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压裂水平井生产动态数值模拟研究

作　者: 张矿生
导　师: 胡永全
学　校: 西南石油学院
专　业: 油气田开发工程
关键词: 水平井水力压裂生产动态数值模拟器裂缝条数优化
分类号: TE357
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

水平井压裂现已成为低滲透油气藏开发的一项重要技术。水平井压裂施工前要求进行压后生产动态预测以指导压裂设计及优选评价设计方案，随着压裂水平井数量的逐年增加，如何成功地预测压裂水平井生产动态就成了一个有待研究的课题。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，基于水平井压裂改造的技术需求，本文在三维两相压裂水平井生产动态数值模拟预测方面进行了研究，主要取得了以下成果： (1)结合油藏-裂缝网格系统划分及IMPES差分方法，建立了压裂水平井三维两相生产动态数值模拟模型，模型中将油藏和裂缝当作一个渗流系统处理，针对裂缝划分了不等距油藏-裂缝系统网格，差分后形成大型七对角线形方程组，采用逐次线松弛方法迭代求解，并首次在压裂水平井生产动态数值模型中考虑了裂缝导流能力随时间变化的因素以及裂缝中流体高速流动引起的紊流效应。 (2)根据建立的模型，利用VisualBasic 6.0语言研制了压裂水平井生产动态数值模拟软件。 (3)根据研制的压裂水平井生产动态数值模拟软件，计算了不同裂缝导流能力、不同裂缝长度、不同裂缝间距、不同裂缝条数、不同地层渗透率、不同地层渗透率下裂缝长度及导流能力、不同含水饱和度、不同井底流压及裂缝长度非均匀情况下的压裂水平井产液量及产油量，较全面地进行了各种影响压裂水平井生产动态因素的敏感性分析，首次分析了不同边界条件及不同相对渗透率曲线对压裂水平井生产动态的影响。结果表明：以上参数及边界条件对压裂水平井生产动态有重要影响。 (4)通过对压裂水平井和压裂垂直井的生产动态进行对比，证明考虑射孔生产的水平井压后多裂缝生产动态预测模型更符合现场实践，计算还表明，射孔产量在后期对水平井的总产量有一定影响。 (5)利用净现值法(NPV法)建立了裂缝条数优化模型，结合压裂水平井多条裂缝生产动态数值模拟结果计算了不同裂缝条数下的净现值，分析得出了针对具体油藏的最优裂缝条数。本文对以上几个方面进行了细致的研究，考虑因素比较全面，计算工作量及编程难度比较大。通过研究，本文初步建立了一套压裂后水平井生产动态计算的基础理论模型，研制了比较合理可靠的压裂水平井生产动态数值模拟软件，并通过计算分析，得到了一些能指导油田水平井压裂设计的原则及结论。

全文目录

1 绪论  7-18
  1．1 水平井概述  7-12
    1．1．1 水平井应用范围  7-9
    1．1．2 水平井压裂概况  9-12
  1．2 压裂水平井生产动态研究目的及意义  12-13
  1．3 压裂水平井生产动态国内外研究发展状况  13-15
  1．4 压裂水平井生产动态数值模拟研究面临的技术难点和问题  15-16
  1．5 本文主要研究内容及创新点  16-18
2 压裂水平井生产动态数值模拟  18-37
  2．1 假设条件及三维两相渗流模型  18-20
    2．1．1 假设条件及物理模型  18-19
    2．1．2 三维油水两相滲流模型  19-20
  2．2 三维空间油水两相渗流差分模型的建立  20-25
    2．2．1 三维空间油相渗流差分模型的建立  20-22
    2．2．2 三维空间水相渗流差分模型的建立  22-24
    2．2．3 三维空间油水两相渗流差分模型的建立  24-25
  2．3 边界条件处理  25-28
  2．4 油藏网格系统划分  28
  2．5 裂缝网格及导流能力处理  28-30
    2．5．1 裂缝网格处理  28-29
    2．5．2 裂缝导流能力处理  29-30
  2．6 模型求解  30-33
    2．6．1 压力方程求解  30-32
    2．6．1 饱和度方程求解  32-33
  2．7 压裂水平井生产动态数值模拟软件编制  33-37
    2．7．1 软件需要录入的数据  34
    2．7．2 软件组成结构及研制  34-37
3 压裂水平井生产动态数值模拟计算结果分析  37-66
  3．1 模型的验证  37-41
    3．1．1 计算压裂水平井产能的解析公式  37-40
    3．1．2 对比计算结果  40-41
  3．2 裂缝参数敏感性分析  41-47
    3．2．1 裂缝条数的影响  42-43
    3．2．2 裂缝导流能力的影响  43-45
    3．2．3 裂缝间距的影响  45-46
    3．2．4 裂缝长度的影响  46-47
  3．3 边界条件对生产动态影响  47-49
  3．4 其它影响参数讨论  49-60
    3．4．1 储层渗透率的影响  49-50
    3．4．2 不同地层渗透率下裂缝长度的影响  50-53
    3．4．3 不同地层渗透率下裂缝导流能力的影响  53-55
    3．4．4 井底流压的影响  55-56
    3．4．5 地层含水饱和度的影响  56-57
    3．4．6 相对渗透率数据的影响  57-59
    3．4．7 非均匀裂缝长度的影响  59-60
  3．5 压裂水平井生产动态与压裂垂直井生产动态的对比  60-66
    3．5．1 由压裂水平井与压裂垂直井生产动态的对比引出的问题  60-61
    3．5．2 考虑射孔生产的压裂水平井与压裂垂直井生产动态的对比  61-66
4 压裂水平井裂缝条数经济评价研究  66-69
  4．1 裂缝条数优选经济模型的建立  66-67
  4．2 计算实例与分析  67-69
5 结论与建议  69-71
  5．1 结论  69-70
  5．2 建议  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-75

压裂水平井生产动态数值模拟研究

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