式中:
2.3区域Ⅲ(主裂缝)渗流数学模型
区域Ⅲ研究分析水力压裂缝内线性流部分,主裂缝中流体运动方程和连续性方程为:
因此,考虑初始条件、内外边界条件,区域Ⅲ的数学模型可以建立为:
其中:
3双重介质分形油藏三线性流模型求解
首先,根据Ⅰ区的渗流方程与边界条件,可联立求解的Ⅰ区的压力,根据广义贝塞尔函数可以解得:
代入到区域Ⅱ的渗流方程式中求得通解,再联立区域Ⅱ的边界条件,即可求解:
最后,通过Ⅱ区压力的计算结果与 Ⅲ区的渗流方程,可得:
通解可表示为:
联立区域Ⅲ的边界条件可以解得区域Ⅲ的压力:
由于可是取极限认为:,所以可获得拉普拉斯空间下井底流压表达式:
在拉式空间下,存在关系式:
由此,可通过数值反演方法求无因次产量与无因次时间的图版曲线,分析其变化规律。
4数值反演法影响因素分析
根据Z区块油藏地质参数,本模型主要参数的取值为:油藏长度2000m,油藏宽度800m,油藏厚度20m,水平井长度1200m,主裂缝裂缝半长xF= 175 m,裂缝间距150m,主裂缝导流能力20D·cm,原油黏度16.3mP·s,主裂缝宽度4mm,基质孔隙度0.085,基质平均渗透率0.086mD,压裂双重介质区裂缝渗透率0.8D,压裂区裂缝孔隙度0.01,压裂区基质孔隙度0.075,平均地层压力50MPa,无因次井筒储集系数CD=1.0×10-4,窜流系数= 0.02,储容比= 0. 05,油相压缩系数4.645×10-4MPa-1,基质压缩系数3.0×10-4MPa-1,双重介质区裂缝压缩系数2.45×10-4MPa-1,主裂缝压缩系数4.0×10-4MPa-1,表皮系数s=0.5。
根据M . Cossio[13]计算得出分形质量维数D与分形指数θ,两者与裂缝系统无因次导流能力FCD的关系如图3所示。
图3 分形系数值与裂缝传导率关系图(左)井筒储集系数对产量的影响曲线(右)
当导流能力FCD>103以后,D与θ的值保持为常数不再变化,由此可以通过导流能力FCD来求取分形系数D与θ,也可以由此外推FCD=+∞的情况,即当分形系数分别取值为分形质量维数D = 1.97、分形指数θ = -0.53时,可以预测储层裂缝无限导流能力时的渗流规律。
井筒储集系数对产量曲线的影响主要在初期,体现为初期的井筒续流,井筒储集系数越大,井筒储集的流体越多,续流影响时间越长,初期产能就越大,对后期产能无影响。
图4 启动压力梯度、裂缝半长对产量的影响曲线
启动压力梯度主要体现储层中流体开始流动的难易程度,主要影响产量曲线的后期地层供液部分,在生产前期和中期几乎没有影响,而且启动压力梯度越大,对后期地层流动部分影响越明显,曲线下落越深。这表明体积压裂改造区为生产井早期产能的主要供液来源,外区流体难以流动;随生产时间的推进,外区流体开始向内区供液,储层物性越差,启动压力梯度越大,外区供液能力越差,生产井产能就越低,但是因为后期地层供液部分产量较低,可以认为在合理生产压差下,启动压力梯度对产能的影响比较小。
裂缝半长主要体现压裂半径,主要影响在渗流前期、中期。在一定范围内,产能随裂缝半长增长而增大,增幅减小。这是由于致密砂岩油藏基质供液能力较低,压力传播较慢,随着裂缝半长的增大,裂缝控制的缝内区域增大,裂缝内线性流部分增多,对产能影响较大,但是,裂缝半长过长起不到绝对效益增产的效果。
图5 裂缝间距、导流能力对产量曲线的影响
裂缝间距对产量曲线的影响主要在前期、中期和后期,在一定范围内,随着裂缝间距的增大,产能增大,但产能增幅减缓,裂缝间距过小时,由于裂缝间相互干扰导致产能有所降低,裂缝间距过大,无法有效控制井周围储层。
裂缝导流能力对产量曲线的影响主要体现在前期、中期,主要包括缝内线性流、缝周径向流和缝间线性流部分。裂缝导流能力越大,裂缝供给流体的能力越强,油井前期产能越大;当裂缝导流能力变小时,裂缝输送流体的能力变差,前中期的产能减小,但对后期的产能基本没有影响。
弹性储容比主要影响产量曲线的前期裂缝供液阶段。随着ω的减小,裂缝系统的弹性储容量降低,即裂缝中储存的流体减少,需要基岩中流体的补充;ω增大,即弹性储容能力增大,对生产井的供给能力也就增强,但是增幅减缓,且只影响前期产能。
图6 弹性储容比、窜流系数对产量曲线的影响
窜流系数对产量的影响主要在中期,只影响压力基质向裂缝流动的窜流部分,窜流系数越大,渗流阻力就越小,越容易发生窜流,导致产能越高。