厚层砂砾岩水平井立体缝网压裂优化方法与流程

本发明属于油气田水力压裂技术领域，涉及一种厚层砂砾岩水平井立体缝网压裂优化方法。

背景技术：

低渗透砂砾岩油藏在开发过程中由于渗透率低、孔隙度小，往往无法形成有效的渗流通道，再加上岩层中矿物成分的水敏性，粘土矿物遇到水以后膨胀堵塞孔隙吼道导致油气井产量迅速降低，无法满足经济开发的基本要求。针对这一问题，水平井多级分段压裂作为目前国内外最有效的增产措施之一，通过人工造缝，沿水平段进行多级压裂，形成具有一定导流能力的渗流通道和缝网体系，将油气藏有效沟通起来，达到有效增产的目的。经压裂后，油气井产量大幅上升，经济效益显著提高，许多不可动用或难以动用的低渗透砂砾岩油藏突破了技术限制，焕发了活力，为国家能源需求提供了有力支援。

目前水平井多级分段压裂优化技术以单井压裂优化为主要发展方向，主要是针对单个水平井根据地应力方位和大小布置钻井轨迹，结合地质、油藏计算地质甜点和工程甜点，合理优化，设计具有最优产能的单井水平段压裂段数、段间距、簇间距和每段缝长，确认每段压裂规模，在取得最优产能的同时获得最佳经济效益。但是当砂砾岩厚度较大时，在开发过程中存在无论是延长水平段长度增加压裂段数，还是加大压裂规模延伸支撑裂缝长度都无法有效控制油气藏储量的情况，单井动用油气藏储量低、波及范围小，单井极限渗流半径远远没有波及油气藏上下边界，储量动用程度低，难以实现纵向厚度有效动用。在这种情况下所采用的水平井布井优化方案一是水平井多分散在多个平台中，占地面积大，征地费用高，平台与平台之间相距较远，不便于集中钻井、压裂管理；二是不同水平井在压裂施工过程中相互窜通，所形成的缝网形态与原优化设计不符，降低了增产效果。

技术实现要素：

本发明的目的是针对砂砾岩厚度较大时现有技术存在的缺陷，提供一种厚层砂砾岩水平井立体缝网压裂优化方法。本发明的目的通过以下技术方案实现。

针对目前存在的问题，在厚度较大的砂砾岩水平井开发过程中采用立体缝网压裂优化技术：首先，如图1所示，对水平井井身轨迹、裂缝间距及段数、平面压裂缝长等进行优化，将油藏波及区根据水平井布井范围划分为上层靶区、中间靶区和下层靶区，通过合理优化，依据井工厂开发模式，在一个平台部署尽可能多的水平井组，形成地面井工厂；然后，如图2所示，对纵向压裂缝长进行优化；最后，如图3所示，对纵向缝高进行优化。最终实现一套层系，多层开发，综合考虑平面上同层井间、纵向上层间裂缝参数匹配，建立立体体积裂缝，最大化储量控制程度。具体技术方案如下：

一种厚层砂砾岩水平井立体缝网压裂优化方法，其特征在于，包括以下优化内容：

(1)水平井井身轨迹优化：为形成双翼横切缝，水平井应遵循水平井水平段井身与最小主应力方向平行原则，但是为减少征地用地，同时综合考虑所形成横切缝形态，将水平井在地面部署在一个共同的地面井工厂平台中，在地下钻井的过程中保持水平段与最大水平主应力方向夹角控制在65°～90°之间(如图1中的裂缝夹角所示)。

为避免纵向上压裂裂缝缝高相互窜通，纵向上各层井身轨迹设计时将水平井段的平面投影错开，使压裂裂缝沿两井中间扩展，形成一定距离的邻井裂缝间距，相邻水平井之间的裂缝相互错开一定位置。

(2)裂缝间距及段数优化：以非达西渗流理论为指导，计算油藏极限渗流半径，在尽可能扩大波及范围的同时使各裂缝之间的渗流互不影响，扩大增产体积，进行产能计算优化调整并确认合理同井裂缝间距和压裂段数。

(3)平面压裂缝长优化：将油藏波及区划分为上层靶区、中间靶区和下层靶区，同层水平井主要根据物性、井距优化双翼缝长，由于采用的是放射状井网，在上层靶区井网密度大，井间距离小，对于水平井的压裂位置，如果邻井没有钻遇有效储层则应适当增加双翼缝长并提高压裂规模，若邻井在该位置钻遇有效储层，则应控制双翼缝长长度，避免相互窜通、干扰；中间靶区油层、井网相对均匀，采用交错压裂裂缝设计，控制双翼缝长长度，降低裂缝窜通风险；下层靶区水平井呈放射状发散,水平段长短不一使得局部区域储量控制程度差，对于单一油井钻遇区，增加双翼缝长长度，完善储量控制。

(4)纵向压裂缝长优化：如图2在纵向上相互相邻的两口水平井需要对其压裂位置的单翼缝长进行优化，将一条裂缝缝端a点投影到另一条裂缝缝端b点，a、b、c连接建立直角三角形，计算斜边长度，使端点间距ac等于两倍的单缝极限半径，使两井间的储量得到最大化控制和利用。

(5)纵向缝高优化：厚层砂砾岩采用一套层系，多层开发方法，如图3对纵向邻井之间的纵向缝高间距依据岩石力学计算结果进行裂缝高度扩展模拟优化，保证缝高达到最大波及范围的同时，相互之间纵向上无窜通，根据模拟优化结果确定最佳施工排量和加砂量，在部分情况下依据地层裂缝扩展情况优化组合加砂所涉及的陶粒类型，提高或者降低缝内净压力，控制裂缝转向。

本发明提供的一种厚层砂砾岩水平井立体缝网压裂优化方法，减少了占地面积，降低了征地费用，便于集中钻井、压裂管理；避免了不同水平井在压裂施工过程中相互窜通，具有良好的增产效果。

附图说明

图1是本发明的井身轨迹、裂缝间距及段数、平面压裂缝长优化示意图。

图2是本发明的纵向压裂缝长优化示意图。

图3是本发明的纵向缝高优化示意图。

附图标记：1-地面井工厂，2-上层靶区，3-中间区3，4-下层靶区，5-油藏波及区，6-地面井口，7-水平井水平段，8-双翼裂缝，9-裂缝夹角，10-双翼缝长，11-同井裂缝间距，12-邻井裂缝间距，13-单翼裂缝，14-缝端平面投影，15-垂深差，16-纵向缝高间距。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。

本发明在某厚层砂砾岩区块进行了开发实际验证：

针对某厚层砂砾岩油藏，当水平井筒与最大主应力夹角为90°需要布置3个井台，通过水平井井身优化设计，水平井组水平段与最大主应力夹角大于75°可形成一个地面井工厂1、放射状井网，集中钻井、集中压裂，相比占地少30％～40％，控制储量增加25％～35％左右。

利用非达西渗流理论计算该油藏区块有效流动半径为34m，极限泄油半径为61m，确定水平井井间合理间距在68～121m，结合储层特征一般选取在80～100m作为最佳间距，产能优化确定水平井水平段7长900～1400m。

同层水平井主要根据物性、井距优化双翼缝长10，确认上层靶区2、中间靶区3、下层靶区4最小井距，如果邻井未钻遇砂体，则适当增大双翼缝长10长度，以提高对两井间的储量控制，若两井在该位置均钻遇砂体，则控制双翼缝长10长度，避免相互窜通、干扰，采用交错压裂裂缝设计，控制缝长，降低裂缝窜通风险。

在纵向上利用纵向压裂缝长优化和缝高优化技术，优化a靶区2支撑单翼裂缝13长度在60～230m,中间区3支撑单翼裂缝13长度在75～150m，b靶区4支撑单翼裂缝13长度在110～218m，纵向缝高间距16需要控制在80m以内以避免上下层间的裂缝沟通。

通过在同一平台中布置8口水平井，形成一套层系、三层开发的设计思路，完成4个井组8口井87段集中压裂平均施工周期比单一水平井压裂缩短50％，单井投产费用有效降低，压裂后单井平均产油达到同区块直井的4倍以上，取得了良好的改造效果。