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我国低渗透油藏可采储量达56亿吨,约占石油总可采储量的37%。从近年来新增的油气储量来看,低渗透、特低渗透油藏探明储量所占比例已近70%。如何对已开发的低渗透油藏进一步提高开发效益,如何有效尽快开发未动用的低渗透油气储量,对保持我国石油工业持续稳定发展有着十分重要的意义。整体压裂开发技术是低渗透油藏得以高效开采的方法。现有的整体压裂开发设计方法首先通过对油藏地应力分布的研究确定地层最大水平主应力方向,然后对为数较少的井网类型和井排距组合进行筛选,进而在选定的井网条件下优选压裂裂缝参数。由于备选方案中井网类型和井排距组合较少,很难保证所得方案就是适合油藏实际情况的井网和裂缝参数的最佳组合。并且此方法仅对最大水平主应力方向分布均一的常规低渗透油藏具有较好的适用性,而无法对地应力分布不均一的常规低渗透油藏和地应力分布更为复杂的复杂断块低渗透油藏进行整体压裂开发方案的设计。因此,有必要系统深入地开展低渗透油藏整体压裂开发方案设计方法的研究,以提高方案设计的科学性和准确性。
本文首先建立了考虑启动压力的有限导流能力垂直缝压裂单井数值模型。在研究流度、地层渗透率、地层综合压缩系数、地层水平非均质性、裂缝井参数(生产压差、缝长、导流能力)对压裂井达到拟稳定状态的时间以及压裂井单井椭圆泄油区域的大小和形状的影响基础上,建立了快速确定单井极限椭圆泄油区域的图版和BP人工神经网络模型,从而可计算得到压裂单井极限泄油面积和油藏最大极限井网密度。进而以压裂井对油藏的波及系数最大、死油区最小为目标,建立了既适用于常规低渗透油藏也适用于复杂断块低渗透油藏的井网部署模型,并系统研究了地层最大水平主应力方向和单井椭圆泄油区域对低渗透油藏井网部署的影响,以及常规低渗透油藏规则井网最佳井排距的确定。最后运用油藏数值模拟的方法,通过选取采出程度较高,平均单井产油量较高,油藏综合含水率较低的井网部署方案来达到对压裂井参数的优化,获得适合油藏实际情况的井网类型和裂缝参数的最佳组合方案。将本文的方法运用于大庆油田塔181试验区(常规低渗透油藏)整体压裂开发方案的设计和中原油田卫350试验区(复杂断块低渗透油藏)压裂井网的调整中,均取得了较好的生产效益。
本文应用油藏数值模拟与现场应用相结合的方法研究了常规低渗透油藏整体压裂开发方案设计的方法,首次对复杂断块低渗透油藏不规则井网的部署以及整体压裂开发方案的设计进行了研究,初步建立了常规低渗透油藏和复杂断块低渗透油藏整体压裂开发方案设计的理论,研究结果对提高低渗透油藏整体开发具有重要的指导意义。