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水平井水力压裂技术是开采低渗透油藏的重要手段,压裂后水平井产能计算的准确程度不仅影响水平井水力压裂优化设计和压裂经济评价结果,而且对压裂施工成功率和有效率也有重要的影响。目前的压裂水平井产能预测方法基本上是以解析公式为主,利用数值模拟方法进行预测的较少,考虑因素也不全面,如何成功地预测压裂水平井产能进行动态预测就成了一个有待研究的课题。
首先,在研究压裂水平井渗流机理的基础上,建立了压裂水平井不稳定渗流模型,利用Laplace变换及特殊物理方程理论,导出了该模型的拉氏空间解析解,再利用Stehfest数值算法进行数值反演得出了实空间解,计算出井底压力及裂缝内流量分布,并绘制了压力和压力导数特征曲线,根据对压力和压力导数半对数特征曲线的进行分析,结果表明压裂水平井渗流包括双线性流、地层线性流、油藏径向流。通过对压裂水平井不同流动期压力和压力导数半对数曲线斜率的推导,获取地层及水平井裂缝的几何参数和物性参数,为压裂水平井产能动态评价的准确性提供理论基础和依据。
其次,基于油藏—裂缝系统建立了压裂水平井油水两相产能预测数值模型,模型中考虑了缝间干扰,裂缝导流能力随时间的变化,不同的边界条件,水平井压裂后并补孔,水平井筒内的压降损失等因素,使模型更加符合实际,并结合实际数据对模型进行了对比和验证,证明了本文所建立的模型对计算精度有一定的提高,并且能预测产能的动态变化。根据研制的压裂水平井产能预测数值模拟软件,对裂缝导流能力、裂缝长度、裂缝间距、裂缝条数、地层渗透率、地层渗透率下裂缝长度及导流能力、井底流压及裂缝长度非均匀对压裂水平井产能影响进行了定量分析,分析结果对确定压裂水平井的合理产能具有较强的指导作用。
最后,利用数值模拟的方法计算了水平井压后流入动态,根据油水两相管流压降计算方法建立了水平井压后流出动态模型,充分考虑两者的相互影响,对整个油气井生产系统进行优化。在对给出的计算数据进行计算分析后,得出了在该给定条件下能使整个生产系统最优化生产的裂缝参数和油管参数,对压裂水平井裂缝参数的合理设计提供理论依据。
论文成果对实际低渗透油田的压裂水平井的设计和生产过程中制定合理的工作制度具有重要的理论意义和一定的指导作用。