裂缝走向对渗流的影响：多相流耦合理论研究

2023-08-20 理论教育版权反馈

【摘要】：由于要分析裂缝走向对渗流的影响，本次模拟在保持井排方向不变的情况下，设计了4种不同裂缝走向的储层进行模拟计算。这是由于双重介质中裂缝系统渗透率的各向异性导致的。图104 P1井累计产水量变化图图105 P2井日产油量变化图图106 P2井累计产水量变化图图107-图109给出了井排方向与裂缝走向4种相对关系下的P3井日产油量、P3井累计产水量及油藏平均地层压力变化。

对于裂缝储层，除了基质-裂缝耦合系数，另外一个主要控制因素就是裂缝走向。裂缝走向决定了裂缝系统的主要输导方向和井排方向的夹角。本节将探讨裂缝走向和井排方向呈不同角度时，油藏注采过程的特点，以帮助分析裂缝走向对渗流的影响。本小节的模拟仍然采用人工储层模型进行分析。由于要分析裂缝走向对渗流的影响，本次模拟在保持井排方向不变的情况下，设计了4种不同裂缝走向的储层进行模拟计算。

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图92 储层裂缝方向和井排方向夹角关系模拟方案图

4种不同裂缝走向的储层条件下（表15），整个油藏的总产油量和产水量对比见表16。3口采油井的单井总产水量对比见表17。从表16可知，当裂缝走向与井排方向垂直时，不仅产油量最少，而且产水量最大；当裂缝走向与井排方向平行时，总产油量较储层I的产油量提高了2.7倍。但是这两种储层条件均不是产油量最大的储层条件，从表16可以看出，产油量最大的储层条件为裂缝走向与井排方向夹角60 o时，此时总产油量为储层I产油量的3倍，而且总产水量最少。同时从表17口采油井的产水量配比可知，线性注采井网下，3口采油井产水量基本相同。

表15 储层裂缝走向与井排方向关系表

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表16 总产油量和产水量对比图

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表17 单井产水量对比表

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图93为井排方向垂直于主裂缝方向时，双重介质系统中裂缝系统含水饱和度变化图。由图可知，采用这种方式注水，波及范围很小，注水突进非常快，产生爆性水淹。由于注入水沿着裂缝快速突进，所以井排方向垂直于主裂缝方向时采油井的日产水量和累计产水量均非常大，而产油量却非常小。

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图93 井排方向垂直于主裂缝方向裂缝系统含水饱和度变化图

图94为井排方向垂直于主裂缝方向时，双重介质系统中基质系统含水饱和度变化图。对比图93和图94，可知双重介质系统中基质系统含水饱和度变化趋势和裂缝系统含水饱和度变化基本相同。基质系统的渗透率非常小，主要通过窜流的形式进入裂缝系统，然后经由裂缝系统到达采油井。

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图94 井排方向垂直于主裂缝走向基质系统含水饱和度变化图

图95为井排方向平行于主裂缝方向时，双重介质系统中裂缝系统含水饱和度变化图。由图可知，采用这种方式注水，波及范围较图所使用条件要广，注入水流动非常慢，但采油效果很好（图103、图105、图107）。

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图95 排方向平行于主裂缝走向裂缝系统含水饱和度变化图

图96为井排方向平行于主裂缝走向基质系统含水饱和度变化图。对比基质系统和裂缝系统含水饱和度大小可以看出，基质系统的平均含水饱和度要小于裂缝系统，这是由于基质系统和裂缝有不同的驱替曲线。相比于裂缝系统，基质系统的束缚油饱和度更高。

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图96 井排方向平行于主裂缝走向基质系统含水饱和度变化图

图97为井排方向和主裂缝走向夹角30度时裂缝系统含水饱和度变化图。由图可以看出当裂缝走向和井排方向呈斜角关系时，注水波及面形状近似为梭形。这是由于双重介质中裂缝系统渗透率的各向异性导致的。平行于裂缝走向方向的流体流动较快，而垂直于裂缝走向的流体流动较慢，从而在平面上形成轴向不对称的梭形。

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图97 井排方向和主裂缝走向夹角30度时裂缝系统含水饱和度变化图

图98为井排方向和主裂缝走向夹角30度时基质系统含水饱和度变化图。由图可以看出虽然基质系统的渗透率设定为各向同性，但是受裂缝系统渗透率各向异性的控制，双重介质系统中基质系统的注入水流动也产生了各向异性，形成了梭形波及面。

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图98 井排方向和主裂缝走向夹角30度时基质系统含水饱和度变化图

图99为井排方向和主裂缝走向夹角60度时裂缝系统含水饱和度变化图。对比图97和图97可以看出。当裂缝走向和井排方向夹角变小时，注入水波及程度更大，并且注入水的流动呈现各向异性。这和图97相同，都是裂缝渗透率的各向异性导致的。

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图99 井排方向和主裂缝走向夹角60度时裂缝系统含水饱和度变化图

图100为井排方向和主裂缝走向夹角60度时裂缝基质含水饱和度变化图。基质系统中注入水的流动一方面受裂缝系统控制，另一方面基质系统内部也存在注入水的相互流动。因此基质系统的注入水的流动较裂缝系统的各向异性较小。

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图100 井排方向和主裂缝走向夹角60度时基质系统含水饱和度变化图

通过1200天的模拟，图101-图103给出了井排方向与裂缝走向4种相对关系下的油藏累计注水量、基质系统含水饱和度和P1井日产油量变化。由于模拟设定日注水量相同，所以图101中不同裂缝走向下的累计注水量基本相同。从图102基质系统含水饱和度变化情况可知，当裂缝走向与井排方向垂直时，注水波及程度非常低；当裂缝走向与井排方向平行时，注水波及程度最高。

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图101 油藏累计注水量变化图

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图102 基质系统含水饱和度变化图

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图103 P1井日产油量变化图

图104～图106给出了井排方向与裂缝走向4种相对关系下的P1井累计产水量、P2井日产油量及P2井累计产水量变化。与图103中采油井P1相比，P2井的日采油量趋势和P1井基本相同，但产油量要大于P1井。当裂缝走向和井排方向垂直时，采油井的产水量最大，而产油量最低。

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图104 P1井累计产水量变化图

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图105 P2井日产油量变化图

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图106 P2井累计产水量变化图

图107-图109给出了井排方向与裂缝走向4种相对关系下的P3井日产油量、P3井累计产水量及油藏平均地层压力变化。对比图109地层平均压力变化曲线和P1-P3井产油量变化曲线，可知随着地层压力降低，3口采油井的日采油量均逐渐降低。

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图107 P3井日产油量变化图

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图108 P3井累计产水量变化图

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图109 油藏平均地层压力变化图

图110给出了3口采油井在4种储层条件下的日采油量变化关系。由图可知，在4中储层条件下，P2井的日产油量均最高，而P2和P3的日产油量相差不大。图111给出了油藏的总日产油量变化情况，由图可知井排方向与裂缝走向垂直时，油藏开采程度最低。同时在注采过程中，四种储层裂缝条件下的日产油量随着开采时间交替最大。根据图112的统计结果，当井排方向与裂缝走向夹角为3 0 o时的累计产油量最大，即井排方向与裂缝走向斜交时的油藏采出程度最大。

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