摘要：利用設計軟件對典型井網進行數值模擬，分別對低滲油藏采用反五點、反七點和反九點井網等不同井網形狀進行了優選研究。結果表明，采用五點井網注水井排與最大滲透率方向一致時注水效果較好;采用七點法面積井網開發時注水井排與最大主應力方向夾角為22.5°時效果最佳;按照九點法布井時，注水井排與最大滲透率方向在夾角為45°時開發效果最好。隨著裂縫穿透率的增加，見水時間縮短，無水采油期減小，裂縫穿透率應接近井距之半，開發效果較好;開發效果隨無因次裂縫導流能力增加而增加，當無因次裂縫導流能力超過10時，累積產油量增加變緩;油水井同時壓裂且裂縫方向與水井井排或油井井排方向平行時為最佳裂縫方位。

　　關鍵詞:壓裂,整體壓裂,數值模擬,壓裂設計,優化設計

　　水力壓裂是一項油氣井增產的重要技術措施，已廣泛應用于國內外低滲透油氣田開發。基于目前普遍采用的開發井網模式(反九點、矩形、反五點井網)，考慮壓裂裂縫方位處于有利和不利方位的情況，研制了整體壓裂模擬設計軟件;實際表明，該軟件能較好地用于油藏整體壓裂方案的編制。

　　1 整體壓裂方案設計主要步驟

　　考察不同的裂縫長度、方位與導流能力對油藏動態影響，一定時間內的產量動態;通過油藏模擬預測不同的裂縫長度與導流能力所需要的作業規模，如液量及加砂量等;# 根據最大NPV( NetProduction Vaiue 凈產出)原則，優化最優裂縫長度，從而確定施工參數和施工規模。低滲透油田整體壓裂優化設計模式：“以油藏精細描述為基礎，優化壓裂開發井網、重視儲層保護、整體壓裂改造、立足注水保持底層能量、供采平衡開采”，從油藏整體壓裂優化設計技術研究出發，結合油藏工程，研究特低滲透率油藏的整體壓裂方案的優化方法，建立水力壓裂油藏模擬技術，完善壓裂優化設計技術，提高深層低滲透油藏的整體壓裂改造效果。利用三維兩相整體壓裂模擬軟件包及全三維壓裂優化軟件開發建立了帶裂縫的油藏數值模擬模型，計算在井網和裂縫方位條件下，注、采井裂縫長度和疏導能力對油藏開采指標的影響，通過綜合優化確定合理的裂縫參數。

　　2 模擬軟件描述

　　整體壓裂技術通過研究油藏和水力裂縫系統的優化組合，使水力壓裂與油藏工程結合更加緊密，對低滲透油藏實施最大限度地實現低投入、高產出的目標。

　　2.1軟件主要功能

　　軟件對既定注采井網系統( 反九點、矩形、反五點井網)下井組整體壓裂的數值模擬計算和新區中開發井網系統與水力裂縫系統組合的壓裂開發數值模擬計算，以采出程度或采收率為目標，確定合理的裂縫長度、導流能力以及合理的壓裂開發井網和井距，為井組整體壓裂優化方案設計服務。軟件的主要功能是：

　　(l)油藏在既定注采井網系統下的壓裂數值模擬。能模擬計算不同壓裂裂縫長度(裂縫穿透比)下的產油量、含水率和采出程度;模擬計算不同壓裂井類型( 壓裂注水井、壓裂采油井或壓裂生產井、不壓裂注水井以及生產井、注水井都不壓裂)的生產動態及生產指標;模擬計算油藏在不壓裂時的產油量、含水率和采出程度;模擬計算不同壓裂裂縫導流能力下的生產動態;模擬預測注采井網系統(井距、壓裂井類型)與壓裂裂縫系統(縫長、導流能力)優化組合下的生產動態及生產指標。

　　(2)未投入開發油藏壓裂開發的整體壓裂數值模擬。能模擬不同井網模式(反九點、矩形、反五點井網)下，油藏壓裂后的生產動態及采出程度;模擬計算油藏在不壓裂時的產油量、含水率和采出程度;模擬計算一定井網模式下，不同縫長與采出程度的關系;模擬計算合理井網模式下和合理縫長在最佳組合情況下，壓后生產動態及采出程度。

　　(3)油藏整體壓裂可控參數的影響性分析。模擬計算裂縫長度對壓后生產動態影響分析;模擬計算注采井壓裂情況對壓后生產動態影響分析;模擬計算不同壓裂開發井網模式(反九點、矩形、反五點井網)對壓后生產動態影響分析;模擬計算注采井不同工作制度( 生產井不同井底流壓、注水井不同日注量)對壓后生產動態影響分析。

　　2.2 軟件主要特點

　　軟件在WinXp 系統下開發，運用最新的Visual Basic 語言和VBA 編程技術，軟件用戶界面友好，功能強大，輸出極為方便。

　　(1)提供油層基礎參數、相滲透率、毛管壓力、壓裂實際效果等數據庫，實現數據資源共享，數據錄入操作。

　　(2)軟件功能強大，考慮了多種開發井網模式(反九點、矩形、反五點井網)，考慮壓裂裂縫方位處于有利和不利方位的情況。

　　(3)數據輸入界面友好，表格數據采用數據庫操作，可方便地進行插入、刪除，也可通過鼠標直接對曲線進行修正，直觀的實時曲線顯示，便于對表格數據的修改、調整。

　　(4)既可以對含水率進行控制，也可以對生產時間進行模擬總的控制。既考慮到初期計算的不穩定因素，又在滿足計算精度的情況下盡量增加時間步長，使得模擬結果更為合理又節省計算時間。

　　(5)豐富的動態顯示界面，使用戶能直觀地觀察模擬結果，并且能隨時響應用戶事件，退出“漫長”的計算過程。

　　(6)模擬計算結果自動生成Word 文檔，曲線調用EXcGl 生成，真正實現了對圖表的編輯。

　　(7)軟件輸出報告內容十分豐富、詳盡，圖表和曲線完整，可直接用于整體壓裂方案設計的編寫，節省了編制油藏整體壓裂方案時間，提高工作效率。

　　2.3建立模型主要特點

　　(1)可用于雙重介質或單重介質地層壓裂前后生產動態的模擬。

　　(2)既能描述線性的達西滲流現象，又能描述低滲和高滲兩種情況下的非線性滲流問題。

　　(3)考慮了滲透率隨孔隙壓力指數變化的時變效應。

　　(4)慮了實際中可能的任意壓裂裂縫方位(方向、傾角)。

　　(5)考慮了壓裂裂縫導流能力隨時間指數或半對數規律下降的情況。

　　(6)可用于多縫及非對稱壓裂縫條件下生產動態的模擬。

　　(7)可用于單井壓裂、單井重復壓裂、整體壓裂、開發壓裂及整體重復壓裂的油藏生產動態模擬。

　　2.4方法選擇

　　確定了研究目標，并收集到了研究所必需的數據后，然后對模擬模型進行選擇，即確定用哪種模擬模型對該問題最為有效。一是能否找到針對你研究問題的相應模擬器;二是解決你面對的具體油藏模擬問題時，常常因為需要反映井和開采設施對開采過程的影響，而必須對你選定的模擬器作某些修改，你必須具備這種能力;三是研究所允許的時間、計算機、人力及經費的限制，即不允許突破規定的時間和成本的限制。

　　2.5模型設計

　　模擬器選定以后，我們必須設計出一套合適的網格模型。網格模型的設計要受到模擬過程的類型、在非均質油藏中的液體運動的復雜性、選定的研究目標、油藏描述的精確程度以及允許的計算時間和成本預算等因素的影響。網格數目越多，模擬出的單井動態會越精細，但網格數目越多計算的時間會越長，成本越高，有時甚至高到不能令人接受，所以我們經常不得不在研究目標所確定的總框架下，根據允許的計算時間和成本限制，去設計我們的網格模型。

　　3 整體壓裂模擬設計軟件的應用

　　3.1 模擬參數輸入說明

　　應用自行研制的軟件，采用表1 的油藏參數和圖1 的相對滲透率曲線，以反五點井網壓裂縫方位有利為例，預測壓后含水達到95% 的生產指標。模擬支撐裂縫的穿透比取0. 05，0. 1，0. 2，0. 3，0. 4，0. 45，裂縫導流能力取(5，15，25，35，50，70)X 10 - 31m2·cm，水井日注入量取20 m2。

　　3.2 模擬結果分析

　　圖2 和圖3 分別為含水率達到95% 時的裂縫穿透比及裂縫導流能力與采出程度的關系曲線。在裂縫導流能力一定的情況下，采出程度隨裂縫穿透比增加先增加后又逐漸減少，以采出度為優化目標存在最佳的裂縫穿透比。裂縫穿透比過低達不到好的壓裂效果，同時裂縫穿透比過高，生產井見水后含水率上升很快，導致最終采出程度降低。在采油速度與裂縫穿透比的曲線也出現了明顯的拐點，綜合考慮采出程度及采油速度，研究區域最佳裂縫穿透比取0.3。在裂縫穿透比一定的情況下，采出程度隨裂縫導流能力的增加而增加，但其增加幅度減少。

　　由圖4可知，隨導流能力的增加，在裂縫穿透比大于0. 3 時，采油速度隨導流能力的增加而增加，但增加幅度變緩。綜合考慮采出程度及采油速度，該井區最佳裂縫導流能力取為25 > 10 - 31m2。圖5 表明隨著注水量的增加采油速度增加，但達到同樣含水率的采出程度降低。在確定了該井區整體壓裂方案基本原則后，可通過三維壓裂設計模塊進行單井壓裂方案的設計。

　　四、結束語

　　油藏整體壓裂模擬軟件能較好地用于油藏整體壓裂方案的編制。在五點法井網中，隨著采油井裂縫半長增加，生產井產量增加，但是增加的幅度越來越小;注水井裂縫半長對生產動態的影響較小;裂縫寬度對生產動態影響較小;隨著裂縫導流能力增加，油井產量逐漸增加，但增加的幅度越來越小;井底流動壓力越低，生產壓差越大，油井產量越高;啟動壓力梯度對油井的生產動態存在不可忽略的影響;地層滲透率各向異性對油井生產動態存在較大影響，當最大滲透率方向與裂縫延伸方向相同時，滲透率各向異性對產量的影響較為嚴重;井距對生產動態的影響較大。

　　參考文獻：

　　[1] 王曉泉，陳作，姚飛.水力壓裂技術現狀及發展展望[J]. 鉆采工藝，1998，21(2)：28 ~ 32.