合水長6致密油體積壓裂水平井產(chǎn)能影響因素分析

孟 展,楊勝來,王 璐,王智林,李 瀅

[中國石油大學(xué)(北京)石油工程教育部重點實驗室，北京102249]

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合水長6致密油體積壓裂水平井產(chǎn)能影響因素分析

孟 展,楊勝來,王 璐,王智林,李 瀅

[中國石油大學(xué)(北京)石油工程教育部重點實驗室，北京102249]

分段多簇體積壓裂水平井產(chǎn)能的影響因素較多，準(zhǔn)確分辨主要及次要因素對水平井壓裂設(shè)計具有重要意義。在綜合考慮了地層因素(孔隙度、滲透率)、施工因素(水平段長度、壓裂級數(shù)、裂縫半長、導(dǎo)流能力)和井網(wǎng)因素(井距、排距)的基礎(chǔ)上，比較了各個參數(shù)對體積壓裂水平井產(chǎn)能影響程度的強(qiáng)弱。運用信息量分析法、灰關(guān)聯(lián)分析法和數(shù)值模擬正交試驗對各參數(shù)影響程度主次進(jìn)行排序。3種方法得到的結(jié)果基本一致，裂縫半長、水平段長度、壓裂級數(shù)是影響合水長6致密砂巖油藏體積壓裂水平井產(chǎn)能的主要因素，滲透率、孔隙度、導(dǎo)流能力、井距、排距為次要影響因素。對于合水長6致密砂巖油藏，準(zhǔn)確設(shè)計壓裂改造措施有望大幅提高水平井的產(chǎn)能。

長6致密砂巖；分段多簇體積壓裂；產(chǎn)能；影響因素分析；信息量分析；數(shù)值模擬；正交試驗

隨著常規(guī)石油能源開發(fā)程度的提高和開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，致密油逐漸成為石油勘探與開發(fā)的新貴。國內(nèi)致密油氣資源分布廣泛,其中鄂爾多斯盆地致密油已投入商業(yè)開發(fā)[1]。鄂爾多斯盆地致密油[2-3]主要發(fā)育在長4+5、長6、長7、長8、長9油層組等湖盆中心的致密砂巖中，整體面積約為(8～10)×104km2，預(yù)測地質(zhì)資源量為(35～40)×108t。目前水平井完井和分段多簇體積壓裂[4]工藝已成為鄂爾多斯盆地致密油成功開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。本文以合水長6致密砂巖油藏作為研究對象，探討分段多簇體積壓裂水平井產(chǎn)能的影響因素，以期為其他地區(qū)致密油開發(fā)提供參考。

合水長6致密油藏具有“低滲、低壓、低豐度”的特點，主要采用水平井開發(fā)。影響合水長6致密油體積壓裂水平井產(chǎn)能的因素有水平段長度、裂縫半長、壓裂級數(shù)、導(dǎo)流能力等施工參數(shù)，此外還有油藏地質(zhì)參數(shù)及井網(wǎng)參數(shù)。因此有必要挑選主要影響因素，從而更有效地指導(dǎo)壓裂施工設(shè)計。

1 信息量分析方法

按照信息量分析理論[5]，對影響體積壓裂水平井初期產(chǎn)能的參數(shù)進(jìn)行信息量計算分析。各個因素總信息量的大小顯示了該因素對壓裂水平井初期產(chǎn)能影響程度的強(qiáng)弱，總信息量越大的因素，影響作用越明顯。信息量分析的基本做法[6]是：把初期產(chǎn)能小于10.5t/d的井劃分為A組，大于10.5t/d的井劃分為B組；對裂縫半長、水平段長度、壓裂級數(shù)、導(dǎo)流能力、滲透率、孔隙度、井距和排距8個因素進(jìn)行計算，分別統(tǒng)計其在不同變化區(qū)間映射在A組和B組的頻率；對頻率進(jìn)一步計算，確定屬于兩個級別(A和B)的差別程度，差別程度越大，則信息量越大。計算步驟為：

(1)將映射在A組和B組的頻率換算為概率頻率(百分?jǐn)?shù))yAδ和yBδ，δ為區(qū)間序號。

(6)計算總信息量I，即：I=ΣIδ。

以合水長6致密砂巖油藏投產(chǎn)的壓裂水平井MZ24-22井、MZ25-17井、MZ26-18井、MZ26-19井、MZ32-27井、MZ33-26井、MZ34-23井、MZ34-24井、MZ34-25井、MZ7井為例，計算各參數(shù)對壓裂水平井產(chǎn)能的影響強(qiáng)度，水平井各參數(shù)見表1。分別對水平段長度、裂縫半長、壓裂級數(shù)、導(dǎo)流能力、孔隙度、滲透率、井距和排距這8個因素進(jìn)行信息量計算。

表1 合水長6致密砂巖油藏水平井參數(shù)表

以水平段長度總信息量為例，對計算過程進(jìn)行說明，結(jié)果見表2，整理得到各參數(shù)的總信息量如圖1所示。從分析結(jié)果可以看出，裂縫半長、水平段長度、壓裂級數(shù)這3個參數(shù)是影響合水長6致密砂巖油藏壓裂水平井產(chǎn)能的主要因素。

表2 水平段長度信息量計算表

2 灰關(guān)聯(lián)分析法

灰關(guān)聯(lián)分析法[7-10]可以處理隨機(jī)因素，找出其關(guān)聯(lián)性，并且找出主要影響因素?？紤]該方法的實用性，本文也采用灰關(guān)聯(lián)分析法來研究合水長6致密砂巖油藏體積壓裂水平井產(chǎn)能的影響因素。

設(shè)X0={X0(k)|k=1，2，…，n}為參考數(shù)列(又稱母數(shù)列)，Xi={Xi(k)|k=1，2，…，n} (i=1，2，…，m)為比較數(shù)列(又稱子數(shù)列、因素數(shù)列)。其中，n為各參數(shù)取值個數(shù)(井?dāng)?shù))；m為比較數(shù)列個數(shù)(參數(shù)個數(shù))；X0為水平井初期產(chǎn)能；Xi為水平井段長度、裂縫半長、壓裂級數(shù)、導(dǎo)流能力、孔隙度、滲透率、井距、排距這8個影響因素。則Xi(k)與X0(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)為：

(1)

式中 Δi(k)——參考數(shù)列與比較數(shù)列的絕對差；

ρ——分辨系數(shù)，ρ∈(0，+∞)。

ρ越小，分辨能力越強(qiáng)；ρ的取值視具體情況而定，一般取值區(qū)間為(0，1)，通常取0.5。Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|為第k個時刻(指標(biāo)或空間)Xi與X0的絕對差，據(jù)此可求出Xi與X0的關(guān)聯(lián)系數(shù)為ξi={ξi(k)|k=1，2，…，n}，利用平均值法求關(guān)聯(lián)度γi:

(2)

根據(jù)表1數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，以初期產(chǎn)能數(shù)據(jù)作為參考數(shù)列，其余8個參數(shù)作為比較數(shù)列。各參數(shù)歸一化結(jié)果見表3。根據(jù)表3的歸一化結(jié)果進(jìn)一步得到各參數(shù)關(guān)聯(lián)度并進(jìn)行排序，各參數(shù)的關(guān)聯(lián)度排序結(jié)果如圖2所示，其結(jié)果與信息量分析法結(jié)果一致。

表3 產(chǎn)能影響參數(shù)歸一化結(jié)果表

3 數(shù)值模擬正交試驗方法

合水長6致密砂巖油藏水平井多采用分段多

簇體積壓裂工藝，本文數(shù)值模擬采取LS-LGR(對數(shù)間距—局部網(wǎng)格加密)建模方法[11-12]體現(xiàn)這一特征，模擬合水長6致密砂巖油藏參數(shù)為：原始地層壓力為14.7MPa，平均油層厚度為20m，原始含油飽和度為54.6%，地層原油黏度為0.807mPa·s，地面原油密度為0.84g/cm3，網(wǎng)格步長dx=dy=10m，縱向上只分一個網(wǎng)格，人工水力裂縫采用等效導(dǎo)流能力處理，建模網(wǎng)格如圖3所示。

分段多簇體積壓裂水平井網(wǎng)格分布圖中，通過橫縱坐標(biāo)確定水平井及裂縫分布位置，色標(biāo)反映了滲透率的初始值。

設(shè)計正交試驗來驗證礦場統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析結(jié)果，選取的正交試驗表為L32(4^9)。選取水平段長度、壓裂級數(shù)、裂縫半長、導(dǎo)流能力、孔隙度、滲透率、井距和排距8個參數(shù)的4個水平值(表4)。通過正交表設(shè)計正交試驗，對各影響因素的主次進(jìn)行分析，具體方案和3年累計產(chǎn)油量見表5。

表4 正交試驗各參數(shù)的水平值表

表5 正交試驗設(shè)計方案表

續(xù)表

分別運用極差分析方法和方差分析方法對正交試驗結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果如圖4所示，極差分析結(jié)果見表6。分析結(jié)果同樣表明裂縫半長、水平段長度、壓裂級數(shù)是影響合水長6致密砂巖油藏壓裂水平井產(chǎn)能的主要因素。

綜合信息量分析法、灰關(guān)聯(lián)分析法、數(shù)值模擬正交試驗極差分析和方差分析法的結(jié)果(圖5)，裂縫半長、水平段長度和壓裂級數(shù)影響程度較大，導(dǎo)流能力影響較弱，這與合水長6致密儲層的地質(zhì)特征吻合，儲層未經(jīng)壓裂增產(chǎn)改造難以獲取經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，儲層改造的目的也不同于以往的常規(guī)壓裂，不再追求高導(dǎo)流能力的裂縫，而是為了獲取更大的儲層改造體積。

表6 正交試驗極差分析結(jié)果表

4 結(jié)論及認(rèn)識

(1)運用信息量分析法、灰關(guān)聯(lián)分析法和數(shù)值模擬正交試驗對合水長6致密砂巖油藏分段多簇體積壓裂水平井產(chǎn)能影響因素進(jìn)行排序。結(jié)果表明，裂縫半長、水平段長度和壓裂級數(shù)是主要影響因素。

(2)3種方法均表明導(dǎo)流能力影響較弱，因此對致密儲層進(jìn)行體積壓裂增產(chǎn)改造時，無需投入過高成本來追求高導(dǎo)流能力。

(3)對合水長6致密砂巖油藏而言，影響體積壓裂水平井產(chǎn)能的主要因素都是壓裂施工因素，合理優(yōu)化壓裂施工設(shè)計有望大幅度提高致密砂巖油藏的壓裂水平井產(chǎn)能。

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Analysis of Influence Factors on Horizontal Well Productivity by Volume Fracturing in Heshui Chang 6 Tight Oil Reservoir

Meng Zhan, Yang Shenglai，Wang Lu, Wang Zhiling，Li Ying

(MOEKeyLaboratoryofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)

There are many influential factors on horizontal well productivity by staged volume fracturing, which is of great significance to accurately distinguish primary and secondary ones for horizontal well fracturing design. Based on the comprehensive consideration of formation factors (porosity, permeability), operation parameters(horizontal section length, fracturing stages, fracture half length, flow conductivity) and well network factors(well spacing, row spacing), the influence degree of each parameter on the horizontal well productivity has been compared, and sorted the influence degree of each parameter by using information amount analysis method, grey correlation and numerical simulation orthogonal test methods. The results obtained by the three methods are basically consistent, i.e. fracture half length, horizontal section length and stages of fracturing are primary influential factors on horizontal well productivity by volume fracturing in Heshui Chang6 tight sandstone oil reservoir, and permeability, porosity, fracture conductivity and well spacing are secondary parameters. As far as Heshui Chang 6 tight sandstone oil reservoir is concerned, the accurate design for fracturing measures can be expected to significantly improve the productivity of horizontal wells.

Chang6 tight sandstone; staged volume fracturing; productivity; analysis of influence parameter; information amount analysis; numerical simulation; orthogonal test

國家“973”課題“陸相致密油高效開發(fā)基礎(chǔ)研究”(2015CB250900)；國家自然科學(xué)基金項目“致密油儲層基質(zhì)滲吸規(guī)律及原油動用機(jī)理研究”(51574257)。

孟展(1990年生)，男，在讀博士，研究方向為油氣田開發(fā)理論與系統(tǒng)工程。郵箱：729287166@qq.com。

TE348

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