水平井压裂产能电模拟实验研究

《水平井压裂产能电模拟实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、油气地质与采收率2006年5月PETROLEUMGEOLOGYANDRECOVERYEFFICIENCY第13卷第3期水平井压裂产能电模拟实验研究1121曲占庆,张琪,吴志民,赵梅(1.中国石油大学(华东)石油工程学院,山东东营257061;2.中国石化胜利石油管理局井下作业公司,山东东营257077)摘要:水平井压裂前须对其产能进行预测,通过电模拟实验,测量了水平井压裂模型的电压和电流密度,将实验数据转换为模拟油藏数据计算水平井压裂产能。实验结果表明,所采用的水平井压裂产能预测公式计算精度较高,实验

2、和实际油藏条件下产能比值基本吻合。因此,在满足相似条件情况下,可以利用电模拟实验数据来表征水平井压裂产能的大小,从而达到快速预测水平井压裂产能的目的。关键词:水平井;压裂;形状因子;电模拟;产能预测中图分类号:TE319文献标识码:A文章编号:1009-9603(2006)03-0053-03水平井数量的迅速增加,推动了压裂工艺在水电流密度在导电介质中的流动满足欧姆定律及[8]平井的研究和应用。水平井压裂后储层形成的裂缝拉普拉斯方程改变了油藏的渗流,增加了水平井的产能。国内外i=-ρgradU(2)2

3、许多学者研究了纵向裂缝、横向裂缝和斜向裂¨U=0[1-6]2缝水平井的产能,给出了相应的产能计算公式。式中:i为电流密度,A/m;ρ为电导率,(Ω·-1但计算水平井压裂产能的理论公式所需参数多且计m);U为电压,V。算量大,在实际矿场应用中受到一定限制。而通过依据相似理论,当渗流场和电流场的几何形状电模拟实验可以简单快速地模拟水平井压裂产能,和边界条件相似时,稳态渗流压力场的分布与稳态即用电流密度比表示水平井压裂产能的大小,为预电流、电压场的分布相似。因此,可以利用电流场来测水平井压裂产能提供了一种新

4、方法。研究水平井压裂后复杂的渗流场。1电模拟实验原理2相似系数的确定在油藏渗流研究中,可利用电流来模拟地下流由式(1)和式(2)可知,电流场中的电流密度和体的渗流规律。电模拟方程的理论基础是水电相似电压及其分布与稳定渗流场中的流量和压力及其分[7][8]原理,即描述渗流场和电流场的数学方程相似。布具有一定的比例关系,因此,相似系数的确定因此,在满足全部相似条件后,不可压缩流体的稳定如下。渗流可用稳定电流的流动进行模拟。几何相似系数不可压缩的地下流体通过多孔介质的稳定渗流drCL=(3)[8]d符合达西

5、定律及拉普拉斯方程mk式中:CL为几何相似系数;d为物体的几何尺v=-gradpμ(1)寸,m;r为地层;m为模型。2电导率相似系数¨p=02(k/μ)式中:v为流体流速,m/s;k为渗透率,μm;μrCρ=(4)为流体粘度,mPa·s;p为流体压力,MPa。ρm收稿日期2006-01-18;改回日期2006-03-20。作者简介:曲占庆,男,副教授,1986年毕业于华东石油学院采油工程专业,1999年获得石油大学(华东)油气田开发工程专业硕士学位,现为中国石油大学(华东)油气田开发工程专业在读博士研

6、究生,从事油气田开发方面的教学与研究工作。联系电话:(0546)8395886,E-mail:quzhq@hdpu.edu.cn。基金项目:国家自然科学基金资助项目“水平井压裂改造及砾石充填防砂技术研究”(No.50274055)部分成果·54·油气地质与采收率2006年5月式中:Cρ为电导率相似系数。性的油层,用电解液高度模拟地层厚度。测量系统压力相似系数可使探针作三维移动,测量其在平面上和纵向上各(Δp)r点的电压和电流密度。电路系统提供的是低压交流Cp=(5)[9](ΔU)m电,为减小电模拟实验

7、中电解液的极化现象,用式中:Cp为压力相似系数;Δp为压力差,MPa;频率发生器提高电源频率,使用毫伏表及探针测电ΔU为电压差,V。场分布,得到模型井与供给边界的生产压差。流量相似系数3.2模型设计qr利用直径为2mm的铜棒模拟水平井,利用长为Cq=(6)Im30mm,宽为2mm的薄铜片模拟裂缝,将铜棒和薄铜3式中:Cq为流量相似系数;q为产能,m/d;I为片焊接在一起模拟裂缝与水平井筒成不同角度的水电流,A。平井压裂(图2)。实验所用电解液为自来水,由于各相似系数之间还应满足下列条件铜的电导率比自来

8、水的电导率高很多,因此模拟裂Cq=CLCPCρ(7)缝的导电能力较高。满足上述条件的稳定渗流场和电流场之间存在类比关系,在测得电流场中的电流密度和电压后,利用相似比例关系可换算成渗流场中的流量和压力,即可以用电场模拟研究油藏渗流场。由于实验中的图2电模拟实验模型示意图电流可以在瞬间达到稳定,因而,电模拟所模拟的过程是地层中的单相稳定流动过程。4实验分析3实验装置及模型设计根据实验数据,计算得到实验条件下水平井压裂的产能比(水平井单位压差下的产能与同样条件