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致密油藏水平井多级压裂开发渗流规律及产量预测研究

刘昀枫  
【摘要】:我国致密油藏储量巨大,占全国新增探明储量的75%以上,开发意义重大。但储层品位低、物性差,面临“能量补充难、产量递减迅速”等挑战,首年递减率可达到40%~90%。近年来,“长水平井+大规模体积压裂”的开发技术通过增大泄流面积,降低了水平井筒附近的渗流阻力,使得单井产量大幅度提升,逐渐成为了致密油藏开发的主要模式。其开发过程表现为基质孔隙(纳米级)-压裂衍生微裂缝(微米级)-人造裂缝(毫米级)-水平井筒(厘米级)的多尺度复杂流动特征。为此,本文在十三五国家重大科技专项《鄂尔多斯盆地致密油开发示范工程》(2017ZX05069)的支持下,针对致密油开发形成的多尺度复杂流动特征、流场变化规律认识不清及产量递减快等问题,通过室内实验、理论推导及油藏数值模拟方法进行系统研究。主要有:(1)通过改进巴西劈裂的施力方式并联用声发射实时监测技术,系统开展了基质岩心、含微裂缝岩心及贯穿裂缝岩心的渗流实验研究,揭示了基质-微裂缝-裂缝多尺度非线性渗流规律;建立了致密油藏水平井多级压裂开发水平井筒区-改造区-未改造区多区耦合渗流数学模型,实现了基质孔隙-压裂衍生微裂缝-压裂裂缝-水平井筒多尺度非线性流动的准确模拟;(2)基于多区耦合渗流数学模型,建立了多区域压力动态波及边界和多级压裂开发有效动用范围的计算方法;依据压力动态波及区域,将开发过程划分为强改造区排采、弱改造区渗流及基质区供能三个开发阶段,形成了致密油藏水平井多级压裂开发全生命周期产量预测方法;(3)建立了考虑动态毛管力作用的油水两相渗流数学模型,结合井工作制度并基于多区耦合渗流数学模型及压力动态传播规律,采用半解析半数值的方法求解饱和度场,揭示了闷井阶段、开发阶段的流场变化规律,优化了体积压裂后的闷井时间,量化了渗吸置换作用对开发的贡献率并绘制了贡献率图版,明确了不同开发阶段、不同开发区域的渗吸置换作用贡献变化规律;(4)建立了考虑溶解气的致密油藏水平井多级压裂开发产量预测方法,从岩石-流体性质因素及压裂开发工艺因素出发,揭示了致密油藏产量影响主控因素;从抑制应力敏感性、增大渗吸置换贡献率及控制油相流动性三个角度出发,提出抑制产量快速递减的“阶梯控压”高效开发方法,达到了致密油藏“增油降水”的开发目的;(5)依据鄂尔多斯盆地长72致密油藏开发现状,将目标区块生产井按开发过程进行分类,提出不同开发阶段的合理建议;依据中石油长庆油田分公司市场化价格估算指标,建立了致密油藏开发经济效益评价方法,通过最终净利润和投资回收期指标筛选出最优工艺参数。以上研究为致密油藏高效开发提供理论基础,有效地支撑了鄂尔多斯盆地致密油开发示范工程。


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