有关水平井压裂参数优化的研究

邢连广（中国石油集团长城钻探工程有限公司压裂公司，辽宁 盘锦 124107）

针对那些开发低渗和特低渗气田等难动用储层进行开发的时候，需要用到水平井压裂技术，这种技术实现压裂水平井增产的机理是改变原有的径向流模型为线性流体渗流模式。若只是从单一因素的角度对水平井压裂效果的参数进行优化，往往会导致在敏感性分析上缺乏全面性，容易忽略部分影响较小的因素。笔者从多个方面对影响因素进行分析，同时辅以实例优化水平井压裂参数。

1 压裂效果影响因素分析

1.1 裂缝长度

实际作业过程中，随着水平井压裂裂缝长度的增加，水平井的产能会随之上升，并且生产时间增加也会使得这种正相关更加明显。当保持其他参数不变，一个油藏的最优裂缝长度是固定的，能够让输入和输出保持最佳比例。在这种情况下，实际考虑的最佳值，应该是180m的裂缝半长。

1.2 裂缝条数

若水平井裂缝之间的距离是150m，那么就应该考虑裂缝的数量同产量之间的关系，裂缝数量增加的同时，一个油井的产量也会随之出现增长，不过若裂缝数量过多，那么产能的增幅就会出现一定程度的下降。通过对这种现象进行分析发现：若裂缝之间的距离随着数量的增加而减少，那么相互之间的裂缝干扰程度会直线增加，而且大幅度降低地层压力。

1.3 裂缝间距

若一个油井内有两个半长为100m的裂缝，就应该对裂缝间距的影响进行研究。油井的产量会随裂纹间距发生变化，当参数大于200m的时候，产量的变化不大。对出现这种现象的原因进行分析发现：间距的变化会导致裂缝之间干扰发生变化，当干扰变得严重的时候会在缝间形成低压区，处在缝隙内部的流体会收到方向相反的两个力，导致该区域成为死油区域，使得能够开采出来的油量不多。若油达到自身的饱和度时，缝隙内不会出现油的流入，若缝隙间距因为各种原因出现扩大的情况，干扰就会随之削弱，若间距降到200m，干扰就会消失，所以产油量在此时并不会随着间距的增加而出现变动，笔者通过对实例研究发现，裂缝间距保持在200m以上最佳。降低干扰并不会增加额外的费用，所以应当尽量加大间距，但前提必须保证产量。

1.4 裂缝角度

水平井筒的选定往往会受地质条件的影响，并不一定是沿最大主应力方向的。通常，油井的产量会随着裂纹角度呈正相关。原因分析如下：裂缝角度增大是因为裂缝之间的垂直距离的增加，若原本收到裂缝控制的流域面积出现扩张，与此同时，缝间干扰也会随之削弱。选定最佳的裂缝倾角是直角。

2 非均匀裂缝优化

2.1 裂缝间距

实际作业的时候，当到了压裂环节，井筒可能会需要进行非均匀性分布，因为非均匀的地面应力分布，井壁应力分布的两端需要对压裂缝间距进行，最终获取非均匀裂缝间距和产量之间的关系。实践证明，油井的产量并不会随着方案的变化而出现明显的差异，采取单间距方案的效果最好。

2.2 裂缝分布

产量跟裂缝的分布有一定程度的联系，结合上述研究得出的有关非均匀裂缝的影响效果的结果来看，方案之间的差异并不大，油井内部的每个裂纹都有足够的排油区，保证裂缝之间的干扰最小，不够考虑到地质条件的复杂性，往往难以做到。

2.3 裂缝长度

若多条裂缝同时，此时位于当中位置的裂缝会屏蔽两头的裂缝，影响自身的功能，从而拉低产能。在分析过程中，得出结论，产量最大的时候，总裂纹长度也是最大的，得到最大的收益。对其原因进行分析，得知是因为中间裂缝的屏蔽效应。

2.4 导流能力

产量会随着初始裂缝导流能力变化而受到影响，二者之间成正相关；随着生产时间的增加，导流能力和压裂数都会出现一定程度的下降，此时不同裂缝之间的导流能力相近。初期，裂缝的导流能力和衰减系数之间的关系并不明显，后期产量和衰减系数之间呈负相关。

2.5 储层参数

影响压裂水平井产能的另一个因素就是储层参数，储层的初始磁导率和压裂水平井压力会影响产量，相互之间是正相关关系；含水饱和度上升，则油产量减少，相对渗透率曲线的形状决定了下降的幅度，两相流区和陡度相对渗透率曲线也对压裂产能有影响。

2.6 多因素影响裂缝参数优化设计

进行单方面因素分析的时候，通常选取的是5个对压裂效果有明显影响的因素，分别是裂缝半长、裂缝数量、间距、裂缝角和裂缝导流能力，考察指标通常取一年的生产量。

3 结语

通过建立起水平井压裂三维油水两相流模型，对压裂进行研究，设置压裂裂缝参数，包括水平井压裂的数量、长度、间距和角度，进行非均匀分布模拟，得出储层参数和压裂时间对实际施工作业的影响，综合分析单因素敏感性，对压裂设计的参数进行优化，得出最优裂缝条数为3-4条，半长是180m，角度为90度，保持距离为200m，此时，产能受到非均匀性影响的程度最小，初始裂缝导流能力能够保持在最佳水平。

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