摘要：利用設(shè)計(jì)軟件對典型井網(wǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，分別對低滲油藏采用反五點(diǎn)、反七點(diǎn)和反九點(diǎn)井網(wǎng)等不同井網(wǎng)形狀進(jìn)行了優(yōu)選研究。結(jié)果表明，采用五點(diǎn)井網(wǎng)注水井排與最大滲透率方向一致時(shí)注水效果較好;采用七點(diǎn)法面積井網(wǎng)開發(fā)時(shí)注水井排與最大主應(yīng)力方向夾角為22.5°時(shí)效果最佳;按照九點(diǎn)法布井時(shí)，注水井排與最大滲透率方向在夾角為45°時(shí)開發(fā)效果最好。隨著裂縫穿透率的增加，見水時(shí)間縮短，無水采油期減小，裂縫穿透率應(yīng)接近井距之半，開發(fā)效果較好;開發(fā)效果隨無因次裂縫導(dǎo)流能力增加而增加，當(dāng)無因次裂縫導(dǎo)流能力超過10時(shí)，累積產(chǎn)油量增加變緩;油水井同時(shí)壓裂且裂縫方向與水井井排或油井井排方向平行時(shí)為最佳裂縫方位。

　　關(guān)鍵詞:壓裂,整體壓裂,數(shù)值模擬,壓裂設(shè)計(jì),優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　水力壓裂是一項(xiàng)油氣井增產(chǎn)的重要技術(shù)措施，已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外低滲透油氣田開發(fā)?；谀壳捌毡椴捎玫拈_發(fā)井網(wǎng)模式(反九點(diǎn)、矩形、反五點(diǎn)井網(wǎng))，考慮壓裂裂縫方位處于有利和不利方位的情況，研制了整體壓裂模擬設(shè)計(jì)軟件;實(shí)際表明，該軟件能較好地用于油藏整體壓裂方案的編制。

　　1 整體壓裂方案設(shè)計(jì)主要步驟

　　考察不同的裂縫長度、方位與導(dǎo)流能力對油藏動(dòng)態(tài)影響，一定時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量動(dòng)態(tài);通過油藏模擬預(yù)測不同的裂縫長度與導(dǎo)流能力所需要的作業(yè)規(guī)模，如液量及加砂量等;# 根據(jù)最大NPV( NetProduction Vaiue 凈產(chǎn)出)原則，優(yōu)化最優(yōu)裂縫長度，從而確定施工參數(shù)和施工規(guī)模。低滲透油田整體壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)模式：“以油藏精細(xì)描述為基礎(chǔ)，優(yōu)化壓裂開發(fā)井網(wǎng)、重視儲層保護(hù)、整體壓裂改造、立足注水保持底層能量、供采平衡開采”，從油藏整體壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究出發(fā)，結(jié)合油藏工程，研究特低滲透率油藏的整體壓裂方案的優(yōu)化方法，建立水力壓裂油藏模擬技術(shù)，完善壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，提高深層低滲透油藏的整體壓裂改造效果。利用三維兩相整體壓裂模擬軟件包及全三維壓裂優(yōu)化軟件開發(fā)建立了帶裂縫的油藏?cái)?shù)值模擬模型，計(jì)算在井網(wǎng)和裂縫方位條件下，注、采井裂縫長度和疏導(dǎo)能力對油藏開采指標(biāo)的影響，通過綜合優(yōu)化確定合理的裂縫參數(shù)。

　　2 模擬軟件描述

　　整體壓裂技術(shù)通過研究油藏和水力裂縫系統(tǒng)的優(yōu)化組合，使水力壓裂與油藏工程結(jié)合更加緊密，對低滲透油藏實(shí)施最大限度地實(shí)現(xiàn)低投入、高產(chǎn)出的目標(biāo)。

　　2.1軟件主要功能

　　軟件對既定注采井網(wǎng)系統(tǒng)( 反九點(diǎn)、矩形、反五點(diǎn)井網(wǎng))下井組整體壓裂的數(shù)值模擬計(jì)算和新區(qū)中開發(fā)井網(wǎng)系統(tǒng)與水力裂縫系統(tǒng)組合的壓裂開發(fā)數(shù)值模擬計(jì)算，以采出程度或采收率為目標(biāo)，確定合理的裂縫長度、導(dǎo)流能力以及合理的壓裂開發(fā)井網(wǎng)和井距，為井組整體壓裂優(yōu)化方案設(shè)計(jì)服務(wù)。軟件的主要功能是：

　　(l)油藏在既定注采井網(wǎng)系統(tǒng)下的壓裂數(shù)值模擬。能模擬計(jì)算不同壓裂裂縫長度(裂縫穿透比)下的產(chǎn)油量、含水率和采出程度;模擬計(jì)算不同壓裂井類型( 壓裂注水井、壓裂采油井或壓裂生產(chǎn)井、不壓裂注水井以及生產(chǎn)井、注水井都不壓裂)的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及生產(chǎn)指標(biāo);模擬計(jì)算油藏在不壓裂時(shí)的產(chǎn)油量、含水率和采出程度;模擬計(jì)算不同壓裂裂縫導(dǎo)流能力下的生產(chǎn)動(dòng)態(tài);模擬預(yù)測注采井網(wǎng)系統(tǒng)(井距、壓裂井類型)與壓裂裂縫系統(tǒng)(縫長、導(dǎo)流能力)優(yōu)化組合下的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及生產(chǎn)指標(biāo)。

　　(2)未投入開發(fā)油藏壓裂開發(fā)的整體壓裂數(shù)值模擬。能模擬不同井網(wǎng)模式(反九點(diǎn)、矩形、反五點(diǎn)井網(wǎng))下，油藏壓裂后的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及采出程度;模擬計(jì)算油藏在不壓裂時(shí)的產(chǎn)油量、含水率和采出程度;模擬計(jì)算一定井網(wǎng)模式下，不同縫長與采出程度的關(guān)系;模擬計(jì)算合理井網(wǎng)模式下和合理縫長在最佳組合情況下，壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及采出程度。

　　(3)油藏整體壓裂可控參數(shù)的影響性分析。模擬計(jì)算裂縫長度對壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)影響分析;模擬計(jì)算注采井壓裂情況對壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)影響分析;模擬計(jì)算不同壓裂開發(fā)井網(wǎng)模式(反九點(diǎn)、矩形、反五點(diǎn)井網(wǎng))對壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)影響分析;模擬計(jì)算注采井不同工作制度( 生產(chǎn)井不同井底流壓、注水井不同日注量)對壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)影響分析。

　　2.2 軟件主要特點(diǎn)

　　軟件在WinXp 系統(tǒng)下開發(fā)，運(yùn)用最新的Visual Basic 語言和VBA 編程技術(shù)，軟件用戶界面友好，功能強(qiáng)大，輸出極為方便。

　　(1)提供油層基礎(chǔ)參數(shù)、相滲透率、毛管壓力、壓裂實(shí)際效果等數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，數(shù)據(jù)錄入操作。

　　(2)軟件功能強(qiáng)大，考慮了多種開發(fā)井網(wǎng)模式(反九點(diǎn)、矩形、反五點(diǎn)井網(wǎng))，考慮壓裂裂縫方位處于有利和不利方位的情況。

　　(3)數(shù)據(jù)輸入界面友好，表格數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)庫操作，可方便地進(jìn)行插入、刪除，也可通過鼠標(biāo)直接對曲線進(jìn)行修正，直觀的實(shí)時(shí)曲線顯示，便于對表格數(shù)據(jù)的修改、調(diào)整。

　　(4)既可以對含水率進(jìn)行控制，也可以對生產(chǎn)時(shí)間進(jìn)行模擬總的控制。既考慮到初期計(jì)算的不穩(wěn)定因素，又在滿足計(jì)算精度的情況下盡量增加時(shí)間步長，使得模擬結(jié)果更為合理又節(jié)省計(jì)算時(shí)間。

　　(5)豐富的動(dòng)態(tài)顯示界面，使用戶能直觀地觀察模擬結(jié)果，并且能隨時(shí)響應(yīng)用戶事件，退出“漫長”的計(jì)算過程。

　　(6)模擬計(jì)算結(jié)果自動(dòng)生成Word 文檔，曲線調(diào)用EXcGl 生成，真正實(shí)現(xiàn)了對圖表的編輯。

　　(7)軟件輸出報(bào)告內(nèi)容十分豐富、詳盡，圖表和曲線完整，可直接用于整體壓裂方案設(shè)計(jì)的編寫，節(jié)省了編制油藏整體壓裂方案時(shí)間，提高工作效率。

　　2.3建立模型主要特點(diǎn)

　　(1)可用于雙重介質(zhì)或單重介質(zhì)地層壓裂前后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的模擬。

　　(2)既能描述線性的達(dá)西滲流現(xiàn)象，又能描述低滲和高滲兩種情況下的非線性滲流問題。

　　(3)考慮了滲透率隨孔隙壓力指數(shù)變化的時(shí)變效應(yīng)。

　　(4)慮了實(shí)際中可能的任意壓裂裂縫方位(方向、傾角)。

　　(5)考慮了壓裂裂縫導(dǎo)流能力隨時(shí)間指數(shù)或半對數(shù)規(guī)律下降的情況。

　　(6)可用于多縫及非對稱壓裂縫條件下生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的模擬。

　　(7)可用于單井壓裂、單井重復(fù)壓裂、整體壓裂、開發(fā)壓裂及整體重復(fù)壓裂的油藏生產(chǎn)動(dòng)態(tài)模擬。

　　2.4方法選擇

　　確定了研究目標(biāo)，并收集到了研究所必需的數(shù)據(jù)后，然后對模擬模型進(jìn)行選擇，即確定用哪種模擬模型對該問題最為有效。一是能否找到針對你研究問題的相應(yīng)模擬器;二是解決你面對的具體油藏模擬問題時(shí)，常常因?yàn)樾枰从尘烷_采設(shè)施對開采過程的影響，而必須對你選定的模擬器作某些修改，你必須具備這種能力;三是研究所允許的時(shí)間、計(jì)算機(jī)、人力及經(jīng)費(fèi)的限制，即不允許突破規(guī)定的時(shí)間和成本的限制。

　　2.5模型設(shè)計(jì)

　　模擬器選定以后，我們必須設(shè)計(jì)出一套合適的網(wǎng)格模型。網(wǎng)格模型的設(shè)計(jì)要受到模擬過程的類型、在非均質(zhì)油藏中的液體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性、選定的研究目標(biāo)、油藏描述的精確程度以及允許的計(jì)算時(shí)間和成本預(yù)算等因素的影響。網(wǎng)格數(shù)目越多，模擬出的單井動(dòng)態(tài)會越精細(xì)，但網(wǎng)格數(shù)目越多計(jì)算的時(shí)間會越長，成本越高，有時(shí)甚至高到不能令人接受，所以我們經(jīng)常不得不在研究目標(biāo)所確定的總框架下，根據(jù)允許的計(jì)算時(shí)間和成本限制，去設(shè)計(jì)我們的網(wǎng)格模型。

　　3 整體壓裂模擬設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用

　　3.1 模擬參數(shù)輸入說明

　　應(yīng)用自行研制的軟件，采用表1 的油藏參數(shù)和圖1 的相對滲透率曲線，以反五點(diǎn)井網(wǎng)壓裂縫方位有利為例，預(yù)測壓后含水達(dá)到95% 的生產(chǎn)指標(biāo)。模擬支撐裂縫的穿透比取0. 05，0. 1，0. 2，0. 3，0. 4，0. 45，裂縫導(dǎo)流能力取(5，15，25，35，50，70)X 10 - 31m2·cm，水井日注入量取20 m2。

　　3.2 模擬結(jié)果分析

　　圖2 和圖3 分別為含水率達(dá)到95% 時(shí)的裂縫穿透比及裂縫導(dǎo)流能力與采出程度的關(guān)系曲線。在裂縫導(dǎo)流能力一定的情況下，采出程度隨裂縫穿透比增加先增加后又逐漸減少，以采出度為優(yōu)化目標(biāo)存在最佳的裂縫穿透比。裂縫穿透比過低達(dá)不到好的壓裂效果，同時(shí)裂縫穿透比過高，生產(chǎn)井見水后含水率上升很快，導(dǎo)致最終采出程度降低。在采油速度與裂縫穿透比的曲線也出現(xiàn)了明顯的拐點(diǎn)，綜合考慮采出程度及采油速度，研究區(qū)域最佳裂縫穿透比取0.3。在裂縫穿透比一定的情況下，采出程度隨裂縫導(dǎo)流能力的增加而增加，但其增加幅度減少。

　　由圖4可知，隨導(dǎo)流能力的增加，在裂縫穿透比大于0. 3 時(shí)，采油速度隨導(dǎo)流能力的增加而增加，但增加幅度變緩。綜合考慮采出程度及采油速度，該井區(qū)最佳裂縫導(dǎo)流能力取為25 > 10 - 31m2。圖5 表明隨著注水量的增加采油速度增加，但達(dá)到同樣含水率的采出程度降低。在確定了該井區(qū)整體壓裂方案基本原則后，可通過三維壓裂設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行單井壓裂方案的設(shè)計(jì)。

　　四、結(jié)束語

　　油藏整體壓裂模擬軟件能較好地用于油藏整體壓裂方案的編制。在五點(diǎn)法井網(wǎng)中，隨著采油井裂縫半長增加，生產(chǎn)井產(chǎn)量增加，但是增加的幅度越來越小;注水井裂縫半長對生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響較小;裂縫寬度對生產(chǎn)動(dòng)態(tài)影響較小;隨著裂縫導(dǎo)流能力增加，油井產(chǎn)量逐漸增加，但增加的幅度越來越小;井底流動(dòng)壓力越低，生產(chǎn)壓差越大，油井產(chǎn)量越高;啟動(dòng)壓力梯度對油井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)存在不可忽略的影響;地層滲透率各向異性對油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)存在較大影響，當(dāng)最大滲透率方向與裂縫延伸方向相同時(shí)，滲透率各向異性對產(chǎn)量的影響較為嚴(yán)重;井距對生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響較大。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 王曉泉，陳作，姚飛.水力壓裂技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展展望[J]. 鉆采工藝，1998，21(2)：28 ~ 32.