低渗透气藏压裂水平井产能预测与裂缝参数优化研究

论文摘要

随着水平井钻井技术的提高,水平井开发已经成为目前油气田开发的主要方式。水平井能提高井筒与油气藏的接触面积,增加泄油泄气面积,提高单井产量和采收率,但对于部分低渗、特低渗气藏,即使使用水平井开发,产量和采收率仍然很低,这时就需要对水平井进行压裂增产。水力压裂能压开多条裂缝,更加有效的增加油气渗流通道,减小近井地带的渗流阻力,提高采气速度和采收率。水平井压裂后,气层中的渗流过程也更加复杂,通过对压裂水平井的渗流特征进行分析,对单井产能进行预测,利用预测产能进行裂缝参数优化,优化结果就能用于指导水平井压裂方案优化。目前国内外对压裂直井和斜井的研究已经比较成熟,对压裂水平井的研究也在逐渐深入,但这些研究大部分是基于圆形、无限大等常规油气藏边界,对矩形封闭等非常规油气藏边界的研究还不十分的深入。本文开展的主要研究工作如下：(1)通过文献调研,初步分析了压裂水平井的增产机理和裂缝形态；结合水平井和压裂井的渗流特征,分析了多裂缝压裂水平井的渗流特征；对不同模型的压力动态特征曲线进行了分析,解释了不同阶段地层流体渗流的特征；(2)在考虑了气体易压缩和粘度随压力变化大的特征后,引入拟压力,借鉴油藏稳态渗流压裂水平井产能公式的推导方法,推导了类似模型和假设条件下的气藏压裂水平井稳态产能公式；(3)以矩形封闭气藏为研究对象,利用保角变换和镜像叠加等方法,在推导了拟稳态渗流条件下单垂直裂缝和水平井的产能公式后,推导了多裂缝压裂水平井的产能预测公式；(4)对文中公式的正确性进行了验证,计算了不同裂缝参数对单井产量的影响,绘制了相应的图版,通过图版分析,得出了不同裂缝参数对压裂水平气井产量的影响规律；(5)应用文中推导的公式,结合国内某低渗透气藏水平井的基础资料,预测了该井不同裂缝模型下的产能,给出了该井的最优压裂方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究压裂水平井的目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 文献调研总结
• 1.3 本文主要研究内容与技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第2章 压裂水平井渗流特征分析
• 2.1 压裂水平井增产机理
• 2.2 裂缝形态
• 2.2.1 裂缝类型
• 2.2.2 裂缝的转向和扭曲
• 2.3 水平井渗流特征分析
• 2.3.1 矩形封闭气藏水平井渗流数学模型
• 2.3.2 矩形封闭边界下的水平井压力动态
• 2.4 压裂井渗流特征分析
• 2.4.1 无限导流垂直裂缝
• 2.4.2 矩形封闭气藏垂直裂缝
• 2.5 压裂水平井多裂缝系统渗流特征分析
• 2.5.1 数学模型
• 2.5.2 压力动态特征
• 2.6 小结
• 第3章 压裂水平井渗流方程
• 3.1 改进后的气藏压裂水平井稳态产能公式
• 3.1.1 改进后的范子菲气藏公式
• 3.1.2 改进后的郎兆新气藏公式
• 3.2 矩形封闭气藏假设条件
• 3.3 单裂缝渗流方程
• 3.4 水平井渗流方程
• 3.5 多裂缝压裂水平井渗流方程
• 3.5.1 水平井段完全穿透地层
• 3.5.2 水平井段未完全穿透地层
• 3.5.3 考虑其他因素下的产能计算公式
• 3.6 封闭气藏压裂水平井产能预测
• 3.6.1 封闭气藏物质平衡分析及平均地层压力计算
• 3.6.2 压裂水平井产能预测
• 3.7 小结
• 第4章 产能预测与裂缝参数优化
• 4.1 模型验证
• 4.1.1 模型对比
• 4.1.2 实例对比
• 4.2 裂缝长度
• 4.2.1 裂缝长度均匀分布
• 4.2.2 裂缝长度非均匀分布
• 4.3 压裂规模与裂缝数量
• 4.4 裂缝数量
• 4.5 裂缝夹角
• 4.6 裂缝宽度
• 4.7 实例研究
• 4.8 小结
• 第5章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果