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爆燃壓裂油井產能電模擬實驗評價

文檔作者：陳德春吳曉東潘志華李海波文檔來源： 1.中國石油大學(北京)石油工程學院 2．中國石油大學(華東)石油工程學院		點擊數：	更新時間： 2025年09月05日
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上一篇：爆燃壓裂油井產能計算模型與增產效果分析

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第39卷第6期
2O11年l1月
石 油 鉆 探 技 術
PETROLEUM DRII I IN『G TECHNIQUES
Vol_39 No．6
NOV．，2O11
．．油氣開采 doi：10．3969／j．issn．1001—0890．201 1．06．017
爆燃壓裂油井產能電模擬實驗評價
陳德春 ，吳曉東 ，潘志華 ，李海波
(1_中國石油大學(北京)石油工程學院，北京102249；2．中國石油大學(華東)石油工程學院，山東青島266555)
摘 要：為分析爆燃壓裂增產機理及爆燃壓裂對油藏滲流場和油井產能的影響，根據電流場和滲流場的相似
原理，設計了爆燃壓裂油井產能電模擬實驗方案，通過實驗研究了爆燃裂縫參數對油藏滲流場和油井產能的影響，
并與油井產能數學模型的計算結果進行了對比分析。結果表明：越接近爆燃裂縫線性單向流越明顯，說明爆燃裂
縫改變了地層流體在地層中的滲流方式；爆燃裂縫前端等壓線發生了明顯彎曲和集中，證明裂縫前端有；12流存在；
電流比隨爆燃裂縫長度和裂縫數量的增加而增大，但增大幅度逐漸變小，最優爆燃裂縫數量為5條；保角變換產能
數學模型計算結果與實驗結果的平均相對誤差為4．95 ，節點系統分析產能數學模型計算結果與實驗結果的平均
相對誤差為12．O2 ，證明保角變換產能數學模型和節點系統分析產能數學模型具有較好的精度和工程適用性。
關鍵詞：爆燃壓裂油井產能電模擬裂縫數學模型
中圖分類號：TE357．3 文獻標識碼：A 文章編號：100卜0890(2011)06—0073—05
Evaluation of Exploding Fracture W ells Prod uctivity Using Electric Analog Experiment
Chen Dechun ” ，W u Xiaodong ，Pan Zhihua ，Li Haibo
(1．College of Petroleum Engineering，China University of Petroleum (Beijing)，Beijing，102249，
China：2．College of Petroleum Engineering，China University of Petroleum(Huadong)，Qingdao，Shan—
dong，266555，China)
Abstract：In order to analyze the stimulation principle as well as the effects to reservoir fluid flow field
and well productivity of exploding fracturing，electric analog experiments of exploding fracture wells pro—
ductivity are designed based on the similarity theory between electric current field and fluid flow field in
porous media．Exploding fractures parameters’effects on reservoir fluid flow field and well productivity are
studied by experiments，meanwhile，experimental results are compared with mathematica1 mode1．Results
show that the nearer the exploding，the more significant the linear flow．This indicates exploding fracture
changes fluid flow mode．Flow convergence in the fracture front end is proved by obvious isothermal con—
tour bent and centralization．Electric current ratio increases with a decreasing gradient as exploding frac—
tures length and number increase，and the optimum exploding fractures number is 5．The average relative
productivity error between noda1 system analysis and experimental result iS 4．95 ，while the error iS
1 2．O2％ between conformal transformation and experimental result．This proves good accuracy and engi—
neering suitability of conformal transformation productivity model and nodal system productivity mode1．
Key words：exploding fracture；oil well productivity；electrolytic analog；fracture；mathematical model
爆燃壓裂技術通過爆燃藥爆燃迅速產生大量高
溫、高壓氣體，對油氣層形成脈沖加載，破裂油氣層
形成自井筒呈放射狀的多條徑向裂縫，提高油井的
產能[1 ]。爆燃壓裂工藝日趨完善，但關于爆燃裂縫
對油井產能影響規律方面的研究欠缺。電模擬實驗
是研究地層油氣滲流的一種廣泛應用的實驗模擬技
術_6。 。對于爆燃壓裂油井，由于爆燃裂縫的存在，
收稿日期：2O¨一O5—25；改回日期：2011—1O—O4。
作者簡介：陳德春(1969一)，男，江蘇興化人，1991年畢業于石
油大學(華東)采油工程專業，1998年獲石油大學(華東)油氣田開發
工程專業碩士學位，2006年獲中國石油大學(華東)油氣田開發工程
專業博士學位，教授，主要從事采油工程理論與技術方面的研究。
聯系方式：(0546)8395655；chendc@upc．edu．cn。
基金項目：中國石油化工股份有限公司項目“水力裂縫層內爆炸
提高采收率技術基礎研究”(編號：P03051)資助。
石 油 鉆 探 技 術
其滲流場復雜化。根據電流場和滲流場的相似原理
設計了爆燃壓裂油井產能電模擬實驗，測定了爆燃壓
裂油井在不同裂縫長度及裂縫數量下其周圍電流和
電壓的分布，分析了爆燃裂縫參數對爆燃壓裂地層滲
流場和油井產能的影響，為爆燃壓裂油井的產能分析
和爆燃壓裂油井產能計算模型_1 ]的檢驗提供了依據。
計算與實驗模擬參數
爆燃壓裂油井產能電模擬實驗裝置由油藏模擬
系統、測量系統和電路系統組成，主要包括高頻率信
號發生器、多用途測試儀表、方向控制器、電壓源、玻
璃槽、定位絲杠、電動機馬達等。
根據電流場與滲流場的相似原理，設計了實驗
方案(實驗設計中，幾何相似系數C ===0．025)。被
模擬油井產能計算參數：泄油半徑為30 m，井徑為
0．2 m，油層厚度為10 m，油藏邊界壓力為30 MPa，
爆燃裂縫長度分別為2，4，6，8和10 m，地層滲透率
為0．089 m ，地層油黏度為0．05 Pa·S，裂縫滲透
率為3．6 m。，爆燃裂縫寬度為0．04 m，裂縫數量為
2，3，4，5和6條。
對應的電模擬模型參數：泄油半徑為750 mm，
井徑為5 mm，油層厚度為250 mm，模型邊界電壓
為6 V，模型爆燃裂縫長度分別為50，100，150，200
和250 mm，實驗流體電導率為0．445 S／m，實驗紫
銅電導率18 S／m，模型爆燃裂縫寬度為1 mm，實驗
裂縫數量為2，3，4，5和6條。
爆燃裂縫對滲流場的影響
通過對無爆燃裂縫油井、不同裂縫長度和裂縫
數量的26組模型進行電模擬實驗，測定了26組等
壓線圖，并進行了規律分析。考慮到等壓線變化規
律的類似性，以縫長100 mm、不同裂縫數量下測得
的等壓線圖(如圖1所示)為例進行了分析。
從圖1可以看出：越靠近油井等壓線分布越密
集，這說明滲流的阻力主要產生在油井附近地層；遠
離爆燃裂縫處等壓線形狀逐漸接近圓形供給邊界的
形狀，流體徑向流動；越靠近爆燃裂縫，等壓線的形
狀受裂縫的影響越大，爆燃裂縫附近處等壓線有與
爆燃裂縫平行的趨勢，說明越接近爆燃裂縫線性單
向流越明顯，這有利于降低滲流阻力；爆燃裂縫前
端，等壓線發生明顯彎曲和集中，證明有匯流存在。
所以，爆燃裂縫通過改變流體滲流方式和提高儲層
滲透率的機理，改善了地層流體在油藏中的滲流能
力，有利于提高油井產能。
3 爆燃裂縫參數對油井產能的影響
3．1 裂縫數量對產能的影響
不同爆燃裂縫長度下，裂縫數量與電流比的關
系如圖2所示。
2 3 4 5 6
裂縫數量／條
圖2 不同爆燃裂縫長度下裂縫數量與電流EE的關系
Fig．2 Relationship between fractures number and current
ratio of different exploding fractures length
從圖2可以看出：在爆燃裂縫長度一定的情況
下，隨著裂縫數量的增加，電流比逐漸增大，但增大
幅度逐漸變小；裂縫數量在3～5條時，電流比增加
較快，當裂縫超過5條時，電流比增加幅度減緩，說
明最優爆燃裂縫數量為5條。
3．2 裂縫長度對產能的影響
不同爆燃裂縫數量下，裂縫長度與電流比的關
系如圖3所示。
3 0
2．5
2 O
塘1 5
腳
1．0
O．5
0
5O
圖3
Fig．3
100 150 200 250
裂縫長度／ram
不同爆燃裂縫數量下裂縫長度與電流比的關系
Relationship between fracture length and current
ratio of different exploding fractures number
5 0 5 0
l 1 O
燼霉
第39卷第6期 陳德春等．爆燃壓裂油井產能電模擬實驗評價 · 75 ·
x／mm
— _．卜3 5V — ●廣_-4 5V —_，● 一5 6V
(a)爆燃裂縫2條
— -． 2 9 V —-_卜一3 5 V — ．r_4．0V —_．一4．5 V — 一5．0 V
(b)爆燃裂縫3條
1000
200
200 400 600 800 100 300
x／mm
500 700 900
x／mm
— 一．—一2．8V —_．卜3．3V —_．r-一3．8V —_．卜一4．5V —-I 一5．1V —_． -2．8V —．卜一3．3V —_．r_-3．8V —_．卜一4．5V —_I÷_-5．1V
(c)爆燃裂縫4條 (d)爆燃裂縫5條
x／mm
—__◆_一2．9V —--卜一3．5V —_．r_一4．1V —_．●一4．7V —-I}- 5．3V
(e)爆燃裂縫6條
圖1 爆燃裂縫縫長100 mm 時不同裂縫數量下的等壓線
Fig．1 Pressure contour of different exploding fracture number with fractures length of 100 mm
目_口日、，f
茸茸、，f
鯽
I r
昌—葛、，f
石 油 鉆 探 技 術
從圖3可以看出，在爆燃裂縫數量一定時，電
流比隨著裂縫長度增大而增大。這說明隨著裂縫
長度不斷增大，地層中的滲流阻力減小，油井產能
增大。
4 實驗結果與產能模型計算結果對比
實驗中采用電流比表征油井的增產效果，并
與保角變換和節點系統分析產能數學模型_9 計算
的產能比進行對比，結果見表1。從表1可以看
出：保角變換產能數學模型的計算結果與實驗結
果的相對誤差為O．49 ～15．29 ，平均誤差為
4．95 ；節點系統分析產能數學模型的計算結果
與實驗結果的相對誤差為0．58 ～22．83％ ，平均
誤差為12．O2 。這證明兩產能數學模型具有較
好的精度和工程適用性。
表1 電模擬實驗結果與數學模型預測結果的對比
Table 1 The comparison between electric analog experiment and mathematical model
注：模型1為保角變換產能數學模型，模型2為節點分析系統產能數學模型。
5 結論
1)滲流的阻力主要產生在油井附近地層，越接
近爆燃裂縫線性單向流越明顯，且爆燃裂縫滲透率
高，從而提高了油井產能；越靠近爆燃裂縫，等壓線
的形狀受裂縫的影響越大，爆燃裂縫前端等壓線發
生明了顯彎曲和集中，證明了匯流的存在。
第39卷第6期 陳德春等．爆燃壓裂油井產能電模擬實驗評價 - 77·
2)電流比隨爆燃裂縫長度和裂縫數量的增加
而增大，當爆燃裂縫超過5條時，電流比的增大幅度
減緩，說明最優爆燃裂縫數量為5條。
3)保角變換產能數學模型的計算結果與實驗
結果的相對誤差為0．49 ～15．29 ，平均相對誤
差為4．95 ；節點系統分析產能數學模型的計算
結果與實驗結果的相對誤差為0．58 ～22．83 ，
平均相對誤差為12．O2 ；證明兩產能數學模型具
有較好的精度和工程適用性，可為爆燃裂縫參數
設計提供依據。
E1]
[2]
E3]
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參 考 文 獻
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