處為井筒，即此時的井筒半徑為裂縫長度與實際井筒半徑之和，則此時△p1為：

（2）從井底到裂縫外邊界處：假設整個地層的滲透率都為Kf時，求出井底到裂縫外邊界的壓差。

3 壓裂有效期計算

壓裂有效時間又稱壓裂有效期，它是指生產井進行壓裂后，比較壓裂前后產量與時間的關系曲線圖，當兩條曲線相交時所對應的時間。如圖1中，曲線A為壓裂前的產量遞減曲線，曲線B為壓裂后的產量遞減曲線。經過一段時間d，兩條曲線相交于點W，從此時起壓裂無效，經過的時間d就稱為壓裂有效期。找出兩條曲線的交點，則該交點所對應的時間。

圖1 壓裂前后產量與時間關系曲線圖Fig.1 Relation curve of production and time before fracturing and after fracturing

4 實 例

選用第5組數據（希X1井第C2-1層和第S2-1層）作為基礎數據，計算結果如圖2。

圖2 壓前壓后產量隨時間變化關系曲線圖Fig.2 Change of production with time before fracturing and after fracturing

5 結束語

（1）利用多元回歸方法，建立壓前產能動態模擬模型，應用VB語言編制出相應的模擬程序，求解系數，最終獲得產能方程。由方程可知對于未壓裂地層，隨著生產時間的延長，日產量是逐漸降低的。

（2）利用不穩定試井理論，建立壓后含有水平裂縫生產井的產能模型。根據該模型建立壓后產能方程，得出日產量同樣隨著時間的增加而降低，其降低的速度要大于壓前產量降低的速度。

（3）根據壓裂前后產能方程，做出壓裂前后產量隨時間變化的關系曲線圖，并由圖求出壓裂有效期。

[1] 周春虎,等.低滲透砂巖氣層壓裂工藝探討[J].天然氣工業，1994（2）：13-20.

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[6] 羅明良．油水井近帶污染診斷與評價研究[D]．西安：西安石油學院，2002.

[7] 李傳亮.油藏工程原理[M].北京：石油工業出版社，2005：203-260.

Study on the Calculation Method of Fracturing Validity in Low Permeability Reservoirs

TONG Le1，QI Hai-tao2
（1. College of Petroleum Engineering Liaoning Shihua University , Liaoning Fushun 113001, China；2. Daqing Oil Field Lishen Pump Industry Limited Company，Heilongjiang Daqing 163001, China.）

Based on permeation fluid mechanics and reservoir engineering theory, historical production data of oil wells were synthetically analyzed, dynamic simulation model of natural production before fracturing was established by multiple regression method. Decline model of oil production for the fractured well with horizontal fractures was established by unstable well testing. The calculation method of fracturing validity was finally determined by adopting above two models.

Decline； Multiple regression； Fracture； Fracturing validity

TE 357

A

1671-0460（2012）01-0088-03

2011-11-25

佟樂（1981-），男，遼寧撫順人，助教，碩士學位，2009年畢業于東北石油大學校油氣田開發專業，研究方向：油水井增產增注。E-mail：vstongle@126.com。