页岩油藏中水力压裂水平井的生产数据分析.docx
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页岩油藏中水力压裂水平井的生产数据分析
页岩油藏中水力压裂水平井的生产数据分析
摘要
本文对页岩油藏中水力压裂水平井的生产数据进行了分析。
改造油井周围天然裂缝带的体积。
本文的半解析模型了结合油藏非均质特性、水力压裂具体情况和井筒流动特性,并根据瞬时生产指数描述产量衰减特征。
用油田实例介绍和演示页岩油和页岩气地层中压裂水平井产量衰减特征。
引言
存在于天然
非常规油藏、气藏开发成为近10年来的热点。
大多数非常规储层渗透率非常低,如致密砂岩气藏和裂缝型页岩地层。
钻水平井和水力压裂是提高油藏接触面积,获得高产能的有效方式。
水平井和压裂裂缝与有效天然裂缝裂缝性储层中或通过压裂激活)联系在一起会极大地提高生产率。
网络提供满足
页岩等)
对于超致密地层,油井周围的相互交错的裂缝(天然和诱导)商业生产的有效导流能力。
基质渗透率在纳达西范围内的非常规油藏中,裂缝交错的近井带称为油藏改造体积,是有效泄油体积的组成。
局部裂缝性油藏和整体裂缝性油藏油井生产特性(依赖于基质和天然裂缝特性的对比)区别很大。
本文作者分析讨论了局部和整体天然裂缝性油藏中压裂水平井的生产数据,解释了与不同流态有关的产量衰减的原因,描述了建立产量衰减曲线的过程,演示了油田数据和模型之间的拟合。
本文的总体思路来源于1945年Arps提出的产量递减分析概念。
作者用瞬时生产指数分析水平井生产数据(2002年,ArayaandOzkan推荐使用)。
1993年PalacioandBlasingame提出物质平衡时间,分别获得1999年Agarwal等人和2001年Marhaend⑻anaandBlasingame的使用。
将物质平衡时间用到本文分析中,建立各相分析程序和生产模式。
本为讨论的是该方法的两个重要方面:
1,半解析模型(结合油藏非均质性和数值计算非完善的压裂裂缝),该模型以2010年Medeiros等人提出的半解析模型法为基础,优点是仅需要计算区块边界网格,不需要计算储层区块内网格;但是,为了获得某些瞬时产率递减期特征,需要校准计算网格以获得预期的流动几何形态。
有效数值模型相当重要,因为产量递减模型分析生产数据要使用迭代方式,而且特别是在早期开发阶段,没有足够的数据来有效模拟非均质、非常规油藏。
因此,直到油藏开发晚期才能进行更详细的数值模拟;2,瞬时生产指数
(分析生产数据),Medeiros(2008)等人认为,在致密、均质或天然裂缝性储层地层中压裂水平井的开采期大都在瞬时流(过渡流)状态下。
在这些地层中,流速不稳定衰减可能持续几十年,到达稳定流时可能是非经济生产。
尤其在高效生产的压裂水平井中,更希望获得这种流态,因为在瞬时流期间通过加速生产来提高水平井和压裂水平井的生产率。
用瞬时生产指数通过重点研究瞬时流期的产量衰减特征来分析压裂水平井生产数据。
不像一般的直井产量衰减曲线,瞬时流期间只有径向流,压裂水平井有几种界限分明的流动状态和明显的产率递减特征。
拟合压裂水平井中多种流态的瞬时生产数据,提高瞬时产率递减分析结果的可靠性。
此外,瞬时生产指数与常规瞬时压力理论一致。
在非常规油藏中,项目经费和技术条件可能限制测试井中瞬时压力数据的获取。
因此,首先要利用生产数据(表观流速和进口压力)来分析油
井生产率和估计影响油井和油藏特性的关键因素。
根据生产数据分析来估计致密地层中油井控油面积。
如上所述,超致密地层
(如页岩)中主要产量来自油井周围的油藏改造体积(SAR)。
尽管SRV的一些数据来自微震测图,水平井长度和压裂裂缝长度,但是最好根据生产数据对这些数据进行校准和谐调。
本文讨论的分析程序也有助于确定油藏体积改造。
作者首先引用了半解析模型和瞬时生产指数,并根据瞬时生产指数解释了理论和实际产量衰减曲线的形成原因;然后,作者分别讨论了水平井纵向和横向裂缝情况下的瞬时产量衰减的特征,并阐述了局部和整体天然裂缝的作用;最后,作者举了两个例子演示该分析程序。
半解析非均质油藏模型
本文用半解析模型分别计算油、气藏中的压力和拟压力变化。
该模型中的油藏是由不同特性的区域(区块)组成,考虑了油藏的非均质性。
每个区域内的特性基本相同,都与局部平均值有关。
Medeiros(2001)等人认为区块是根据其边
界的假设压力(气体拟压)和持续流量联系起来。
该模型的计算方法类似于以有界均质孔隙介质中传导方程的green函数解为基础的边界元素法。
我们用半解析模型模拟压裂(横向和纵向)水平井的压力和压力导数变化曲线,这些压裂裂缝可能被天然裂缝带包围。
尽管该模型能够结合井内液压的影响,但是为了达到本
文的目的,假设水井筒是有无限大导流率的线源。
Ozkan(1999)等人认为,井
筒有限导流率可能是高渗透率油藏高流速水平井中需要解决的问题,因为在这些
油藏中油藏压降低,主要是井筒中摩擦压力损失。
因此,井内摩擦压力损失对致密砂岩层水平井的产率影响不是很大,因为致密砂岩层中流速相对较低、油藏压
降将对较高。
为了考虑合适的流动状态和裂缝非均质性,将压裂裂缝模拟成多个区块组成的多孔介质。
用理想的双重孔隙模拟天然裂缝带(1963,Warren和Root;1969,Kazemi),Medeiros(2008)等提出将双重孔隙因素考虑到半解析模型中。
该计算模型根据油田生产数据拟合结果完成。
计算过程包括两个关键步骤:
1,根据现场数据确定流动状态;
2,通过校准油藏特性、压裂和天然裂缝性质拟合实际生产数据;根据可用资料(微震测图、岩心分析、测井、压裂裂缝设计、瞬时压力数据、地质模型)指导
计算过程和减少非唯一性问题。
当获得一个合理的模型时,可以推断出油藏特性和控油体积,预测油井产量。
瞬时生产指数
本文建议并采用瞬时生产指数分析均质、天然性裂缝储层中压裂和非压裂水平井生产数据。
本段给出基本定义,建立理想生产率指数模型,根据生产数据计算实际生产率指数。
定义:
根据ArayaandOzkan(2002),定义液流的瞬时生产指数为:
3=丽匚硕*
方程3中第二个等式是根据封闭储层中压缩系数为常数的物质平衡得出。
方程
1中,te是物质平衡时间(Raghavan(1993)Palacio和Blasingame(1993))。
总0皿喘⑷
恒速生产模式下,物质平衡时间te等于实际生产时间t。
对于其他的生产模式,用物质平衡时间使瞬时生产指数与生产模式关系不大。
因此任何生产模式的瞬时生产率指数都能与相应的恒速生产下的瞬时生产指数联系起来。
1999年Agarwal等人提出这一概念计算压裂直井的产量衰减,2002年Araya和Ozkan用这一概念计算水平井的瞬时生产指数。
通过方程1-3我们观察到,瞬时生产率指数早期前期受瞬时组分(与初始压力对应的压差)控制,后期受物质平衡组分(与平均压力对应的压差)控制。
因此,用瞬时生产率指数预测边界效应。
瞬时生产率指数可以用已知瞬时压力计算。
公式1-4用来计算油藏理论和实际瞬时生产指数。
用拟压力和物质平衡拟时间,瞬时生产率指数也可用于气藏。
气藏瞬时生产指数(2002年,Araya和Ozkan)定义:
方程9中第二个等式表示质量守恒。 叱=-JH(丁)G(丁N丁 * 气体生产类似液体生产,方程5中的瞬时生产指数与恒速生产的有关,用公式5-10计算理论和现场数据的气体瞬时生产率指数。 计算瞬时生产指数根据油田数据计算瞬时生产率指数,并用理论瞬时生产率指数拟合,然后用瞬时生产指数分析生产数据。 理论瞬时生产指数计算: 如上所述,物质平衡时间弱化了瞬时生产率指数和生产模式之间的关系。 瞬时生产指数(等效时间对应现场数据)与恒定产率对应的瞬时生产指数有关。 所以不需要计算复杂多变的流速来分析生产数据。 该方法 结合并简化了瞬时生产率指数对时间曲线图的诊断结果. 量。 ,理想瞬时生产率指数可以用来计算恒定速率下的产量。 根据公式3-9,假设 恒速生产,等式2中的△Pwf(或等式8中的Am(Pwf))与任意恒定产速q引起井筒压降有关。 因此用恒定产速q解适用井/油藏系统的扩散方程,得到瞬时压力解,然后计算△PwfAm(Pwf))。 本文作者用半解析、非均质油藏模型计算均质、天然裂缝型油藏压裂和未压裂水平井的瞬时生产指数。 读取井口流压、表观流速 计算井底流压估计油藏流体体积 计算油藏平均压力、瞬时生产指数物质平衡时间(或拟时间) 绘制J-te/Jt-a曲线 图1计算现场瞬时生产指数流程图 地层均质情况下,将等式11或12带入等式3或9计算△P'作者也考虑到了均质地层(模型中的压裂裂缝也被看做是多孔介质)中的非均质系统(由包围压裂水平井天然的天然裂缝带组成)。 孔隙介质特性,如孔隙度和压缩因子,随位置 变化。 因此,公式3中的①Ct(或公式9中的*PCg)可以用非均质系统中的一个等价值表示。 除了相对简化非均质性,没有其他简便的平均算法来计算孔隙度和压缩系数之积。 但多模型反应来说,等效孔隙体积(Ah①Ct)eq能根据界面主 导流时期的压力梯度求的。 对于液流: #,OJ34Bq dhz 对于气臧: 工巧6眼r ds叽)rainf J 实际瞬时生产指数计算: 公式1(5)中需要知道表观流速q(t)、井底流压pwf(t)、油藏平均压力计算瞬时生产指数。 表观流速可以获得,井底流压根据井口压力计算,在已知原始油藏压力Pi和油藏孔隙体积Ah①Ct的情况下,油藏平均压力根据3(或公式9)求得。 图一表示计算瞬时生产指数的流程图。 这个程序不需要提前知道油藏孔隙体积。 估计油藏孔隙体积是产量分析的一部分。 Agarwa(1999)等、Araya和Ozkan(2002)建议使用迭代法来计算油藏孔隙体积。 该程序中,油藏孔隙体积估计正确时,后期瞬时生产指数会趋于稳定,但是当估计过高和过低时,在界面主导流期间瞬时生产指数会产生向下和向上弯曲(如图2)。 如上所述,瞬时生产指数应对应物质平衡时间和物质平衡拟时间绘制,从而消除现场数据中变速生产的影响。 tt■ 口M絶LMOCorrect AH绑 Matenahbalancetimeorpseudotime 图2估计油藏孔隙体积的迭代程序 Hydraulic- Fracture Widlh=0Jft Dual-Porositynegion Width^200ft 200ft 800ft 1,400ft 1,400ft 图3油藏中水平井、压裂裂缝和天然裂缝带俯视图 表1油井和油藏数据 TABLE1—WELLANDRESERVOIRDATA Horizontalwelllength.—ft SOO Welboreradius.,j.ft 0-3 Formationthickness,ti*fl 1OO Reservoirsizeinxdirection,“Tt 2,800 Reservoirsizeinydirection,ft 4,400 Productionrale,q,Mscf/D 400 Viscosity,昇*op 0-025 Gasspecificgravity D,6 Porosity,令 0,10 TotalsystemcompresstoilitypsT' Reservoir(matrix>permeabihty,k,md 0-01 Reservoirtemperature.「、-R
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